专利名称：一种超低温控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超低温控系统，尤其是指一种应用于在井下超低温环境中工作的钻井参数仪的超低温控板。
背景技术：
钻井参数仪是安装在钻机上，用于测量钻机各个系统工作参数的集成仪表。它可帮助司钻掌握钻井状态，提高钻井效率，保证安全钻井。钻井参数仪的研究与使用，不仅提高了钻井过程中各项参数指示与记录的准确程度，而且为油田的安全生产提供了科学依据。然而由于油田开采的特殊性，许多油井分布在一些恶劣的野外环境中，如高温(60°C)或低温(零下40°C)的环境中，钻井参数仪的仪表系统故障频频，致使钻井失败，严重影响生产。因此，根据以上所述的现状，非常有必要提出一种用于超低温环境下的超低温控系统，使得石油仪器(比如钻井参数仪)在油田开采现场的超低温(零下55°C)环境下能够长时间正常工作。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种超低温控系统，通过实时检测环境温度，控制加热板、风扇和主机电源的协调工作，使得钻井参数仪等石油仪器在油田开采现场的超低温环境下能够长时间正常工作，提高钻井参数仪仪表的可靠性，保证钻井质量，降低生产成本。为实现上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种超低温控系统，其包含:单片机；分别与所述单片机连接的电源模块、温度传感器和驱动模块；所述驱动模块分别与加热板、风扇、主机电源和备用设备相连接；所述驱动模块包含:与单片机相连接的驱动三极管，与所述驱动三极管输出端相连接的继电器，以及并联在所述继电器两端的发光二极管；所述继电器的输出控制加热板、风扇、主机电源和备用设备的工作状态；所述发光二极管显示加热板、风扇、主机电源和备用设备的工作状态。所述电源模块包含:与单片机相连接的电源变换电路，以及与所述电源变换电路相连接的电池；所述电源变换电路将电池输入的电压转换为直流稳压输出，为单片机、温度传感器、串口通讯模块和驱动模块提供工作电压。所述温度传感器与单片机之间通过温度传感器所具有的单线接口连接，实现双向通讯；该温度传感器检测外部环境中的温度值，并将输出的温度值信号通过单线接口传输至单片机。本实用新型所述的超低温控系统还包含:与单片机连接的串口通讯模块，将单片机中存储记录的参数数据传输至外部计算机接收端或者上传至互联网。本实用新型所述的超低温控系统是一种使钻井参数仪在_55°C的超低温环境下正常工作的设备，并且也适用于其他在超低温环境中工作的仪器设备。能在无人操作的情况下根据环境温度自动驱动加热板，风扇和主机电源之间协调工作，为在超低温环境中的钻井参数仪或其他仪器设备的正常工作提供科学依据，有效提高了钻井参数仪的使用率。
图1为本实用新型中的超低温控系统的电路框图；图2为本实用新型中的驱动模块的电路示意图。
具体实施方式
以下结合图1和图2，详细说明本实用新型的一个优选的实施例。本实用新型所提供的超低温控系统可安装在钻井参数仪上，或者安装在其他需要在超低温环境中工作的仪器设备上。如图1所示，该超低温控系统包含:单片机I;分别与所述单片机I连接的电源模块、温度传感器3和驱动模块4 ;所述驱动模块分别与加热板6、风扇7、主机电源8和备用设备9相连接。本实施例中，所述单片机I采用型号为PIC16F73的单片机实现。所述电源模块包含:与单片机I相连接的电源变换电路2，以及与所述电源变换电路2相连接的电池10。其中，所述电源变换电路2将电池10输入的电压经过整流桥和三端稳压集成芯片转换为正5V的直流稳压输出，并为单片机1、温度传感器3、串口通讯模块5和驱动模块4提供工作电压，使得本实用新型的超低温控系统能在稳定电压下正常工作。本实施例中，所述电源变换电路2采用型号为LM7805的芯片实现。所述温度传感器3与单片机I之间通过温度传感器3本身所具有的独特单线接口连接，实现双向通讯。 单片机I通过单线接口向温度传感器3发送控制命令使温度传感器3处于工作模式，该温度传感器3检测外部环境中的温度值，并将此信息通过单线接口传输至单片机I。本实施例中，所述温度传感器3采用型号为DS1820的温度传感器来检测井下零下55°C 零上125°C范围内的温度值，此类型的温度传感器不需要连接任何外围元件。如图2所示，所述驱动模块4包含:与单片机I相连接的驱动三极管Q1，与所述驱动三极管Ql输出端相连接的继电器K1，以及并联在所述继电器Kl两端的发光二极管D1。单片机I根据接收到的温度传感器3所检测的环境温度值发出控制命令信号RLYX至驱动模块4，所述的控制命令信号RLYX中，X=0、1、2、3是分别对应加热板6、风扇7、主机电源8和备用设备9的驱动信号。当驱动模块4接收到单片机发出的控制命令信号RLYX时，驱动三极管Q1，使得三极管Ql的输出控制继电器Kl工作。继电器Kl的开关CX和YX根据控制命令信号RLYX中X的取值，选择断开或闭合状态，从而驱动加热板6、风扇7、主机电源8和备用设备9是否开始工作。所述发光二极管Dl是LED指示灯，用于指示加热板6、风扇7、主机电源8和备用设备9的工作状态，能够使得操作者方便明了的看到超低温控系统的工作情况。当单片机I接收到的环境温度值T的范围处于20°C〈T时，继电器Kl的开关(CO，Y0)断开，((:1，￥1)和(02，￥2)则闭合，此时风扇7和主机电源8处于工作状态，加热板6则处于非工作状态，发光二极管Dl为绿灯长亮。当单片机I接收到的环境温度值T的范围处于-10°C <T〈20°C时，继电器Kl的开关(CO，Y0)和(Cl，Yl)断开，只有(C2，Y2)闭合，此时只有主机电源8处于工作状态，加热板6和风扇7则处于非工作状态，发光二极管Dl为橙色灯长亮。[0021]当单片机I接收到的环境温度值T的范围处于_38°C <T〈-10°C时，继电器Kl的开关(CO，Y0)、(Cl，Yl)和(C2，Y2)全部闭合，此时加热板6、风扇7和主机电源8全部处于工作状态，发光二极管Dl为橙色灯闪烁。当单片机I接收到的环境温度值T的范围处于_45°C <T〈_38°C时，继电器Kl的开关(CO，Y0)和(Cl，Yl)闭合，只有(C2，Y2)断开，此时加热板6和风扇7处于工作状态，而主机电源8则处于非工作状态，发光二极管Dl为绿灯闪烁。当单片机I接收到的环境温度值T的范围处于T〈_45°C时，继电器Kl的开关(CO，Y0)和(C1，Y1)闭合，只有(C2，Y2)断开，此时加热板6和风扇7处于工作状态，而主机电源8则处于非工作状态，发光二极管Dl为红灯闪烁。此时在加热板6和风扇7的运作下使周围的环境温度逐渐升高，当环境温度值_45°C <T〈-38°C时，发光二极管Dl变为绿灯闪烁，力口热板6和风扇7继续运作直到主机电源8处于工作状态。本实用新型所述的超低温控系统还包含:与单片机I连接的串口通讯模块5，其可根据单片机I的控制命令，将单片机I中存储记录的各参数数据传输至外部计算机接收端或者上传至互联网，使得操作者可依据实时接收到的关于超低温控系统的各类参数数据，从而得知钻井参数仪的当前工作状态，有效提高设备的使用率并有效降低设备的安全隐
串
■/Q1、O综上所述，本实用新型所述的超低温控系统是一种使钻井参数仪在超低温(-55 °C )环境下正常工作的设备，也适用于其他在超低温环境中工作的仪器设备。通过采用电源模块为超低温控系统提供可靠 稳定的电源，并且采用温度传感器检测环境温度值，单片机对温度传感器输出的温度值信号进行读取和相应操作，根据不同的环境温度值来控制驱动模块驱动加热板，风扇和主机电源协调工作，使仪器在超低温环境中正常工作，同时还通过发光二极管不同的指示灯颜色显示超低温控系统的工作状态。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1.一种超低温控系统，其特征在于，包含:单片机(I);分别与所述单片机(I)连接的电源模块、温度传感器(3)和驱动模块(4)； 所述驱动模块分别与加热板(6)、风扇(7)、主机电源(8)和备用设备(9)相连接； 所述驱动模块(4)包含:与单片机(I)相连接的驱动三极管(Q1)，与所述驱动三极管(Ql)输出端相连接的继电器(K1)，以及并联在所述继电器(Kl)两端的发光二极管(Dl);所述继电器(Kl)的输出控制加热板(6)、风扇(7)、主机电源(8)和备用设备(9)的工作状态；所述发光二极管(Dl)显示加热板(6)、风扇(7)、主机电源(8)和备用设备(9)的工作状态。
2.如权利要求1所述的超低温控系统，其特征在于，所述电源模块包含:与单片机(I)相连接的电源变换电路(2)，以及与所述电源变换电路(2)相连接的电池(10);所述电源变换电路(2)将电池(10)输入的电压转换为直流稳压输出，为单片机(I)、温度传感器(3)、串口通讯模块(5 )和驱动模块(4 )提供工作电压。
3.如权利要求1所述的超低温控系统，其特征在于，所述温度传感器(3)与单片机(I)之间通过温度传感器(3)所具有的单线接口连接，实现双向通讯；该温度传感器(3)检测外部环境中的温度值，并将输出的温度值信号通过单线接口传输至单片机(I )。
4.如权利要求1所述的超低温控系统，其特征在于，所述的超低温控系统还包含:与单片机(I)连接的串口通讯模块(5)，将单片机(I)中存储记录的参数数据传输至外部计算机接收端或者上传至互联网。
专利摘要本实用新型公开了一种超低温控系统，其包含单片机；分别与单片机连接的电源模块、温度传感器、驱动模块和串口通讯模块；该驱动模块分别与加热板、风扇、主机电源和备用设备相连接；所述驱动模块包含与单片机相连接的驱动三极管，与驱动三极管输出端相连接的继电器，并联在继电器两端的发光二极管；继电器的输出控制加热板、风扇、主机电源和备用设备的工作状态。本实用新型通过实时检测环境温度，控制加热板、风扇和主机电源的协调工作，使得钻井参数仪等石油仪器在油田开采现场的超低温环境下能够长时间正常工作，提高钻井参数仪仪表的可靠性，保证钻井质量，降低生产成本。
文档编号G05D23/20GK202975869SQ20122073765
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者赵要强, 王培培 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