CN107658995A - 一种测井仪器的电源无线充电模块及其充电座 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种测井仪器的电源无线充电模块，包括无线充电模块，所述无线充电模块包括具有中空腔的管壳、位于所述中空腔上端的充电电池和位于所述中空腔下端的磁耦合线圈，所述中空腔内还设有充放电管理电路板，所述充放电管理电路板连接所述磁耦合线圈和所述充电电池用于将所述磁耦合线圈产生的感应电流整流、稳压后给所述充电电池充电，所述充放电管理电路板上设有场效应管，所述管壳上设有与所述场效应管连接的霍尔磁感应开关，一永磁铁开关外置，用于控制所述霍尔磁感应开关的导通或者关断，所述场效应管连接所述充电电池和所述测井仪器。本发明的有益效果：通过无线充电确保良好的密封性。
Description
技术领域
本发明涉及测井设备技术领域，尤其涉及一种测井仪器的电源无线充电模块及其充电座。
背景技术
深部地质勘探领域，地质钻井及钻井监测是最为重要的实施手段之一。地质钻井(尤其是小口径钻井)测量中，所使用的各类测井仪器的探头多呈管杆状，仪器的核心电路封装于管舱中，测量时把仪器的探头整体引导下放到钻井预定测量深度处进行各类参数的测量。
由于受到井下测量环境的限制，测井类仪器需要同时解决多个技术问题，如仪器供电、数据读取和防水密封等问题。早期测井类仪器通常把探头和控制器分开，探头部分只封装传感器或简易采样电路，以保证探头的体积和密封性要求；而控制器则置于井口，与探头之间通过缆线连接，由线缆向探头供电和交换数据信号。早期仪器的整体性差，结构繁冗，使用上存在诸多不便，后续研发的仪器逐步淘汰了这种模式。现阶段常见的测井仪器通常把探头和控制电路集成为一体，整体封装于管舱中，仪器通过内置电池供电，采样后将数据保存在内置存储器；待测量完毕后将仪器取出，打开舱体读取测量数据并给内置电池充电。
实际应用中，特别是在深部有水的竖井测量应用中，对仪器舱体密封性的要求是十分苛刻的，现阶段常用仪器需要频繁打开仪器舱体来给内置电池充电或者取/放内置存储器，操作不够简便，而且很难保证仪器的安全性，甚至会破坏仪器的密封性。因此，研发出一种具有无线充电和无线通信以实现电源和数据的无线管理的仪器，就能避免在仪器的应用阶段打开舱体，为仪器的永久性全封闭提供支撑性技术方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种测井仪器的电源无线充电模块及其充电座。
本发明的实施例提供一种测井仪器的电源无线充电模块，包括无线充电模块，所述无线充电模块包括具有中空腔的管壳、位于所述中空腔上端的充电电池和位于所述中空腔下端的磁耦合线圈，所述中空腔内还设有充放电管理电路板，所述充放电管理电路板连接所述磁耦合线圈和所述充电电池用于将所述磁耦合线圈产生的感应电流整流、稳压后给所述充电电池充电，所述充放电管理电路板上设有场效应管，所述管壳上设有与所述场效应管连接的霍尔磁感应开关，一永磁铁开关外置用于控制所述霍尔磁感应开关的导通或者关断，所述场效应管连接所述充电电池和所述测井仪器。
进一步地，还包括无线收发天线，所述无线收发天线连接在所述充放电管理电路板上，且所述无线收发天线被透明的密封胶灌注而密封于所述管壳的外壁。
进一步地，还包括转接头，所述转接头的上端用于与所述测井仪器密封连接，其下端与所述无线充电模块连接，所述转接头内部具有收容腔，所述收容腔内设有可以相对所述转接头转动的导电滑环，所述无线充电模块通过所述导电滑环与所述测井仪器电连接。
进一步地，所述中空腔内设有卡盘，所述卡盘与所述中空腔内壁通过螺纹连接，所述磁耦合线圈中穿插有磁芯，所述磁耦合线圈和所述磁芯均被所述卡盘限位于所述中空腔。
进一步地，所述卡盘上设有电池支架，所述充电电池安装于所述电池支架。
进一步地，所述管壳为充电插头，用于与与之匹配的充电座对接，所述管壳的外侧嵌有缓冲橡胶垫，在所述管壳与所述充电座对接时防止其发生刚性碰撞。
本发明的实施例提供一种测井仪器的电源无线充电座，用于给上述的测井仪器的电源无线充电模块充电。
进一步地，包括充电控制电路板、充电器底座和具有对接空间的充电器保护壳，所述充电器保护壳安装于所述充电器底座，所述对接空间通过收容所述管壳而实现与所述测井仪器的电源无线充电模块的对接，所述充电器保护壳内饶有充电器线圈，与所述测井仪器的电源无线充电模块对接时，所述充电器线圈正对所述磁耦合线圈，所述充电控制电路板设于所述充电器底座且连接所述充电器线圈用于使所述充电器线圈产生交变磁场。
进一步地，所述充电器保护壳内设有充电线圈轱，所述充电器线圈缠绕且固定于所述充电线圈轱。
本发明的实施例提供一种全封闭式无线充电测井仪器，包括测井仪器和上述的测井仪器的电源无线充电模块，所述测井仪器与所述测井仪器的电源无线充电模块密封连接。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的测井仪器的电源无线充电模块和充电座，(1)内含有所述磁耦合线圈，和用于将所述磁耦合线圈产生的感应电流整流、稳压后给所述充电电池充电的所述充放电管理电路板，通过对应的测井仪器的电源无线充电座产生的交变磁场即可使所述磁耦合线圈产生感应电流而实现对所述充电电池的充电，充电时不需要打开仪器的仓体，使用更加简单快捷。而且有利益于保护仪器，确保其密封性。(2)含有所述无线收发天线，所述无线收发天线作为无线通信模块，可以实现对数据的无线管理。(3)所述转接头内的所述导电滑环可以相对所述转接头转动，当所述转接头与所述测井仪器通过螺纹连接时，所述导电滑环可以保持静止，由于所述无线充电模块通过所述导电滑环与所述测井仪器电连接，从而使其中起导电连接作用的导线不发生宁绕，确保了电路的安全。(4)采用所述霍尔磁感应开关与所述场效应管连接而来控制所述场效应管的导通或者关断，从而控制所述充电电池和所述测井仪器之间的供电回路的闭合或者断开，而所述霍尔磁感应开关被所述永磁铁开关控制，所以实现了非接触式控制所述供电回路的闭合或者断开，进一步确保了所述测井仪器的密封性。
附图说明
图1是本发明测井仪器的电源无线充电模块与测井仪器的电源无线充电座对接时的立体图；
图2是图1的剖视图；
图3是本发明全封闭式无线充电测井仪器的立体示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
实施例一
请参考图1和图2，本发明的实施例一提供了一种测井仪器的电源无线充电模块，主要包括无线充电模块、转接头12和无线收发天线9。
所述无线充电模块包括具有中空腔的管壳2、位于所述中空腔上端的充电电池18和位于所述中空腔下端的磁耦合线圈23，为了防止磁干扰，所述管壳2采用非磁性材料制成，所述管壳2为上端开口的管状结构，所述开口向下与所述中空腔连通，所述中空腔上端区域的内壁上设有内螺纹，所述中空腔内设有圆筒形卡盘8，所述卡盘8外侧设有外螺纹，所述卡盘8和所述中空腔通过所述内螺纹与所述外螺纹的啮合而相互固定。所述磁耦合线圈23位于所述中空腔且设于所述卡盘8的下方，所述磁耦合线圈23中穿插有一磁芯24，所述磁芯24为铁芯，用于集中导向磁力线，提高电磁感应效率。所述磁耦合线圈23和所述磁芯24均被所述卡盘8向下限位于所述中空腔。所述卡盘8上设有电池支架21，所述电池支架21安装有充电电池18，优选所述充电电池18为锂电池。
所述管壳2的内壁上贴合有霍尔磁感应开关19，对应所述霍尔磁感应开关19贴合的位置，所述管壳2的外壁上开设感应槽25。优选所述霍尔磁感应开关19的感应元件为单片双极性自锁型霍尔传感器。
所述中空腔内还设有充放电管理电路板22，所述充放电管理电路板22连接所述磁耦合线圈23和所述充电电池18，用于将所述磁耦合线圈23产生的感应电流整流、稳压后给所述充电电池18充电，所述充放电管理电路板22上设有场效应管，所述场效应管为MOSFET场效应管，所述充电电池18和测井仪器15之间具有一供电回路，所述场效应管位于所述供电回路且用作所述供电回路的电源开关。所述霍尔磁感应开关19连接所述场效应管，用于控制所述场效应管导通或关断，一永磁铁开关20外置，用于控制所述霍尔磁感应开关19的导通或者关断，即通过所述永磁铁开关20可以控制所述供电回路的导通或关断。所述管壳2为充电插头，用于与与之匹配的充电座对接，所述管壳2的外侧嵌有缓冲橡胶垫3，在所述管壳2与所述充电座对接时防止其发生刚性碰撞。
所述转接头12的上端用于与所述测井仪器15密封连接，所述转接头12上端的型号随与之连接的所述测井仪器15的型号而设计，以使所述转接头12的上端能与所述测井仪器15完美对接，为了增加其连接的密封性，所述转接头12的上端与所述测井仪器15之间设有密封性良好的密封垫13。所述转接头12的下端与所述无线充电模块的所述管壳2对接，为了增加其连接的密封性，所述转接头12的下端与所述管壳2之间设有密封性良好的密封圈11。所述转接头12内部具有收容腔，所述收容腔内设有可以相对所述转接头12转动的导电滑环17，所述无线充电模块通过所述导电滑环17与所述测井仪器15电连接。当所述转接头12与所述测井仪器15和所述无线充电模块通过螺纹转动连接时，所述导电滑环17可以保持静止，由于所述无线充电模块通过所述导电滑环17与所述测井仪器15电连接，从而使其中起导电连接作用的导线16不发生宁绕，确保了电路的安全。
所述无线收发天线9作为无线通信模块，用以实现对数据的无线管理。所述无线收发天线9连接在所述充放电管理电路板22上，且所述无线收发天线9被透明的密封胶10灌注而密封于所述管壳2的外壁。一第一指示灯与所述无线收发天线9同电源设置，且所述第一指示灯与所述充放电管理电路板22连接，当所述无线收发天线9在接收或者发射信号时，所述第一指示灯作出相应的响应变化。一第二指示灯与所述充放电管理电路板22连接，当所述磁耦合线圈23对所述充电电池18充电时，所述第二指示灯作出相应的响应变化。所述第一指示灯和所述第二指示灯均被透明的密封胶10灌注而密封于所述管壳2的外壁。
实施例二
请参考图1和图2，本发明的实施例二提供了一种测井仪器的电源无线充电座，用于给实施例一中所述的测井仪器的电源无线充电模块充电，主要包括充电控制电路板4、充电器底座1和具有对接空间的充电器保护壳5，所述充电器保护壳5安装于所述充电器底座1，所述对接空间通过收容所述管壳2而实现与所述测井仪器的电源无线充电模块的对接，所述充电器保护壳5内饶有充电器线圈7，与所述测井仪器的电源无线充电模块对接时，所述充电器线圈7正对所述磁耦合线圈23，所述充电控制电路板4设于所述充电器底座1且连接所述充电器线圈7用于使所述充电器线圈7产生交变磁场。所述充电器保护壳5内设有充电线圈轱6，所述充电器线圈7缠绕且固定于所述充电线圈轱6。
实施例三
请参考图3，本发明的实施例三提供了一种全封闭式无线充电测井仪器，包括测井仪器15和实施例一所述的测井仪器的电源无线充电模块，所述测井仪器15与所述测井仪器的电源无线充电模块密封连接。
充电时，将所述测井仪器的电源无线充电模块中的所述无线充电模块插入所述测井仪器的电源无线充电座中上的所述充电器保护壳5的所述对接空间，使所述充电器线圈7正对所述磁耦合线圈23，所述测井仪器的电源无线充电座中的所述充电控制电路板4工作，使所述充电器线圈7产生交变磁场，所述磁耦合线圈23在所述交变磁场的环境下产生感应电流，所述感应电流经所述充放电管理电路板22对所述感应电流进行整流和稳压后，导至所述充电电池18，给所述充电电池18充电，充电时，所示第二指示灯响应，充电结束时，所述第二指示灯改变响应方式。
供电时，即启动所述场效应管，将所述永磁铁开关20的一极(如N极)靠近所述感应槽25，所述霍尔磁感应开关19感应启动，所述霍尔磁感应开关19感应启动时，与所述霍尔磁感应开关19连接的所述场效应管响应导通，从而所述供电回路导通，这时所述充电电源18向所述测井仪器15输出电压值为5V(不以此为限)的电压。
停止供电时，即关断所述场效应管，将所述永磁铁开关20的另一极(如S极)靠近所述感应槽25，所述霍尔磁感应开关19感应断开，所述霍尔磁感应开关19感应断开时，与所述霍尔磁感应开关19连接的所述场效应管响应断开，从而所述供电回路关断，这时所述充电电源18向所述测井仪器15输出电压值为0V的电压。
所述无线收发天线9为全频天线，可与常见的无线模块如蓝牙、Zigbee、GPRS等模块实现无线连接以传输数据。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的测井仪器的电源无线充电模块和充电座，(1)内含有所述磁耦合线圈23，和用于将所述磁耦合线圈23产生的感应电流整流、稳压后给所述充电电池18充电的所述充放电管理电路板22，通过对应的测井仪器的电源无线充电座产生的交变磁场即可使所述磁耦合线圈23产生感应电流而实现对所述充电电池18的充电，充电时不需要打开仪器15的仓体，使用更加简单快捷。而且有利益于保护仪器，确保其密封性。(2)含有所述无线收发天线9，所述无线收发天线9作为无线通信模块，可以实现对数据的无线管理。(3)所述转接头12内的所述导电滑环17可以相对所述转接头12转动，当所述转接头12与所述测井仪器15通过螺纹连接时，所述导电滑环17可以保持静止，由于所述无线充电模块通过所述导电滑环17与所述测井仪器15电连接，从而使其中起导电连接作用的导线16不发生宁绕，确保了电路的安全。(4)采用所述霍尔磁感应开关19与所述场效应管连接而来控制所述场效应管的导通或者关断，从而控制所述充电电池18和所述测井仪器15之间的供电回路的闭合或者断开，而所述霍尔磁感应开关19被所述永磁铁开关20控制，所以实现了非接触式控制所述供电回路的闭合或者断开，进一步确保了所述测井仪器的密封性。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种测井仪器的电源无线充电模块，其特征在于：包括无线充电模块，所述无线充电模块包括具有中空腔的管壳、位于所述管壳中空腔上端的充电电池和位于所述中空腔下端的磁耦合线圈，所述中空腔内还设有充放电管理电路板，所述充放电管理电路板连接所述磁耦合线圈和所述充电电池用于将所述磁耦合线圈产生的感应电流整流、稳压后给所述充电电池充电，所述充放电管理电路板上设有场效应管，所述管壳上设有与所述场效应管连接的霍尔磁感应开关，一永磁铁开关外置用于控制所述霍尔磁感应开关的导通或者关断，所述场效应管连接所述充电电池和所述测井仪器。
2.如权利要求1所述的测井仪器的电源无线充电模块，其特征在于：还包括无线收发天线，所述无线收发天线连接在所述充放电管理电路板上，且所述无线收发天线被透明的密封胶灌注而密封于所述管壳的外壁。
3.如权利要求1所述的测井仪器的电源无线充电模块，其特征在于：还包括转接头，所述转接头的上端用于与所述测井仪器密封连接，其下端与所述无线充电模块连接，所述转接头内部具有收容腔，所述收容腔内设有可以相对所述转接头转动的导电滑环，所述无线充电模块通过所述导电滑环与所述测井仪器电连接。
4.如权利要求1所述的测井仪器的电源无线充电模块，其特征在于：所述中空腔内设有卡盘，所述卡盘与所述中空腔内壁通过螺纹连接，所述磁耦合线圈中穿插有磁芯，所述磁耦合线圈和所述磁芯均被所述卡盘限位于所述中空腔。
5.如权利要求4所述的测井仪器的电源无线充电模块，其特征在于：所述卡盘上设有电池支架，所述充电电池安装于所述电池支架。
6.如权利要求1所述的测井仪器的电源无线充电模块，其特征在于：所述管壳为充电插头，用于与与之匹配的充电座对接，所述管壳的外侧嵌有缓冲橡胶垫，在所述管壳与所述充电座对接时防止其发生刚性碰撞。
7.一种测井仪器的电源无线充电座，其特征在于：用于给权利要求1至5任一项所述的测井仪器的电源无线充电模块充电。
8.如权利要求7所述的测井仪器的电源无线充电座，其特征在于：包括充电控制电路板、充电器底座和具有对接空间的充电器保护壳，所述充电器保护壳安装于所述充电器底座，所述对接空间通过收容所述管壳而实现与所述测井仪器的电源无线充电模块的对接，所述充电器保护壳内饶有充电器线圈，与所述测井仪器的电源无线充电模块对接时，所述充电器线圈正对所述磁耦合线圈，所述充电控制电路板设于所述充电器底座且连接所述充电器线圈用于使所述充电器线圈产生交变磁场。
9.如权利要求8所述的测井仪器的电源无线充电座，其特征在于：所述充电器保护壳内设有充电线圈轱，所述充电器线圈缠绕且固定于所述充电线圈轱。
10.一种全封闭式无线充电测井仪器，其特征在于：包括测井仪器和权利要求1至5任一项所述的测井仪器的电源无线充电模块，所述测井仪器与所述测井仪器的电源无线充电模块密封连接。
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