3.4 Профилемер-каверномер

Рисунок 33. Профилемер-каверномер

Назначение: измерение среднего диаметра скважины контактным методом.

3.4.1 Двигатель

Рисунок 34. Двигатель постоянного тока ДПМ-35

Назначение: открытие/закрытие рычажного механизма.

Двигатель постоянного тока включен в диагональ Н-моста, управляемого микроконтроллером. Управляя ключами Н-моста, обеспечивается необходимое направление вращения двигателя.

Характеристики двигателя представлены в таблице 24.

Таблица 24. Характеристики двигателя

тип двигателя	коллекторный постоянного тока
номинальное напряжение	27В
номинальная мощность	13,87Вт
частота вращения	9000 об/мин
номинальный вращающий момент	14,7 мН*м
потребляемый ток	1,5А
масса	0,34кг

3.4.2 Концевые выключатели

Рисунок 35. Концевой выключатель МП9-Р1

Назначение: сигнализация о полностью раскрытом/полностью сложенном состоянии рычажного механизма.

Концевые выключатели представляют собой микропереключатели МП9-Р1. В не нажатом состоянии микропереключатель соединяет перекидной контакт с напряжением +5В, в нажатом – с «землей» питания. Сигналы с концевых выключателей поступают на порты микроконтроллера и сигнализируют о состоянии рычажного механизма: раскрыт, сложен, промежуточное состояние.

При поступлении команды на раскрытие/закрытие рычажного механизма микроконтроллер выполняет подпрограмму раскрытия/закрытия рычагов, которая выполняется до момента срабатывания соответствующего концевого выключателя.

3.4.3 Датчики

Рисунок 36. Потенциометрический датчик линейного перемещения

Назначение: преобразование линейного перемещения в электрический сигнал.

Датчики представляют собой потенциометры, движки которых механически соединены с рычагами. Таким образом, положение движка на потенциометре пропорционально расстоянию от конца соответствующего рычага до продольной оси прибора. Потенциометры подключены к напряжению источника питания +1,2В.

Характеристики датчиков представлены в таблице 25.

Таблица 25. Характеристики датчиков

номинальное сопротивление	5 кОм
диапазон перемещений	55мм (без учета рычажной системы)
диапазон выходного напряжения	0…1,2В

3.4.4 Усилители

Рисунок 37. Схема инвертирующего усилителя

Назначение: приведение входного сигнала с датчиков к пределу измерения АЦП 10В. Выполнены на ОУ, включенных по инвертирующей схеме для обеспечения высокого входного сопротивления.

Характеристики усилителей представлены в таблице 26.

Таблица 26. Характеристики усилителя

коэффициент усиления	8,3
граничная частота усиления	1МГц
входное сопротивление	1Мом
максимальная амплитуда выходного напряжения	12В
напряжение питания	+12В, -12В
температурный диапазон	-40…+125 град
потребляемая мощность	0,15Вт

3.4.5 Фильтр

Рисунок 38. Схема RC-фильтра

Назначение: фильтрация постоянного сигнала от высокочастотных помех. Выполнен на R, C элементах. Температурный диапазон от минус 40 о плюс 125 град.

3.4.6 Коммутатор

Рисунок 39. Микросхема коммутатора

Назначение: коммутация одного из 4- датчиков на вход АЦП.

Конструктивно выполнен в виде микросхемы с цифровым управлением. Управляется микроконтроллером.

Характеристики коммутатора представлены в таблице 27.

Таблица 27. Характеристики коммутатора

коммутируемые напряжения	0…12В
время переключения	0,25 мкс
сопротивление в открытом состоянии	15Ом
температурный диапазон	-55…+125 град
напряжение питания	+12В
потребляемая мощность	0,03Вт

3.4.7 АЦП

Рисунок 40. Микросхема АЦП

Назначение: оцифровка сигнала с датчика. Конструктивно выполнен в виде микросхемы и содержит в себе: 14-разрядный АЦП поразрядного уравновешивания, тактовый генератор 25МГц, источник опорного напряжения, входной управляемый делитель для расширения диапазона измеряемого напряжения, регистр выходного кода.

Характеристики микросхемы АЦП представлены в таблице 28.

Таблица 28. Характеристики микросхемы АЦП

диапазон измеряемых напряжений	0…+5В
	0…+10 при использовании входного делителя
напряжение встроенного ИОН	5В
частота встроенного тактового генератора	25 МГц
максимальная частота дискретизации	500кГц
разрядность АЦП	14
тип выходного кода	параллельный 14-разрядный
температурный диапазон	-40…+125 град
напряжение питания	+5В, +12В
потребляемая мощность	0,15Вт

3.4.8 Микроконтроллер

Рисунок 41. Микросхема микроконтроллера

Назначение: управление процессом измерения, обработка результатов, обмен данными с платой телеметрии.

Характеристики микроконтроллера представлены в таблице 29.

Таблица 29. Характеристики микроконтроллера

тип микроконтроллера	МС8051
тактовая частота	50МГц
количество портов	4 8-разрядных двунаправленных порта
встроенные последовательные интерфейсы	UART, SPI
температурный диапазон	-40..+150 град
напряжение питания	+5В
потребляемая мощность	0,6Вт

3.4.9 Плата телеметрии

Рисунок 42. Плата телеметрии

Назначение: согласование интерфейса UART и биполярного фазоманипулированного кода. Конструктивно ФБ выполнен как отдельная плата. Устанавливается в скважинный прибор, используемый в комплексе.

Основу составляет микроконтроллер типа МС8051, который выполняет функцию распознавания пришедших команд, сравнение адреса прибора в команде со своим адресом, расчет контрольной суммы.

Характеристики платы телеметрии представлены в таблице 30.

Таблица 30. Характеристики платы телеметрии

тип входного сигнала	биполярный фазо-манипулированный код
диапазон напряжений входного сигнала	-30…+30В
тип выходного сигнала	UART
температурный диапазон	-40…+125 град
напряжения питания	+5В, +12В
потребляемая мощность	0,5Вт

3.4.10 Блок питания

Рисунок 43. Блок питания

Назначение: формирование напряжений питания, необходимых для работы функциональных блоков скважинного прибора из стабилизированного тока 400мА, 400Гц.

Конструктивно блок питания выполнен в виде отдельной платы. В основе лежат импульсные стабилизаторы напряжения со сглаживающими выходными фильтрами, рассчитанные на необходимые значения напряжений.

Характеристики блока питания представлены в таблице 31.

Таблица 31. Характеристики блока питания

тип используемых стабилизаторов напряжения	импульсный
рабочий ток в первичной обмотке силового трансформатора тока	400 мА
уровни выходных напряжений	+5В, +12В, -12В
температурный диапазон	-40…+125 град
максимальная выходная мощность	16Вт