專利名稱：石油測井儀器井下纜頭電壓穩(wěn)壓電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種油田測井儀器用井下穩(wěn)壓電路，尤其涉及一種單芯供電的油田測井儀器用井下穩(wěn)壓電路。
背景技術(shù)：
在單芯供電的石油勘探儀器中，特別是在使用井下中子發(fā)生器的儀器中，井下儀器的功率受環(huán)境和使用條件的影響，可能在較大范圍變化。此時(shí)如果不采取穩(wěn)壓措施，由于該纜頭電壓為直流電壓，加上長長的測井電纜有較大電阻，井下儀器的纜頭電壓就可能在大范圍內(nèi)變化，嚴(yán)重影響井下儀器的測量精度和工作狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是提供一種合理而有效地實(shí)現(xiàn)纜頭穩(wěn)壓的石油測井儀器井下纜頭電壓穩(wěn)壓電路，其解決了現(xiàn)有技術(shù)的測井儀器井下纜頭電壓不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)解決其方案是一種石油測井儀器井下纜頭電壓穩(wěn)壓電路，包括井上電源E，測井電纜分布電阻Rc，特殊之處是，所述穩(wěn)壓電路還包括直流電源U1，脈寬控制單元U2，采樣電阻R1和R2、開關(guān)單元U3、功率電阻R3；所述井上電源E的一端與測井電纜分布電阻Rc的一端連接，所述井上電源E的另一端接地，所述直流電源U1的輸入端與測井電纜分布電阻Rc的另一端連接，其輸出端與脈寬控制單元U2的電源端連接，采樣電阻R1的一端與測井電纜分布電阻Rc的另一端連接，采樣電阻R1的另一端與采樣電阻R2的一端相連后與脈寬控制單元U2的輸入端相連，采樣電阻R2的另一端接地，脈寬控制單元U2的輸出端與開關(guān)單元U3的控制端相連，開關(guān)單元U3的輸入端與功率電阻R3的一端相連，功率電阻R3的另一端與測井電纜分布電阻Rc的另一端相連。
上述穩(wěn)壓電路包括測量單元U4，其輸入端同時(shí)與功率電阻R3的一端和開關(guān)單元U3的輸入端相連，其輸出端與控制單片機(jī)相連。
上述測量單元U4包括電容C、電阻R4、R5、R6和三極管VT3，所述電容C的一端和電阻R5的一端同時(shí)與測井電纜分布電阻Rc的另一端相連，所述電容C的另一端與電阻R4的一端相連后再與三極管VT3的基極相連，所述電阻R4的另一端與功率電阻R3的一端相連，所述電阻R5的另一端與三極管VT3的發(fā)射極相連，所述三極管VT3的集電極與控制單片機(jī)的輸入端和電阻R6的一端相連，電阻R6的另一端接地。
上述脈寬控制單元U2與開關(guān)單元U3之間設(shè)置有放電單元U5，所述放電單元U5包括二極管VD、三極管YT1和接地電阻Re，所述二極管VD的正極與脈寬控制單元U2的輸出端相連，其負(fù)極與開關(guān)單元U3的控制端相連，所述三極管YT1的基極與脈寬控制單元U2的輸出端相連，其發(fā)射極與開關(guān)單元U3的控制端相連，其集電極接地，所述接地電阻Re的一端與脈寬控制單元U2的輸出端相連，另一端接地。
上述脈寬控制單元U2為集成電路LM1524或LM1525或采用時(shí)基電路搭建的脈寬調(diào)制電路。
上述開關(guān)單元U3為大功率MOS場效應(yīng)管VT2。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、利用并聯(lián)穩(wěn)壓，實(shí)現(xiàn)了井下纜頭電壓穩(wěn)壓，穩(wěn)壓電路中的限流電阻正是電纜的分布電阻Rc。
2、功耗小。當(dāng)利用LM1524時(shí)，可以做到功耗較小。為了克服LM1524沒有放電能力的缺點(diǎn)，在本設(shè)計(jì)中，于MOS開關(guān)管柵極前插入了二極管和一個(gè)小功率三極管，實(shí)現(xiàn)了對(duì)柵區(qū)電荷的泄放。
3、開關(guān)單元U3為大功率MOS場效應(yīng)管工作于開關(guān)方式，調(diào)整功率大，而場效應(yīng)管很少發(fā)熱。
4、通過測量單元U4對(duì)Iw的測量，實(shí)現(xiàn)了地面對(duì)井下Iw的監(jiān)測。
附圖圖面說明

圖1是本實(shí)用新型電路原理框圖；圖2是本實(shí)用新型具體電路示意圖；
其中U1-直流電源，U2-脈寬控制單元，U3-開關(guān)單元，U4-測量單元，U5-放電單元，R1、R2-采樣電阻，R3-功率電阻，Rc-測井電纜分布電阻，E-井上電源，Re-接地電阻，VD-二極管，VT1-三極管，VT2-大功率MOS場效應(yīng)管，VT3-三極管，C-電容，R4、R5、R6-電阻。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型電路包括井上電源E、測井電纜分布電阻Rc、穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路包括直流電源U1、脈寬控制單元U2、采樣電阻R1和R2、開關(guān)單元U3、功率電阻R3、測量單元U4；脈寬控制單元U2與開關(guān)單元U3之間可設(shè)置放電單元U5，放電單元U5包括二極管VD、三極管VT1和接地電阻Re；井上電源E的一端與測井電纜分布電阻Rc的一端連接，井上電源E的另一端接地；直流電源U1的輸入端與測井電纜分布電阻Rc的另一端連接，其輸出端與脈寬控制單元U2的電源端連接；采樣電阻R1的一端與測井電纜分布電阻Rc的另一端連接，采樣電阻R2的一端接地，采樣電阻R1的一端與R2的另一端相連后與脈寬控制單元U2的輸入端相連；脈寬控制單元U2的輸出端與開關(guān)單元U3的控制端相連，開關(guān)單元U3的輸入端與功率電阻R3的一端相連，功率電阻R3的另一端與測井電纜分布電阻Rc的另一端相連，測量單元U4輸入端同時(shí)與功率電阻R3的一端和開關(guān)單元U3的輸入端相連，其輸出端與控制單片機(jī)的輸入端相連；放電單元U5中的二極管VD的正極與脈寬控制單元U2的輸出端相連，其負(fù)極與開關(guān)單元U3的控制端相連，三極管VT1的基極與脈寬控制單元U2的輸出端相連，其發(fā)射極與開關(guān)單元U3的控制端相連，其集電極接地，接地電阻Re的一端與脈寬控制單元U2的輸出端相連，另一端接地；開關(guān)單元U3為一個(gè)大功率MOS場效應(yīng)管，其柵極或者與脈寬控制單元U2的輸出端相連，或者與二極管VD的負(fù)極相連，其源極接地，其柵極與功率電阻R3的一端相連；測量單元U4包括電容C、電阻R4、R5、R6和三極管VT3，電容C的一端和電阻R5的一端同時(shí)與測井電纜分布電阻Rc的另一端相連，電容C的另一端與電阻R4的一端相連后再與三極管VT3的基極相連，電阻R4的另一端與功率電阻R3的一端相連，電阻R5的另一端與三極管VT3的發(fā)射極相連，三極管VT3的集電極與控制單片機(jī)的輸入端和電阻R6的一端相連，電阻R6的另一端接地。
本穩(wěn)壓電路屬并聯(lián)穩(wěn)壓。Rc為測井電纜(單芯或多芯測井電纜)用于供電的一芯的分布電阻，對(duì)于7500米單芯測井電纜，Rc常約80～100歐姆。
直流電源U1為低壓直流電源，由纜頭電壓(常取+90V)經(jīng)簡單變換獲得+15V電壓，向脈寬控制單元U2供電；脈寬控制單元U2為集成脈寬控制器，可以是LM1524，也可以是LM1525，或者是采用時(shí)基電路搭建成的脈寬調(diào)制電路。采樣電阻R1、R2組成采樣電路，所采樣電壓加到脈寬控制單元U2的一個(gè)輸入端，經(jīng)脈寬控制單元U2作比較、放大、輸出以寬度可變的正極性觸發(fā)脈沖，其周期已選定，因此，寬度的變化就意味著其后開關(guān)單元U3導(dǎo)通比(即工作比)的變化，從而影響著功率電阻R3中平均電流的大小，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。開關(guān)單元U3主要由一個(gè)大功率MOS場效應(yīng)管構(gòu)成，它工作于開關(guān)方式，因此，功率電阻R3中的平均電流，將允許在幾毫安到500毫安間變化，而場效應(yīng)管很少發(fā)熱；直流電源U1、脈寬控制單元U2、開關(guān)單元U3等效著一個(gè)大功率90V穩(wěn)壓管。測量單元U4把功率電阻R3中的平均電流Iw轉(zhuǎn)化成直流電壓Viw，Viw∝Iw，Viw經(jīng)單片機(jī)作A/D轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)地面對(duì)Iw的監(jiān)測。
權(quán)利要求1.一種石油測井儀器井下纜頭電壓穩(wěn)壓電路，包括井上電源(E)，測井電纜分布電阻(Rc)，其特征在于所述穩(wěn)壓電路還包括直流電源(U1)，脈寬控制單元(U2)，采樣電阻(R1、R2)、開關(guān)單元(U3)、功率電阻(R3)；所述井上電源(E)的一端與測井電纜分布電阻(Rc)的一端連接，所述井上電源(E)的另一端接地，所述直流電源(U1)的輸入端與測井電纜分布電阻(Rc)的另一端連接，其輸出端與脈寬控制單元(U2)的電源端連接，采樣電阻(R1)的一端與測井電纜分布電阻(Rc)的另一端連接，采樣電阻(R1)的另一端與采樣電阻(R2)的一端相連后與脈寬控制單元(U2)的輸入端相連，采樣電阻(R2)的另一端接地，脈寬控制單元(U2)的輸出端與開關(guān)單元(U3)的控制端相連，開關(guān)單元(U3)的輸入端與功率電阻(R3)的一端相連，功率電阻(R3)的另一端與測井電纜分布電阻(Rc)的另一端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油測井儀器井下纜頭電壓穩(wěn)壓電路，其特征在于所述穩(wěn)壓電路包括測量單元(U4)，其輸入端同時(shí)與功率電阻(R3)的一端和開關(guān)單元(U3)的輸入端相連，其輸出端與控制單片機(jī)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石油測井儀器井下纜頭電壓穩(wěn)壓電路，其特征在于所述測量單元(U4)包括電容(C)、電阻(R4、R5、R6)和三極管(VT3)，所述電容(C)的一端和電阻(R5)的一端同時(shí)與測井電纜分布電阻(Rc)的另一端相連，所述電容(C)的另一端與電阻(R4)的一端相連后再與三極管(VT3)的基極相連，所述電阻(R4)的另一端與功率電阻(R3)的一端相連，所述電阻(R5)的另一端與三極管(VT3)的發(fā)射極相連，所述三極管(VT3)的集電極與控制單片機(jī)的輸入端和電阻(R6)的一端相連，電阻(R6)的另一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的石油測井儀器井下纜頭電壓穩(wěn)壓電路，其特征在于所述脈寬控制單元(U2)與開關(guān)單元(U3)之間設(shè)置有放電單元(U5)，所述放電單元(U5)包括二極管(VD)、三極管(YT1)和接地電阻(Re)，所述二極管(VD)的正極與脈寬控制單元(U2)的輸出端相連，其負(fù)極與開關(guān)單元(U3)的控制端相連，所述三極管(YT1)的基極與脈寬控制單元(U2)的輸出端相連，其發(fā)射極與開關(guān)單元(U3)的控制端相連，其集電極接地，所述接地電阻(Re)的一端與脈寬控制單元(U2)的輸出端相連，另一端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石油測井儀器井下纜頭電壓穩(wěn)壓電路，其特征在于所述脈寬控制單元(U2)為集成電路LM1524或LM1525或采用時(shí)基電路搭建的脈寬調(diào)制電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石油測井儀器井下纜頭電壓穩(wěn)壓電路，其特征在于所述開關(guān)單元(U3)為大功率MOS場效應(yīng)管(VT2)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種合理而有效地實(shí)現(xiàn)纜頭穩(wěn)壓的石油測井儀器井下纜頭電壓穩(wěn)壓電路，包括井上電源，測井電纜分布電阻，直流電源單元，脈寬控制單元，采樣電阻、開關(guān)單元、功率電阻，本實(shí)用新型利用并聯(lián)穩(wěn)壓，實(shí)現(xiàn)了井下纜頭電壓穩(wěn)壓，穩(wěn)壓電路中的限流電阻正是電纜的分布電阻Rc，直流電源單元的輸入端與測井電纜分布電阻連接，其解決了現(xiàn)有技術(shù)的測井儀器井下纜頭電壓不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，具有功耗小，發(fā)熱少，可實(shí)現(xiàn)對(duì)井下的監(jiān)測的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05F1/56GK2881754SQ20052007964
公開日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月4日
發(fā)明者汪永安, 張德民, 董謙, 楊連會(huì), 肖江濤, 石麗云 申請(qǐng)人:西安奧華電子儀器有限責(zé)任公司