SU1711218A1 - Устройство дл телеизмерени давлени скважинных штанговых насосов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нефтедобыче, в частности к устройствам диагностировани  скважинных штанговых насосов, и может быть использовано в системах дистанционного контрол  работы скважинных штангог вых насосов. Цель изобретени  - повышение достоверности расшифровки телединамог- рамм. Устройство содержит датчик 1 усили , генератор 2 тактовых импульсов, первый датчик 3 хода штока, второй датчик 4 хода штока, третий датчик 5 хода штока, четвертый датчик 6 хода штока, преобразователь 7 напр жение - частота, преобразователь 8 частота - код, блок 9 управлени , счетчики 10,1ё импульсов, триггеры 12.13,

Description

Изобретение относитс  к нефтедобыче, в частности к устройствам диагностировани  скважинных штанговых насосов, и может быть использовано в системах дистанционного контрол  работы скважинных штанговых насосов.;

Известно устройство диагностировани  скважинных штанговых насосов, содержащее датчик усили , преобразователь напр жени  в частоту, блок управлени , счетчики импульсов, блок пам ти, схемы сравнени , генератор импульсов, блок приращени , делитель и блок индикации. Устройство позвол ет идентифицировать шесть классов состо ний штангового глубинного насоса.

Однако устройство имеет низкие функциональные возможности.

Известно устройство телединамомет- рировани  скважинных штанговых насосов, содержащее датчик усили , первый датчик хода, первый и второй блоки пам ти и блок индикации. Устройство позвол ет получать телединамограмму в виде непрерывной замкнутой свет щейс  кривой.

Недостатки устройства заключаютс  в следующем. Устройство имеет два режима работы. В первом режиме происходит преобразование и накопление суммы двоичных кодов в блоках пам ти, причем двоичный код 1-го преобразовани  в блоке усреднени  кодов складываетс  с содержимым 1-й  чейки блока пам ти и запоминаетс  в этой же  чейке. По окончании.m периодов качани  содержимое -Л  чейки делитс  на число m и полученное частное посылаетс  в ту же самую  чейку блока пам ти.

Во втором режиме работы после процессов преобразовани  и усреднени  двоичные коды последовательно считываютс  из блоков пам ти дл  получени  на экране картины телединамограммы. Таким образом , в процессе считывани  информации, .получени  картины телединамограммы и ее анализа не производ тс  новые измерени . Ввиду того, что процесс анализа динамог- рамм может зан ть достаточно большое врем , наличие двух режимов приводит к снижению функциональных возможностей устройства и может снизить достоверность расшифровки телединамограмм.

При этом максимальные углы наклона балансиров и скорость движени  штоков могут мен тьс  как от номера скважины, так и дл  данной скважины с течением времени.

Поэтому, будет мен тьс  объем .пам ти, необходимый дл  получени  телединамограмм .

Дл  циклического считывани  информации из блока пам ти необходимо знать текущйй объем заполненной пам ти, чтобы не производить считывание из других  чеек, в которые не производилась запись, и не нарушать картины телединамограммы.

При записи информации также необходимо знать границы необходимых  чеек пам ти дл  правильного формировани .кода адреса записи. Поскольку эти границы могут измен тьс , необходимо оперативно их измер ть дл  получени  адреса записи.

В известном устройстве не производитс  определение текущих границ объема блока пам ти, что подразумевает их фиксированное значение. Это может привести к искажению наблюдаемой картины и снижению достоверности расшифровки телединамограмм .

Цель изобретени  - повышение достоверности расшифровки телединамограмм. Поставленна  цель достигаетс  тем, что

в устройство дл  телеизмерени  давлени  скважинных штанговых насосов, содержащее датчик усили , первый датчик хода штока , первый и второй блоки пам ти и блок индикации, введены генератор тактовых

импульсов, второй, третий и четвертый датчики хода штока, преобразователь напр жение-частота , преобразователь частота-код , блок управлени , первый, второй и третий триггеры, первый, второй

и третий элементы И, первый, второй, третий и четвертый формирователи импульсов , мультиплексор, первый и второй регистры, первый и второй блоки сравнени , реверсивный счетчик, элемент ИЛИНЕ , первый, второй, третий и четвертый счетчики импульсов, выход датчика усили  соединен с входом преобразовател  напр жение-частота , выход которого подключен к информационному входу преобразовател 

частота-код, тактовый вход которого подключен к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока управлени , объединенные четвертый вход блока управлени , счетные входы второго и реверсивного счетчиков и первые входы второго и третьего элементов И подключены к выходу первого датчика хода штока, п тый вход блока управлени  соединен с выходом преобразовател  частота- код. информационные выходы которого соединены с соответствующими входами первого блока пам ти, адресные входы первого и второго блоков пам ти подключены к соответствующим выходам мультй- плексора, первый выход блока управлени  соединен с управл ющим входом преобразовател  частота-код, второй выход блока управлени  подключен к управл ющему входу блока индикации и к первому входу первого элемента И, первые информационные входы блока индикаций соединены с соответствующими выходами первого блока пам ти, информационные входы второго блока пам ти подключены к соответствую- щим выходам реверсивного счетчика, выходы второго блока пам ти соединены с соответствующими вторыми информационными входами блока индикации и входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика, третий выход блока управлени  подключен к соответствую- щим управл ющим входам мультиплексора, первые и вторые информационные входы которого подключены к соответствующим выходам первого и второго счетчиков , четвертый выход блока управлени  соединен со счетным входом первого счетчика, объединенные установочные входы второго и реверсивного счетчиков и третьего триггера подключены к выходу первого блока сравнени , выход второго датчика хода штока соединен с установочными входами первого триггера и третьего счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с входом первого формиро- вател  импульсов и подключен к выходу второго элемента И, выход третьего датчика хода штока соединен со счетными вхо- дами первого и второго триггеров, выход четвертого датчика хода штока соединен с установочными входами второго триггера и четвертого счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с входом второго формировател  импульсов и подключен к выходу третьего элемента И. выход первого триггера соединен с вторым входом вто- рого элемента И и вхрдом третьего

формировател  импульсов, выход которого соединен с управл ющим входом первого регистра, выход второго триггера подключен к второму входу третьего элемента И и , к входу четвертого формировател  импульсов , выход которого соединен с управл ющим входом второго регистра, выходы третьего счетчика импульсов соединены с соответствующими входами первого регистра и с входами первой.группы первого блока сравнени , входы второй:г:руппы которого подключены к соответствующим выходам первого регистра, выход первого формировател  импульсов соединен со стробирую- щим входом первого блока сравнени , выходы четвертого счетчика импульсов соединены с соответствующими входами второго регистра и входами первой группы второго блока сравнени , входы второй группы которого подключены к соответствующим выходам второго регистра, выход второго формировател  импульсовсоединен со стробирующим входом второго блока сравнени , выход которого соединен с вторым входом третьего триггера, выход которого подключен к управл ющему входу реверсивного счетчика импульсов.

На фиг. 1 изображена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема блока управлени ; на фиг. 3 - схема преобразовател  частота-код,1 на фиг. 4 - схема блока индикации; на фиг. 5 - схема второго варианта исполнени  блока индикации; на фиг, 6 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 7 - временные диаграммы работы блока управлени ; на фиг. 8 - временные диаграммы работы преобразовател  частота-код.

Устройство (фиг. 1) содержит датчик 1 усили , генератор 2 тактовых импульсов, первый датчик 3 хода штока, второй датчик 4 хода штока, третий датчик 5 хода штока, четвертый датчик б хода штока, преобразователь 7 напр жение-частота, преобразователь 8 частота-код, блок 9 управлени , счетчики 10, 11 импульсов, триггеры 12,13, элементы И 14, 15, счетчики 16, 17 импульсов , формирователи 18-21 импульсов, мультиплексор 22, регистры 23. 24, блоки 25. 26 пам ти, блоки 27, 28 сравнени , триггер 29, блок 30 индикации, элемент ИЛИ-НЕ 31, элемент И 32, реверсивный счетчик 33 импульсов .

Блок управлени  (фиг. 2) содержит инвертор 34, элементы И 35. 36, синхронизатор 37. содержащий D-триггеры 38, 39, формирователи 40, 41 импульсов, элемент 42 задержки, элементы И 43-45, шинами 46-50 обозначены входы блока управлени , шинами 51-57 - его выходы.

Преобразователь частота-код (фиг. 3) содержит синхронизатор 58, триггеры 59, 60. элементы И 61-64, умножитель 65 частоты , счетчик 66 импульсов, элементы ИЛИ 67-69, триггер 70, формирователь 71 им- пульсов, счетчики 72,73 импульсов, элемент И 74, шинами 75-77 обозначены входы преобразовател  частота-код, шинами 78-80 - его выходы.

Блок индикации (фиг. 4) содержит ре- гистры 81, 82, цифроаналоговые преобразователи 83. 84, усилители 85, 86, электронно-лучевую трубку 87, шинами 88- 90 обозначены входы блока индикации.

Блок индикации (фиг. 5) содержит реги- стры 91,92, дешифраторы 93,94, две группы усилителей 95,96, матричный индикатор 97, шинами 98-100 обозначены входы блока индикации .

Выход датчика 1 усили  соединен с вхо- дом преобразовател  7 напр жение -часто- та, выход которого соединен р входом преобразовател  8 частота-код (шина 75). Тактовый вход преобразовател  8 частота- код (шина 76) соединен с первым выходом генератора 2 импульсов, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с тактовыми входами блока 9 управлени  (шины 46-48). Первый выход блока 9 управлени  (шина 57) соединен с управл ющим входом Пуск (шина 77) преобразовател  8 частота-код, управл ющий выход которого Конец преобразовани  (шина 80) соединен с первым входом блока 9 управлени  (шина 49). Второй выход блока 9 управлени  (шина 54) соединен с управл ющим входом блока 30 индикации (шина 89 или шина 99) и входом первого элемента И 32, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика 10 импульсов. Шины 55, 56 соединены с управл ющей шиной мультиплексора 22, группы входов которого соединены с выходами счетчиков 10, 11 импульсов, а группа выходов - с адресными входами блоков 25. 26 пам ти.t

Шина 52 соединена с входом счетчика 10 импульсов. Выход первого датчика 3 хода штока соединен с вторым входом блока 9 управлени  (шина 50), с входом второго счетчика 11 импульсов, с входом второго элемента И 14, с входом реверсивного счетчика 33 импульсов и с входом третьего элемента И 15. Выход второго датчика 4 хода штока соединен с установочными входами первого триггера 12 и третьего счетчика 16 импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И 14 и входом первого формировател  19 импульсов. Выход третьего датчика 5 хода

штока соединен со счетными входами первого 12 и второго 13 триггеров. Выход четвертого датчика 6 хода штока соединен с установочными входами второго триггера 13 и четвертого счетчика 17 импульсов, счетный вход которого соединен с выходом третьего элемента И 15 и входом второго формировател  21 импульсов. Выход первого триггера 12 соединен с вторым входом второго элемента И 14 и входом третьего формировател  18 импульсов, выход которого соединен с управл ющим входом первого регистра 23. Выход второго триггера 13 соединен с вторым входом третьего элемента И 15 и входом четвертого формировател  20 импульсов, выход которого соединен с управл ющим входом второго регистра 24. Выходы третьего счетчика 16 импульсов, начина  со второго разр да, соединены с входами первого регистра 23, выходы которого соединены с первой группой входов первого блока 27 сравнени , втора  группа входов которого соединена с выходами третьего счетчика 16 импульсов за исключением старшего разр да.

Выход первого формировател  19 импульсов соединен со стробирующим входом первого блока 27 сравнени , выход которого соединен с установочным входом второго счетчика 11 импульсов, с установочным входом реверсивного счетчика 33 импульсов и входом третьего триггера 29. Выходы четвертого счетчика 17 импульсов, начина  со второго разр да, соединены с входами второго регистра 24. вы,ходы которого соединены с первой группой входов второго блока 28 сравнени , втора  группа входов которого соединена с выходами четвертого счетчика 17 импульсов, за исключением старшего разр да, выход второго формировател  21 импульсов сое- динен со стробирующим входом второго блока 28 сравнени , выход которого соединен с вторым входом третьего триггера 29. Выход триггера 29 соединен с управл ющим входом реверсивного счетчика 33 импульсов, выходы которого соединены с входами первого блока 26 пам ти. Выходы преобразовател  8 частота-код (шины 78, 79) соединены с входами второго блока 25 пам ти, выходы которого соединены с первой группой входов блока 30 индикации (шина 88 или шина 98), втора  труппа входов блока 30 индикации (шина 90 или шина 100)соединена с выходами первого блока 26 пам ти и входами элемента ИЛИ-НЕ 31, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 32.

Шина 46 через инвертор 34 соединена с входом элемента И 35. выход которого соединен с входом элемента И 36 и шиной 51, а второй вход - с шиной 47 и входом формировател  41 импульсов. Шина 48 соединена с вторым входом элемента И 36, выход которого соединен с тактовым входом D- триггера 39, а также через элемент 42 задержки с входом элемента И 43. Шина 49 соединенна с тактовым входом D-триггера 38, инверсный выход которого соединен с D-входом триггера 39, выход которого со- единен с установочным входом триггера 38, с входом элемента И 44 и с шиной 56. Инверсный выход триггера 39 соединен с вторым входом элемента И 43 и шиной 55. Выход формировател  41 импульсов соеди- нен с вторыми входами элементов И 44, 45. D-вход триггера 38 соединен с общей шиной . Шина 50 соединена с входом формировател  40 импульсов, выход которого соединен с шиной 57. Шина 51 соединена с входами блоков 25, 26 пам ти Выбор микросхемы , а шина 53 - с входами Запись- считывание (не показано).

Шина 75 соединена с входом синхронизатора 58, тактовый вход которого соединен с шиной 76 и входом элемента И 63. Выход синхронизатора 58 соединен с входом триггера 59, с входом элемента И 62, с входом умножител  65 частоты и входом элемента И 61, выход которого через элементы ИЛИ 67 соединен со счетным входом счетчика 72 импульсов, входом элемента ИЛИ 69 и входом триггера 70. Шина 77 соединена с входом триггера 60, входом элемента ИЛИ 68 и входом элемента ИЛИ 69. Выход тригге- ра 60 соединен с вторым входом элемента И 63, с вторым входом элемента И 62, с вторым входом элемента И 61 и входом элемента И 64, второй вход которого соединен с выходом умножител  65 частоты. Инверсный выход триггера 60 соединен С вторым входом триггера 59, инверсный выход которого соединен с третьим входом элемента И 62, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 68 и установочным входом счетчика 66 импульсов . Выход элемента И 63 соединен с входом счетчика 66 импульсов, выход которого соединен с вторым входом триггера 60 и входом формировател  71 импульсов. Вы- ход элемента ИЛИ 68 соединен с установоч- ным входом счетчика 72 импульсов. Выход элемента И 64 соединен со счетным вхо- дом счетчика 73 импульсов, установочный вход которого соединен с выходом элемен- та ИЛИ 69. Выходы счетчика 72 импульсов соединены с группой шин 78, выходы счетчика 73 импульсов - с группой шин 79. Старший разр д счетчика 73 импульсов соединен с вторым входом триггера 70. выход

которого соединен с входом элемента И 74, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 67. Выход формировател  71 импульсов соединен с вторым входом элемента И 74 и с шиной 80.

Группа шин 88 соединена с входами регистра 81, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразовател  (ЦАП) 83. Шина 89 соединена с управл ющими входами роегистров 81. 82. Группа шин 90 соединена с входами регистра 82, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразовател  .84.

Выходы ЦАП 83, 84 через усилители 85, 86 соединены с отклон ющими пластинами электронно-лучевой трубки 87.

Группы шин 98, 100 соединены с входами регистров 91. 92, управл ющие входы которых соединены с шиной 99. Выходы регистров 91,92 соединены с входами дешифраторов 93, 94. выходы которых через группы усилителей 95, 96 соединены с входами матричного индикатора 9.7.

В качестве формирователей 18-21. 40, 41, 71 импульсов можно использовать любые формирователи, например дифференцирующие цепи.

На все используемые входы логических элементов, триггеров, счетчиков и т.д. поданы нейтральные логические уровни, не вли ющие на их работу.

Устройство работает следующим образом .

Датчик 1 усили  преобразует информацию о нагрузке в точке подвески штанг в напр жение посто нного тока.

Датчик 3 хода штока при качении балансира вырабатывает импульсы, причем каждому импульсу соответствует перемещение штока на единицу длины или наклон балансира на единицу угла. При перемещении штока от нижнего крайнего положени  до верхнего крайнего и обратно датчик 3 хода штока сформирует вполне определенное количество импульсов. Конструктивно датчик 3 хода штока может быть выполнен следующим образом. Ось вращени  балансира соедин етс с осью вращени  диска из непрозрачного материала с отверсти ми, равномерно расположенными по дуге окружности . С одной стороны диска расположен точечный источник света, с другой - фотоприемник, усилитель и формирователь импульсов. Выбрав соответствующий радиус окружности с отверсти ми, можно получить достаточно большое количество импульсов на длину хода штока.

Датчик 5 хода штока вырабатывает один импульс при прохождении штока через . среднее (центральное) положение штока.

Датчик 4 хода штока вырабатывает один импульс при прохождении штока через точку , расположенную несколько выше среднего положени .

Датчик 6 хода штока вырабатывает один импульс при прохождении штока через точку , расположенную несколько ниже среднего положени .

Формирование импульсов датчиками 3-6 хода штока не зависит от направлени  движени .

Конструктивно датчики 4-6 могут быть выполнены аналогично датчику 3 с использованием того же диска.

Из анализа временных диаграмм (фиг. 6) можно определить, что при движении штока от центрального положени  вверх и обратно до центра датчик 4 хода штока сформирует два импульса, а при движении штока от центра вниз и обратно до центра датчик 6 хода штока сформирует также два импульса.Напр жение посто нного тока с выхода датчика Т усили  преобразуетс  с помощью преобразовател  7 в частоту следовани  импульсов, пропорциональную измер емому усилию, котора  через линию св зи поступает на преобразователь 8 частота- код. Передача информации в виде частоты выбрана из соображений хорошей помехозащищенности такого способа передачи информации. По каждому импульсу датчика 3 хода штока, поступающему на шину 50, формирователь 40, в качестве которого можно использовать любой формирователь, вырабатывает импульс небольшой длительности, который через шину 77 производит запуск преобразовател  8 частота-код. По окончании преобразовани  на шине 80 формируетс  импульс Конец преобразовани , а на выходных шинах 78. 79 формируетс  двоичный код измер емого параметра дл  записи в блок 25 пам ти.

Адрес записи формируетс  следующим образом. Обозначим количество импульсов датчика 3 хода штока при движении штока между двум  крайними точками через N. Количество импульсов при движении штока из центрального положени  вниз до нижней границы и снова вверх до центра обозначим через,fii, а количество импульсов при движении штока от центра до верхней точки и вниз до центра - через Мг.

Учитыва  это. можно записать, что NI + +N2 2М. В общем случае Ni N2. Здесь необходимо отметить, что положение верхней и нижней точек может измен тьс  как от номера скважины, так и дл  одной скважины с течением времени, а значит будут мен тьс  и значени  NL N2.

После включени  питани  в течение нескольких циклов устройство входит в режим синхронизации. Допустим, что шток движетс  сверху вниз. При нахождении штока

в верхней части триггер 12 и счетчик 16 устанавливаютс  в исходные нулевые состо ни  импульсом датчика 4 хода штока, который поступает на их установочные входы. При прохождении через центр импульс дат0 чика 5 хода штока, поступающий на счетный вход триггера 12, переводит его в противоположное (единичное) состо ние, дава  разрешение на вход элемента И 14.

Импульсы датчика 3 хода штока через

5 элемент И 14 начинают поступать на счетчик, 16. Далее шток доходит до нижней границы и начинает движение вверх. При новом достижении центра импульс датчика 5 ода штока переводит триггер 12 в исходное

0 нулевое состо ние, дава  запрет на поступление импульса на вход счетчика 16. Одновременно, по изменении потенциала на выходе триггера 12 формирователь 18 вырабатывает импульс небольшой дли5 тельности, по которому происходит запись кода счетчика 16, начина  с в/горого разр да , в регистр 23. За счет того, что младший разр д регистра 23 соединен с вторым разр дом счетчика 16, в регистр 23 запишетс 

0 число, в два раза меньшее, чем содержимое счетчика 16 (с точностью до единицы), т.е.

Ni число, равное . Далее шток доходит до

верхней границы и возвращаетс  вниз. По 5 импульсу датчика 5 хода штока триггер 12 переходит снова в единичное состо ние и в счетчике 16 начинает формироватьс  новое содержимое. Код счетчика 16 (без старшего разр да) и код регистра 23 поступают на 0 входы схемы 27 сравнени , котора  строби- руетс  после каждого входного импульса счетчика 16 с помощью формировател  19 импульсов..

В момент времени, когда код счетчика

16 будет равен , произойдет сравнение

кодов и на выходе блока сравнени  по витс  импульс, который установит счетчик 11 в исходное нулевое состо ние. Этот счетчик

0  витс  счетчиком адреса записи в блоки 25, 26 пам ти. Положение штока в этот момент времени должно быть крайнее нижнее. С этого момента устройство вошло в режим синхронизации и далее идет нарастание

5 кода счетчика 11 адреса записи в блоки 25, 26 пам ти. Значение кода адреса записи - может измен тьс  до 2N, т.е. по мере заполнени  счетчика 11 шток из крайнего нижнего положени  доходит до верха и снова

приходит R нижнее положение. В каждом следующем цикле происходит новое измерем NI

ние чисел NI, и снова определ етс  нижн   граница положени  штока. По каждому значению кода адреса происходит заг/ись кода параметра с выхода преобразовател  8 частота-код в блок 25 пам ти, количестве  чеек которого должно быть не менее, чем 2N.

Дл  получени  развертки во времени усили  на штоке необходимо иметь синхронное значение координаты X, котора  должна при движении штока от нижней границы к верхней возрастать от нул  до N, а при обратном движении убывать от N до нул .

Рассмотрим процесс формировани  координаты X. После включени  питани  также происходит вход в режим синхронизации . Допустим, что шток находитс  в нижней части и движетс  вверх. Триггер 13 и счетчик 17 импульсов импульсом датчика б устанавливаютс  в исходное нулевое состо ние.

Импульс центрального датчика 5, поступающий на счетный вход триггера 13, переводит его в противоположное (единичное) состо ние, разреша  прохождение импульсов через элемент И 15 на вход счетчика 17. Следующий импульс датчика 5 переводит триггер 13 в исходное запрещающее состо ние . В счетчике 17 записано число 2. По импульсу с формировател  20 в регистр 24 аналогично описанному записываетс  чисN

ло --- (с точностью до единицы). В следующем цикле Нроисходит.сравнение кодов с помощью блока 28 epctmteHVip и формировател  21 импульсов и определение верхней границы положени  штока.

В момент прохождени  нижней границы импульс с выхода первого блока 27 срав- нени  устанавливает триггер 29 в единичное состо ние, а реверсивный счетчик 33 импульсов - в нулевое состо ние. Счетчик 33 начинает работать в режиме суммировани  импульсов датчика 3 хода штока. В момент прохождени  верхней границы импульс с выхода второго блока 28 сравнени  переводит триггер 29 в нулевое состо ние , переключа  тем самым счетчик 33 в режим вычитани . В результате этого код счетчика 33 при движении шток  снизу вверх мен етс  от нул  до N. а при движении сверху вниз - от N до нул . Далее происходит запись кода во второй блок 26 пам ти, причем код адреса записи соответствует коду адреса первого блока 25 пам ти, который через мультиплексор 22 поступает на адресные шины блоков 25, 26 пам ти.

Дл  получени  устойчивой картины развертки во времени необходимо достаточно быстрое считывание массивов информации , хранимых в блоках 25, 26 пам ти. Дл  5 организации процесса считывани  служит счетчик 10 адреса считывани , частота переключени  которого может быть несколько килогерц . Код адреса считывани  через мультиплексор 22 поступает на адресные вхо0 ды блоков 25, 26 пам ти. В момент записи информации происходит блокировка кода счетчика 10 адреса считывани , а через мультиплексор 22 поступает код счетчика 11 адреса записи. Одновременно проусхо5 дит блокировка увеличени  кода счетчика адреса считывани , тем самым осуществл етс  синхронна  работа циклов Записи и считывани  блоков 25, 26 пам ти.

Код счетчика 10 адреса считывани  дол0 жен мен тьс  от нул  до 2N, после чего должна происходить его установка в исходное нулевое состо ние. Она происходит следующим образом.

При считывании содержимого блока 26

5 пам ти его выходной код поступает на входы элемента ИЛИ-НЕ 31. выход которого с помощью элемента И 32 стробируетс  сигналом , задержанным по времени относительно начала по влени  выходного кода

0 блока пам ти дл  исключени  ложных срабатываний . В момент равенства выходного кода нулю на выходе элемента ИЛИ-НЕ 31 возникает положительный уровень, который через элемент И 32 устанавливает счетчик 10 адреса

5 считывани  в нулевое состо ние, обеспечива  тем самым нормальную работу в режиме считывани  информации,

Информаци  с выходов блоков 25, 26 пам ти поступает на блок 30 индикации и

0 записываетс  в соответствующие регистры 81.82. Импульс записи, поступающий через шину 89 на управл ющие входы регистров 81, 82, задержан по времени относительно начала по влени  нового кода (смены адре5 са считывани ). Выходные коды регистров 81, 82 поступают на входы цифроаналого- вых преобразователей 83, 84. На выходе ЦАП 83 будет напр жение, пропорциональное усилию на штоке ( координату Y). а

0 на выходе ЦАП 84-напр жение, пропорциональное положению штока (координата X). Подава  эти напр жени  через усилители 85, 86 на отклон ющие пластины электронно-лучевой трубки 87, можно получить ус5 тойчивую временную картину работы штангового насоса с последующей диагностикой его работы.

Рассмотрим более подробно процесс формировани  управл ющих сигналов блоком 9 управлени .

На шину 48 с выхода генератора 2 поступают тактовые импульсы, частота которых может равн тьс , например, 16 кГц. На шины 46 и 47 поступают тактовые импульсы , полученные путем делени  на два и на четыре.

Переключение мультиплексора 22 осуществл етс  сигналами на шинах 55,56, которые поступают на управл ющую шину мультиплексора 22. При единичном уровне на шине 56 происходит подключение выходов счетчика 11 записи на адресные шины блоков 25,26 пам ти, а при единичном уровне на шине 55 - подключение выходов счетчика 10 считывани  на адресные шины блоков 25,26. Мультиплексор 22 может быть выполнен на базе микросхем 564ЛН1 с попарно объединенными выходами. При подаче единичного уровн  на вход Блокировка эти-микросхемы переход т в третье состо ние Обрыв, которое не вли ет на работу .параллельной микросхемы. Запись в блоки пам ти осуществл етс  в момент по влени  единичного импульса на шине 53, а считывание происходит при нулевом уровне на этой же шине 53. Подключение шины 53, а также шины 51 к блокам 25, 26 пам ти на фиг. 1 не показано.

В предлагаемом устройстве блоки 25, 26 пам ти могут быть выполнены на базе  чеек пам ти со совмещенными цеп ми чтени  и записи, например на микросхемах 564РУ2А. Дл  таких  чеек необходимо подавать запрет на шину Выбор микросхемы при каждой смене адреса как при записи, так и при считывании. Сигнал Выбор микросхемы поступает на шину 51.

Смена адреса происходит следующим образом. Сигнал Конец преобразовани  с выхода, преобразовател  8 частота-код через шину 49 поступает йа вход синхронизатора 37 (тактовый вход D-тригтерэ 38). На D-входе триггера 38 находитс  посто нно нулевой уровень, поэтому на инверсном выходе триггера 38 по витс  единичный уровень (фиг. 7), поступающий на D-вход триггера 39. Ближайший импульс с выхода элемента И 36, поступающий на тактовый вход, переводит триггер 39 в единичное состо ние, которое поступает на установочный вход триггера 38 и возвращает его в исходное состо ние. На D-входе триггера 39 с некоторой задержкой по времени по витс  исходный нулевой уровень. Следующий импульс с выхода элемента И 36 возвращает триггер 39 в исходное нулевое состо ние. На врем  нахождени  триггера 39 в единичном состо нии на шину 56 подаетс  единичный уровень и на адресные шины блоков 25. 25 пам ти подаетс  код

адреса записи. Очевидно, что смена информации на этих шинах произойдет во врем  действи  фронтов сигнала на шине 56. Из анализа временных диаграмм (фиг. 7) видно , что оба фронта импульса на выходе триггера 39 (шина 56) перекрываютс  импульсами на шине 51, поступающими на входы Выбор микросхемы блоков 25, 26 пам ти (не показано). Поэтому при записи

0 не произойдет искажени  информации. На счетчик 10 считывани  входные импульсы поступают с шины 52. Эти импульсы  вл ютс  производными от импульсов на выходе элемента И 36. Из анализа временных диаг5 рамм (фиг, 7) видно, что передний фронт этих импульсов, который переключает счетчик 10, перекрываетс  импульсами на шине 51. Поэтому при считывании также не будет искажени  информации.

0 Во врем  подачи адреса записи происходит блокировка одного импульса с выхода элемента И 36 на элементе И 43, чтобы считывание происходило при всех значени х адресов. Элемент 4$ задержки служит дл 

5 того, чтобы на выходе элемента И 43 не по вилс  ложный осколок от блокированного импульса.

Запись информации в регистры 81, 82 или 91, 92 блока 30 индикации происходит

0 при по влении единичного импульса на шине 54, который поступает на управл ющие входы этих регистров. Из анализа диаграмм (фиг. 7) видно, что эти импульсы по вл ютс  с достаточной задержк ой после каждого из5 менени  состо ни  счетчика 10 адреса считывани .

Преобразователь 8 частота-код работает следующим образом. Дл  уменьшени  времени преобразовани  с сохранением

0 заданной точности в предлагаемом устройстве применен метод ускоренного преобразовани  частоты в код. Сигнал Пуск, поступающий с шины 57 на шину 77, переводит триггер 60 в единичное состо ние и

5 производит установку счетчиков 72, 73 через элементы ИЛИ 68, 69 в исходные (нулевые ) состо ни . Также происходит установка триггера 70 по отдельному входу (не показано) в нулевое состо ние. Тэкуо0 вые импульсы с одного из выходов генератора 2 через шину 76, элемент И 63 поступают на тактовый вход счетчика 66, задающего измерительный интервал времени . При отсутствии входных импульсов

5 на шине 75 через эталонный интервал времени , определ емый временем пересчета счетчика 66, на его выходе по вл етс  импульс , который переводит триггер 60 в исходное нулевое состо ние, и одновреме нно на шине 80 с выхода формировател  71 по вл етс  импульс Конец преобразовани . Результат измерени  будет нулевым.

Импульсы измер емой частоты с выхода преобразовател  7 напр жение-частота через шину 75 поступают на вход синхрону зпто ра 58, который аналогично синхронизатору 37 осуществл ет прив зку входных сигналов к тактовым импульсам.

В исходном состо нии на инверсном выходе триггера 60 присутствует логическа  единица, котора  потенциально удерживает триггер 59 в нулевом состо нии (единичное на инверсном выходе). После сигнала Пуск снимаетс  блокировка с триггера 59 и первый импульс с выхода синхронизатора 58 через элемент И 62 проходит на установочные входы счетчика 72 и счётчика 66 и своим окончанием переводит триггер 59 в единичное состо ние (нулевое на инверсном выходе). В результате этого счетчик 72 удерживаетс  в нулевом состо нии, а начало измерительного интервала совмещаетс  с первым входным импульсом, т.е. осуществл етс  синхронизаци .

Счетчик 66 начинает новый отсчет измерительного интервала времени, а импульсы с выхода синхронизатора 58 поступают через элемент И 61 и элемент ИЛИ 67 на вход счетчика 72 старших разр дов. Умножитель 65 частоты, в качестве которого можно использовать любой умножитель частоты, производит умножение частоты повторени  входных импульсов на посто нный коэффициент значительно больше, чем единица. Умноженна  последовательность импул ь- сов с его выхода через элемент И 64 поступает на счетный вход счетчика 73 младших разр дов. Каждый импульс с входа счетчика

72через элемент ИЛИ 69 обнул ет счетчик

73и подтверждает нулевое состо ние триггера 70.

После прихода последнего импульса на вход счетчика 72 счетчик 73 подсчитываёл1 количество импульсов умноженной частоты, которое поступает с этого момента времени до конца измерительного интервала. Таким образом,«при измерении учитываетс  как целое количество периодов входной частоты, так и его дробна  часть, котора  выражаетс  длительностью промежутка между последним зарегистрированным импульсом входной частоты и концом измерительного интервала. Такой метод повышает быстродействие преобразовани  частоты в

КОД.; . : ; ,

В данном преобразователе 8 частота- код происходит разделение выходного кода на две части - целую и дробную, которые вместе должны давать цифровой код измер емой частоты. Чтобы выполнить это условие , счетчик73 дробной части должен иметь строго определенное количество состо ний , которое равно количеству импульсов умноженной частоты в течение периода 5 измер емой частоты, т.е. равно коэффициенту умножени  частоты. При этом максимальный код счетчика Дробной части должен быть меньше на единицу его младшего разр да, чем единица младшего раз0 р да счетчика 72 целой части. Только в этом случае результирующий код двух счетчиков равен двоичному коду измер емой величины. Это необходимо дл  того, чтобы, величина промежутка между по

5 следним импульсом измер емой частоты и концом измерительного интервала была всегда меньше периода измер емой частоты . При изменении частоты в процессе измерени , а также за счет синхронизации

0 входной частоты тактовыми импульсами и погрешности умножител  частоты, может - оказатьс , что величина последнего отрезка (дробной части периода), выраженна  количеством импульсов умноженной частоты,

5 окажетс  больше предыдущего периода. Тогда счетчик 73 переполнитс  и импульс переполнени  переведет триггер 70 в разрешающее состо ние. Импульс с выхода формировател -71 через элемент И 74 и

0 элемент ИЛИ 67 поступит на вход счетчика 72, увеличива  его содержимое на единицу. Так производитс  коррекци  полученного значени  измер емой частоты с сохранением заданной точности.

5 Отличие второго варианта построени  блока 30 индикации (фиг. 5) состоит в следующем .

В качестве элемента индикации вместо электронно-лучевой трубки здесь может ис0 пользоватьс  матричный индикатор, выполненный , например, на полупроводниковых модул х экрана типа АЛС347А, КИПНО1А- 8х8Л и др.

Свечение одного светодиода такого мо5 дул  происходит при подаче сигналов на соответствующие строку и столбец. Управление работой матричного индикатора происходит с помощью дешифраторов 93, 94 строк и столбцов и усилителей 95, 96 сигна0 лов.

Преимуществом за вл емрго устройст- t ва в сравнении с известным  вл ютс  расширенные функциональные возможности и повышенна  достоверность расшифровки

5 телединамограмм.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство.дл  телеизмерени  давлени  скважинных штанговых насосов, содержащее датчик усили , первый датчик хода

   штока, первый и второй блоки пам ти и блок индикации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  достоверности расшифровки телединамограмм, в него введены генератор тактовых импульсов, второй, третий и четвертый датчики хода штока, преобразователь напр жение-частота, преобразователь частота - код, блок управлени , первый, второй , третий и четвертый счетчики, первый, второй и третий триггеры, первый, второй и третий элементы И, первый, второй, третий и четвертый формирователи импульсов, мультиплексор, первый и второй регистры, первый и второй блоки сравнени , реверсивный счетчик, элемент ИЛИ-НЕ, выход датчика усили  соединен с входом преобразовател  напр жение - частота, выход которого подключен к информационному входу преобразовател  частота - код, тактовый вход которого подключен к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока управлени , объединенные четвертый вход блока управлени , счетные входы второго и реверсивного счетчика и первые входы второго и третьего элементов И подключены к выходу первого датчика хода штока, п тый вход блока управлени  соединен с выходом преобразовател  частота - код, информационные выходы которого соединены с соответствующими входами первого блока пам ти, адресные входы первого и второго блоков пам ти подключены к соответствующим выходам мультиплексора, первый выход блока управлени  соединен с управл ющим входом преобразовател  частота - код, второй выход блока управлени  подключен к управл ющему входу блока индикации и к первому входу первого элемента И, первые информационные входы блока индикации соединены с соответствующими выходами первого блока пам ти, информационные входы второго блока пам ти подключены к соответствующим выходам реверсивного счетчика, выходы второго блока пам ти соединены с соответствующими вторыми информационными входами блока индикации и с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика, третий выход блока управлени  подключен к соответствующим управл ющим входам мультиплексора, первые и вторые информационные входы которого подключены к соответствующим выходам первого и второго счетчиков, четвертый выход блока управлени  соединен со счетным входом первого счетчика, объединенные установочные входы второго и реверсивного счетчиков и

   третьего триггера подключены к выходу первого блока сравнени , выход второго датчика хода штока соединен с установочными входами первого триггера и третьего счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с входом первого формировател  импульсов и подключен к выходу второго элемента И, выход третьего датчика хода штока соединен со счетными входами первого и второго триггеров, выход

   четвертого датчика хода штока соединен с установочными входами второго триггера и четвертого счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с входом второго формировател  импульсов и подключен к

   выходу третьего элемента И, выход первого триггера соединен с вторым входом второго элемента И и входом третьего формировател  импульсов, выход которого соединен с управл ющим входом первого регистра, выход второго.триггера подключён к второму входу третьего элемента И и к входу четвертого формировател  импульсов, выход которого соединен с управл ющим входом . второго регистра, выходы третьего счетчика

   импульсов соединены с соответствующими входами первого регистра и с входами первой группы первого блока сравнени , входы второй группы которого подключены к соответствующим выходам первого регистра , выход первого формировател  импульсов соединен со стробирующим входам первого блока сравнени , выходы четвертого счетчика импульсов соединены с соответствующими входами второго, регистра и

   входами первой группы второго блока сравнени , входы второй группы которого подключены к соответствующим выходам второго регистра, выход второго формировател  импульсов соединен со стробирующим входом второго блока сравнени , выход которого соединен с вторым входом третьего триггера, выход которого подключен к управл ющему входу реверсивного счетчика импульсов.

   Фиг.З

   I

   1

   96

   Ш

   76

   №

   §6

   56

   Ј6

   IS

   №Л

   98

   Ъ9

   29

   $8

   N

   19

   QlliiLl

   пплппппаппап пп п пппппппппппппппг

   Л

   Л

   гт

   13

   Iff

   плп

   15

   ппппппппппппп

   Фиг.6 8 П П П П П П П ППП П ГТ П П П

   46

   47

   I II1

   П

   П

   II

   JL

   П

   П

   л

   п

   XL

   ±

   ппппппппппппп

   пг

   -I г-1 г

   П

   П

   Г1

   П

   XI

   XI

   XI

   JL

   JL

   Риг.7

   76

   ПШ1ППП ПППППППППППППППППППППППППППППППП

   58

   п п п п п п п

   77

   и

   62

   п

   61

   П П П П П

   80

   Фиг.8

   П