一种试井用数据记录仪的制作方法

一种试井用数据记录仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于数据采集技术领域，具体涉及一种试井用数据记录仪。
【背景技术】
[0002]试井是油田开发过程中的一种作业，为了确定井的生产能力和研宄储层参数及储层动态而对油井进行的专门测试工作，在重点石油工程施工中被广泛采用，目前技术人员会定时的测量部分生产井和注入井的各项参数，比如油井的压力、温度、产油和含水量等数据变化量，监测油井生产状况，从中分析油井储油量，对石油的油量勘探做出预示；在现有的技术水平阶段，油井的温度变化和压力变化是油井勘探的重要的两个参数，目前国外一些高端用于试井的数据记录仪已配置有数据监测系统，但大都与其生产的试井车整合为一体，其价格昂贵，使用操作麻烦。目前某些厂家生产的用于试井的数据记录仪测量虽然功能完善，但由于产品测量数据较多，因此存在许多试井测量不常用到的模块，大量的数据处理导致处理精度低，且整体价格昂贵，比较笨重不便于携带，常用的温度传感器采用半导体热敏电阻，反应灵敏，价格也低廉，阻值随温度变化的线性度差，增大了测量的误差，而线性度较高的热敏电阻，价格较高且测量温度范围较小，且测量方法采用简单的串并联，这种方线性度太差，并且不灵敏；因此，现如今缺少一种精度高，稳定性好，性能可靠，性价比价高，而且测量范围较广的试井用数据记录仪，采用Pt100铂电阻测量试井温度变化量，线性良好，精度高，采用电阻应变片测量试井压力变化量，且温度测量和压力测量均采用全桥接法，恒流源供电，线性良好，灵敏度高，并可使用无线或有线方式数据交换，同时配备外部时钟电路，供后续查看提前存储的数据的同时查看对应数据存储的时间，具有参考价值，解决现有试井用数据记录仪体积庞大，价格高昂，测量精度低，灵敏度差等问题。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种试井用数据记录仪，其设计新颖合理，结构简单，成本低，采集温度数据和压力数据均使用全桥连接的方式，精度高，测量范围大，实用性强，便于推广使用。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种试井用数据记录仪，其特征在于:包括微控制器模块和供电电源，以及与所述微控制器模块相接的外部时钟电路、FLASH存储单元和通信接口电路，所述微控制器模块的输出端接有控制指示灯，所述微控制器模块的输入端接有用于调理温度传感器电路采集的试井温度变化数据的温度信号调理电路和用于调理压力传感器电路采集的试井压力变化数据的压力信号调理电路；所述微控制器模块为单片机MSP430F149，所述温度传感器电路由全桥连接的铂热电阻U1、电阻Rl 6、电阻R19和电阻R18构成；所述压力传感器电路由全桥连接的电阻应变片YB1、电阻应变片YB2、电阻应变片YB3和电阻应变片YB4构成。
[0005]上述的一种试井用数据记录仪，其特征在于:所述外部时钟电路包括芯片DS1302，所述芯片DS1302的两个输入端分别与所述单片机MSP430F149的P5.5/SMCLK管脚和Ρ5.7/TB0UTH管脚相接。
[0006]上述的一种试井用数据记录仪，其特征在于:所述FLASH存储单元包括芯片AT45D161D。
[0007]上述的一种试井用数据记录仪，其特征在于:所述通信接口电路包括无线通信模块，所述无线通信模块为蓝牙无线通信模块或无线WIFI模块。
[0008]上述的一种试井用数据记录仪，其特征在于:所述通信接口电路还包括USB转串口通信模块，所述USB转串口通信模块包括芯片CP2102，所述芯片CP2102的两个输出端分别与所述单片机MSP430F149的P3.4/UTXD0管脚和P3.5/URXD0管脚相接。
[0009]上述的一种试井用数据记录仪，其特征在于:所述温度信号调理电路包括型号为LM324D的芯片U4，所述芯片U4的第3管脚与电阻R14的一端和电阻R15的一端的连接端相接，电阻R14的另一端与单片机MSP430F149的第7管脚相接，芯片U4的第I管脚与所述铂热电阻Ul和电阻R18的连接端相接，所述电阻R16和电阻R19的连接端与芯片U4的第2管脚相接，所述铂热电阻Ul和电阻R16的连接端接芯片U4的第10管脚，所述电阻R18和电阻R19的连接端接芯片U4的第5管脚，芯片U4的第7管脚输出分两路，一路经电阻R23和电阻R25接地，另一路通过电阻R21与芯片U4的第6管脚相接；电阻R23和电阻R25的连接端与芯片U4的第12管脚相接，芯片U4的第14管脚输出分两路，一路与单片机MSP430F149的第61管脚相接，另一路经电阻R27和电阻R24接芯片U4的第8管脚；电阻R27和电阻R24的连接端与芯片U4的第13管脚相接，电阻R24和芯片U4的第8管脚的连接端通过电阻R22与芯片U4的第9管脚相接，电阻R21和芯片U4的第6管脚的连接端经电阻R20接电阻R22和芯片U4的第9管脚的连接端，芯片U4的第4管脚接5V电源输出端，芯片U4的第11管脚接地。
[0010]上述的一种试井用数据记录仪，其特征在于:所述铂热电阻Ul为铂电阻PtlOOO。
[0011]上述的一种试井用数据记录仪，其特征在于:所述压力信号调理电路包括型号为LM324D的芯片U3，所述芯片U3的第3管脚与电阻R14的一端和电阻R15的一端的连接端相接，芯片U3的第I管脚与所述电阻应变片YBl和电阻应变片YB4的连接端相接，所述电阻应变片YB3和电阻应变片YB2的连接端与芯片U3的第2管脚相接，所述电阻应变片YBl和电阻应变片YB2的连接端接芯片U3的第10管脚，所述电阻应变片YB4和电阻应变片YB3的连接端接芯片U3的第5管脚，芯片U3的第7管脚输出分两路，一路经电阻R7和电阻R9接地，另一路通过电阻R5与芯片U3的第6管脚相接；电阻R7和电阻R9的连接端与芯片U3的第12管脚相接，芯片U3的第14管脚输出分两路，一路与单片机MSP430F149的第59管脚相接，另一路经电阻RlO和电阻R8接芯片U3的第8管脚；电阻RlO和电阻R8的连接端与芯片U3的第13管脚相接，电阻R8和芯片U3的第8管脚的连接端通过电阻R6与芯片U3的第9管脚相接，电阻R5和芯片U3的第6管脚的连接端经电阻R4接电阻R6和芯片U3的第9管脚的连接端，芯片U3的第4管脚接5V电源输出端，芯片U3的第11管脚接地。
[0012]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0013]1、本实用新型成本低，采集温度数据信息和压力数据信息，精度高，准确度高。
[0014]2、本实用新型通过设置温度传感器电路，所用的温度传感器为PtlOOO，当温度每变化3.9°C，铂金电阻的阻值就增加I Ω，温度传感器电路采用全桥接法，其中一个桥臂为铂电路PtlOOO，其他三个桥臂均为电阻，根据温度的变化转换为铂电阻的阻值的变化，且设置温度信号调理电路，采用恒流源供电，经过芯片LM324D放大处理，送入微控制器模块，检测准确度高，稳定性好，灵敏度高。
[0015]3、本实用新型通过设置压力传感器电路，所用的压力传感器为电阻应变片，采用全桥接法，其中全桥电路的四个桥臂均电阻应变片，当应变片的金属膜片受力时，电阻式应变片同时产生形变，自身的电阻产生变化，且设置压力信号调理电路，通过测量电阻的值就可以得到被测压力的值，采用恒流源供电，经过芯片LM324D放大处理，送入微控制器模块，检测准确度高，稳定性好，灵敏度高。
[0016]4、本实用新型设计新颖合理，体积小，操作简单，实用性强，便于推广使用。
[0017]综上所述，本实用新型设计新颖合理，结构简单，成本低，采集温度数据和压力数据均使用全桥连接的方式，精度高，测量范围大，实用性强，便于推广使用。
[0018]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的电路原理框图。
[0020]图2为本实用新型微控制器模块的电路原理图。
[0021]图3为本实用新型温度传感器电路和温度信号调理电路的电路连接关系示意图。
[0022]图4为本实用新型压力传感器电路和压力信号调理电路的电路连接关系示意图。
[0023]附图标记说明:
[0024]I 一供电电源；2—微控制器模块； 3—温度传感器电路；
[0025]4 一温度信号调理电路；5—压力传感器电路；6—压力信号调理电路；
[0026]7—外部时钟电路； 8 — FLASH存储单元；9一通信接口电路；
[0027]10—控制指示灯。
【具体实施方式】
[0028]如图1和图2所示，本实用新型包括微控制器模块2和供电电源1，以及与所述微控制器模块2相接的外部时钟电路7、FLASH存储单元8和通信接口电路9，所述微控制器模块2的输出端接有控制指示灯10，所述微控制器模块2的输入端接有用于调理温度传感器电路3采集的试井温度变化数据的温度信号调理电路4和用于调理压力传感器电路5采集的试井压力变化数据的压力信号调理电路6;所述微控制器模块2为单片机MSP430F149，所述温度传感器电路3由全桥连接的铂热电阻U1、电阻R16、电阻R19和电阻R18构成；所述压力传感器电路5由全桥连接的电阻应变片YB1、电阻应变片YB2、电阻应变片YB3和电阻应变片YB4构成。
[0029]本实施例中，所述外部时钟电路7包括芯片DS1302，所述芯片DS1302的两个输入端分别与所述单片机MSP430F149的P5.5/SMCLK管脚和P5.7/TBOUTH管脚相接。
[0030]本实施例中，所述FLASH存储单元8包括芯片AT45D161D。
[0031 ] 本实施例中，所述通信接口电路9包括无线通信模块，所述无线通信模块为蓝牙无线通信模块或无线WIFI模块。
[0032 ]本实施例中，所述通信接口电路9还包括USB转串口通信模块，所述USB转串口通信模块包括芯片CP2102，所述芯片CP2102的两个输出端分别与所述单片机MSP430F149的P3.4/UTXDO管脚和P3.5/URXDO管脚相接。
[0033]如图3所示，本实施例中，所述温度信号调理电路4包括型号为LM324D的芯片U4，所述芯片U4的第3管脚与电阻R14的一端和电阻R15的一端的连接端相接，电阻R14的另一端与单片机MSP430F149的第7管脚相接，芯片U4的第I管脚与所述铂热电阻Ul和电阻R18的连接端相接，所述电阻R16和电阻R19的连接端与芯片U4的第2管脚相接，所述铂热电阻Ul和电阻R16的连接端接芯片U4的第10管脚，所述电阻R18和电阻R19的连接端接芯片U4的第5管脚，芯片U4的第7管脚输出分两路，一路经电阻R23和电阻R25接地，另一路通过电阻R21与芯片U4的第6管脚相接；电阻R23和电阻R25的连接端与芯片U4的第12管脚相接，芯片U4的第14管脚输出分两路，一路与单片机MSP430F149的第61管脚相接，另一路经电阻R27和电阻R24接芯片U4的第8管脚；电阻R27和电阻R24的连接端与芯片U4的第13管脚相接，电阻R24和芯片U4的第8管脚的连接端通过电阻R22与芯片U4的第9管脚相接，电阻R21和芯片U4的第6管脚的连接端经电阻R20接电阻R22和芯片U4的第9管脚的连接端，芯片U4的第4管脚接5V电源输出端，芯片U4的第11管脚接地。
[0034]本实施例中，所述铂热电阻Ul为铂电阻PtlOOO。
[0035]如图4所示，本实施例中，所述压力信号调理电路6包括型号为LM324D的芯片U3，所述芯片U3的第3管脚与电阻R14的一端和电阻R15的一端的连接端相接，芯片U3的第I管脚与所述电阻应变片YBl和电阻应变片YB4的连接端相接，所述电阻应变片YB3和电阻应变片YB2的连接端与芯片U3的第2管脚相接，所述电阻应变片YBl和电阻应变片YB2的连接端接芯片U3的第10管脚，所述电阻应变片YB4和电阻应变片YB3的连接端接芯片U3的第5管脚，芯片U3的第7管脚输出分两路，一路经电阻R7和电阻R9接地，另一路通过电阻R5与芯片U3的第6管脚相接；电阻R7和电阻R9的连接端与芯片U3的第12管脚相接，芯片U3的第14管脚输出分两路，一路与单片机MSP430F149的第59管脚相接，另一路经电阻RlO和电阻R8接芯片U3的第8管脚；电阻RlO和电阻R8的连接端与芯片U3的第13管脚相接，电阻R8和芯片U3的第8管脚的连接端通过电阻R6与芯片U3的第9管脚相接，电阻R5和芯片U3的第6管脚的连接端经电阻R4接电阻R6和芯片U3的第9管脚的连接端，芯片U3的第4管脚接5V电源输出端，芯片U3的第11管脚接地。
[0036]本实用新型使用时，通过供电电源I为试井用数据记录仪提供供电，温度传感器电路3，采用全桥接法，所用的温度传感器为PtlOOO，当温度每变化3.9°C，铂金电阻的阻值就增加I Ω，温度传感器电路3的全桥电路中一个桥臂为铂电路Pt 1000，其他三个桥臂均为电阻，根据温度的变化转换为铂电阻的阻值的变化，温度信号调理电路4采集温度传感器电路3感应的温度变化，经过型号为LM324D的芯片U4放大处理，送入微控制器模块1，同时，压力传感器电路5，同样采用全桥接法，所用的压力传感器为电阻应变片，其中压力传感器电路5的全桥电路的四个桥臂均电阻应变片，当应变片的金属膜片受力时，电阻式应变片同时产生形变，自身的电阻产生变化，压力信号调理电路6采集压力传感器电路5感应的压力变化，经过型号为LM324D的芯片U3放大处理，送入微控制器模块I，采集的温度数据和压力数据实时的存储在FLASH存储单元8中，外部时钟电路7实时为存储的数据提供对应的时间数据，供后续参考查阅，通信接口电路9设置有线或无线通信模式，有线通信模式采用USB转串口通信模块，USB由于通用性被广泛应用于各类设备接口电路中，当采集试井数据时，方便快捷，当忘记带数据线时，可采用蓝牙或无线WIFI模式数据传输，稳定可靠，控制指示灯10显示数据记录仪工作是否正常，灵敏度高，使用性强。
[0037]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种试井用数据记录仪，其特征在于:包括微控制器模块(2)和供电电源(1)，以及与所述微控制器模块⑵相接的外部时钟电路(7)、FLASH存储单元⑶和通信接口电路(9)，所述微控制器模块(2)的输出端接有控制指示灯(10)，所述微控制器模块(2)的输入端接有用于调理温度传感器电路(3)采集的试井温度变化数据的温度信号调理电路(4)和用于调理压力传感器电路(5)采集的试井压力变化数据的压力信号调理电路(6);所述微控制器模块(2)为单片机MSP430F149，所述温度传感器电路(3)由全桥连接的铂热电阻U1、电阻R16、电阻R19和电阻R18构成；所述压力传感器电路(5)由全桥连接的电阻应变片YBl、电阻应变片YB2、电阻应变片YB3和电阻应变片YB4构成。
2.按照权利要求1所述的一种试井用数据记录仪，其特征在于:所述外部时钟电路(7)包括芯片DS1302，所述芯片DS1302的两个输入端分别与所述单片机MSP430F149的P5.5/SMCLK管脚和P5.7/TBOUTH管脚相接。
3.按照权利要求1所述的一种试井用数据记录仪，其特征在于:所述FLASH存储单元(8)包括芯片 AT45D161D。
4.按照权利要求1所述的一种试井用数据记录仪，其特征在于:所述通信接口电路(9)包括无线通信模块，所述无线通信模块为蓝牙无线通信模块或无线WIFI模块。
5.按照权利要求4所述的一种试井用数据记录仪，其特征在于:所述通信接口电路(9)还包括USB转串口通信模块，所述USB转串口通信模块包括芯片CP2102，所述芯片CP2102的两个输出端分别与所述单片机MSP430F149的P3.4/UTXD0管脚和P3.5/URXD0管脚相接。
6.按照权利要求1所述的一种试井用数据记录仪，其特征在于:所述温度信号调理电路(4)包括型号为LM324D的芯片U4，所述芯片U4的第3管脚与电阻R14的一端和电阻R15的一端的连接端相接，电阻R14的另一端与单片机MSP430F149的第7管脚相接，芯片U4的第I管脚与所述铂热电阻Ul和电阻R18的连接端相接，所述电阻R16和电阻R19的连接端与芯片U4的第2管脚相接，所述铂热电阻Ul和电阻R16的连接端接芯片U4的第10管脚，所述电阻R18和电阻R19的连接端接芯片U4的第5管脚，芯片U4的第7管脚输出分两路，一路经电阻R23和电阻R25接地，另一路通过电阻R21与芯片U4的第6管脚相接；电阻R23和电阻R25的连接端与芯片U4的第12管脚相接，芯片U4的第14管脚输出分两路，一路与单片机MSP430F149的第61管脚相接，另一路经电阻R27和电阻R24接芯片U4的第8管脚；电阻R27和电阻R24的连接端与芯片U4的第13管脚相接，电阻R24和芯片U4的第8管脚的连接端通过电阻R22与芯片U4的第9管脚相接，电阻R21和芯片U4的第6管脚的连接端经电阻R20接电阻R22和芯片U4的第9管脚的连接端，芯片U4的第4管脚接5V电源输出端，芯片U4的第11管脚接地。
7.按照权利要求6所述的一种试井用数据记录仪，其特征在于:所述铂热电阻Ul为铂电阻 PtlOOO。
8.按照权利要求1所述的一种试井用数据记录仪，其特征在于:所述压力信号调理电路(6)包括型号为LM324D的芯片U3，所述芯片U3的第3管脚与电阻R14的一端和电阻R15的一端的连接端相接，芯片U3的第I管脚与所述电阻应变片YBl和电阻应变片YB4的连接端相接，所述电阻应变片YB3和电阻应变片YB2的连接端与芯片U3的第2管脚相接，所述电阻应变片YBl和电阻应变片YB2的连接端接芯片U3的第10管脚，所述电阻应变片YB4和电阻应变片YB3的连接端接芯片U3的第5管脚，芯片U3的第7管脚输出分两路，一路经电阻R7和电阻R9接地，另一路通过电阻R5与芯片U3的第6管脚相接；电阻R7和电阻R9的连接端与芯片U3的第12管脚相接，芯片U3的第14管脚输出分两路，一路与单片机MSP430F149的第59管脚相接，另一路经电阻RlO和电阻R8接芯片U3的第8管脚；电阻RlO和电阻R8的连接端与芯片U3的第13管脚相接，电阻R8和芯片U3的第8管脚的连接端通过电阻R6与芯片U3的第9管脚相接，电阻R5和芯片U3的第6管脚的连接端经电阻R4接电阻R6和芯片U3的第9管脚的连接端，芯片U3的第4管脚接5V电源输出端，芯片U3的第11管脚接地。
【专利摘要】本实用新型公开了一种试井用数据记录仪，包括微控制器模块和供电电源，以及与微控制器模块相接的外部时钟电路、FLASH存储单元和通信接口电路，微控制器模块的输出端接有控制指示灯，微控制器模块的输入端接有调理温度传感器电路采集的数据的温度信号调理电路和调理压力传感器电路采集的数据的压力信号调理电路；温度传感器电路由全桥连接的铂热电阻U1、电阻R16、电阻R19和电阻R18构成；压力传感器电路由全桥连接的电阻应变片YB1、电阻应变片YB2、电阻应变片YB3和电阻应变片YB4构成，本实用新型设计新颖，结构简单，成本低，采集温度数据和压力数据均使用全桥连接的方式，精度高，测量范围大，实用性强。
【IPC分类】E21B47-26
【公开号】CN204609870
【申请号】CN201520296280
【发明人】王党树, 王新霞
【申请人】西安科技大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月9日