專利名稱：自發(fā)電無線拉力傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及拉力傳感器，尤其涉及用于石油機械設備抽油機的拉力傳感器。
背景技術：
抽油機是油田廣泛應用的傳統(tǒng)抽油設備，俗稱“磕頭機”，圖1是抽油機系統(tǒng)的結 構示意圖。如圖1所示，抽油機101為偏心連桿機構，通常由普通異步交流電動機直接驅動， 抽油機101將電機的旋轉運動轉化為抽油機101頭部的上下運動，通過鋼絲繩102拉動抽 油桿103，抽油桿103再帶動抽油泵104做固定周期的垂直往復運動，在下行時油管105彈 性伸長向下運動，靠油層壓力向抽油泵104內滲油，上行時油管105彈性收縮向上運動將油 提升，使石油在一定的動壓力下被抽到地面。當油管105內出現(xiàn)積蠟或雜物堵塞，就會卡住 抽油桿103，嚴重的還會造成鋼絲繩2斷裂或抽油機101的電機燒壞。如果在鋼絲繩102上 串聯(lián)一個拉力傳感器106，實時測量出鋼絲繩101的拉力，就能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，從而緊急 停機，避免出現(xiàn)更大的故障。傳統(tǒng)的拉力傳感器采用電阻應變片組成一個電橋進行測力，需要外界提供電源， 同時要將拉力信號輸出到接收裝置，因此拉力傳感器和外界至少需要四根連接線。由于鋼 絲繩的上下運動，連接線也會隨之運動，時間一長，很容易造成連接線的磨損，無法長期正 常運行，并且大大增加了維護的工作量。若采用無線數據傳輸的方式，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，不能滿足長時間的使用需要；對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。發(fā)明的內容針對現(xiàn)有拉力傳感器的連接線磨損，而采用無線數據傳輸的方式又無法很好解決 供電問題的缺點，申請人進行了改進研究，提供一種自發(fā)電無線拉力傳感器，可以利用運動 的特點自身發(fā)電，并通過無線方式傳送拉力數據。本發(fā)明的技術方案如下一種自發(fā)電無線拉力傳感器，包括串連連接的力測量電路、單片機處理電路以及 無線通訊電路，還包括一內部設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能穩(wěn)壓 電路連接，電容儲能穩(wěn)壓電路分別與力測量電路、單片機處理電路以及無線通訊電路連接， 為其供電。本發(fā)明的有益技術效果是本發(fā)明利用拉力傳感器隨著鋼絲繩上下運動的特點，使管體內的磁鋼在諧振彈簧 的作用下振動，線圈切割磁力線產生電動勢，經過處理后得到工作電壓，從而實現(xiàn)自發(fā)電。 同時，將拉力數據通過無線傳輸的方式傳送到附近的數據接收裝置。有效解決了現(xiàn)有拉力 傳感器的連接線易磨損，以及采用無線數據傳輸方式的供電問題。


圖1是抽油機系統(tǒng)的結構示意圖。圖2是本發(fā)明的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步說明。如圖2所示，本發(fā)明包括串連連接的力測量電路7、單片機處理電路8以及無線通訊電路9，還包括一內部設置有磁鋼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 電容儲能穩(wěn)壓電路6連接，電容儲能穩(wěn)壓電路6分別與力測量電路7、單片機處理電路8以 及無線通訊電路9連接，為其供電。工作過程及原理當本發(fā)明隨著鋼絲繩上下運動時，管體1內的磁鋼3也隨之上下運動，諧振彈簧4 的諧振功能使磁鋼3在管體1內快速振動。由于管體1外纏繞線圈2，線圈2和磁鋼3兩者 相對運動，線圈2切割磁力線，從而在線圈2內產生感生電動勢。由于這個相對運動是往復 的，所以產生的是一個交變電壓。通過整流電路5，得到直流電壓。由于自發(fā)電電壓的大小 與線圈圈數和運動的頻率有關，所以電壓不會很穩(wěn)定。通過電容儲能穩(wěn)壓電路6后，可以得 到一個穩(wěn)定的直流電壓。該穩(wěn)定的直流電壓被提供給力測量電路7、單片機處理電路8以及 無線通訊電路9。力測量電路7將測得的拉力數據經過單片機處理電路8進行信號放大及 A/D轉換，最后通過無線通訊電路9傳送到附近的數據接收裝置。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 于多種運用場合。以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例?？梢岳斫?，本 領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和構思的前提下，可以做出其它改進和變化。
權利要求
一種自發(fā)電無線拉力傳感器，包括串連連接的力測量電路(7)、單片機處理電路(8)以及無線通訊電路(9)，其特征在于還包括一內部設置有磁鋼(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)連接并與電容儲能穩(wěn)壓電路(6)連接，所述電容儲能穩(wěn)壓電路(6)分別與力測量電路(7)、單片機處理電路(8)以及無線通訊電路(9)連接，為其供電。
全文摘要
一種自發(fā)電無線拉力傳感器，包括串連連接的力測量電路、單片機處理電路以及無線通訊電路，還包括一內部設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能穩(wěn)壓電路連接，電容儲能穩(wěn)壓電路分別與力測量電路、單片機處理電路以及無線通訊電路連接，為其供電。本發(fā)明利用拉力傳感器隨著鋼絲繩上下運動的特點，使管體內的磁鋼在諧振彈簧的作用下振動，線圈切割磁力線產生電動勢，經過處理后得到工作電壓，實現(xiàn)自發(fā)電；同時將拉力數據通過無線傳輸的方式傳送到附近的數據接收裝置。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據傳輸電路的供電問題。
文檔編號G08C17/02GK101806645SQ20101015833
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月12日 優(yōu)先權日2010年3月12日
發(fā)明者孟敏 申請人:無錫市華威控制技術科技有限公司