專利名稱：鉆孔水位測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于煤礦中用于定時自動測量鉆孔水位的儀器，是一種智能型的鉆孔水位測量儀。
為保證煤礦的安全開采，在煤礦周圍設(shè)立了許多地質(zhì)鉆孔，以便觀測地下水位隨季節(jié)氣候和井下開采等因素的變化情況，及時掌握地下水位升降規(guī)律，從而作出科學(xué)分析和決策。目前，地下水位大多靠人工到井點現(xiàn)場用“量繩入井法”進(jìn)行測量，測量雖準(zhǔn)確，但各測點的測量時間相差較大，得不到同時的水位信息，對地下水的流向難以作出準(zhǔn)確判斷。
本實用新型的目的在于設(shè)計一種測量精度高、由鐘控電源電路定時提供+5V電壓、由測量電路測量水位并存儲、使人們能夠荻得同一時刻各鉆孔水位數(shù)據(jù)的智能型鉆孔水位測量儀器。
本實用新型由水位傳感器(S)、串行口插座(P1)、串行口插頭(P2)、PC-E500計算機(jī)(3)組成，其特征是鐘控電源電路(2)的12個并行數(shù)據(jù)通訊端(I1′)、電源狀態(tài)輸出端(I2′)分別與測量電路(1)的12個并行數(shù)據(jù)通訊端(I1)、電源狀態(tài)輸入端(I2)連接，鐘控電源電路(2)的電源輸出端(I3)與測量電路(1)的電源輸入端(I3′)、水位傳感器(S)的電源輸入端(I3″)連接，鐘控電源電路(2)的電源開啟控制輸入端(I4)與串行口插座(P1)的控制電源開啟端(I4′)連接。
該實用新型的優(yōu)點是測量精度高、功能強(qiáng)，使人們能夠獲得同一時刻各鉆孔的水位數(shù)據(jù)。


圖1是本實用新型的電路連接原理框圖，(S)是水位傳感器，(1)是測量電路，(2)是鐘控電源電路，(P1)是串行口插座，(P2)是串行口插頭，(3)是PC-E500計算機(jī)。圖2是測量電路(1)的原理圖。圖3是鐘控電源電路(2)的原理圖。
現(xiàn)結(jié)合附圖對本實用新型的工作原理及過程做詳細(xì)說明。每個鉆孔安裝一臺鉆孔水位測量儀。水位傳感器(S)被吊在鉆孔水位以下，其它電路被固定在鉆孔的孔口處，二者通過防水鋼絲拉力通訊電纜相連。水位傳感器(S)選用的是電感調(diào)頻式壓力傳感器，給其提供+5V電壓，它可輸出周期信號，周期信號的頻率與水位傳感器(S)周圍的水的壓力成正比，因此，當(dāng)鉆孔水位變高或變低時，水位傳感器(S)輸出周期信號的頻率也相應(yīng)地變高或變低。每只水位傳感器廠家都提供了一組“頻率—壓力”關(guān)系數(shù)據(jù)，但這組數(shù)據(jù)測量時的溫度和現(xiàn)場的實際溫度不同，且測點少，如按照它們進(jìn)行“頻率—鉆孔水位”的換算，精度為0.5％FS，不能滿足設(shè)計要求，為此采用現(xiàn)場測量“頻率—鉆孔水位”的關(guān)系數(shù)據(jù)，并增加測點數(shù)，這樣可使鉆孔水位的測量達(dá)到0.1％FS的高精度。水位傳感器(S)輸出的周期信號經(jīng)防水鋼絲拉力通訊電纜傳送給測量電路(1)。測量電路(1)由單片機(jī)(IC1)、串行輸入EEPROM數(shù)據(jù)存儲器(IC2)、施密特觸發(fā)器(IC4)組成，施密特觸發(fā)器(IC4A)對水位傳感器(S)的信號起到整形作用，施密特觸發(fā)器(IC4B)、(IC4C)起反相器的作用。單片機(jī)(IC1)采用多倍周期法測量水位傳感器(S)輸出周期信號的頻率，然后再利用現(xiàn)場測量的“頻率—鉆孔水位”關(guān)系數(shù)據(jù)將頻率換算成鉆孔水位值。單片機(jī)(IC1)的選用型號為89C51型。水位傳感器(S)和測量電路(1)的電源是由鐘控電源電路(2)提供的。鐘控電源電路(2)主要由時鐘芯片(IC3)、開關(guān)三極管(BG1)、穩(wěn)壓二極管(BG9)、穩(wěn)壓芯片GC5)、電阻(R8)、電容(C9)組成，為了防止電源開啟與關(guān)閉時對時鐘芯片(IC3)的干擾，由(BG6)、(BG7)、(BG8)、(R6)、(R7)組成保護(hù)電路。電源的開啟與關(guān)閉既受時鐘芯片(IC3)的19端控制，又受串行口插座(P1)的控制電源開啟端(I4′)控制。時鐘芯片(IC3)的選用型號為MC146818型，由充電電池直接供電，只要裝上電池就一直工作，它具有完備的日時鐘、鬧鐘及百年歷功能，當(dāng)設(shè)置的鬧鐘時刻到時，其19端由懸浮態(tài)變?yōu)榈碗娖?，開關(guān)三極管(BG1)導(dǎo)通，電池電壓加到穩(wěn)壓芯片(IC5)的輸入端1，穩(wěn)壓芯片(IC5)的輸出端3輸出+5V電壓，水位傳感器(S)和測量電路(1)得到供電。單片機(jī)(IC1)工作后，執(zhí)行鉆孔水位測量子程序，完成一次水位測量，并將數(shù)據(jù)存儲到串行輸入EEPROM數(shù)據(jù)存儲器(IC2)中，之后，執(zhí)行讀時鐘芯片(IC3)的操作，時鐘芯片(IC3)的19端由低電平變?yōu)閼腋B(tài)，開關(guān)三極管(BG1)截止，穩(wěn)壓芯片(IC5)的輸出端3輸出電壓變?yōu)?，單片機(jī)(IC1)停止工作。當(dāng)下一鬧鐘時刻到時，重復(fù)上述過程。串行輸入EEPROM數(shù)據(jù)存儲器(IC2)選用型號為AT24C16型。鬧鐘時刻取決于所預(yù)置的初次測量時間和定時測量間隔時間兩個參數(shù)，定時測量間隔時間可1～255小時任意設(shè)置，如果各鉆孔的鉆孔水位測量儀設(shè)置相同的初次測量時間和定時測量間隔時間，那么各鉆孔的鉆孔水位測量儀就會在同一時刻進(jìn)行鉆孔水位測量，使人們能夠獲得同一時刻各鉆孔的水位數(shù)據(jù)。PC-E500計算機(jī)(3)作為數(shù)據(jù)采集器，它通過串行口和單片機(jī)(IC1)通訊。當(dāng)串行口插頭(P2)插到串行口插座(P1)上時，串行口插座(P1)的控制電源開啟端(I4′)接地，電源狀態(tài)輸出端(I2′)變?yōu)榈碗娖?，開關(guān)三極管(BG1)導(dǎo)通，穩(wěn)壓芯片(IC5)的輸出端3輸出+5V電壓，單片機(jī)(IC1)工作后，判斷電源狀態(tài)輸入端(I2)的狀態(tài)，如為低電平，則執(zhí)行與PC-E500計算機(jī)(3)串行通訊子程序，否則認(rèn)為是鬧鐘時刻到，執(zhí)行鉆孔水位測量子程序。單片機(jī)(IC1)執(zhí)行串行通訊子程序后，我們可根據(jù)PC-E500計算機(jī)(3)的屏幕菜單提示，操作鍵盤完成參數(shù)(孔號、時間、初始水位、初次測量時間及定時測量間隔時間等)預(yù)置、取數(shù)、實時測量等工作。拔掉串行口插頭(P2)，單片機(jī)(IC1)停止工作。PC-E500計算機(jī)(3)讀取的鉆孔水位數(shù)據(jù)存在內(nèi)存，回到微機(jī)室后，再通過串行口送給微機(jī)，由微機(jī)處理，完成打印報表、曲線。
權(quán)利要求1.一種煤礦中用于定時自動測量鉆孔水位的鉆孔水位測量儀，由水位傳感器(S)、串行口插座(P1)、串行口插頭(P2)、PC-E500計算機(jī)(3)組成，其特征是鐘控電源電路(2)的12個并行數(shù)據(jù)通訊端(I1′)、電源狀態(tài)輸出端(I2′)分別與測量電路(1)的12個并行數(shù)據(jù)通訊端(I1)、電源狀態(tài)輸入端(I2)連接，鐘控電源電路(2)的電源輸出端(I3)與測量電路(1)的電源輸入端(I3′)、水位傳感器(S)的電源輸入端(I3″)連接，鐘控電源電路(2)的電源開啟控制輸入端(I4)與串行口插座(P1)的控制電源開啟端(I4′)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量儀，其特征是所述的鐘控電源電路(2)主要由時鐘芯片(IC3)、開關(guān)三極管(BG1)、穩(wěn)壓二極管(BG9)、穩(wěn)壓芯片(IC5)、電阻(R8)、電容(C9)組成，為了防止電源開啟與關(guān)閉時對時鐘芯片(IC3)的干擾，由(BG6)、(BG7)、(BG8)、(R6)、(R7)組成保護(hù)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量儀，其特征是所述的測量電路(1)由單片機(jī)(IC1)、串行輸入EEPROM數(shù)據(jù)存儲器(IC2)、施密特觸發(fā)器(IC4)組成，施密特觸發(fā)器(IC4A)對水位傳感器(S)的信號起到整形作用，施密特觸發(fā)器(IC4B)、(IC4C)起反相器的作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量儀，其特征是所述的鐘控電源電路(2)中的時鐘芯片(IC3)，選用型號為MC146818型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的測量儀，其特征是所述的測量電路(1)中的單片機(jī)(IC1)，選用型號為89C51型，串行輸入EEPROM數(shù)據(jù)存儲器(IC2)選用型號為AT24C16型。
專利摘要本實用新型屬于煤礦中用于定時自動測量鉆孔水位的鉆孔水位測量儀，由水位傳感器(S)、串行口插座(P1)、串行口插頭(P2)、PC-E500計算機(jī)(3)組成，其特征是鐘控電源電路(2)的(I1′)端、(I2′)端分別與測量電路(1)的(I1)端、(I2)端連接，(2)的(I3)端與(1)的(I3′)端、(S)的(I3″)端連接，(2)的(I4)端與(P1)的(I4′)端連接。該實用新型測量精度高、功能強(qiáng)，使人們能夠獲得同一時刻各鉆孔的水位數(shù)據(jù)。
文檔編號E21B47/04GK2228129SQ9423590
公開日1996年5月29日 申請日期1994年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月2日
發(fā)明者徐樂年, 鄭豐隆, 鄭效田 申請人:山東礦業(yè)學(xué)院