一种便携式石油井下仪器智能化检测箱
技术领域
本实用新型涉及检测设备领域，尤其涉及一种便携式石油井下仪器智能化检测箱。
背景技术
随着科技的发展，石油作为工业的“血液”，在世界经济发展中的战略地位愈发的突出，石油的勘测和开采就显得尤为的重要，为了提高探测和开采的质量，越来越多的仪器和设备被运用到了石油测井行业当中来。
石油测井仪器在我国的石油勘测事业中有非常重要的作用，对石油勘探事业的发展有着促进作用，为石油勘探提供了数据分析和设备支持，还能保障工作人员的生命安全。不仅如此，先进的石油测井仪器还能够用于地质勘探、环境监测、地质灾害预防等多个领域。
目前市面上的测井设备，功能齐全，性能突出，但无法保证其在井下恶劣的工作环境下，不出现任何故障。对于怎么样及时检测测井仪器本身在井下是否出现故障为本领域需要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型提供了一种便携式石油井下仪器智能化检测箱，通过对井下仪器的电压电流的监测，来判断井下仪器是否出现故障，从而解决现在技术中对测井仪器本身故障检测的空白。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种便携式石油井下仪器智能化检测箱，用于配合主控计算机处理待检测的石油井下仪器的异常，其特征在于，包括箱体，设置于箱体内的MCU微控制器、LED显示器、SPWM调压模块、滤波整流电路及输出保护电路，无线路由器，状态显示器；其中，MCU微控制器与SPWM调压模块、滤波整流电路、无线路由器及LED显示器电连接；状态显示器与主控计算机相连；无线路由器用于该检测箱与主控计算机之间的网络通讯，状态显示器用于显示该检测箱的工作状态；SPWM调压模块用于将输入市电升压到适用于石油测井行业所需电压并调制成适合的调制输出，滤波整流电路用于将压降电路输出的电压较低的交流电转换成直流电，输出保护电路用于对调制输出的电源做电气隔离和升压；LED显示器用于显示输入输出电源状态；MCU微控制器用于实时检测检测箱的输入输出电源，在输出电压电流异常时自动断开对井下仪器的供电，并上报给主控计算机。
进一步地，SPWM调压模块包括驱动模块，反馈模块及功率输出模块；输出驱动模块用于产生控制信号和调整输出幅度，并检测是否过压过流；反馈模块用于控制输出电压，从而达到控制电压范围；功率输出模块用于驱动信号经过SPWM转正弦波。
进一步地，所述驱动模块包括第一芯片，第二芯片，集电极连接在第一芯片的14脚的三极管Q1，集电极连接在第一芯片的12脚的三极管Q2，集电极连接在第二芯片14脚的三角管Q3，集电极连接在第二芯片12脚的三角管Q4；三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3及三极管Q4的基极分别连接电阻后为第一信号输入端、第二信号输入端、第三信号输入端及第四信号输入端；三极管Q2的发射极连接第一信号输入端，三极管Q1的发射极连接第二信号输入端，三极管Q3的发射极连接第四信号输入端，三极管Q4的发射极连接第三信号输入端；第一芯片与第二芯片的11脚均接入5V的电源电压，并跨接有滤波电路；第一芯片与第二芯片的3脚均接入12V的电源电压，并跨接有滤波电路；第一芯片的3脚与7脚之间连接有二极管，第二芯片的3脚与7脚之间连接有二极管，第一芯片与第二芯片的3脚均连接二极管阳极；第一芯片与第二芯片均为IR2110S。
进一步地，反馈模块电压比较单元与电压调整单元；电压比较单元包括LM393芯片，LM393芯片的2脚、5脚和8脚均接入外接5V的电源电压，3脚、6脚接入功率放大模块形成电流反馈；1脚分别连接第一芯片的13脚及第二芯片的13脚；电压调整单元与功率输出模块的输出相连形成电压反馈。
进一步地，功率输出模块包括四个相同的功率输出单元，功率输出单元包括NMOS管，连接于NMOS管的源级和栅极之间的偏置电阻，阳极连接于NMOS管的栅极的二极管以及连接于二极管阳极与阴极之间的保护电阻；第一功率输出单元的二极管的阴极连接第一芯片的8脚，第二功率输出单元的二极管的阴极连接第二芯片的8脚，第三功率输出单元的二极管阴极与第一芯片的1脚相连，第四功率输出单元的二极管阴极与第二芯片的1脚相连；第一功率输出单元的NMOS管源级与第三功率输出单元的NMOS管的漏极均与第一芯片的6脚相连形成第一功率输出第二功率单元的NMOS管源级与第四功率单元的NMOS管漏极均与第二芯片的6脚相连形成第二功率输出；第四功率输出单元的NMOS管源级为反馈模块的电流反馈输入端，第二功率输出端连接电压调整单元为电压反馈输入端。
进一步地，电压调整单元包括连接在第二功率输出端的电阻R11，R11的另一端分别与可调电阻R15、电阻R14，电容C20及电阻R32相连，电阻R32的另一端为SPWM调压模块的电压反馈输入端，可调电阻R15、电阻R14及电容C14的另一端接地。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
(1)本实用新型的检测箱，通过设置于箱体内的MCU微控制器、LED显示器、SPWM调压模块、滤波整流电路及输出保护电路，无线路由器，状态显示器，使得该检测箱即可调压后给井下仪器供电，又可通过MCU微控制器检测给井下仪器供电的电流电压是否异常，从而判断井下仪器是否正常工作。
(2)本实用新型的SPWM调压模块，调压实现了0-300V交流电和0-200V直流电的调制输出。
(3)本实用新型设计有整流滤波电路，使得检测箱可输出直流电压和交流电压的混合电压。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的检测箱原理图。
图2为本实用新型实施例提供的驱动模块电路图。
图3为本实用新型实施例提供的功率输出模块电路图。
图4为本实用新型实施例提供的电压比较模块电路图。
图5为本实用新型实施例提供的电压调整模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
如图1所示，一种便携式石油井下仪器智能化检测箱，用于配合主控计算机处理待检测的石油井下仪器的异常，其特征在于，包括箱体，设置于箱体内的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)微控制器、LED(Light Emitting Diode，发光二极管)显示器、SPWM(Sinusoidal Pulse width modulation，正弦脉宽调制)调压模块、滤波整流电路及输出保护电路，无线路由器，状态显示器；其中，MCU微控制器与SPWM调压模块、滤波整流电路、无线路由器及LED显示器电连接；状态显示器与主控计算机相连；无线路由器用于该检测箱与主控计算机之间的网络通讯，状态显示器用于显示该检测箱的工作状态。SPWM调压模块用于将输入市电升压到适用于石油测井行业所需电压并调制成适合的调制输出，本案的SPWM调压可实现0-300V、1A交流电的调制输出，0-200V、1A交流电的调制输出，以及0-200V、1A的直流电的调制输出。
滤波整流电路将压降电路输出的电压较低的交流电转换成直流电，输出保护电路用于对调制输出的电源做电气隔离和升压。LED显示器用于显示输入输出电源状态。负载井下仪器连接在SPWM调压模块的调制输出端，MCU微控制器实时检测检测箱的输入输出电源，从而判断负载井下仪器是否工作正常，在输出电压电流异常时自动断开对井下仪器的供电，并上报给主控计算机。系统MCU是X3288CV3基于瑞芯微RK3288的一款核心板，RK3288基于A17四核，主频高达1.8GB，是全球首款全新架构的内核芯片，LCD屏幕是10.1寸MIPI接口大屏，分辨率是1920*1200。
SPWM调压模块包括驱动模块，反馈模块及功率输出模块；输出驱动模块用于产生控制信号和调整输出幅度，并检测是否过压过流；反馈模块用于控制输出电压，从而达到控制电压范围；功率输出模块用于驱动信号经过SPWM转正弦波。
如图2所示，驱动模块包括第一芯片U3，第二芯片U4、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4。三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4为2SA1015。
驱动模块的第一芯片U3及第二芯片U4均为IR2110S驱动芯片，1脚低端输出LO，2脚公共端COM，3脚低端固定电源电压VCC，4脚空端NC，5脚空端NC，6脚高端浮置电源偏移电压VS，7脚高端浮置电源电压VB，8脚高端输出HO，9脚空端NC，10脚空端NC，11逻辑电源电压VDD，12逻辑高端输入HIN，13脚关断SD，14脚逻辑低端输入LIN，15脚逻辑电路地电位端VSS，其值可以为0V，16脚空端NC。
三极管Q1的集电极连接在第一芯片的14脚，三极管Q2的集电极连接在第一芯片的12脚，三角管Q3的集电极连接在第二芯片14脚，三角管Q4的集电极连接在第二芯片12脚。三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3及三极管Q4的基极分别连接电阻后为第一信号输入端、第二信号输入端、第三信号输入端及第四信号输入端。三极管Q2的发射极连接第一信号输入端，三极管Q1的发射极连接第二信号输入端，三极管Q3的发射极连接第四信号输入端，三极管Q4的发射极连接第三信号输入端。
第一芯片U3与第二芯片U4的11脚均接入5V的电源电压，并跨接有滤波电路。第一芯片U3与第二芯片U4的3脚均接入12V的电源电压，并跨接有滤波电路。第一芯片U3的3脚与7脚之间连接有二极管D6，第二芯片U4的3脚与7脚之间连接有二极管D9，第一芯片U3连接二极管D6的阳极，第二芯片U4的3脚连接二极管D9的阳极。
如图3所示，功率输出模块包括四个相同的功率输出单元，功率输出单元包括NMOS管，连接于NMOS管的源级和栅极之间的偏置电阻，阳极连接于NMOS管的栅极的二极管以及连接于二极管阳极与阴极之间的保护电阻。NMOS管为IRF840。二极管为1N4148，是一种小型的高速开关二极管。
第一功率输出单元的二极管D7的阴极连接第一芯片U3的8脚，第二功率输出单元的二极管D8的阴极连接第二芯片U4的8脚，第三功率输出单元的二极管D10阴极与第一芯片U3的1脚相连，第四功率输出单元的二极管阴D11极与第二芯片U4的1脚相连。
第一功率输出单元的NMOS管V2的源级与第三功率输出单元的NMOS管V4的漏极均与第一芯片U3的6脚相连形成第一功率输出P2，第二功率单元的NMOS管V3的源级与第四功率单元的NMOS管V5的漏极均与第二芯片U4的6脚相连形成第二功率输出P3。NMOS管V2的漏极及NMOS管V3的漏极连接外接高压直流电压。
第四功率输出单元的NMOS管V5的源级为反馈模块的电流反馈IFB输入端，第二功率输出端P3通过电容C26连接电压调整单元为电压反馈VFB输入端。
连接于NMOS管的源级和栅极之间的偏置电阻R22、电阻R23、电阻R28、电阻R29，为V2、V3、V4及V5提供固定偏置，在前级电路开路时，偏置电阻可以保证NMOS管有效的关断，同时防止静电损坏NMOS管。NMOS管栅极的保护电阻并列二极管，加快NMOS管的关断速度，同时保护NMOS管不易被击穿。
如图4及图5所示，反馈模块电压比较单元与电压调整单元；电压比较单元包括LM393芯片，LM393芯片的2脚、5脚和8脚均接入外接5V的电源电压，LM393芯片的3脚、6脚通过电阻R31接入功率输出模块的NMOS管V5形成电流反馈IFB；LM393芯片的1脚分别连接第一芯片U3的13脚及第二芯片U4的13脚，LM393芯片的4脚接地。LM393为双电压比较器集成电路，输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上，不受Vcc端电压值的限制。
电压调整单元与功率输出模块的输出相连形成电压反馈。电压调整单元包括连接在第二功率输出端的电阻R11，R11的另一端分别与可调电阻R15、电阻R14，电容C20及电阻R32相连，电阻R32的另一端为SPWM调压模块的电压反馈输入端，可调电阻R15、电阻R14及电容C14的另一端接地。通过调整可调电阻R11的接入电阻值，从而改变反馈电压值，进而控制第二功率输出端P3输出电压值。电流反馈IFB与电压反馈VFB均跨接有滤波电容。
输出保护电路的由于供电电压要达到AC300V，同时要保护操作人员的安全，所以输出电源要做电气隔离和升压。
本实用新型的检测箱本身不具有井下仪器电流电压异常处理能力，需要配合一台主控计算机使用，主控计算机与检测箱通过无线(有线)网络进行通信，检测箱将井下仪器异常发送到主控计算机，由主控计算机来处理和显示。
本实用新型的井下测试仪器的供电和其他相关电缆与便携式井下仪器智能化检测箱电连接，由便携式井下仪器智能化检测箱输入220V的交流电，这里也可以使用锂电池加逆变器方式实现电池供电，为井下测试的仪器提供电力。井下仪器智能化检测箱通过无限路由器或者有线网络建立与主控计算机的连接，用于接收异常信息。在井下仪器智能化检测箱上设置输出对应幅度的交流电压，当输出电流电压出现异常时，井下智能化检测箱可以立即断开电源并通过网络上报主控计算机。
上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。
