一种风能供电的载荷位移一体化传感器装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种风能供电的载荷位移一体化传感器装置。所述装置包括：风能供电模块，DC‑DC电源模块，中央处理单元，加速度传感器，载荷传感器，载荷信号调理电路；风能供电模块包括依次相连的风力发电机、充电控制器和蓄电池组；载荷传感器输出的载荷信号经载荷信号调理电路后输入至中央处理单元；加速度传感器输出的加速度信号输入至中央处理单元，中央处理单元对加速度信号进行二重积分得到位移信号。本实用新型专利技术实现了载荷传感器和位移传感器的一体化，解决了因载荷传感器和加速度传感器独立安装采集不同步导致误差增大的问题；能够利用风能为所述装置供电，解决了电池供电待机时间短、电缆供电容易因摇摆出现故障等问题。

An Integrated Load and Displacement Sensor Device for Wind Power Supply

【技术实现步骤摘要】
一种风能供电的载荷位移一体化传感器装置
本技术属于传感器
，具体涉及一种风能供电的载荷位移一体化传感器装置。
技术介绍
随着科学的不断进步，用于油井产油量计量的功图法油井计量系统正朝着微型化、智能化、数字化、网络化和多功能化的方向发展，对油井远程在线自动监测计量性能及数据采集的准确性和实时性提出了更高的要求。功图一般通过对由载荷传感器和加速度传感器获得的载荷数据和加速度数据进行处理获得。载荷传感器和加速度传感器一般独立安装，这种安装方式存在因采集不同步导致误差增大的问题。另一方面，传统的载荷传感器一般采用电池供电和电缆供电两种方式。由于载荷传感器安装在抽油机悬绳器上，工作时电缆不断摇摆，很容易造成电缆中芯线断路或焊点松动等故障；而采用电池供电时，由于电池待机时间短，不能满足传感器24小时不间断工作的能耗需求，需要定期更换电池，成本高，而且载荷传感器安装在抽油机悬绳器部位，与地面有一定的高度，更换电池不方便。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本技术提出一种风能供电的载荷位移一体化传感器装置。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种风能供电的载荷位移一体化传感器装置，包括：风能供电模块，DC-DC电源模块，中央处理单元，加速度传感器，载荷传感器，载荷信号调理电路。风能供电模块包括依次相连的风力发电机、充电控制器和蓄电池组。风能供电模块的一路输出为载荷传感器供电，另一路输出经DC-DC电源模块后为中央处理单元、加速度传感器和载荷信号调理电路供电；载荷传感器输出的载荷信号经载荷信号调理电路后输入至中央处理单元；加速度传感器输出的加速度信号输入至中央处理单元，中央处理单元对加速度信号进行二重积分得到位移信号。进一步地，所述DC-DC电源模块、中央处理单元、载荷信号调理电路和加速度传感器安装在一块电路板上，所述电路板、蓄电池组、充电控制器和载荷传感器安装在一个壳体内，风力发电机安装在所述壳体的上盖上；所述壳体固定在抽油机悬绳器与锁卡之间。进一步地，所述蓄电池组输出7.2V直流电压，DC-DC电源模块输出3.3V直流电压。进一步地，所述加速度传感器为ADXL103型单轴加速度计。进一步地，所述载荷传感器为BK-6-150-901W型桥式压力传感器。进一步地，所述载荷信号调理电路为INA333AIDGKR型放大器。进一步地，所述中央处理单元主要由MSP430F1611IPM型微处理器组成。进一步地，所述装置还包括与中央处理单元相连的无线通信模块。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术提出的一种风能供电的载荷位移一体化传感器装置，通过设置由风力发电机、充电控制器和蓄电池组组成的风能供电模块、DC-DC电源模块、中央处理单元、载荷传感器、载荷信号调理电路和加速度传感器，实现了载荷传感器和位移传感器的一体化，解决了因载荷传感器和加速度传感器独立安装采集不同步导致误差增大的问题；本技术能够利用风能为所述装置供电，解决了电池供电待机时间短、电缆供电容易因摇摆出现故障等问题。附图说明图1为本技术实施例一种风能供电的载荷位移一体化传感器装置的组成框图。图中：1-风能供电模块，11-风力发电机，12-充电控制器，13-蓄电池组，2-DC-DC电源模块，3-中央处理单元，4-加速度传感器，5-载荷信号调理电路，6-载荷传感器。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细说明。本技术实施例一种风能供电的载荷位移一体化传感器装置的组成框图如图1所示，包括：风能供电模块1，DC-DC电源模块2，中央处理单元3，加速度传感器4，载荷传感器6，载荷信号调理电路5。风能供电模块1包括依次相连的风力发电机11、充电控制器12和蓄电池组13。风能作为一种洁净能源得到了越来越广泛的应用。我国风力资源丰富，且很多地区都布设了大量的风力发电机11，为风能的开发应用提供了便利条件。风能供电模块1的一路输出为载荷传感器6供电，另一路输出经DC-DC电源模块2后为中央处理单元3、加速度传感器4和载荷信号调理电路5供电；载荷传感器输出的载荷信号经载荷信号调理电路5后输入至中央处理单元3；加速度传感器4输出的加速度信号输入至中央处理单元3，中央处理单元3对加速度信号进行二重积分得到位移信号。在本实施例中，所述装置主要由风能供电模块1、DC-DC电源模块2、中央处理单元3、加速度传感器4、载荷传感器6和载荷信号调理电路5组成。如图1所示，风能供电模块1包括风力发电机11、充电控制器12和蓄电池组13，当蓄电池组13电压低于风力发电机11的电压时，在充电控制器12控制下风力发电机11开始为蓄电池组13充电；当蓄电池组13的电压充到负载要求时，在充电控制器12控制下风力发电机11停止为蓄电池组13充电。风力发电机11是将风的动能转换为电能的装置，主要由风轮、发电机、调向器(尾翼)和储能机构等组成。由于本实施例需要供电的负载较轻(耗电小)，因此，本实施例可选用额定功率不超过100W的小型风力发电机11。风能供电模块1的输出电压VDD(即蓄电池组13的电压)一方面用作载荷传感器6的工作电压，一方面用作DC-DC电源模块2的直流输入电压，DC-DC电源模块2的直流输出电压VCC为中央处理单元3、加速度传感器4和载荷信号调理电路5提供工作电压。由于中央处理单元3等芯片的工作电压较低，因此VCC<VDD。载荷传感器6用于获得抽油杆的载荷信号，一般采用由压敏电阻构成的电桥电路，当载荷发生变化时，电桥各桥臂压敏电阻的阻值发生变化，将力学信号转化成电信号。载荷信号调理电路5用于对载荷传感器6输出的微弱的载荷信号进行滤波、放大等处理，并将处理后的信号送至中央处理单元3。加速度传感器4用于获得抽油杆的加速度信号，并送至中央处理单元3。加速度传感器4通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和调理电路等组成。加速度传感器4在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。根据传感器敏感元件的不同，常见的加速度传感器4的类型包括电容式、电感式、应变式、压阻式和压电式等。中央处理单元3内部设有A/D转换电路，用于将模拟的载荷信号和加速度信号转换成数字信号。中央处理单元3对加速度信号(数字信号)进行二重积分得到位移信号(数字信号)，并对载荷信号和位移信号进行处理得到功图数据。本实施例实现了载荷传感器和位移传感器的一体化，解决了因载荷传感器和加速度传感器4独立安装采集不同步导致误差增大的问题；本实施例能够利用风能为所述装置供电，解决了电池供电待机时间短、电缆供电容易因摇摆出现故障等问题。作为一种可选实施例，所述DC-DC电源模块2、中央处理单元3、载荷信号调理电路5和加速度传感器4安装在一块电路板上，所述电路板、蓄电池组13、充电控制器12和载荷传感器安装在一个壳体内，风力发电机11安装在所述壳体的上盖上；所述壳体固定在抽油机悬绳器与锁卡之间。本实施例给出了所述装置的安装方法。将DC-DC电源模块2、中央处理单元3、载荷信号调理电路5和加速度传感器4焊接在一块电路板上，将电路板、蓄电池组13、充电控制器12和载荷传感器之间接好线后固定在同一个壳体内。将风力发电机11固定在所述壳体的上盖上，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风能供电的载荷位移一体化传感器装置，其特征在于，包括：风能供电模块，DC‑DC电源模块，中央处理单元，加速度传感器，载荷传感器，载荷信号调理电路；风能供电模块包括依次相连的风力发电机、充电控制器和蓄电池组；风能供电模块的一路输出为载荷传感器供电，另一路输出经DC‑DC电源模块后为中央处理单元、加速度传感器和载荷信号调理电路供电；载荷传感器输出的载荷信号经载荷信号调理电路后输入至中央处理单元；加速度传感器输出的加速度信号输入至中央处理单元，中央处理单元对加速度信号进行二重积分得到位移信号。

【技术特征摘要】
1.一种风能供电的载荷位移一体化传感器装置，其特征在于，包括：风能供电模块，DC-DC电源模块，中央处理单元，加速度传感器，载荷传感器，载荷信号调理电路；风能供电模块包括依次相连的风力发电机、充电控制器和蓄电池组；风能供电模块的一路输出为载荷传感器供电，另一路输出经DC-DC电源模块后为中央处理单元、加速度传感器和载荷信号调理电路供电；载荷传感器输出的载荷信号经载荷信号调理电路后输入至中央处理单元；加速度传感器输出的加速度信号输入至中央处理单元，中央处理单元对加速度信号进行二重积分得到位移信号。2.根据权利要求1所述的风能供电的载荷位移一体化传感器装置，其特征在于，所述DC-DC电源模块、中央处理单元、载荷信号调理电路和加速度传感器安装在一块电路板上，所述电路板、蓄电池组、充电控制器和载荷传感器安装在一个壳体内，风力发电机安装在所述壳体的上盖上；所述壳体固定在抽油机悬绳器与锁卡之间。...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪长海，张妮妮，
申请(专利权)人：北京安控科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11