专利名称：一种低功耗无线绞车信号采集处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低功耗无线绞车信号采集处理装置，适用于石油钻井过程中 绞车的信号采集，属于信号采集处理装置技术领域。
背景技术：
绞车传感器是一种用于监测整个钻井过程中绞车轴转动所产生角位移的传 感器,是石油钻井过程中测量钻井深度的重要部件，绞车传感器安装在绞车轴上， 可以监测整个钻井过程中绞车轴转动所产生的角位移，通过计算可以得到钻井过 程中大钩的高度变化，从而得到当前的钻井深度，所以绞车传感器是油田钻井监 测系统中的一个重要组成部分。由于油田现场环境复杂恶劣，对于传感器的布线 往往需要花费大量的时间和经费，而且一旦设备位置改变或实际环境无法布线 时，只能束手无策。 ，
以往的绞车传感器是采用接近开关或光电传感器作为采集部件，8—24V直流 供电，其电流消耗比较大，常开状态下，最大消耗电流至少6mA。由于其输出的 是未经处理的电流脉冲信号，所以在现场应用时，还需将电流信号传送至后台计 数器，进行数据滤波、处理，才可以得到当前钻井深度。也正因为这些技术原因， 使其无法直接与无线通信RF模块兼容、而且无法对其采用电池供电，因为锂电池 的正常供电电压是3. 6V。
发明内容
本发明的目的是提供一种无线传输，实现3.6V低电压供电、平均电流小于 4mA的低功耗、采集和处理一体化的低功耗无线绞车信号采集处理装置。
为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种低功耗无线绞车信号采集处 理装置，其特征在于，由无线模块、微处理器、电池电压比较、电池、后备电池、 稳压器、传感单元和灯光显示组成，微处理器分别与无线模块、电池电压比较、 后备电池、传感单元和灯光显示连接，电池电压比较与电池连接，电池分别与后 备电池和稳压器连接。
所述的传感单元由L1、 L2、 Cl、 C2组成，Ll和C1并联组成传感器A， L2和C2并联组成传感器B，传感器A与传感器B连接，构成两个LC振荡器。
本发明是对油田绞车信号进行采集、处理、传送的一体化处理装置，是具备 传感与驱动控制能力、计算能力、外围扩展能力于一身的设备，能够实时监测、 感知和采集对象信息，并对这些信息进行处理，以用户所需方式进行扩展，传递 给用户。
本发明的微处理器具有低电压供电、低功耗等特点，同时自带信号处理功能， 不需要再借助外接处理装置，可兼容目前市场上的任何无线RF通信模块。
本发明结合了信号采集处理和无线传输方式，由于微处理器的低功耗设计， 延长了其使用寿命，使得该产品可以在油田等具有爆炸性气体和无法布线的场合 得以推广使用，同时克服了不易增加新的绞车传感器或当多个用户使用同一绞车 信号时，需重新布线的弊端，使传感器更易安装和更换。
本发明的优点是无线传输，实现3. 6V低电压供电、平均电流小于4mA的低 功耗、采集和处理一体化的功能。
图1为一种低功耗无线绞车信号采集处理电路框图； 图2为传感单元电路框图； 图3为本发明工作流程图。
具体实施例方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 实施例
如图1所示，为一种低功耗无线绞车信号采集处理电路框图，所述的一种低 功耗无线绞车信号采集处理装置由无线模块、微处理器、电池电压比较、电池、 后备电池、稳压器、传感单元和灯光显示组成，微处理器分别与无线模块、电池 电压比较、后备电池、传感单元和灯光显示连接，电池电压比较与电池连接，电 池分别与后备电池和稳压器连接。
由无线模块、微处理器、灯光显示和电池电压比较组成处理单元，电池、后
备电池和稳压器组成电池供电单元，由电池供电单元、处理单元和传感单元三部 分组成本发明，电池供电单元是将锂电池正常工作电压(3.6V)接入稳压器，然 后转换成稳定的+3V工作电压，为整个系统装置提供能量，EN是启动后备电池的 使能脚，通过电池电压比较器，若电池电压高于规定电压，表示电池电压充足， 反之，表示电池电压不足，需要及时更换，此时，微处理器输出低电平，开启后 备电池的使能脚，由后备电池对系统供电，后备电池主要是为了保证在电池电压 不足时，可进行电池切换，不影响装置的正常工作。
微处理器负责对信号的采集和处理，无线模块负责将处理好的信号进行无线 传送。
微控制器所有配置字都是通过SPI接口送给无线模块。实现对无线模块的频 段、通道、功率等配置，微控制器连接无线模块的POWUP、 CE和实现对射频芯片 工作模式进行控制。微控制器通过连接无线模块的SI (主控输出受控输入)、S0 (主控输入受控输出)、CLK1 (串行时钟)禾口CS (片选)构成SPI接口电路，实现 微控制器与无线模块之间的数据通信。微处理器完成对信号的采集和处理后，通 过SPI接口，按时序把模块地址和需要发送的数据传给无线模块，无线模块负责 将信号传送给基站，微控制器和无线模块均为外购产品。
微处理器同时通过发光二极管的闪烁状态，可以判别装置是否正常工作。
如图2所示，为传感单元电路框图，所述的传感单元由Ll、 L2、 Cl、 C2 组成，L1和C1并联组成传感器A， L2和C2并联组成传感器B，传感器A与 传感器B连接，构成两个LC振荡器。
传感单元是由两个LC振荡器构成,微处理器分别对两个LC振荡器进行激励， 由于电感的位置决定了谐振回路的阻尼系数，当电感放置于空气中，其回路的阻 尼系统较低，回路的衰减时间将较长。但是当电感靠近磁铁时，回来的阻尼系数 增加，回路快速衰减。通过振荡测试法把不同的衰减幅度转换为数字信号进行内 部测量包括对数字信号软件滤波、根据两路输入电平的不同，进行脉冲计数。 随着磁铁的转动，传感器信号随着磁体的接近、远离而不断改变，使其产生两路 相角差为90°的电平信号，微处理器通过对此信号的判断，实现对信号的感应 判断。
如图3所示，为本发明工作流程图，用C语言编制程序，运行在IAR编译 环境(提供给微控制器的编译仿真软件)下，微控制器上电后，对微控制器、无 线模块进行初始化，开启微控制器的定时功能，使其进入系统工作状态，对传感 器发出激励信号，根据传感器产生的信号变化，进入系统逻辑运算，根据运算结 果，判断是否有脉冲产生，如果有计数器加一，并且按照无线模块的发射信号格 式，构成数据帧，同时开启无线发射模块，发射数据。然后判断微控制器的定时 时间(100ms)是否己经达到，如果没到，系统进入休眠模式，如果定时到，再 次对传感器发出激励信号。
整个装置的工作方式分为两种工作方式和休眠方式。
工作方式是指将采集到的信号经过处理后，每隔一段时间后发送出去，而休 眠方式是指当在一段时间内如果没有信号被采集到，装置进入休眠状态，至到信 号产生变化，才被唤醒。通过这两种工作方式的轮流切换，可节约装置的能量消 耗，延长电池使用时间。
权利要求
1.一种低功耗无线绞车信号采集处理装置，其特征在于，由无线模块、微处理器、电池电压比较、电池、后备电池、稳压器、传感单元和灯光显示组成，微处理器分别与无线模块、电池电压比较、后备电池、传感单元和灯光显示连接，电池电压比较与电池连接，电池分别与后备电池和稳压器连接。
2. 根据权利要求1所示的一种低功耗无线绞车信号采集处理装置，其特征在于， 所述的传感单元由L1、 L2、 Cl、 C2组成，Ll和C1并联组成传感器A， L2 和C2并联组成传感器B，传感器A与传感器B连接。
全文摘要
本发明涉及一种低功耗无线绞车信号采集处理装置，其特征在于，由无线模块、微处理器、电池电压比较、电池、后备电池、稳压器、传感单元和灯光显示组成，微处理器分别与无线模块、电池电压比较、后备电池、传感单元和灯光显示连接，电池电压比较与电池连接，电池分别与后备电池和稳压器连接。本发明的优点是无线传输，实现3.6V低电压供电、平均电流小于4mA的低功耗、采集和处理一体化的功能。
文档编号G08C17/00GK101197066SQ20071017283
公开日2008年6月11日 申请日期2007年12月24日 优先权日2007年12月24日
发明者芸 夏, 毕东杰 申请人:上海神开石油化工装备股份有限公司;上海神开石油科技有限公司