CN102877831B - 矿用钻孔深度监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿用钻孔深度监测装置,包括压力变送器用于获取钻机动力头正转时的油压压力,输出油压信号;位移传感器用于获取自身至钻机动力头的位移,输出位移信号;电控箱用于获取油压信号和位移信号,据此计算出当前时间点位移传感器至钻机动力头的有效位移,将当前时间点的有效位移与当前时间点之前的有效位移进行累加即得到当前时间点的钻孔深度,将当前时间点的钻孔深度实时输出显示,有效位移为在油压信号对应的油压压力大于门限油压时位移传感器至钻机动力头的位移;电磁阀用于接收电控箱输出的电磁阀控制信号,据此控制水路或风路的开闭。本装置可自动检测钻孔深度,效率高、误差小。

Description

矿用钻孔深度监测装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种钻孔深度监测技术,尤其涉及一种矿用钻孔深度监测装置。
背景技术
[0002] 钻机在进行钻孔过程中需要对钻孔深度等参数进行实时检测,以便能及时掌握钻孔情况。目前,现有技术中,钻孔深度的检测主要由钻机操作人员或验收人员统计钻杆的个数来计算钻孔深度。这种人工检测方式的效率较低、误差较大,而且不能实现随钻随测,实时性较差。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种可自动检测钻孔深度且可随钻随测的矿用钻孔深度监测装置。
[0004] 为达到上述目的,本发明提供了一种矿用钻孔深度监测装置,包括:
[0005] 压力变送器,用于获取钻机动力头正转时的油压压力,输出油压信号;
[0006] 位移传感器,用于获取自身至所述钻机动力头的位移,输出位移信号;
[0007] 电控箱,用于获取所述油压信号和所述位移信号,据此计算出当前时间点所述位移传感器至所述钻机动力头的有效位移,将所述当前时间点的有效位移与所述当前时间点之前的有效位移进行累加即得到当前时间点的钻孔深度,并将所述当前时间点的钻孔深度实时输出显示,所述有效位移为在所述油压信号对应的油压压力大于门限油压时所述位移传感器至所述钻机动力头的位移;
[0008] 电磁阀,用于接收所述电控箱输出的电磁阀控制信号,据此控制水路或风路的开闭。
[0009] 本发明的矿用钻孔深度监测装置的电控箱能够获取压力变送器输出的油压信号以及位移传感器输出的位移信号,据此计算出当前时间点位移传感器至钻机动力头的有效位移,将当前时间点的有效位移与当前时间点之前的有效位移进行累加即得到当前时间点的钻孔深度,并将当前时间点的钻孔深度实时输出显示,从而实现了钻孔深度的自动检测,并实现了可随钻随测的在线监测,效率较高、误差较小。
附图说明
[0010] 图1为本发明的矿用钻孔深度监测装置的电路框图;
[0011] 图2为本发明的矿用钻孔深度监测装置中的CPU部分的电路原理图;
[0012] 图3为本发明的矿用钻孔深度监测装置中的位移信号处理电路部分的电路原理图;
[0013] 图4为本发明的矿用钻孔深度监测装置中的压力信号处理电路部分的电路原理图;
[0014] 图5为本发明的矿用钻孔深度监测装置中的显示电路部分的电路原理图;
[0015]图6为本发明的矿用钻孔深度监测装置中的遥控信号接收电路部分的电路原理图;
[0016]图7为本发明的矿用钻孔深度监测装置中的信号输出电路部分的电路原理图。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述:
[0018] 参考图1所示,本实施例的矿用钻孔深度监测装置,包括压力变送器、位移传感器、电控箱、遥控器和电磁阀。其中,压力变送器用于获取钻机动力头正转时的油压压力,输出油压信号。位移传感器安装于钻机尾部,其激光光斑瞄准钻机动力头,该位移传感器用于获取自身至钻机动力头的位移,输出位移信号。电控箱用于获取油压信号和位移信号,据此计算出当前时间点位移传感器至钻机动力头的有效位移,将当前时间点的有效位移与当前时间点之前的有效位移进行累加即得到当前时间点的钻孔深度,并将当前时间点的钻孔深度实时输出显示,其中,有效位移即为在油压信号对应的油压压力大于门限油压时位移传感器至钻机动力头的位移。电磁阀用于接收电控箱输出的电磁阀控制信号,据此控制水路或风路的开闭。
[0019] 其中,电控箱包括CPU,以及分别与其相连的压力信号处理电路、位移信号处理电路、显示电路、遥控信号接收电路和信号输出电路。CPU用于获取油压信号和位移信号,据此计算出当前时间点位移传感器至钻机动力头的有效位移,将当前时间点的有效位移与当前时间点之前的有效位移进行累加即得到当前时间点的钻孔深度。压力信号处理电路用于接收压力变送器发送的油压信号,将其转变成适合CPU处理的油压信号。位移信号处理电路用于接收位移传感器发送的位移信号,将其转变成适合CPU处理的位移信号。显示电路用于接收CPU发送的当前时间点的钻孔深度并实时输出显示。信号输出电路用于当收到CPU输出的电磁阀控制信号时将其转变成对应的驱动信号控制电磁阀开闭。遥控信号接收电路与遥控器配合用于实现对电控箱的参数设置。
[0020] 结合图2所示,本实施例的CPU的型号为MSP430F149的单片机模块及其外围电路。
[0021] 本实施例的压力变送器包括主油栗压力变送器、副油栗压力变送器和备用压力变送器,其中,主油栗压力变送器、副油栗压力变送器分别通过一个三通安装于钻机控制钻杆正反转的主、副油管上。结合图4所示,本实施例的压力信号处理电路与之对应包括三路,每路压力信号处理电路包括型号为AD7740KRM的电压频率转换器及其外围电路以及型号为IS07221D的双数字隔离器及其外围电路。电压频率转换器的第2、第7引脚分别对应与双数字隔离器的第2、第3引脚相连。每路压力信号处理电路的电压频率转换器的第5引脚与对应的压力变送器的输出端相连。三路压力信号处理电路的双数字隔离器的第6引脚分别对应与单片机模块的第16、第17、第18引脚相连。三路压力信号处理电路的双数字隔离器的第7引脚与单片机模块的第60引脚相连。
[0022] 结合图3所示,本实施例的位移信号处理电路包括型号为ADM3251E的全隔离单通道RS232/V2.8收发器及其外围电路,收发器的第15和第16引脚与位移传感器的输出端相连,收发器的第8、第9引脚分别对应与单片机模块的第43、第46引脚相连。
[0023] 结合图5所示,本实施例的显示电路包括型号为LM256160BCW的液晶显示模块、电容C8、电阻R3、电阻R4、电阻R9和三极管Q2,三极管Q2的基极通过电阻R4与单片机模块的第23引脚相连,三极管Q2的发射极通过电阻R9接VCC3.3V,三极管Q2的集电极与液晶显示模块的第16引脚相连,液晶显示模块的第15引脚通过电阻R3接VCC3.3V,电容C8的一端接VCC3.3V而另一端接地,液晶显示模块第3〜第14引脚分别对应与单片机模块的第36、第33、第34、第31、第44、第41、第42、第39、第40、第37、第38和第35引脚相连。
[0024] 结合图6所示,本实施例的遥控信号接收电路包括型号为HS0038B的红外接收管、电容C28、电阻R12、电阻R14、三极管Q3以及型号为TC9149的红外接收芯片及其外围电路,红外接收管的第2引脚接地,红外接收管的第3引脚通过电阻R14接VCC3.3V,红外接收管的第2、第3引脚之间通过电容C28相连,红外接收管的第1引脚与三极管Q3的基极相连,三极管Q3的发射极接地,三极管Q3的集电极通过电阻R12接VCC3.3V,三极管Q3的集电极与红外接收芯片的第2引脚相连,红外接收芯片的第3〜第7引脚分别对应与单片机模块的第51、第52、第49、第1、和第4引脚相连。
[0025] 结合图7所示,本实施例的信号输出电路包括电阻R7、电阻R8和三极管Q1,三极管Q1的基极与电阻R8的一端相连,三极管Q1的发射极以及电阻R7的一端接地,电阻R7的另一端和电阻R8的另一端相连后与单片机模块的第22引脚相连,三极管Q1的集电极与电磁阀的控制信号输入端相连。
[0026] 以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种矿用钻孔深度监测装置,其特征在于,包括: 压力变送器,用于获取钻机动力头正转时的油压压力,输出油压信号; 位移传感器,用于获取自身至所述钻机动力头的位移,输出位移信号; 电控箱,用于获取所述油压信号和所述位移信号,据此计算出当前时间点所述位移传感器至所述钻机动力头的有效位移,将所述当前时间点的有效位移与所述当前时间点之前的有效位移进行累加即得到当前时间点的钻孔深度,并将所述当前时间点的钻孔深度实时输出显示,所述有效位移为在所述油压信号对应的油压压力大于门限油压时所述位移传感器至所述钻机动力头的位移; 电磁阀,用于接收所述电控箱输出的电磁阀控制信号,据此控制水路或风路的开闭; 所述电控箱包括CPU,以及分别与其相连的压力信号处理电路、位移信号处理电路、显示电路和信号输出电路; 所述CPU,用于获取所述油压信号和所述位移信号,据此计算出当前时间点所述位移传感器至所述钻机动力头的有效位移,将所述当前时间点的有效位移与所述当前时间点之前的有效位移进行累加即得到当前时间点的钻孔深度; 所述压力信号处理电路,用于接收所述压力变送器发送的油压信号,将其转变成适合所述CPU处理的油压信号; 所述位移信号处理电路,用于接收所述位移传感器发送的位移信号,将其转变成适合所述CPU处理的位移信号; 所述显示电路,用于接收所述CPU发送的当前时间点的钻孔深度并实时输出显示;所述信号输出电路,用于当收到所述CPU输出的电磁阀控制信号时将其转变成对应的驱动信号控制所述电磁阀开闭; 所述压力变送器包括主油栗压力变送器、副油栗压力变送器和备用压力变送器,压力信号处理电路与之对应包括三路,每路所述压力信号处理电路包括型号为AD7740KRM的电压频率转换器及其外围电路以及型号为IS07221D的双数字隔离器及其外围电路,所述电压频率转换器的第2、第7引脚分别对应与所述双数字隔离器的第2、第3引脚相连,每路所述压力信号处理电路的电压频率转换器的第5引脚与对应的压力变送器的输出端相连。
2.根据权利要求1所述的矿用钻孔深度监测装置,其特征在于,还包括遥控器和设置于所述电控箱内的遥控信号接收电路,所述遥控信号接收电路与所述CPU相连,所述遥控信号接收电路与所述遥控器配合用于实现对所述电控箱的参数设置。
3.根据权利要求2所述的矿用钻孔深度监测装置,其特征在于,所述CPU包括型号为MSP430F149的单片机模块及其外围电路。
4.根据权利要求3所述的矿用钻孔深度监测装置,其特征在于,三路所述压力信号处理电路的双数字隔离器的第6引脚分别对应与所述单片机模块的第16、第17、第18引脚相连,三路所述压力信号处理电路的双数字隔离器的第7引脚与所述单片机模块的第60引脚相连。
5.根据权利要求4所述的矿用钻孔深度监测装置,其特征在于,所述位移信号处理电路包括型号为ADM3251E的全隔离单通道RS232/V2.8收发器及其外围电路,所述收发器的第15和第16引脚与位移传感器的输出端相连,所述收发器的第8、第9引脚分别对应与所述单片机模块的第43、第46引脚相连。
6.根据权利要求5所述的矿用钻孔深度监测装置,其特征在于,所述显示电路包括型号为LM256160BCW的液晶显示模块、电容C8、电阻R3、电阻R4、电阻R9和三极管Q2,三极管Q2的基极通过电阻R4与所述单片机模块的第23引脚相连,三极管Q2的发射极通过电阻R9接VCC3.3V,三极管Q2的集电极与所述液晶显示模块的第16引脚相连,所述液晶显示模块的第15引脚通过电阻R3接VCC3.3V,电容C8的一端接VCC3.3V而另一端接地,所述液晶显示模块第3〜第14引脚分别对应与所述单片机模块的第36、第33、第34、第31、第44、第41、第42、第39、第40、第37、第38和第35引脚相连。
7.根据权利要求6所述的矿用钻孔深度监测装置,其特征在于,所述遥控信号接收电路包括型号为HS0038B的红外接收管、电容C28、电阻R12、电阻R14、三极管Q3以及型号为TC9149的红外接收芯片及其外围电路,所述红外接收管的第2引脚接地,所述红外接收管的第3引脚通过电阻R14接VCC3.3V,所述红外接收管的第2、第3引脚之间通过电容C28相连,所述红外接收管的第1引脚与三极管Q3的基极相连,三极管Q3的发射极接地,三极管Q3的集电极通过电阻R12接VCC3.3V,三极管Q3的集电极与所述红外接收芯片的第2引脚相连,所述红外接收芯片的第3〜第7引脚分别对应与所述单片机模块的第51、第52、第49、第1、和第4引脚相连。
8.根据权利要求7所述的矿用钻孔深度监测装置,其特征在于,所述信号输出电路包括电阻R7、电阻R8和三极管Q1,三极管Q1的基极与电阻R8的一端相连,三极管Q1的发射极以及电阻R7的一端接地,电阻R7的另一端和电阻R8的另一端相连后与所述单片机模块的第22引脚相连,三极管Q1的集电极与电磁阀的控制信号输入端相连。
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