[實用新型]低功耗井口壓力變送器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320138479.6
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN203214047U
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 肖蘭
• 主分類號: E21B47/06
• 分類號: E21B47/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種變送器，尤其是低功耗井口壓力變送器。

背景技術(shù)

石油開采中，油井生產(chǎn)狀況通過油管壓力的變化來反映在日常管理中，常根據(jù)井口的油壓和套壓變化，并結(jié)合其他資料進行油井生產(chǎn)分析，及時而準確地測量井口的壓力是非常重要的油田生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣，要求儀器能在0～10MPa，－35～＋55℃的條件下進行準確測量。壓力變送器是一種用來測量壓力的單片機系統(tǒng)，然而目前許多壓力變送器的電源采用集中供電，這樣既不便于安裝拆卸維護維修，又給油井的各種施工以及日常生產(chǎn)管理帶來不便。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上原因，本實用新型提供了一種低功耗井口壓力變送器。系統(tǒng)設(shè)計中，為了降低功耗，外部電路均采用微功耗設(shè)計方式，并通過精確電源管理，關(guān)閉不用的模塊，使設(shè)備處于低功耗狀態(tài)。同時，采用微功耗編程技術(shù)，進一步延長了電池的使用壽命。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種低功耗井口壓力變送器，包括壓力傳感模塊、信號調(diào)理模塊、主控制模塊、溫度傳感模塊、顯示模塊、485通訊模塊、精確電源管理模塊，其特征在于，主控制模塊分別與信號調(diào)理模塊、溫度傳感模塊、顯示模塊、485通訊模塊連接，精確電源管理模塊還分別與壓力傳感模塊、信號調(diào)理模塊、主控制模塊、485通訊模塊連接，信號調(diào)理模塊還與壓力傳感模塊連接。壓力傳感模塊將采集到的壓力數(shù)據(jù)，通過信號調(diào)理模塊轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號再由主控制模塊將溫度傳感模塊采集的環(huán)境溫度參數(shù)進行補償和計算，并通過顯示模塊進行顯示，最后通過485通訊模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到PC端進行集中顯示，為了降低功耗，外部電路均采用微功耗設(shè)計方式，并通過精確電源管理模塊，關(guān)閉不用的模塊，使設(shè)備處于低功耗狀態(tài)。

本實用新型的有益效果是，實現(xiàn)對井口壓力的快速準確測量，且功耗低便于日常維護，具有較高的實用性。

附圖說明

圖1是本實用新型的原理框圖。

具體實施方式

在圖1中，一種低功耗井口壓力變送器，包括壓力傳感模塊1、信號調(diào)理模塊2、主控制模塊3、溫度傳感模塊4、485通訊模塊5、顯示模塊6、精確電源管理模塊7，其特征在于，主控制模塊3分別與信號調(diào)理模塊2、溫度傳感模塊4、485通訊模塊5、顯示模塊6連接，精確電源管理模塊7還分別與壓力傳感模塊1、信號調(diào)理模塊2、主控制模塊3、485通訊模塊5連接，信號調(diào)理模塊2還與壓力傳感模塊1連接。壓力傳感模塊1將采集到的壓力數(shù)據(jù)，通過信號調(diào)理模塊2轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號再由主控制模塊3將溫度傳感模塊4采集的環(huán)境溫度參數(shù)進行補償和計算，并通過顯示模塊6進行顯示，最后通過485通訊模塊5將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機，為了降低功耗，外部電路均采用微功耗設(shè)計方式，并通過精確電源管理模塊7，關(guān)閉不用的模塊，使設(shè)備處于低功耗狀態(tài)。

壓力傳感模塊1是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)制成的壓力傳感器件，其核心部分是一塊沿某晶向切割的N型圓形硅膜片。在膜片上利用集成電路工藝方法擴散4個阻值相等的P型電阻，用導(dǎo)線將其構(gòu)成惠斯通電橋。使用恒流源給惠斯通電橋供電初始狀態(tài)電橋平衡，當被測介質(zhì)的壓力作用于傳感器的膜片上時，膜片將產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，同時傳感器的電阻值發(fā)生變化，此時，電橋處于不平衡狀態(tài)，輸出電壓不為零。信號調(diào)理模塊2選用的核心部件是AD694。AD694是一種單片電壓電流轉(zhuǎn)換器。它將輸入電壓信號轉(zhuǎn)換成標準的0～20mA電流信號，由于頻率信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生的波形不是很規(guī)則，須經(jīng)過CD4013進行整形處理。主控制模塊3采用的是超低功耗單片機MSP430F449，低工作電壓：1.8～3.6V；超低功耗：活動模式下工作電流為0.28mA，等待模式下為0.001mA，片內(nèi)資源豐富，有精密硬件乘法器，2個16位定時器，1個8路的具有內(nèi)部參考電平采樣保持和自動掃描特性的12位的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)帶有LCD驅(qū)動功能，可直接驅(qū)動LCD顯示，驅(qū)動段數(shù)可達160段。溫度傳感模塊4使用DS18B20溫度傳感器讀取環(huán)境溫度參數(shù)，提供給信號單片機MSP430F449，作為軟件溫度補償?shù)囊罁?jù)。485通訊模塊5選用的MAX483接口電路，是由MAXIM生產(chǎn)的專用于RS-485通訊的小功率收發(fā)器，含有一個驅(qū)動器和一個接收器，其特點是具有減小轉(zhuǎn)換速率的驅(qū)動器，可以使EMI(電磁干擾)減到最少，并減少因電纜終端不適當而產(chǎn)生的影響。顯示模塊6采用的是LCM128645ZK，該模塊可顯示漢字及圖形,?內(nèi)置8192?個中文漢字(?16×16點陣)、128個字符(?8×16點陣)。精確電源管理模塊7采用雙電壓電源的電源管理模塊LTC3548，LTC3548是雙通道同步降壓型DC/DC穩(wěn)壓器，該器件的工作輸入電壓范圍為2.5~5.5V，并具有2.25MHz的固定開關(guān)頻率，其輸出可在0.6～5V范圍內(nèi)獨立調(diào)節(jié)。2個內(nèi)置開關(guān)在最大輸出電流條件下具有很高的效率，且內(nèi)部補償功能最大程度地減少了外部元件的數(shù)目和電路板面積。