ИИС геологического исследования скважин

курсовая работа

3.4 Профилемер-каверномер

Рисунок 33. Профилемер-каверномер

Назначение: измерение среднего диаметра скважины контактным методом.

3.4.1 Двигатель

Рисунок 34. Двигатель постоянного тока ДПМ-35

Назначение: открытие/закрытие рычажного механизма.

Двигатель постоянного тока включен в диагональ Н-моста, управляемого микроконтроллером. Управляя ключами Н-моста, обеспечивается необходимое направление вращения двигателя.

Характеристики двигателя представлены в таблице 24.

Таблица 24. Характеристики двигателя

тип двигателя

коллекторный постоянного тока

номинальное напряжение

27В

номинальная мощность

13,87Вт

частота вращения

9000 об/мин

номинальный вращающий момент

14,7 мН*м

потребляемый ток

1,5А

масса

0,34кг

3.4.2 Концевые выключатели

Рисунок 35. Концевой выключатель МП9-Р1

Назначение: сигнализация о полностью раскрытом/полностью сложенном состоянии рычажного механизма.

Концевые выключатели представляют собой микропереключатели МП9-Р1. В не нажатом состоянии микропереключатель соединяет перекидной контакт с напряжением +5В, в нажатом - с «землей» питания. Сигналы с концевых выключателей поступают на порты микроконтроллера и сигнализируют о состоянии рычажного механизма: раскрыт, сложен, промежуточное состояние.

При поступлении команды на раскрытие/закрытие рычажного механизма микроконтроллер выполняет подпрограмму раскрытия/закрытия рычагов, которая выполняется до момента срабатывания соответствующего концевого выключателя.

3.4.3 Датчики

Рисунок 36. Потенциометрический датчик линейного перемещения

Назначение: преобразование линейного перемещения в электрический сигнал.

Датчики представляют собой потенциометры, движки которых механически соединены с рычагами. Таким образом, положение движка на потенциометре пропорционально расстоянию от конца соответствующего рычага до продольной оси прибора. Потенциометры подключены к напряжению источника питания +1,2В.

Характеристики датчиков представлены в таблице 25.

Таблица 25. Характеристики датчиков

номинальное сопротивление

5 кОм

диапазон перемещений

55мм (без учета рычажной системы)

диапазон выходного напряжения

0…1,2В

3.4.4 Усилители

Рисунок 37. Схема инвертирующего усилителя

Назначение: приведение входного сигнала с датчиков к пределу измерения АЦП 10В. Выполнены на ОУ, включенных по инвертирующей схеме для обеспечения высокого входного сопротивления.

Характеристики усилителей представлены в таблице 26.

Таблица 26. Характеристики усилителя

коэффициент усиления

8,3

граничная частота усиления

1МГц

входное сопротивление

1Мом

максимальная амплитуда выходного напряжения

12В

напряжение питания

+12В, -12В

температурный диапазон

-40…+125 град

потребляемая мощность

0,15Вт

3.4.5 Фильтр

Рисунок 38. Схема RC-фильтра

Назначение: фильтрация постоянного сигнала от высокочастотных помех. Выполнен на R, C элементах. Температурный диапазон от минус 40 о плюс 125 град.

3.4.6 Коммутатор

Рисунок 39. Микросхема коммутатора

Назначение: коммутация одного из 4- датчиков на вход АЦП.

Конструктивно выполнен в виде микросхемы с цифровым управлением. Управляется микроконтроллером.

Характеристики коммутатора представлены в таблице 27.

Таблица 27. Характеристики коммутатора

коммутируемые напряжения

0…12В

время переключения

0,25 мкс

сопротивление в открытом состоянии

15Ом

температурный диапазон

-55…+125 град

напряжение питания

+12В

потребляемая мощность

0,03Вт

3.4.7 АЦП

Рисунок 40. Микросхема АЦП

Назначение: оцифровка сигнала с датчика. Конструктивно выполнен в виде микросхемы и содержит в себе: 14-разрядный АЦП поразрядного уравновешивания, тактовый генератор 25МГц, источник опорного напряжения, входной управляемый делитель для расширения диапазона измеряемого напряжения, регистр выходного кода.

Характеристики микросхемы АЦП представлены в таблице 28.

Таблица 28. Характеристики микросхемы АЦП

диапазон измеряемых напряжений

0…+5В

0…+10 при использовании входного делителя

напряжение встроенного ИОН

частота встроенного тактового генератора

25 МГц

максимальная частота дискретизации

500кГц

разрядность АЦП

14

тип выходного кода

параллельный 14-разрядный

температурный диапазон

-40…+125 град

напряжение питания

+5В, +12В

потребляемая мощность

0,15Вт

3.4.8 Микроконтроллер

Рисунок 41. Микросхема микроконтроллера

Назначение: управление процессом измерения, обработка результатов, обмен данными с платой телеметрии.

Характеристики микроконтроллера представлены в таблице 29.

Таблица 29. Характеристики микроконтроллера

тип микроконтроллера

МС8051

тактовая частота

50МГц

количество портов

4 8-разрядных двунаправленных порта

встроенные последовательные интерфейсы

UART, SPI

температурный диапазон

-40..+150 град

напряжение питания

+5В

потребляемая мощность

0,6Вт

3.4.9 Плата телеметрии

Рисунок 42. Плата телеметрии

Назначение: согласование интерфейса UART и биполярного фазоманипулированного кода. Конструктивно ФБ выполнен как отдельная плата. Устанавливается в скважинный прибор, используемый в комплексе.

Основу составляет микроконтроллер типа МС8051, который выполняет функцию распознавания пришедших команд, сравнение адреса прибора в команде со своим адресом, расчет контрольной суммы.

Характеристики платы телеметрии представлены в таблице 30.

Таблица 30. Характеристики платы телеметрии

тип входного сигнала

биполярный фазо-манипулированный код

диапазон напряжений входного сигнала

-30…+30В

тип выходного сигнала

UART

температурный диапазон

-40…+125 град

напряжения питания

+5В, +12В

потребляемая мощность

0,5Вт

3.4.10 Блок питания

Рисунок 43. Блок питания

Делись добром ;)