CN209991999U - 一种可自发电的绞车传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种可自发电的绞车传感器，包含：系统电源；备用电池组，由正常供电的系统电源充电；绞车传感器，与系统电源和备用电池组连接，由正常供电的系统电源对绞车传感器供电，且备用电池组不给绞车传感器供电；绞车传感器转动部分同时与电动机转动轴和绞车发电机构连接，绞车传感器转动部分带动绞车发电机构发电，将产生的电能提供给备用电池组充电，对备用电池组电量进行补充。本实用新型利用绞车传感器工作时，由绞车传感器转动部分驱动微型发电机构的永磁转子，定子线圈切割磁力线运动产生感应电动势，用于给电池组充电，有效延长在系统电源失电时电池组给控制电路的供电时间，保证绞车传感器数据采集的完整性，有较高实用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及绞车传感器技术领域，特别涉及一种可自发电的绞车传感器。
背景技术
石油钻井现场使用的绞车传感器(光电耦合型)是一种增量式编码器，将它安装在绞车轴上后，就可以监测钻井过程中绞车轴的角位移变化，通过计算处理就可以得到钻井时大钩的高度位置变化，从而测得钻井深度。
如果工作过程中，绞车传感器突然失电，则不能继续监测大钩高度，除非投入备用电池组供电。基于上述原因，研发一种可自发电的绞车传感器实为必要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可自发电的绞车传感器，主要利用绞车传感器工作时，由绞车传感器的转动部分驱动微型发电机构的永磁转子，定子线圈切割磁力线运动，产生感应电动势，经电源变换后给电池组充电，有效地延长了在系统电源失电时电池组给控制电路的供电时间，保证了绞车传感器数据采集的完整性，有较高的实用价值。
为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种可自发电的绞车传感器，包含：
系统电源；
备用电池组，与所述系统电源连接并由正常供电时的系统电源充电；
绞车传感器，分别与所述系统电源和所述备用电池组连接；由正常供电时的系统电源对所述绞车传感器供电且此时所述备用电池组不给所述绞车传感器供电；
绞车发电机构，与所述绞车传感器的转动部分连接；系统电源失电时的所述备用电池组给所述绞车传感器供电，绞车传感器转动部分带动所述绞车发电机构发电，将产生的电能提供给所述备用电池组充电，对所述备用电池组电量进行补充。
优选地，所述备用电池组的输出端和所述系统电源的输出端之间设置有二极管，所述二极管的阳极连接备用电池组的输出端，所述二极管的阴极连接到绞车传感器的供电端，且系统电源输出端直接连接绞车传感器的供电端。
优选地，当所述系统电源正常供电时，所述系统电源输出端电压大于所述备用电池组的输出端电压，所述二极管处于截止状态，所述备用电池组不给绞车传感器供电。
优选地，当所述系统电源失电时，系统电源输出端电压下降并变为零，所述系统电源输出端电压小于所述备用电池组输出端电压，所述二极管处于导通状态，所述备用电池组自动给所述绞车传感器供电。
优选地，当所述备用电池组给所述绞车传感器供电时，电动机转动轴带动所述绞车传感器旋转，绞车传感器的转动部分带动所述绞车发电机构的永磁转子转动，绕制在定子上的线圈绕组切割磁力线而产生感应电动势。
优选地，所述感应电动势的大小与所述绞车传感器的转动速度相匹配。
所述的可自发电的绞车传感器进一步包含电源变换模块；所述绞车发电机构与所述电源变换模块连接，将产生的电能提供给所述电源变换模块，并转变成恒定的电压；所述电源变换模块与所述备用电池组连接，将所述恒定的电压供给所述备用电池组充电。
优选地，系统电源、备用电池模块和电源变换模块位于绞车传感器外部的控制箱内。
优选地，所述系统电源和所述备用电池模块均通过电缆线与所述绞车传感器的内部电路相连，以及所述电源变换模块通过电缆线与所述绞车发电机构相连。
优选地，所述备用电池组内部设置有充放电控制模块；当备用电池组(22)电池电量下降到60％-80％时，所述充放电控制模块控制所述备用电池组自动接入正常供电的系统电源，对所述备用电池组充电；当所述备用电池组电量充满时，所述充放电控制模块控制所述系统电源断开。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型在系统电源正常供电情况下，既给绞车传感器正常供电，也给备用电池组充电；
(2)在系统电源失电时，备用电池组给绞车传感器提供电源，且绞车传感器在工作中，利用外部的动能转换为电能，再经变换后提供给备用电池组充电，解决了绞车传感器在系统电源突然断电情况下位置数据丢失的问题，也可以有效地延长绞车传感器在系统电源失电状态下的工作时间，保证了绞车传感器采集数据的完整性；
(3)本实用新型充分利用现场条件，使用绞车工作时转动轴的动能，实现了由动能到感应电动势的转换；
(4)本实用新型针对转动速度不同而产生感应电动势不同，电源变换模块，实现了恒定的电压电流输出，给备用电池组充电；
(5)本实用新型在系统电源和备用电池组输出端之间设置一只单向导电二极管，系统电源供电正常时，备用电池组不供电，系统电源失电时，备用电池组供电；
(6)本实用新型的备用电池组和电源变换模块外置方式，减小了绞车传感器的体积。
附图说明
图1是本实用新型的可自发电的绞车传感器结构示意图。
具体实施方式
使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本实用新型包括但不仅限于下述实施例。
如图1所示，本实用新型提供的可自发电的绞车传感器，包含系统电源11、备用电池组22、绞车传感器33和绞车发电机构44和电源变换模块55。
系统电源11分别与备用电池组22和绞车传感器33连接；同时，备用电池组22、绞车传感器33和绞车发电机构44和电源变换模块55依次连接，且电源变换模块55还与备用电池组22连接。
其中，系统电源11、备用电池模块22和电源变换模块55位于绞车传感器33外部的一控制箱内；系统电源11、备用电池模块22通过电缆线与绞车传感器33的内部电路相连，以及电源变换模块55通过电缆线与绞车发电机构44相连。
当在系统电源11正常供电情况下(如图中虚线框1所示)，由于系统电源11分别与备用电池组22和绞车传感器33连接，则其一方面给绞车传感器33供电，另一方面给备用电池组22充电。
示例地，在系统电源正常供电情况下，系统电源给绞车传感器供电，同时给备用电池组充电，备用电池模块22内部的充放电控制模块，控制电池电量下降到60％-80％时，自动接入系统电源11对备用电池组22充电，在备用电池组22电量充满时，自动断开系统电源11，循环往复。
本实施例中，在备用电池组22的输出端和系统电源11的输出端之间设置一只二极管(型号为1N4007)，该二极管的阳极连接备用电池组22的输出端，二极管的阴极连接到绞车传感器33的供电端，且系统电源11输出端直接连绞车传感器33的供电端，即意味着该二极管的阴极连接系统电源11的输出端。
当在系统电源11正常供电情况下(如图中虚线框1所示)，则系统电源11输出端电压大于备用电池组22的输出端电压，二极管处于截止状态，即备用电池组22不给绞车传感器33供电。
当在系统电源11失电情况下(如图中粗虚线框2所示)，系统电源11输出端电压下降并变为零，则系统电源11输出端电压小于备用电池组22输出端电压，二极管处于导通状态，即备用电池组22自动向绞车传感器33进行供电。
本实施例中，绞车发电机构44与绞车传感器的转动部分连接，且该绞车传感器的转动部分同时与电动机的转动轴连接；当备用电池组22给绞车传感器33供电时，绞车传感器33在工作过程中(其作用是实时记录电动机转动的圈数)，如果电动机的转动轴带动绞车传感器33做旋转运动时，则绞车传感器33也处于运动状态，绞车传感器33的转动部分带动绞车发电机构44的永磁转子转动，绕制在定子上的线圈绕组切割磁力线而产生感应电动势；其中，绞车传感器33套设在电动机的转动轴上，且绞车传感器33的转动的角速度不同，产生的感应电动势的大小也不同。
上述产生的感应电动势通过电源变换模块55转变成恒定的电压电流，并将转变后的恒定的电压电流供给备用电池组22充电，实现对备用电池组22电量的补充，延长了备用电池组22给绞车传感器33的控制电路的供电时间，保证了绞车传感器33采集数据的完整性，即在系统突然断电的情况下，绞车传感器仍然能记录电动机转动的圈数。
本实用新型利用绞车传感器33工作时转动的动能，实现能量的回收和循环利用，给备用电池组22提供能量补充，备用电池组22的设置解决了绞车传感器33在系统电源11突然断电情况下，位置数据丢失的问题，可以有效地延长绞车传感器33在失电状态下的工作时间，保证了绞车传感器33采集数据的完整性，有较高的实用价值。
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种可自发电的绞车传感器，其特征在于，包含：
系统电源(11)；
备用电池组(22)，与所述系统电源(11)连接并由正常供电时的系统电源(11)充电；
绞车传感器(33)，分别与所述系统电源(11)和所述备用电池组(22)连接；由正常供电时的系统电源(11)对所述绞车传感器(33)供电且此时所述备用电池组(22)不给所述绞车传感器(33)供电；
绞车发电机构(44)，与绞车传感器(33)的转动部分连接；系统电源(11)失电时的所述备用电池组(22)给所述绞车传感器(33)供电，绞车传感器(33)通过旋转带动所述绞车发电机构(44)发电，将产生的电能提供给所述备用电池组(22)充电，对所述备用电池组(22)电量进行补充。
2.如权利要求1所述的可自发电的绞车传感器，其特征在于，
所述备用电池组(22)的输出端和所述系统电源(11)的输出端之间设置有二极管，所述二极管的阳极连接备用电池组(22)的输出端，所述二极管的阴极连接到绞车传感器(33)的供电端，且系统电源(11)输出端直接连接绞车传感器(33)的供电端。
3.如权利要求2所述的可自发电的绞车传感器，其特征在于，
当所述系统电源(11)正常供电时，所述系统电源(11)输出端电压大于所述备用电池组(22)的输出端电压，所述二极管处于截止状态，所述备用电池组(22)不给绞车传感器(33)供电。
4.如权利要求2所述的可自发电的绞车传感器，其特征在于，
当所述系统电源(11)失电时，系统电源(11)输出端电压下降并变为零，所述系统电源(11)输出端电压小于所述备用电池组(22)输出端电压，所述二极管处于导通状态，所述备用电池组(22)自动给所述绞车传感器(33)供电。
5.如权利要求4所述的可自发电的绞车传感器，其特征在于，
当所述备用电池组(22)给所述绞车传感器(33)供电时，通过电动机的转动轴带动所述绞车传感器(33)旋转，所述绞车传感器(33)的转动部分带动所述绞车发电机构(44)的永磁转子转动，绕制在定子上的线圈绕组切割磁力线而产生感应电动势。
6.如权利要求5所述的可自发电的绞车传感器，其特征在于，
所述感应电动势的大小与所述绞车传感器(33)的转动速度相匹配。
7.如权利要求5或6所述的可自发电的绞车传感器，其特征在于，进一步包含电源变换模块(55)；
所述绞车发电机构(44)与所述电源变换模块(55)连接，将产生的感应电动势提供给所述电源变换模块(55)，并转变成恒定的电压；
所述电源变换模块(55)与所述备用电池组(22)连接，将所述恒定的电压供给所述备用电池组(22)充电。
8.如权利要求7所述的可自发电的绞车传感器，其特征在于，
系统电源(11)、备用电池组(22)和电源变换模块(55)位于绞车传感器(33)外部的控制箱内。
9.如权利要求7所述的可自发电的绞车传感器，其特征在于，
所述系统电源(11)和所述备用电池组(22)均通过电缆线与所述绞车传感器(33)的内部电路相连，以及所述电源变换模块(55)通过电缆线与所述绞车发电机构(44)相连。
10.如权利要求1所述的可自发电的绞车传感器，其特征在于，
所述备用电池组(22)内部设置有充放电控制模块；当备用电池组(22)电池电量下降到60％-80％时，所述充放电控制模块控制所述备用电池组(22)自动接入正常供电的系统电源(11)，对所述备用电池组(22)充电；当所述备用电池组(22)电量充满时，所述充放电控制模块控制所述系统电源(11)断开。
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