专利名称：用于随钻仪器的后备电源电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于钻井设备上的电源装置，具体涉及一种随钻测量或随钻测井 仪器停止工作时的后备电源电路。
背景技术：
目前，在设计有发电机的随钻测量或随钻测井仪器中，通过泥浆推动仪器发电机 转子转动，将机械能转换为电能，给仪器供电。这种仪器，省去了大量的高温锂电池，既减少 了对环境的污染，更避免了由于电池使用失误而造成的爆炸伤害事故。定向钻井是一项非常复杂的野外施工作业，具有投入高风险大的特点，因此需要 有随钻测量或随钻测井仪器跟钻具一起下到井下，实现边钻进边测量的目的。随钻测量数 据可以随时指导井口作业，调整施工方案，以减少脱靶与钻具损害等风险，另一方面也提高 了施工时效。在添加钻杆等其它一些钻井施工操作过程中，常常需要中途停止井眼泥浆的流 动。此时，仪器发电机没有电源输出，仪器的某些数据将会丢失。这对随钻测量/随钻测井 施工本身是非常不利的。
发明内容
本发明提供一种用于随钻仪器的后备电源电路，结构简单、电路可靠、实用性强， 保证随钻仪器完整存储测量和控制数据。为实现上述目的，本发明的技术方案如下一种用于随钻仪器的后备电源电路，其 特征是，该电路包含稳压电路、触发电路、开关电路和控制电路；
上述的稳压电路的输入端电路连接电源和触发电路，该稳压电路的输出端分别与上述 的开关电路和控制电路电路连接；
上述的控制电路与开关电路之间电路连接成回路； 上述的触发电路的输出端与控制电路电路连接。上述的稳压电路与开关电路之间还连接有大电容后备电容。上述的控制电路与开关电路之间的回路中还电路连接有后备电池；该后备电池设 置在控制电路的输入端。在正常工作时，稳压电路输出电源至开关电路和控制电路，触发开关电路使控制 电路与电源之间导通，控制电路处于正常工作状态。当电机工作不正常，使电源输出降低时，触发电路发出触发信号使控制电路及时 保存工作数据，当工作数据保存完毕后，控制电路输出信号使开关电路切换导通的电路，使 控制电路进入省电空转状态。本发明用于随钻仪器的后备电源电路和现有技术相比，其优点在于，本发明设有 后备电池，可在有限时间内对随钻仪器供电，，保证随钻仪器可将监测数据或控制参数可完 整保存，不会因为突然断电而丢失数据；本发明的后备电源电路的触发电路探测到电源电压下降的速度比控制电路输入端处 电源电压的下降速度快得多，可在早期及时检测到电源的发生，触发控制电路进行数据保 存；
本发明的后备电源电路元器件少，结构简单且实用性强。
图1为本发明用于随钻仪器的后备电源电路的电路图2为本发明用于随钻仪器的后备电源电路的开关电路的电路图。
具体实施例方式以下结合
本发明的具体实施方式
。如图1所示，本发明说明了一种用于随钻仪器的后备电源电路。该后备电源电路 包含稳压电路1、触发电路2、开关电路3和控制电路4。稳压电路1的输入端电路连接电源RAW-DC，该电源RAW-DC为随钻仪器的发电机输 出的电能经过前端整流稳压电路处理后输出的电源。稳压电路1的输入端还电路连接触发电路2。该触发电路2包含串联连接的阻值 为30K欧姆的电阻Rl和施密特反相器Ul，在电阻Rl和施密特反相器Ul之间还并联连接有 容值为0. 1微法的电容Cl和电压为3. 3V的稳压管Z1。该电容Cl和稳压管Zl的另一端接 地，该稳压管Zl反接。施密特反相器Ul的输出端连接控制电路4，向控制电路4发送触发信号。稳压电路1的输出端依次串联连接二极管Dl和二极管D2，该二极管Dl和二极管 D2的型号为IN4007，且都正接。该二极管D2的负极电路连接控制电路4的电源端F-PWR。 二极管Dl的负极还电路连接阻值为5倍Rl的电阻R2，电阻R2的另一端连接大电容后备电 容BC，大容量后备电容BC由5个6800微法的电容并联组成，总容量为34000微法，该大电 容后备电容BC的另一端接地，该大容量后备电容BC在钻井时发动机停泵时刻给控制电路 4提供短暂的电源。控制电路4的电源端F-PWR还串联连接有二极管D3和后备电池BB，该二极管D3 和后备电池BB的正极都朝向控制电路4的电源端F-PWR。后备电池BB为输出电压为3. 6 伏的高温锂电池，该后备电池BB的负极接地，该后备电池BB用于在不能够使用大容量后备 电容BC的场合下，在停泵时刻给控制电路4供电。开关电路3采用芯片U2，U2为型号为IRF5852的场效应MOS管，其设有六个管脚 GU DU Si、S2、G2和D2。其内部电路如图2所示，Gl为Dl和Sl的触发开关，以高电平触 发Gl，Dl和Sl之间的电路即导通。G2为D2和S2的触发开关，以高电平触发G2，D2和S2 之间的电路即导通。如图1所示，U2的管脚Gl电路连接电阻R2与电容BC之间，管脚S2电路连接后 备电池BB的负极，管脚G2电路连接控制电路4的后备电池BB控制端BB-CTRL，管脚D2电 路连接控制电路4的地端F-GND，管脚Sl电路连接后备电池BB的负极，管脚Dl电路连接控 制电路4的地端F-GND。本发明用于随钻仪器的后备电源电路的运作流程如下当钻井中泥浆正常流动时，发电机经过前段整流稳压后，输出的电源RAW-DC在16、0 伏之间，当电源RAW-DC输入稳压电路1，该稳压电路1输出一个+5V的直流电源，+5V的直 流电源经过二极管Dl后降为4. 4伏左右，并分为两路。一路通过二极管D2后再降至大约 3. 8伏，加载在控制电路4的电源端F-PWR。另一路通过电阻R2，给大容量后备电容BC充 电。当大容量后备电容BC的正极端为高电平，即触发开关电路3的Gl管脚，Dl和Sl之间 的电路即导通，使控制电路4得地端F-GND与电源地接通，控制电路则正常工作。同时，由 于RAW-DC为高电平，触发电路2的施密特反相器Ul的输出为低电平门。而后备电池BB由 于二极管D2和二极管D3的作用下，当发电机正常工作时输出被阻断，无电能输出。当泥浆泵停止工作的情况下，电源RAW-DC得输出逐渐降低，当电阻Rl和稳压管 Zl之间的电压低于施密特反相器Ul的低电平门限值，施密特反相器Ul的输出即跳为高电 平，触发控制电路4立刻保存工程作业时的仪器参数和测量结果。其中，施密特反相器Ul 负向触发的低电平门限值跟其电源的幅度有直接关系，在停泵过程中随电源电压F_PWR变 化，数值上=F_PWR*0. 67+0. 7 (伏)。由于在施密特反相器Ul输入处的电源RAW-DC电压下 降速度要比控制电路4电源端F-PWR的速度要快很多，使得可以在电源RAW-DC电压下降的 早期及时向控制电路4发出触发信号，触发控制电路4保存数据，保证数据能完整保存。在发电机不工作时，后备电源输出2. 7伏左右的电压和10毫安的工作电流，并使 系统正常工作，在检测到停泵发电机不工作后，控制电路4有两秒的时间完成现场数据的 存储和保护工作。在随钻仪器不需要长时间维持电源电能的情况下，控制电路4在保存好数据信息 后，将BB-CTRL端设为高，开通开关电路3下U2的G2开关，S2和D2之间导通，给控制电路 供电。微控制器在将硬件电路切换到省电模式后，自己即进入休眠状态。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的 描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的 多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种用于随钻仪器的后备电源电路，其特征在于，该电路包含稳压电路(1)、触发电 路(2)、开关电路(3)和控制电路(4)；所述的稳压电路(1)的输入端电路连接电源(RAW-DC)和触发电路(2)，该稳压电路(1) 的输出端分别与所述开关电路(3)和控制电路(4)电路连接；所述的控制电路(4)与所述的开关电路(3)之间电路连接成回路； 所述的触发电路(2)的输出端与所述的控制电路(4)电路连接。
2.如权利要求1所述的用于随钻仪器的后备电源电路，其特征在于，所述的稳压电路 (1)与开关电路(3)之间还连接有大电容后备电容(BC)。
3.如权利要求1所述的用于随钻仪器的后备电源电路，其特征在于，所述的控制电路 (4)与所述的开关电路(3)之间的回路中还电路连接有后备电池(BB)；所述的后备电池 (BB)设置在所述的控制电路(4)的输入端。
全文摘要
本发明提供一种用于随钻仪器的后备电源电路，该电路包含稳压电路、触发电路、开关电路和控制电路；稳压电路的输入端电路连接电源和触发电路，该稳压电路的输出端分别与开关电路和控制电路电路连接；控制电路与开关电路之间电路连接成回路；触发电路的输出端与控制电路电路连接。本发明可在有限时间内对随钻仪器供电，保证随钻仪器可将监测数据或控制参数可完整保存，不会因为突然断电而丢失数据；本后备电源电路元器件少，结构简单且实用性强。
文档编号H02J9/00GK102005809SQ20101055993
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者吴大囡, 毕东杰, 王敏 申请人:上海神开石油化工装备股份有限公司, 上海神开石油科技有限公司, 上海神开石油设备有限公司