基于ZigBee技术的激光一体功图仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于ZigBee技术的激光一体功图仪。它采用低功耗设计，其中电源指示灯显示系统供电状况，电池组模块连接电源管理模块给系统内其余模块供电，激光模块连接MCU模块用于测量冲程位移，压力模块连接运放模块用于测量载荷压力，设置开关连接MCU模块用于进入设置程序，电池组监测连接MCU模块用于监测电池组电压，存储模块连接MCU模块用于存储数据样本和参数，ZigBee通信模块连接MCU模块用于双向无线通信。其优点是：一体化设计，各种工况下测量精度高；测量数据通过ZigBee技术无线传送，无现场施工布线；仪表整体功耗低，锂电池供电下长期使用；技术实现难度低，可在油田普遍使用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种油井抽油机功图测量装置，具体涉及一种基于ZigBee技术的激光一体功图仪。
技术介绍
抽油机功图仪是测量油井抽油机示功图的仪器，即测量其悬点载荷与冲程位移变化关系的曲线。示功图作为记录抽油机井栗工况的曲线载体，能反映井栗工作状况。ZigBee技术是基于IEEE 802.15.4标准，工作在2.4GHz频段的短距离、低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通信技术。其主要适用于自动控制领域，可嵌入仪表中实现无线数据传输。激光脉冲测距有很好的测距精度和抗干扰性，得到广泛应用。其测距原理是对目标发射激光脉冲，激光遇到目标反射，通过测量脉冲发射至回波的渡越时间来计算目标距离。基于ZigBee技术的激光一体功图仪，综合运用几种技术，降低电路功耗、提高测量精度、减少施工布线、降低制作成本，符合技术应用的发展方向，具有很好的应用前景。
技术实现思路
本技术目的是提供一种基于ZigBee技术的激光一体功图仪，它能够利用激光脉冲测距、载荷压力测量、单片机系统、ZigBee无线通信等技术，采集油井抽油机冲程位移和载荷压力，计算示功图，并通过ZigBee无线通信将数据传送给上位机，实现示功图的测量和传输。本技术是这样实现的，基于ZigBee技术的激光一体功图仪，它包括电源指示灯、电池组模块、电源管理模块、激光模块、压力模块、设置开关、MCU模块、电池组监测、运放模块、存储模块、网络状态指示灯、ZigBee通信模块、复位按键和天线，其中，电源指示灯与电池组模块连接，电池组模块与电源管理模块连接，电源管理模块还分别与激光模块、压力模块和MCU模块连接，MCU模块7分别与激光模块、设置开关、电池组监测、运放模块、存储模块和ZigBee通信模块连接，压力模块与运放模块连接，ZigBee通信模块分别与网络状态指示灯、复位按键和天线连接。所述的电池组模块采用型号为ER26500的工业级锂/亚硫酰氯电池，其可长时间微电流工作、工作电压平稳、使用温度范围宽，最大连续放电电流:130mA，最大脉冲放电电流:300mA，在强制放电极端情况下电池不会解体或燃烧。所述的电源管理模块采用TPS769XX系列低压降(LDO)电压稳压器，其具有低压降、超低功耗和封装最小化的优点，与通常稳压器相比有较低的跌落电压和超低静态电流，其为电路提供3.3V、3.0V, 2.5V电源，供电路使用。所述的压力模块采用型号为MPM281型工业级压阻式压力传感器，经过隔离膜片将被测压力传导到内部敏感元件上，完成压力到电信号变换，其具有温度补偿功能，稳定性好，压力模块将测量载荷值模拟量传送给运放模块。所述的设置开关采用霍尔元件，通过磁笔控制其导通或闭合。所述的MCU模块采用型号为C8051F410的单片机，是完全集成的混合信号片上系统型MCU，内核可达50MIPS，片上集成12位A/D转换器。所述的电池组监测采用分压电路电路，将电池组模块电压分压后，传送到MCU模块进行A/D转换，从而可监测电池组的电压值。所述的运放模块采用型号为TLV2241的低功耗放大器，组成差分放大电路，运放模块接收到压力模块传送的载荷电压后，进行差分放大，将调理后的信号传送到MCU模块的A/D转换接口。所述的存储模块采用型号为FM25H20的铁电存储器芯片。存储模块连接MCU模块，用于存储位移数据样本和载荷数据样本。所述的ZigBee通信模块采用型号为ZICM2410P0的小功率ZigBee射频模块，ZICM2410P0模块是一款ZigBee片上系统:集成了 ZigBee无线收发器和一个单指令内嵌Flash空间的51CPU核，同时还有GP1、UART、定时器等外设，ZigBee数据收发速率最高可以达到1Mbps，ZigBee通信模块12自带基于IEEE 802.15.4的2.4GHz无线通信协议，通过地址配对可以和其它ZigBee设备进行数据传输。本技术的优点是:一体化设计，各种工况下测量精度高；测量数据通过ZigBee技术无线传送，无现场施工布线；仪表整体功耗低，锂电池供电下长期使用；技术实现难度低，可在油田普遍使用。【附图说明】图1是本技术所提供的基于ZigBee技术的激光一体功图仪不意图。图中:I电源指示灯，2电池组模块，3电源管理模块，4激光模块，5压力模块，6设置开关，7MCU模块，8电池组监测，9运放模块，10存储模块，11网络状态指示灯，12ZigBee通信模块，13复位按键，14天线。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本技术进行详细介绍:如图1所示，基于ZigBee技术的激光一体功图仪，它包括电源指示灯1、电池组模块2、电源管理模块3、激光模块4、压力模块5、设置开关6、MCU模块7、电池组监测8、运放模块9、存储模块10、网络状态指示灯IUZigBee通信模块12、复位按键13，天线14。其中，电源指示灯I与电池组模块2连接，电池组模块2与电源管理模块3连接，电源管理模块3还分别与激光模块4、压力模块5和MCU模块7连接，MCU模块7分别与激光模块4、设置开关6、电池组监测8、运放模块9、存储模块10和ZigBee通信模块12连接，压力模块5与运放模块9连接，ZigBee通信模块12分别与网络状态指示灯11、复位按键13和天线14连接。其工作过程如下:电源指示灯I用于显示系统供电状况，系统供电后指示灯点亮。电池组模块2采用型号为ER26500的工业级锂/亚硫酰氯电池，其可长时间微电流工作、工作电压平稳、使用温度范围宽。最大连续放电电流:130mA，最大脉冲放电电流:300mA，在强制放电极端情况下电池不会解体或燃烧。电源管理模块3采用TPS769XX系列低压降(LDO)电压稳压器，其具有低压降、超低功耗和封装最小化的优点，与通常稳压器相比有较低的跌落电压和超低静态电流。其为电路提供3.3V、3.0V, 2.5V电源，供电路使用。激光模块4与MCU模块连接，接收到MCU模块的指令后，激光模块连续测量位移值，并输出数字量值，通过串行口传送到MCU模块。压力模块5采用型号为MPM281型工业级压阻式压力传感器，经过隔离膜片将被测压力传导到内部敏感元件上，完成压力到电信号变换。其具有温度补偿功能，稳定性好。压力模块将测量载荷值模拟量传送给运放模块。设置开关6采用霍尔元件，通过磁笔控制其导通或闭合。设置开关和MCU模块连接，当设置开关导通时，MCU模块进入设置参数模式。MCU模块7采用型号为C8051F410的单片机，是完全集成的混合信号片上系统型MCU,内核可达50MIPS，片上集成12位A/D转换器。电池组监测8采用分压电路电路，将电池组当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于ZigBee技术的激光一体功图仪，其特征在于：它包括电源指示灯(1)、电池组模块(2)、电源管理模块(3)、激光模块(4)、压力模块(5)、设置开关(6)、MCU模块(7)、电池组监测(8)、运放模块(9)、存储模块(10)、网络状态指示灯(11)、ZigBee通信模块(12)、复位按键(13)和天线(14)，其中，电源指示灯(1)与电池组模块(2)连接，电池组模块(2)与电源管理模块(3)连接，电源管理模块(3)还分别与激光模块(4)、压力模块(5)和MCU模块(7)连接，MCU模块7分别与激光模块(4)、设置开关(6)、电池组监测(8)、运放模块(9)、存储模块(10)和ZigBee通信模块(12)连接，压力模块(5)与运放模块(9)连接，ZigBee通信模块(12)分别与网络状态指示灯(11)、复位按键(13)和天线(14)连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周洋，张宇宏，
申请(专利权)人：北京航天时空科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11