CN101655403A

CN101655403A - 一种智能内置天线低功耗无线张力测量系统

Info

Publication number: CN101655403A
Application number: CN200910018752A
Authority: CN
Inventors: 孙玉峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2029-09-16
Also published as: CN101655403B

Abstract

本发明涉及一种智能内置天线低功耗无线张力测量系统，由主机和测量分机组成，测量分机由张力传感器、主控板组成，主控板由电源电路、电量检测电路和接口电路组成，张力传感器通过单点丝扣连接安装于分机壳体的圆柱形空腔内，分机天线、分机无线模块和分机主控板依次固定于分机尼龙端盖的凹槽内，分机壳体与分机尼龙端盖形成的封闭腔体内安装有水银开关和一次性锂电池，与张力传感器轴向平行；主机由主控板、显示板、壳体组成；主控板由电源电路、单片机、张力输出驱动电路组成；显示板由4只发光二级管组成，分别用于电源、数据和分机电池组电量显示；本发明具有既节省了电能又提高了系统的反应速度等优点。

Description

一种智能内置天线低功耗无线张力测量系统

技术领域

本发明涉及一种智能内置天线低功耗无线张力测量系统，同时该装置在更换传感器后也适用于需无线数据采集的其他领域。

背景技术

目前公知的测井电缆张力无线测量系统由无线主机和无线分机组成，数据采用单向传输方式。主机负责接收分机发送的张力数据并将其转换成模拟量后传送给绞车面板以显示张力数据，分机负责采集张力数据并将转换后的数字量通过无线方式发送给主机。分机开关机需人工操作。

该系统存在以下缺点：1、分机天线外置在使用和运输过程中受到碰撞极易损坏；2由于分机仅有运行和停止两种工作模式，且采用固定的采集和发送周期故功耗大，一般情况下分机采用8.4AH铅酸电池组连续工作时间仅100小时，按每井次工作时间4小时计算使用25井次就需要充电一次；3、分机的开启和关闭需人工操作不仅使用繁琐，施工时如忘记开机将影响测井施工，使用完毕忘记关闭电源还会使电源耗尽。

发明内容

为克服现有的无线张力系统的不足，本发明提供一种智能内置天线低功耗无线张力测量系统，该系统具有以下特点：1、分机天线内置，最大限度的保护了天线不受外力伤害，机械结构更可靠；2、系统采用双向数据传输；3、系统具有智能动态运行、待机和关机三种工作状态，且不需人工干预，系统功耗极低且操作简单，2AH锂电池可连续工作6000小时，关机状态不耗电。

本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种智能内置天线低功耗无线张力测量系统，由主机和测量分机组成，测量分机由张力传感器、主控板、无线收发模块、一次性锂电池、与张力传感器轴向平行安装的水银工作状态检测开关、金属外壳和内藏天线组件的高强度尼龙非金属端盖组成，主控板由电源电路、单片机、A/D转换电路、传感器调理电路、电量检测电路和接口电路组成，张力传感器通过单点丝扣连接安装于分机壳体的圆柱形空腔内，分机天线、分机无线模块和分机主控板依次固定于分机尼龙端盖的凹槽内，分机壳体与分机尼龙端盖形成的封闭腔体内安装有水银开关和一次性锂电池，与张力传感器轴向平行；主机由主控板、显示板、双向无线收发模块、天线和壳体组成；主控板由电源电路、单片机、D/A转换电路、接口电路和张力输出驱动电路组成；显示板由4只发光二级管组成，分别用于电源、数据和分机电池组电量显示。

测量分机的一次性锂电池正极与水银开关一端连接，负极与公共地连接，水银开关另一端与分机主控板电源输入插座JP2连接；张力传感器与分机主控板的传感器插座JP3连接；分机无线模块与分机主控板的无线模块接口插座JP1连接；分机天线与分机无线模块的天线端口连接。

主机的主机主控板的张力输出接口插座JP4与绞车面板的张力输入接口插座连接，电源同时从该端口获得；主机主控板的显示端口插座JP1与主机显示板连接；主机主控板的无线模块接口插座JP3与主机无线模块连接；主机天线与主机无线模块天线插头连接。

测量分机停用状态为水平放置；测井时测量分机连接于大钩和天滑轮之间，测量分机为待机状态；每30秒接收一次主机命令；测井施工开始打开绞车面板，主机给测量分机持续输出30秒钟运行命令，分机接收命令后进入运行状态；测井施工中暂停施工，关闭绞车面板切断主机供电，15秒钟后测量分机进入待机状态；施工完毕，取下分机，置于水平状态，分机进入关机状态。

串联于电源回路的水银开关在水平±15°为断开，其余均导通。

内藏天线组件的非金属分机端盖是非金属材料制成。

本发明专利的有益效果是：1、分机天线内置于非金属端盖内不受外力伤害2、分机开关机采用具有重力导通特性水银开关自动控制避免了人工操作失误的可能性3、双向无线传输具有待机和运行两种工况有效的节省了电能4、发送周期动态调整机制的引入既节省了电能有提高了系统的反应速度。

附图说明

附图1为分机装配位置剖视图。

附图2为分机电气组件连接示意图。

附图3为主机电气组件连接示意图。

附图4为主机主控板电路原理图。

附图5为分机主控板电路原理图。

图中1.张力传感器，2.分机壳体，3分机尼龙端盖，4.分机无线模块，5.分机主控板，6.分机天线，7.水银开关，8.一次性锂电池，9.绞车面板，10.主机主控板，11.主机显示板，12.主机无线模块，13.主机天线。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施例。

一种智能内置天线低功耗无线张力测量系统，由主机和测量分机组成，测量分机由张力传感器1、主机主控板10、主机无线模块12、一次性锂电池8、与张力传感器轴向平行安装的水银开关7、金属外壳和内藏天线组件的高强度尼龙非金属端盖组成，主控板由电源电路、单片机、A/D转换电路、传感器调理电路、电量检测电路和接口电路组成，张力传感器通过单点丝扣连接安装于分机壳体的圆柱形空腔内，分机天线6、分机无线模块4和分机主控板5依次固定于分机尼龙端盖的凹槽内，分机壳体2与分机尼龙端盖形成的封闭腔体内安装有水银开关7和一次性锂电池8，与张力传感器轴向平行；主机由主控板、显示板、双向无线收发模块、天线和壳体组成；主控板由电源电路、单片机、D/A转换电路、接口电路和张力输出驱动电路组成；显示板由4只发光二级管组成，分别用于电源、数据和分机电池组电量显示。

测量分机的一次性锂电池8正极与水银开关7一端连接，负极与公共地连接，水银开关7另一端与分机主控板5电源输入插座JP2连接；张力传感器1与分机主控板5的传感器插座JP3连接；分机无线模块4与分机主控板5的无线模块接口插座JP1连接；分机天线6与分机无线模块4的天线端口连接。

主机的主机主控板10的张力输出接口插座JP4与绞车面板9的张力输入接口插座连接，电源同时从该端口获得；主机主控板10的显示端口插座JP1与主机显示板11连接；主机主控板10的无线模块接口插座JP3与主机无线模块12连接；主机天线13与主机无线模块12天线插头连接。

串联于电源回路的水银开关7在水平±15°为断开，其余均导通。

内藏天线组件的非金属分机端盖是非金属材料制成。

在图1中，张力传感器1通过单点丝扣连接安装于分机壳体2的圆柱形空腔内；分机天线6、分机无线模块4和分机主控板5依次固定于分机尼龙端盖3的凹槽内；分机壳体2与分机尼龙端盖3形成的封闭腔体内安装有水银开关7和一次性锂电池8它们都与张力传感器1轴向平行。

在图2中，一次性锂电池8正极与水银开关7一端连接，负极与公共地连接，水银开关7另一端与分机主控板5电源输入插座(JP2)连接；张力传感器1与分机主控板5的传感器插座(JP3)连接；分机无线模块4与分机主控板5的无线模块接口插座JP1连接；分机天线6与分机无线模块4的天线端口连接。

在图3中，主机主控板10的张力输出接口插座JP4与绞车面板9的张力输入接口插座连接，电源同时从该端口获得；主机主控板10的显示端口插座JP1与主机显示板11连接；主机主控板10的无线模块接口插座JP3与主机无线模块12连接；主机天线13与主机无线模块12天线插头连接。

系统工作流程：由于张力系统分机在停用状态时一般都是水平放置，而串联于电源回路的水银开关7也是水平的状态，该开关水平±15°关断，其余均导通，所以分机处于关机工作状态，分机此时功耗为零；测井时分机连接于大钩和天滑轮之间，此时水银开关7处于垂直状态，水银开关7导通分机得电，系统复位后进入待机状态，进入待机后分机每30秒接收一次主机命令以确认是否改变状态，由于待机状态分机低速运行并且除无线收发模块4间歇工作，张力传感器1电路、信号调理电路和A/D电路均停止工作，平均功耗仅90uA，功耗极低；测井施工开始打开绞车面板9，主机得电复位首先输出50KN自检信号，2秒后清零，然后主机通过主机无线模块12持续输出30秒钟分机运行命令，分机接收到运行命令后进入运行状态，开始采集张力和电量数据采集周期16次/秒并通过无线模块4发送给主机，分机数据发送周期根据张力变化量动态调整发送周期发送周期范围12次/分钟～960次/分钟，这样做既提高了系统的反应速度又有效的降低了功耗，当主机收到有效数据后立即给分机发送一条维持命令以维持分机的运行状态，随后主机将收到的张力数据转换并驱动输出到绞车面板9以显示张力数据，将电量数据比较后送主机显示板11以显示当前电量，测井施工中如暂停施工关闭绞车面板9，切断主机供电，15秒钟后分机就因无主机发送的维持信号而进入功耗极低的待机状态，再次开始施工主机得电，分机30秒后即可工作，施工完毕，取下分机，此时分机处于水平状态，即使在特殊情况下分机轴向放置角度大于15°，水银开关7未切断，分机未关机也会因接收不到维持命令而进入微功耗待机状态，水银开关7断开，分机进入关机状态。

Claims

1、一种智能内置天线低功耗无线张力测量系统，由主机和测量分机组成，其特征在于：测量分机由张力传感器、主控板、无线收发模块、一次性锂电池、与张力传感器轴向平行安装的水银工作状态检测开关、金属外壳和内藏天线组件的高强度尼龙非金属端盖组成，主控板由电源电路、单片机、A/D转换电路、传感器调理电路、电量检测电路和接口电路组成，张力传感器通过单点丝扣连接安装于分机壳体的圆柱形空腔内，分机天线、分机无线模块和分机主控板依次固定于分机尼龙端盖的凹槽内，分机壳体与分机尼龙端盖形成的封闭腔体内安装有水银开关和一次性锂电池，与张力传感器轴向平行；主机由主控板、显示板、双向无线收发模块、天线和壳体组成；主控板由电源电路、单片机、D/A转换电路、接口电路和张力输出驱动电路组成；显示板由4只发光二级管组成，分别用于电源、数据和分机电池组电量显示。

2、根据权利要求1所述的一种智能内置天线低功耗无线张力测量系统，其特征在于：测量分机的一次性锂电池正极与水银开关一端连接，负极与公共地连接，水银开关另一端与分机主控板电源输入插座JP2连接；张力传感器与分机主控板的传感器插座JP3连接；分机无线模块与分机主控板的无线模块接口插座JP1连接；分机天线与分机无线模块的天线端口连接。

3、根据权利要求1所述的一种智能内置天线低功耗无线张力测量系统，其特征在于：主机的主机主控板的张力输出接口插座JP4与绞车面板的张力输入接口插座连接，电源同时从该端口获得；主机主控板的显示端口插座JP1与主机显示板连接；主机主控板的无线模块接口插座JP3与主机无线模块连接；主机天线与主机无线模块天线插头连接。

4、根据权利要求1所述的一种智能内置天线低功耗无线张力测量系统，其特征在于：测量分机停用状态为水平放置；测井时测量分机连接于大钩和天滑轮之间，测量分机为待机状态；每30秒接收一次主机命令；测井施工开始打开绞车面板，主机给测量分机持续输出30秒钟运行命令，分机接收命令后进入运行状态；测井施工中暂停施工，关闭绞车面板切断主机供电，15秒钟后测量分机进入待机状态；施工完毕，取下分机，置于水平状态，分机进入关机状态。

5、根据权利要求1所述的一种智能内置天线低功耗无线张力测量系统，其特征在于：串联于电源回路的水银开关在水平±15°为断开，其余均导通。

6、根据权利要求1所述的一种智能内置天线低功耗无线张力测量系统，其特征在于：内藏天线组件的非金属分机端盖是非金属材料制成。