專利名稱：自發(fā)電無線拉力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及拉力傳感器，尤其涉及用于石油機(jī)械設(shè)備抽油機(jī)的拉力傳感器。
背景技術(shù)：
抽油機(jī)是油田廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)抽油設(shè)備，俗稱“磕頭機(jī)”，圖1是抽油機(jī)系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)示意圖。如圖1所示，抽油機(jī)101為偏心連桿機(jī)構(gòu)，通常由普通異步交流電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)， 抽油機(jī)101將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為抽油機(jī)101頭部的上下運(yùn)動(dòng)，通過鋼絲繩102拉動(dòng)抽 油桿103，抽油桿103再帶動(dòng)抽油泵104做固定周期的垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在下行時(shí)油管105彈 性伸長向下運(yùn)動(dòng)，靠油層壓力向抽油泵104內(nèi)滲油，上行時(shí)油管105彈性收縮向上運(yùn)動(dòng)將油 提升，使石油在一定的動(dòng)壓力下被抽到地面。當(dāng)油管105內(nèi)出現(xiàn)積蠟或雜物堵塞，就會(huì)卡住 抽油桿103，嚴(yán)重的還會(huì)造成鋼絲繩2斷裂或抽油機(jī)101的電機(jī)燒壞。如果在鋼絲繩102上 串聯(lián)一個(gè)拉力傳感器106，實(shí)時(shí)測(cè)量出鋼絲繩101的拉力，就能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，從而緊急 停機(jī)，避免出現(xiàn)更大的故障。傳統(tǒng)的拉力傳感器采用電阻應(yīng)變片組成一個(gè)電橋進(jìn)行測(cè)力，需要外界提供電源， 同時(shí)要將拉力信號(hào)輸出到接收裝置，因此拉力傳感器和外界至少需要四根連接線。由于鋼 絲繩的上下運(yùn)動(dòng)，連接線也會(huì)隨之運(yùn)動(dòng)，時(shí)間一長，很容易造成連接線的磨損，無法長期正 常運(yùn)行，并且大大增加了維護(hù)的工作量。若采用無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，就需要由拉力傳感器自身供電?，F(xiàn)有的拉力傳感器 一般采用電池供電或者太陽能供電。對(duì)于電池供電方案來說，由于拉力傳感器的電阻很小， 因此耗電較大，而電池的電量有限，不能滿足長時(shí)間的使用需要；對(duì)于太陽能供電方案來 說，在夜晚不能工作，而且太陽能電池板容易損壞。
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有拉力傳感器的連接線磨損，而采用無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞接譄o法很好解決 供電問題的缺點(diǎn)，申請(qǐng)人進(jìn)行了改進(jìn)研究，提供一種自發(fā)電無線拉力傳感器，可以利用運(yùn)動(dòng) 的特點(diǎn)自身發(fā)電，并通過無線方式傳送拉力數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種自發(fā)電無線拉力傳感器，包括串連連接的力測(cè)量電路、單片機(jī)處理電路以及 無線通訊電路，還包括一內(nèi)部設(shè)置有磁鋼和諧振彈簧的管體，諧振彈簧連接在管體底部，磁 鋼設(shè)置在諧振彈簧上；所述管體外部纏繞有線圈，整流電路與線圈連接并與電容儲(chǔ)能穩(wěn)壓 電路連接，電容儲(chǔ)能穩(wěn)壓電路分別與力測(cè)量電路、單片機(jī)處理電路以及無線通訊電路連接， 為其供電。本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是本實(shí)用新型利用拉力傳感器隨著鋼絲繩上下運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，使管體內(nèi)的磁鋼在諧振 彈簧的作用下振動(dòng)，線圈切割磁力線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)過處理后得到工作電壓，從而實(shí)現(xiàn)自發(fā) 電。同時(shí)，將拉力數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)姆绞絺魉偷礁浇臄?shù)據(jù)接收裝置。有效解決了現(xiàn)有 拉力傳感器的連接線易磨損，以及采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式的供電問題。
圖1是抽油機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說明。如圖2所示，本實(shí)用新型包括串連連接的力測(cè)量電路7、單片機(jī)處理電路8以及無 線通訊電路9，還包括一內(nèi)部設(shè)置有磁鋼3和諧振彈簧4的管體1，諧振彈簧4連接在管體 1底部，磁鋼3設(shè)置在諧振彈簧4上；管體1外部纏繞有線圈2，整流電路5與線圈2連接并 與電容儲(chǔ)能穩(wěn)壓電路6連接，電容儲(chǔ)能穩(wěn)壓電路6分別與力測(cè)量電路7、單片機(jī)處理電路8 以及無線通訊電路9連接，為其供電。工作過程及原理當(dāng)本實(shí)用新型隨著鋼絲繩上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，管體1內(nèi)的磁鋼3也隨之上下運(yùn)動(dòng)，諧振彈 簧4的諧振功能使磁鋼3在管體1內(nèi)快速振動(dòng)。由于管體1外纏繞線圈2，線圈2和磁鋼3 兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)，線圈2切割磁力線，從而在線圈2內(nèi)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)。由于這個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)是 往復(fù)的，所以產(chǎn)生的是一個(gè)交變電壓。通過整流電路5，得到直流電壓。由于自發(fā)電電壓的 大小與線圈圈數(shù)和運(yùn)動(dòng)的頻率有關(guān)，所以電壓不會(huì)很穩(wěn)定。通過電容儲(chǔ)能穩(wěn)壓電路6后，可 以得到一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓。該穩(wěn)定的直流電壓被提供給力測(cè)量電路7、單片機(jī)處理電路8 以及無線通訊電路9。力測(cè)量電路7將測(cè)得的拉力數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機(jī)處理電路8進(jìn)行信號(hào)放 大及A/D轉(zhuǎn)換，最后通過無線通訊電路9傳送到附近的數(shù)據(jù)接收裝置。以上所述元器件及電路模塊均為市售商品，各電路模塊的連接方式及工作方式均 與現(xiàn)有技術(shù)相同。各元器件及電路模塊都采用低電壓低功耗部件，全部電流小于10mA，適用 于多種運(yùn)用場(chǎng)合。以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例。可 以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和構(gòu)思的前提下，可以做出其它改進(jìn) 和變化。
權(quán)利要求一種自發(fā)電無線拉力傳感器，包括串連連接的力測(cè)量電路(7)、單片機(jī)處理電路(8)以及無線通訊電路(9)，其特征在于還包括一內(nèi)部設(shè)置有磁鋼(3)和諧振彈簧(4)的管體(1)，諧振彈簧(4)連接在管體(1)底部，磁鋼(3)設(shè)置在諧振彈簧(4)上；所述管體(1)外部纏繞有線圈(2)，整流電路(5)與線圈(2)連接并與電容儲(chǔ)能穩(wěn)壓電路(6)連接，所述電容儲(chǔ)能穩(wěn)壓電路(6)分別與力測(cè)量電路(7)、單片機(jī)處理電路(8)以及無線通訊電路(9)連接，為其供電。
專利摘要一種自發(fā)電無線拉力傳感器，包括串連連接的力測(cè)量電路、單片機(jī)處理電路以及無線通訊電路，還包括一內(nèi)部設(shè)置有磁鋼和諧振彈簧的管體，諧振彈簧連接在管體底部，磁鋼設(shè)置在諧振彈簧上；管體外部纏繞有線圈，整流電路與線圈連接并與電容儲(chǔ)能穩(wěn)壓電路連接，電容儲(chǔ)能穩(wěn)壓電路分別與力測(cè)量電路、單片機(jī)處理電路以及無線通訊電路連接，為其供電。本實(shí)用新型利用拉力傳感器隨著鋼絲繩上下運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，使管體內(nèi)的磁鋼在諧振彈簧的作用下振動(dòng)，線圈切割磁力線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)過處理后得到工作電壓，實(shí)現(xiàn)自發(fā)電；同時(shí)將拉力數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)姆绞絺魉偷礁浇臄?shù)據(jù)接收裝置。有效解決了現(xiàn)有拉力傳感器的連接線易磨損以及無線數(shù)據(jù)傳輸電路的供電問題。
文檔編號(hào)E21B43/00GK201620844SQ20102016870
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者孟敏 申請(qǐng)人:無錫市華威控制技術(shù)科技有限公司