[实用新型]自发电无线拉力传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及拉力传感器，尤其涉及用于石油机械设备抽油机的拉力传感器。

背景技术

抽油机是油田广泛应用的传统抽油设备，俗称“磕头机”，图1是抽油机系统的结构示意图。如图1所示，抽油机101为偏心连杆机构，通常由普通异步交流电动机直接驱动，抽油机101将电机的旋转运动转化为抽油机101头部的上下运动，通过钢丝绳102拉动抽油杆103，抽油杆103再带动抽油泵104做固定周期的垂直往复运动，在下行时油管105弹性伸长向下运动，靠油层压力向抽油泵104内渗油，上行时油管105弹性收缩向上运动将油提升，使石油在一定的动压力下被抽到地面。当油管105内出现积蜡或杂物堵塞，就会卡住抽油杆103，严重的还会造成钢丝绳2断裂或抽油机101的电机烧坏。如果在钢丝绳102上串联一个拉力传感器106，实时测量出钢丝绳101的拉力，就能够及时发现问题，从而紧急停机，避免出现更大的故障。

传统的拉力传感器采用电阻应变片组成一个电桥进行测力，需要外界提供电源，同时要将拉力信号输出到接收装置，因此拉力传感器和外界至少需要四根连接线。由于钢丝绳的上下运动，连接线也会随之运动，时间一长，很容易造成连接线的磨损，无法长期正常运行，并且大大增加了维护的工作量。

若采用无线数据传输的方式，就需要由拉力传感器自身供电。现有的拉力传感器一般采用电池供电或者太阳能供电。对于电池供电方案来说，由于拉力传感器的电阻很小，因此耗电较大，而电池的电量有限，不能满足长时间的使用需要；对于太阳能供电方案来说，在夜晚不能工作，而且太阳能电池板容易损坏。

实用新型内容

针对现有拉力传感器的连接线磨损，而采用无线数据传输的方式又无法很好解决供电问题的缺点，申请人进行了改进研究，提供一种自发电无线拉力传感器，可以利用运动的特点自身发电，并通过无线方式传送拉力数据。

本实用新型的技术方案如下：

一种自发电无线拉力传感器，包括串连连接的力测量电路、单片机处理电路以及无线通讯电路，还包括一内部设置有磁钢和谐振弹簧的管体，谐振弹簧连接在管体底部，磁钢设置在谐振弹簧上；所述管体外部缠绕有线圈，整流电路与线圈连接并与电容储能稳压电路连接，电容储能稳压电路分别与力测量电路、单片机处理电路以及无线通讯电路连接，为其供电。

本实用新型的有益技术效果是：

本实用新型利用拉力传感器随着钢丝绳上下运动的特点，使管体内的磁钢在谐振弹簧的作用下振动，线圈切割磁力线产生电动势，经过处理后得到工作电压，从而实现自发电。同时，将拉力数据通过无线传输的方式传送到附近的数据接收装置。有效解决了现有拉力传感器的连接线易磨损，以及采用无线数据传输方式的供电问题。

附图说明

图1是抽油机系统的结构示意图。

图2是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

如图2所示，本实用新型包括串连连接的力测量电路7、单片机处理电路8以及无线通讯电路9，还包括一内部设置有磁钢3和谐振弹簧4的管体1，谐振弹簧4连接在管体1底部，磁钢3设置在谐振弹簧4上；管体1外部缠绕有线圈2，整流电路5与线圈2连接并与电容储能稳压电路6连接，电容储能稳压电路6分别与力测量电路7、单片机处理电路8以及无线通讯电路9连接，为其供电。

工作过程及原理：

当本实用新型随着钢丝绳上下运动时，管体1内的磁钢3也随之上下运动，谐振弹簧4的谐振功能使磁钢3在管体1内快速振动。由于管体1外缠绕线圈2，线圈2和磁钢3两者相对运动，线圈2切割磁力线，从而在线圈2内产生感生电动势。由于这个相对运动是往复的，所以产生的是一个交变电压。通过整流电路5，得到直流电压。由于自发电电压的大小与线圈圈数和运动的频率有关，所以电压不会很稳定。通过电容储能稳压电路6后，可以得到一个稳定的直流电压。该稳定的直流电压被提供给力测量电路7、单片机处理电路8以及无线通讯电路9。力测量电路7将测得的拉力数据经过单片机处理电路8进行信号放大及A/D转换，最后通过无线通讯电路9传送到附近的数据接收装置。

以上所述元器件及电路模块均为市售商品，各电路模块的连接方式及工作方式均与现有技术相同。各元器件及电路模块都采用低电压低功耗部件，全部电流小于10mA，适用于多种运用场合。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下，可以做出其它改进和变化。