专利名称：直流电动脱气机的保护与状态指示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是涉及地质录井过程中一种直流电动脱气机的保护及状态指示的装置。
背景技术：
以往在地质录井过程中使用的是交流三相电动脱气装置，其本体与保护控制箱不仅体积大而且使用三相交流电，不仅给生产与安装带来诸多不便而且容易产生安全事故与生产事故。随着直流无刷电机的快速发展，直流电动脱气机异军突起，其不仅体积小重量轻还有使用直流安全电压的特点。但其在使用过程中容易烧毁，而且没有相应的脱气状态指示。原因在于泥浆的液位是在变化的，而大多数脱气装置无法自动调节。这样一来可能会漏掉重要的气测数据。所以让用户方便、及时的了解脱气装置的状态是很有必要的，但现有装置无法实现。
实用新型内容本实用新型针对现有的这些问题提出一种地质录井过程中直流电动脱气机的保护与状态指示装置，该装置能够及时有效的为直流电动脱气机提供保护并能指示运行状态。尤其是该装置采用了直流固态继电器、无感检流电阻及程控选择检流信号，更具备状态及电流电压上传功能，使得直流电动脱气机运行更可靠，设备安装便捷，维护方便，使用更直观。为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种直流电动脱气机的保护与状态指示装置，其包含设置在一个电路主控板上的单片机、无感检流电阻、滤波电路、信号放大电路、直流固态继电器；其中，所述无感检流电阻，其串联于直流电动脱气机的电路回路中，用以对所述直流电动脱气机的电流进行检测，并且将测得的电流乘以其电阻值后能够得到相应的检测电压信号;所述滤波电路，对检测电压信号进行滤波处理；所述信号放大电路，对滤波后的检测电压信号进行放大处理；所述单片机，其进一步设置有:模数转换模块，来对放大后的检测电压信号进行模数转换以得到相应的实时数字量；存储模块，来存储与所述直流电动脱气机的断路、空载、满载及正常状态相对应的各个阈值；以及，比较模块，将所述实时数字量与存储模块中各个阈值进行比较，根据比较的结果由单片机发出相应的状态指示命令或控制命令；所述直流固态继电器，其串联于所述保护与状态指示装置向直流电动脱气机供电的回路中；当所述实时数字量大于满载的阈值时，所述直流固态继电器接收单片机发出的控制命令，切断对所述直流电动脱气机的供电。[0012]所述保护与状态指示装置中，还包含与外部的交流电源连接的交流电源插座，其通过一个电源控制开关连接至一个开关电源，通过电源控制开关的闭合将所述开关电源与交流电源接通；所述开关电源将交流电源转换成相应的直流电源，一方面连通至所述电路主控板为其供电，另一方面经由所述电路主控板上的直流固态继电器连接至一个直流插座，为插入到所述直流插座的直流电动脱气机进行供电。所述信号放大电路进一步设置有级联的第一级信号放大模块和第二级信号放大模块，分别向单片机输出具有不同放大倍数的两个检测电压信号；所述单片机分别对两个检测电压信号进行模数转换得到两个数值大小不同的结果，并在测得的电流大于一个设定的限值时，将两个模数转换结果中数值较小的作为所述实时数字量来与阈值进行比较；而在测得的电流小于该限值时，将两个模数转换结果中数值较大的作为所述实时数字量来与阈值进行比较。所述保护与状态指示装置中，还包含与单片机连接并设置所述电路主控板上的通讯转换模块；根据单片机的控制命令及信号输出，所述通讯转换模块能够通过设置的USB接口，将相应的数据发送至上位机；发送至上位机的数据包含:测得的电流值，检测电压信号，实时数字量，各个阈值，以及所述直流电动脱气机的状态。所述保护与状态指示装置还通过与该单片机相连接的蜂鸣器和若干指示灯，对所述直流电动脱气机的状态进行提示；所述保护与状态指示装置还通过与该单片机相连接的若干设定按钮，对直流电动脱气机进行空载或满载的标定。所述保护与状态指示装置设有一个安装箱体；所述电路主控板、开关电源、交流电源插座、电源控制开关、直流插座置于该安装箱体的内部；若干所述设定按钮、指示灯布置在所述安装箱体的面板表面。与现有技术相比，本实用新型用于地质录井过程中的所述直流电动脱气机的保护与状态指示装置，其优点在于:能够对直流电机的工作电流进行实时监控，并将电机的空载工作电流、满载工作电流记录在存储单元中，将采集到的电流值与存储单元中设定的阈值进行实时比较，在直流电动脱气机运行短路或过载时，通过直流固态继电器控制电机的启停实现保护，从而避免了机械式继电器在通断大直流电流情况下的缺点。还能显示直流电动脱气机的实时运行状态(空载、满载、断路、正常状态)，同时具备状态快捷设定，程控选择检流信号的功能。本实用新型还具备USB接口和通讯转换模块，能够将直流电动脱气机的运行状态及电压、电流实时传输给上位机，从而实现脱气装置的可视化管理。
图1是本实用新型的直流电动脱气机的保护及状态指示装置的外部结构示意图；图2是本实用新型的直流电动脱气机的保护及状态指示装置内部的电器连接示意图；图3是本实用新型的直流电动脱气机的保护及状态指示装置中电路主控板的原理框图。[0024]图Γ图11提供了本实用新型的一个实施例，其中:图4是本实用新型中开关电源的电路结构示意图；图5是本实用新型中单片机的电路结构图；图6是本实用新型中无感检流电阻、滤波电路及第一级信号放大电路的连接示意图；图7是本实用新型中第二级信号放大电路的示意图；图8是本实用新型中蜂鸣器的电路结构示意图；图9是本实用新型中指示灯的电路结构示意图；图10是本实用新型中直流固态继电器的电路结构示意图；图11是本实用新型中通讯转换模块的电路结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，该保护与状态指示装置设有一个安装箱体1，在其面板上设有若干设定按钮2，将直流电动脱气机放入钻井液中即可有针对性的进行标定(例如空载或满载的快速标定)。面板上还设有若干指示灯3，有运行指示灯和电机状态指示灯，其中电机状态指示灯可以有三种颜色:红色代表过载，绿色代表正常工作，黄色代表空载，不亮则表示回路处于断路状态。如图2所示，该保护与状态指示装置的安装箱体I内部设置有电路主控板5、开关电源6、AC220V交流电源插座7、电源控制开关8、DC48V直流插座9等。所述电路主控板5上进一步设置有单片机10、无感检流电阻11、滤波电路12、信号放大电路13、直流固态继电器14、通讯转换模块15等，并且与所述设定按钮2、指示灯3、USB接口 4及蜂鸣器等相连接。图Γ图11分别提供了本实用新型一个优选实施例中上述各个部件6、1(Γ15的电路连接结构，其中所含器件的参数、型号及相互的连线关系作为参考，可以用具有类似功能的器件或电路模块来相应替代。如图2所示，220V市电经AC220V交流电源插座7连接至所述电源控制开关8，再通过所述电源控制开关8连接至所述开关电源6。该开关电源6的输出电压为直流DC48V，一方面输出至电路主控板5作为其工作电源；另一方面还经由电路主控板5连接至DC48V直流插座9，对插入该DC48V直流插座9的直流电动脱气机进行供电。如图3所示，在电路主控板5上的所述无感检流电阻11，是串联于直流电动脱气机的电路回路中，用于检测电机的电流。将检测到的电压(测得的电流乘以检测电阻值)信号经滤波电路12后再输入到信号放大电路13进行处理。所述信号放大电路13使用两个级联的运放获得两种不同的放大倍数，电压信号由单片机10进行AD变换，变换后得到电流的实时数字量。由单片机10根据采样到的两个AD值的大小判断使用的是哪种放大倍数，当电流较小时使用大的放大倍数，当电流大时使用小的放大倍数。 将变换后的实时数字量与单片机10中存储的断路、空载、满载值进行比较，并进行相应的状态指示。例如，当实时数字量大于满载值则认为电机处于过载状态，那么单片机10将控制直流固态继电器14切断开关电源6对电机的供电，从而保护电机。同时单片机10控制指示灯3使电机状态指示灯显示为红色，并控制蜂鸣器报警。同时单片机10还将状态信息及电压、电流数字量传送给通讯转换模块15，只需在USB接口 4与上位机之间连上USB线，打开相应的监控软件就能显示出直流电动脱气机状态。尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求1.一种直流电动脱气机的保护与状态指示装置，其特征在于，包含设置在一个电路主控板(5)上的单片机(10)、无感检流电阻(11)、滤波电路(12)、信号放大电路(13)、直流固态继电器(14);其中， 所述无感检流电阻(11)，其串联于直流电动脱气机的电路回路中，用以对所述直流电动脱气机的电流进行检测，并且将测得的电流乘以其电阻值后能够得到相应的检测电压信号; 所述滤波电路(12)，对检测电压信号进行滤波处理； 所述信号放大电路(13 )，对滤波后的检测电压信号进行放大处理； 所述单片机(10)，其进一步设置有:模数转换模块，来对放大后的检测电压信号进行模数转换以得到相应的实时数字量；存储模块，来存储与所述直流电动脱气机的断路、空载、满载及正常状态相对应的各个阈值；以及，比较模块，将所述实时数字量与存储模块中各个阈值进行比较，根 据比较的结果由单片机(10)发出相应的状态指示命令或控制命令；所述直流固态继电器(14)，其串联于所述保护与状态指示装置向直流电动脱气机供电的回路中；当所述实时数字量大于满载的阈值时，所述直流固态继电器(14)接收单片机(10)发出的控制命令，切断对所述直流电动脱气机的供电。
2.如权利要求1所述直流电动脱气机的保护与状态指示装置，其特征在于: 所述保护与状态指示装置中，还包含与外部的交流电源连接的交流电源插座(7)，其通过一个电源控制开关(8)连接至一个开关电源(6)，通过电源控制开关(8)的闭合将所述开关电源(6)与交流电源接通； 所述开关电源(6)将交流电源转换成相应的直流电源，一方面连通至所述电路主控板(5)为其供电，另一方面经由所述电路主控板(5)上的直流固态继电器(14)连接至一个直流插座(9)，为插入到所述直流插座(9)的直流电动脱气机进行供电。
3.如权利要求1或2所述直流电动脱气机的保护与状态指示装置，其特征在于: 所述信号放大电路(13)进一步设置有级联的第一级信号放大模块和第二级信号放大模块，分别向单片机(10)输出具有不同放大倍数的两个检测电压信号； 所述单片机(10)分别对两个检测电压信号进行模数转换得到两个数值大小不同的结果，并在测得的电流大于一个设定的限值时，将两个模数转换结果中数值较小的作为所述实时数字量来与阈值进行比较；而在测得的电流小于该限值时，将两个模数转换结果中数值较大的作为所述实时数字量来与阈值进行比较。
4.如权利要求1或2所述直流电动脱气机的保护与状态指示装置，其特征在于: 所述保护与状态指示装置中，还包含与单片机(10)连接并设置所述电路主控板(5)上的通讯转换模块(15);根据单片机(10)的控制命令及信号输出，所述通讯转换模块(15)能够通过设置的USB接口 4，将相应的数据发送至上位机； 发送至上位机的数据包含:测得的电流值，检测电压信号，实时数字量，各个阈值，以及所述直流电动脱气机的状态。
5.如权利要求1或2所述直流电动脱气机的保护与状态指示装置，其特征在于: 所述保护与状态指示装置还通过与该单片机(10)相连接的蜂鸣器和若干指示灯(3)，对所述直流电动脱气机的状态进行提示； 所述保护与状态指示装置还通过与该单片机(10)相连接的若干设定按钮(2)，对直流电动脱气机进行空载或满载的标定。
6.如权利要求5所述直流电动脱气机的保护与状态指示装置，其特征在于: 所述保护与状态指示装置设有一个安装箱体(I);所述电路主控板(5 )、开关电源(6 )、交流电源插座(7)、电源控制开关(8)、直流插座(9)置于该安装箱体(I)的内部；若干所述设定按 钮(2 )、指示灯(3 )布置在所述安装箱体(I)的面板表面。
专利摘要本实用新型的直流电动脱气机的保护与状态指示装置，主要包含电源、单片机、无感检流电阻、滤波电路、信号放大电路、直流固态继电器、通讯转换模块等。在单片机控制下，能够对直流电机的工作电流进行实时监控，并将脱气机的空载工作电流、满载工作电流等记录在存储单元中，将采集到的电流值与存储单元中设定的阈值进行实时比较，并且能实时指示脱气机的空载、满载、过载、正常等运行状态；在运行短路或过载时，通过直流固态继电器切断装置向脱气机供电，实现保护。本实用新型安装便捷，使用方便，更具备状态及电流电压上传功能，使得直流电动脱气机运行更可靠。
文档编号H02H7/085GK202940572SQ201220689940
公开日2013年5月15日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者赵要强, 潘冲 申请人:上海神开石油化工装备股份有限公司, 上海神开石油设备有限公司, 上海神开石油科技有限公司