一种多功能寻址开关的制作方法

1.本实用新型涉及石油勘探的多级射孔开关领域，特别涉及一种多功能寻址开关。


背景技术：

2.在我国油田行业中，射孔作业早期采用单级起爆作业方式，这种作业方式存在了施工周期长、安全性差、成功率低且不利于后期压裂开发等缺点。因此，在射孔作业时一般采用多级分簇射孔作业方式，可一次性将多分簇射孔工具下入井内，并分别进行单簇射孔。这种作业方式的核心技术就是寻址开关的应用，但目前现场作业中的寻址开关体积大，集成度低，适用范围小；采用单工通信方式，缺少应答与反馈；缺少温度保护、点火线短路保护等，存在安全隐患；功能单一，无法满足日益严苛的深井作业要求。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的问题及技术要求，本实用新型的目的是提供了一种多功能寻址开关，是一种采用单片机(mcu)系统电路，对采集的工作环境信号和上位机控制系统的控制信号进行处理和传输，为石油勘探的射孔作业提供了一种多功能的寻址开关。
4.为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
5.一种多功能寻址开关，包括调制输出电路、输入解调电路、降压供电电路、单片机(mcu) 系统电路、温度采集电路、压力采集电路、姿态检测电路、雷管短路防触发与触发电路以及连级控制电路。所述的降压供电电路与地面供电系统相连，并与输入解调电路、单片机(mcu) 系统电路、温度采集电路、压力采集电路、姿态检测电路、雷管短路防触发与触发电路以及连级控制电路相连；所述的单片机(mcu)系统电路通用调制输出电路和输入解调电路与上位机控制系统相连，同时，与温度采集电路、压力采集电路、姿态检测电路、雷管短路防触发与触发电路以及连级控制电路相连；所述的温度采集电路与温度传感器相连；所述的压力采集电路与压力传感器相连；所述的姿态检测电路与角度传感器相连；所述的雷管短路防触发与触发电路与雷管相连；所述的连级控制电路与下级寻址开关相连。
6.所述的调制输出电路，采用npn结构三极管，并通过铠装测井电缆与上位机控制系统相连，接收单片机(mcu)系统电路输出的信号，并输出给上位机控制系统。
7.所述的输入解调电路，通过铠装测井电缆将接收到的上位机控制系统所发出的信号，采用通用运算放大器将接收到的信号处理后输出给单片机(mcu)系统电路。
8.所述的降压供电电路，采用dc-dc转换器，通过铠装测井电缆将地面输送的50v-80v 电源降压至5v。
9.所述的单片机(mcu)系统电路，接收输入解调电路、温度采集电路、压力采集电路以及姿态检测电路输送和采集的控制信号和环境信息信号，并通过微控制器对接收的信号进行处理后，将控制信号输出给调制输出电路、雷管短路防触发与触发电路以及连级控制电路。
10.所述的温度采集电路，通过温度传感器采集多功能寻址开关的工作环境温度，并
将采集的环境温度信号发送至单片机(mcu)系统电路。
11.所述的压力采集电路，通过压力传感器采集多功能寻址开关的工作环境压力，并将采集的环境压力信号发送至单片机(mcu)系统电路。
12.所述的姿态检测电路，通过角度传感器采集多功能寻址开关的当前姿态，并将采集的姿态信号发送至单片机(mcu)系统电路。
13.所述的雷管短路防触发与触发电路，采用一开一闭式继电器，并且继电器的常闭触点短接雷管两级；常开触点串联在雷管正极与高电位vin之间。同时，接收单片机(mcu)系统电路输出的控制信号，引爆雷管。
14.所述的连级控制电路，接收单片机(mcu)系统电路的控制信号，利用半桥驱动器的半桥特性，控制场效应管的通断状态，为下级多功能寻址开关提供电源。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.(1)本实用新型一种多功能寻址开关，通过调制输出电路、输入解调电路、单片机 (mcu)系统电路，解决了寻址开关的传统的单工通信方式，减小了整体体积，提高了集成度；
17.(2)本实用新型一种多功能寻址开关，通过温度、压力、姿态等信息的采集，解决了寻址开关的功能单一性；
18.(3)本实用新型一种多功能寻址开关，通过雷管短路防触发与触发电路，提高了寻址开关的安全性；
19.(4)本实用新型一种多功能寻址开关，通过连级控制电路，实现了上位机控制系统对寻址开关的可选性，提高了时效性。
20.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本实用新型的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下列举本实用新型的具体实施方法。
21.根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述及其他目的、特征和优点，但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
22.图1为本实用新型的结构框图；
23.图2为本实用新型的调制输出电路原理图；
24.图3为本实用新型的输入解调电路原理图；
25.图4为本实用新型的降压供电电路原理图；
26.图5为本实用新型的单片机(mcu)系统电路原理图；
27.图6为本实用新型的温度采集电路原理图；
28.图7为本实用新型的压力采集电路原理图；
29.图8为本实用新型的姿态检测电路原理图；
30.图9为本实用新型的雷管短路防触发与触发电路原理图；
31.图10为本实用新型的连级控制电路原理图。
具体实施方式
32.为了便于理解本实用新型，下面将对本实用新型进行更全面的描述。但是，本实用
新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
33.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
34.以下结合附图对本实用新型提供的具体实施方式进行详细说明。
35.如图1所示，一种多功能寻址开关的结构框图，包括调制输出电路、输入解调电路、降压供电电路、单片机(mcu)系统电路、温度采集电路、压力采集电路、姿态检测电路、雷管短路防触发与触发电路以及连级控制电路。所述的降压供电电路与地面供电系统相连，并与输入解调电路、单片机(mcu)系统电路、温度采集电路、压力采集电路、姿态检测电路、雷管短路防触发与触发电路以及连级控制电路相连；所述的单片机(mcu)系统电路通用调制输出电路和输入解调电路与上位机控制系统相连，同时，与温度采集电路、压力采集电路、姿态检测电路、雷管短路防触发与触发电路以及连级控制电路相连；所述的温度采集电路与温度传感器相连；所述的压力采集电路与压力传感器相连；所述的姿态检测电路与角度传感器相连；所述的雷管短路防触发与触发电路与雷管相连；所述的连级控制电路与下级寻址开关相连。
36.如图2所示，一种多功能寻址开关的调制输出电路原理图，采用npn结构三极管，并通过铠装测井电缆与上位机控制系统相连，接收单片机(mcu)系统电路输出的信号，并输出给上位机控制系统。
37.如图3所示，一种多功能寻址开关的输入解调电路原理图，通过铠装测井电缆将接收到的上位机控制系统所发出的信号，采用rs321bxf通用运算放大器将接收到的信号处理后输出给单片机(mcu)系统电路。
38.如图4所示，一种多功能寻址开关的降压供电电路原理图，采用xl7015降压型dc-dc 转换器，通过铠装测井电缆将地面输送的50v-80v电源降压至5v，为多功能寻址开关提供稳定持续的直流电源。
39.如图5所示，一种多功能寻址开关的单片机(mcu)系统电路原理图，接收输入解调电路、温度采集电路、压力采集电路以及姿态检测电路输送和采集的控制信号和环境信息信号，并通过mini51fde微控制器对接收的信号进行处理后，将控制信号输出给调制输出电路、雷管短路防触发与触发电路以及连级控制电路，使得上位机控制系统可以实时得到反馈信息，并控制雷管引爆和下级多功能寻址开关。
40.如图6所示，一种多功能寻址开关的温度采集电路原理图，通过ds18b20温度传感器采集多功能寻址开关的工作环境温度，并将采集的环境温度信号发送至单片机(mcu)系统电路，使得上位机控制系统能够观测多功能寻址开关的工作环境温度。
41.如图7所示，一种多功能寻址开关的压力采集电路原理图，通过sdp810-125pa压力传感器采集多功能寻址开关的工作环境压力，并将采集的环境压力信号发送至单片机(mcu) 系统电路，使得上位机控制系统能够观测多功能寻址开关的工作环境压力。
42.如图8所示，一种多功能寻址开关的姿态检测电路原理图，通过tli5012be角度传感器采集多功能寻址开关的当前姿态，并将采集的姿态信号发送至单片机(mcu)系统电路，使得上位机控制系统能够观测多功能寻址开关的姿态。
43.如图9所示，一种多功能寻址开关的雷管短路防触发与触发电路原理图，采用一开一闭式继电器，并且继电器的常闭触点短接雷管两级，防止雷管意外引爆；常开触点串联在雷管正极与高电位vin之间，接收到引爆信号时，常开触点吸合，引爆雷管。同时，接收单片机 (mcu)系统电路输出的控制信号，引爆雷管。
44.如图10所示，一种多功能寻址开关的连级控制电路原理图，接收单片机(mcu)系统电路的控制信号，利用ir2101半桥驱动器的半桥特性，控制场效应管的通断状态，为下级多功能寻址开关提供电源，实现对下级多功能寻址开关的控制。
45.以上所述实例的各技术特征可以进行任意组合，为使描述简洁，未对上述实例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
46.以上所述实例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和非实质性的改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。