[发明专利]一种高温油井温度压力测量存储与传输电路

摘要

本发明涉及一种高温油井温度压力测量存储与传输电路。本发明中高温电池通过第一变压电路后电压降为3.3V；高温电池通过第二变压电路后电压降为1.8V；温度传感器和压力传感器的模拟输出接到信号调理电路，经信号调理电路处理后输出到模拟采集电路，最终传输到处理器电路；处理器电路将传感数据存储到本地存储电路或通过传输控制电路发送到远端，同时处理器还通过电磁阀控制电路控制阀体的开关。本发明具有高温环境下井上应力值感知能力，从而根据应力值信号控制井下电磁阀；兼顾离线和在线功能，可长期记录井下温度压力等多种传感器数据，也可进行远距离数据传输；采用ARM处理器架构，可在井下直接高速处理各种传感器数据。

主权项

一种高温油井温度压力测量存储与传输电路，由高温电池、第一变压电路、第二电压电路、处理器电路、温度传感器、压力传感器、参考电压电路、模拟采集电路、信号调理电路、本地存储电路、传输控制电路和电磁阀控制电路组成，其特征在于：高温电池通过第一变压电路后电压降为3.3V，为处理器电路、模拟采集电路、信号调理电路、本地存储电路、传输控制电路供电；高温电池通过第二变压电路后电压降为1.8V，为处理器电路、模拟采集电路、本地存储电路供电；温度传感器和压力传感器的模拟输出接到信号调理电路，经信号调理电路处理后输出到模拟采集电路，最终传输到处理器电路；处理器电路将传感数据存储到本地存储电路或通过传输控制电路发送到远端，同时处理器还通过电磁阀控制电路控制阀体的开关；所述的第一变压电路和第二电压电路包括两个LT8610AXF芯片U1、U2，十四个瓷片电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14，两个电感L1、L2，一个接插件J1，八个电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8；LT8610AXF芯片U1的4脚、5脚、6脚均与瓷片电容C2的一端和接插件J1的1脚连接，作为系统5V输入端，瓷片电容C2的另一端和接插件J1的2脚相连并接地；LT8610AXF芯片U1的2脚与瓷片电容C5的一端连接，瓷片电容C5的另一端接地；LT8610AXF芯片U1的13脚与瓷片电容C6的一端连接，瓷片电容C6的另一端接地；LT8610AXF芯片U1的3脚与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端接地；LT8610AXF芯片U1的1脚和8脚直接接地；LT8610AXF芯片U1的16脚分别与电阻R2、电阻R3和瓷片电容C7的一端连接，电阻R2和瓷片电容C7的另一端接Vcc3.3V，电阻R3的另一端接地；LT8610AXF芯片U1的15脚与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端接Vcc3.3V；LT8610AXF芯片U1的14脚接Vcc3.3V；LT8610AXF芯片U1的9脚、10脚和11脚均与电感L1的一端和瓷片电容C1的一端连接，瓷片电容C1的另一端与LT8610AXF芯片U1的12脚连接；电感L1的另一端分别与瓷片电容C3的一端、瓷片电容C4的一端和Vcc3.3V相连；瓷片电容C3和瓷片电容C4的另一端接地；LT8610AXF芯片U2的4脚、5脚、6脚与瓷片电容C9的一端和接插件J1的1脚相连，瓷片电容C9的另一端和接插件J1的2脚相连并接地；LT8610AXF芯片U2的2脚与瓷片电容C12的一端连接，瓷片电容C12的另一端接地；LT8610AXF芯片U2的13脚与瓷片电容C13的一端连接，瓷片电容C13的另一端接地；LT8610AXF芯片U2的3脚与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端接地；LT8610AXF芯片U2的1脚和8脚接地；LT8610AXF芯片U2的16脚分别与电阻R6、电阻R7和瓷片电容C14的一端连接，电阻R7的另一端接地,电阻R6和瓷片电容C14的另一端接Vcore1.8V；LT8610AXF芯片U2的15脚与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端接Vcore1.8V；LT8610AXF芯片U2的14脚接Vcore1.8V；LT8610AXF芯片U2的9脚、10脚和11脚与电感L2的一端和瓷片电容C8的一端连接；瓷片电容C8的另一端与LT8610AXF芯片U2的12脚连接；电感L2的另一端与瓷片电容C10的一端、瓷片电容C11的一端和Vcore1.8V相连；瓷片电容C10和瓷片电容C11的另一端接地；所述的处理器电路包括一个SM470R1B1MHFQS芯片U3，一个FMI_7M500_OSC晶振芯片U4，两个电阻R9，R10；FMI_7M500_OSC晶振U4的4脚接地，FMI_7M500_OSC晶振U4的8脚接Vcc3.3V，FMI_7M500_OSC晶振U4的5脚与SM470R1B1MHFQS芯片U3的19脚相连；SM470R1B1MHFQS芯片U3的1脚与模拟采集电路中的ADS1278SHFQ芯片U6的39脚连接，SM470R1B1MHFQS芯片U3的2脚与模拟采集电路中的ADS1278SHFQ芯片U6的16脚相连，SM470R1B1MHFQS芯片U3的3脚与模拟采集电路中的ADS1278SHFQ芯片U6的37脚相连，SM470R1B1MHFQS芯片U3的4脚与模拟采集电路中的ADS1278SHFQ芯片U6的17脚相连，SM470R1B1MHFQS芯片U3的5脚与模拟采集电路中的ADS1278SHFQ芯片U6的25脚相连，SM470R1B1MHFQS芯片U3的48脚与模拟采集电路中的ADS1278SHFQ芯片U6的38脚相连；SM470R1B1MHFQS芯片U3的31脚与本地存储电路的SM28VLT32芯片U9的9脚相连，SM470R1B1MHFQS芯片U3的32脚与本地存储电路的SM28VLT32芯片U9的11脚相连，SM470R1B1MHFQS芯片U3的33脚与本地存储电路的SM28VLT32芯片U9的10脚相连，SM470R1B1MHFQS芯片U3的35脚与本地存储电路的SM28VLT32芯片U9的12脚相连，SM470R1B1MHFQS芯片U3的69脚与本地存储电路的SM28VLT32芯片U9的4脚相连；SM470R1B1MHFQS芯片U3的30脚与传输控制电路的SN65HVD233SHKJ芯片U10的1脚相连，SM470R1B1MHFQS芯片U3的29脚与传输控制电路SN65HVD233SHKJ芯片U10的4脚相连，SM470R1B1MHFQS芯片U3的42脚与传输控制电路SN65HVD233SHKJ芯片U10的8脚相连，SM470R1B1MHFQS芯片U3的50脚与传输控制电路SN65HVD233SHKJ芯片U11的1脚相连，SM470R1B1MHFQS芯片U3的49脚与传输控制电路SN65HVD233SHKJ芯片U11的4脚相连，SM470R1B1MHFQS芯片U3的41脚与传输控制电路SN65HVD233SHKJ芯片U11的8脚相连，SM470R1B1MHFQS芯片U3的9脚、16脚、20脚、27脚、34脚、39脚、51脚、53脚、67脚、70脚、74脚、82脚、85脚接地，SM470R1B1MHFQS芯片U3的15脚、40脚、52脚、81脚、66脚接Vcc3.3V，SM470R1B1MHFQS芯片U3的8脚、17脚、28脚、54脚、71脚、75脚接Vcore1.8V，SM470R1B1MHFQS芯片U3的64脚与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端接Vcc3.3V，SM470R1B1MHFQS芯片U3的65脚与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端接地；SM470R1B1MHFQS芯片U3的7脚接LT8610AXF芯片U12的4脚；所述的参考电压电路包括一个REF5025SHKJ芯片U5，三个瓷片电容C15，C16，C17；REF5025SHKJ芯片U5的2脚与瓷片电容C15的一端连接，该端点为5V输入端，瓷片电容C15的另一端接地，REF5025SHKJ芯片U5的4脚接地，REF5025SHKJ芯片U5的5脚与瓷片电容C16的一端相连，瓷片电容C16的另一端接地，REF5025SHKJ芯片U5的6脚与瓷片电容C17的一端相连，该端点为2.5V输出端Vref2.5V，瓷片电容C17的另一端接地；所述的模拟采集电路包括一个ADS1278SHFQ芯片U6，一个瓷片电容C18，一个接插件J2，六个电阻R11，R12，R13，R14，R15，R16，R17；ADS1278SHFQ芯片U6的74脚与瓷片电容C18的一端和Vref2.5V相连，瓷片电容C18的另一端与ADS1278SHFQ芯片U6的75脚相连并接地；ADS1278SHFQ芯片U6的4脚接Pout，ADS1278SHFQ芯片U6的1脚接Tout，ADS1278SHFQ芯片U6的35脚、36脚与电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端接Vcc3.3V；ADS1278SHFQ芯片U6的7脚、8脚、55脚、56脚、70脚、71脚、78脚、79脚接Vcc3.3V；ADS1278SHFQ芯片U6的27脚、28脚、29脚、30脚接Vcore1.8V；ADS1278SHFQ芯片U6的3脚、6脚、9脚、10脚、11脚、12脚、26脚、31脚、32脚、33脚、34脚、53脚、54脚、57脚、60脚、63脚、66脚、69脚、72脚、76脚、77脚、82脚、85脚接地；ADS1278SHFQ芯片U6的13脚、14脚与电阻R12的一端相连，电阻R12的另一端接地；ADS1278SHFQ芯片U6的15脚接Vcc3.3V；ADS1278SHFQ芯片U6的42脚与电阻R13的一端相连，电阻R13的另一端与电阻R14和电阻R15的一端相连并接地；电阻R14的另一端与ADS1278SHFQ芯片U6的41脚相连，电阻R15的另一端与ADS1278SHFQ芯片U6的40脚相连；ADS1278SHFQ芯片U6的18脚与电阻R16的一端相连，电阻R16的另一端与电阻R17的一端相连并接Vcc3.3V，电阻R17的另一端与ADS1278SHFQ芯片U6的45脚相连；ADS1278SHFQ芯片U6的83脚、84脚、80脚、81脚、67脚、68脚、64脚、65脚、61脚、62脚、58脚、59脚分别接接插件J2的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚、7脚、8脚、9脚、10脚、11脚、12脚；所述的信号调理电路包括两个OP211SHKJ芯片U7、U8，14个电阻R18，R19，R20，R21，R22，R23，R24，R25，R26，R27，R28，R29，R30，R31，8个瓷片电容C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26；OP211SHKJ芯片U7的2脚与电阻R18的一端和电阻R24的一端相连，电阻R18的另一端与OP211SHKJ芯片U7的6脚相连，电阻R24的另一端接地；OP211SHKJ芯片U7的3脚与瓷片电容C22的一端和电阻R21的一端相连；瓷片电容C22的另一端接地；电阻R21的另一端与瓷片电容C19的一端和电阻R20的一端相连；瓷片电容C19的另一端与OP211SHKJ芯片U7的6脚相连；电阻R20的另一端与电阻R19的一端和电阻R23的一端相连，此端点为Pin；电阻R19的另一端与接Vref2.5V，电阻R23的另一端接地；OP211SHKJ芯片U7的4脚接地，OP211SHKJ芯片U7的6脚与电阻R22的一端相连，电阻R22的另一端与瓷片电容C21相连，该端点为Pout，瓷片电容C21的另一端接地，OP211SHKJ芯片U7的7脚与瓷片电容C20的一端和Vcc3.3V相连，瓷片电容C20的另一端接地；OP211SHKJ芯片U8的2脚与电阻R25的一端和电阻R31的一端相连，电阻R25的另一端与OP211SHKJ芯片U8的6脚相连，电阻R31的另一端接地；OP211SHKJ芯片U8的3脚与瓷片电容C24的一端和电阻R28的一端相连；瓷片电容C24的另一端接地；电阻R28的另一端与瓷片电容C23的一端和电阻R27的一端相连；瓷片电容C23的另一端与OP211SHKJ芯片U8的6脚相连；电阻R27的另一端与电阻R26的一端和电阻R30的一端相连，此端点为Tin；电阻R26的另一端接Vref2.5V，电阻R30的另一端接地；OP211SHKJ芯片U8的4脚接地，OP211SHKJ芯片U8的6脚与电阻R29的一端相连，电阻R29的另一端与瓷片电容C26相连，该端点为Tout，瓷片电容C26的另一端接地，OP211SHKJ芯片U8的7脚与瓷片电容C25的一端和Vcc3.3V相连，瓷片电容C25的另一端接地；所述的本地存储电路包括一个SM28VLT32芯片U9，三个电阻R32、R33、R34；SM28VLT32芯片U9的2脚与电阻R34的一端相连，电阻R34的另一端接Vcc3.3V，SM28VLT32芯片U9的3脚与电阻R33的一端相连，电阻R33的另一端接Vcc3.3V，SM28VLT32芯片U9的4脚与电阻R32的一端相连，电阻R32的另一端接Vcc3.3V；SM28VLT32芯片U9的7脚和14脚接Vcore1.8V，SM28VLT32芯片U9的6脚和13脚接Vcc3.3V，SM28VLT32芯片U9的1脚和8脚接地；所述的传输控制电路包括两个SN65HVD233SHKJ芯片U10、U11，6个电阻R35、R36、R37、R38、R39、R40，两个CAN总线接口J3、J4；其中CAN总线是用来进行数据传输的；SN65HVD233SHKJ芯片U10的5脚与电阻R35的一端相连，电阻R35的另一端与CAN总线接口J3的3脚相连并接地；SN65HVD233SHKJ芯片U10的7脚与电阻R40的一端和CAN总线接口J3的1脚相连，电阻R40的另一端与SN65HVD233SHKJ芯片U10的6脚和CAN总线接口的2脚相连；SN65HVD233SHKJ芯片U10的8脚与电阻R36的一端相连，电阻R36的另一端接地；SN65HVD233SHKJ芯片U10的3脚接Vcc3.3V；SN65HVD233SHKJ芯片U10的2脚接地；SN65HVD233SHKJ芯片U11的5脚与电阻R38的一端相连，电阻R38的另一端与CAN总线接口J4的3脚相连并接地；SN65HVD233SHKJ芯片U11的7脚与电阻R37的一端和CAN总线接口J4的1脚相连，电阻R37的另一端与SN65HVD233SHKJ芯片U11的6脚和CAN总线接口J4的2脚相连；SN65HVD233SHKJ芯片U11的8脚与电阻R39的一端相连，电阻R39的另一端接地；SN65HVD233SHKJ芯片U11的3脚接Vcc3.3V；SN65HVD233SHKJ芯片U11的2脚接地；所述的电磁阀控制电路包括一个LT8610AXF芯片U12，四个瓷片电容C27、C28、C29、C30，一个电感L3，一个接插件J1，一个电磁阀J5，四个电阻R40、R41、R42、R43；LT8610AXF芯片U12的4脚、5脚、6脚均与接插件J1的1脚连接，接插件J1的2脚相连并接地；LT8610AXF芯片U12的2脚与瓷片电容C29的一端连接，瓷片电容C29的另一端接地；LT8610AXF芯片U12的4脚接SM470R1B1MHFQS芯片U3的7脚；LT8610AXF芯片U12的13脚与瓷片电容C30的一端连接，瓷片电容C30的另一端接地；LT8610AXF芯片U12的3脚与电阻R43的一端连接，电阻R43的另一端接地；LT8610AXF芯片U12的1脚和8脚直接接地；LT8610AXF芯片U12的16脚分别与电阻R41、电阻R42的一端连接，电阻R41的另一端接电磁阀J5的控制电源端，电阻R42的另一端接地；LT8610AXF芯片U12的15脚与电阻R40一端连接，电阻R40的另一端接电磁阀J5的控制电源端；LT8610AXF芯片U12的14脚接电磁阀J5的控制电源端；LT8610AXF芯片U12的9脚、10脚和11脚均与电感L3的一端和瓷片电容C27的一端连接，瓷片电容C27的另一端与LT8610AXF芯片U12的12脚连接；电感L3的另一端分别与瓷片电容C28的一端和电磁阀J5的控制电源端相连；瓷片电容C28的另一端接地；芯片U1、U2、U12为Linear Technology公司的 LT8610AXF，芯片U3采用美国TI公司的SM470R1B1MHFQS，芯片U4采用美国TI公司的FMI_7M500_OSC，芯片U5采用美国TI公司的REF5025SHKJ，芯片U6采用美国TI公司的ADS1278SHFQ，芯片U7和U8采用美国TI公司的OP211SHKJ，芯片U9采用美国TI公司的SM28VLT32，芯片U10和U11采用美国TI公司的SN65HVD233SHKJ。