一种探测器控制系统技术领域
本发明属于电学技术领域，尤其涉及一种探测器控制系统。
背景技术
随着国家经济的快速发展和对能源需求的日益增长，由于渗透性低、密封性好、安全稳定性高，地下盐岩溶腔被认为是油气储存和废物处置的理想场所。为了合理利用盐岩溶腔的存储空间，保证其经济、高效、环保等多重效益，必须首先进行溶腔结构形态和尺寸大小的测量。根据国内外经验，一般采用声纳检测技术实现，传统方式是利用电缆拖动声纳在盐岩溶腔中垂直上下移动，从而探测腔体形态，该方式对垂直型溶腔容易实施，但对直径在数十米乃至上百米、长度达数百米的水平型盐岩溶腔则无法使用。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种使用方便且方便在各种环境状态下实施的一种探测器控制系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括控制器、检测声呐模块、磁阻传感器、供电电池组、光纤转换器、上位机、电机和螺旋桨；其特征在于：所述的控制器包括单片机RS232模块、光耦隔离电路电池组电量监测电路、功率放大电路、对比模块、存储模块、无线接收模块；控制器的单片机的输入端口连接监测声呐模块和磁阻传感器、供电电池组连接控制器的电池组电量监测电路；控制器的RS232模块连接光纤转换器，光纤转换器连接对比模块、存储模块、无线接收模块和上位机；功率放大电路连接光耦隔离电路和电机，电机的输出端连接螺旋桨。
作为另一种优选方案，所述的单片机为C8051F020单片机。
本发明有益效果。
本发明在腔体溶液中运动的同时采用声纳测量盐腔的几何形态，并将测量信息及时反馈回地面监控。主机能够实现边运动边测量，完成盐岩溶腔形态的实时探测，克服了传统探测方式测量范围小，无法检测水平盐腔形态特征的缺点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是本发明原理框图。
具体实施方式
如图所示，本发明包括控制器、检测声呐模块、磁阻传感器、供电电池组、光纤转换器、上位机、电机和螺旋桨；其特征在于：所述的控制器包括单片机RS232模块、光耦隔离电路电池组电量监测电路、功率放大电路、对比模块、存储模块、无线接收模块；控制器的单片机的输入端口连接监测声呐模块和磁阻传感器、供电电池组连接控制器的电池组电量监测电路；控制器的RS232模块连接光纤转换器，光纤转换器连接对比模块、存储模块、无线接收模块和上位机；功率放大电路连接光耦隔离电路和电机，电机的输出端连接螺旋桨。
作为另一种优选方案，所述的单片机为C8051F020单片机。
探测器控制系统由探测器、控制器和地面监控主机组成，针对深度为2000~3000米、直径为50~100米，长度为200~300米的地下水平盐岩溶腔而设计。探测器由螺旋桨、电机和平衡吊索组成，螺旋桨安装在探测器尾部，由电机驱动，实现探测器的自主航行，平衡吊索外挂于探测器底部，与其重心铅垂线方向一致，用于保证探测器的平衡。控制器包括C8051F020单片机、检测声呐、磁阻传感器、光耦隔离及功率放大模块、RS232模块及光纤转换器和供电电源。
系统启动后，由电机驱动螺旋桨旋转，使探测器在腔体溶液中按照预先设定的方向和速度行进。通过检测声呐和导航系统进行腔体形态的全方位测量和信息反馈，并根据该检测结果和探测器当前运行状态，调整其运行方向和速度。同时控制器将该信息通过光纤连接至地面监控系统。
检测声呐采用加拿大IMAGENEXTECHOLOGY公司的前像声纳881A[7]，该声纳适用于水下勘测与检查。通过配套软件Win881A.exe设置声纳工作模式及扫描参数。声纳感测头获得溶腔的形态特征数据后，采用RS485信号经过光纤转换器进行长距离传输，上位机处理软件Win881A接收返回的特征数据，并对该数据进行处理获得详细的高精度三维画面。系统采用AMR传感器HMC1022测量地磁场，将磁场的变换转换成角度信息。HMC1022内部集成两个惠斯通电桥，分别对应于直角坐标系统的x轴和y轴输出，可以根据下列公式以及测得的x和y的值计算出对应的方向角。
为了实现探测器的转向和转速控制，采用3个24V/60W直流电机来控制探测器的推进运动、左转及右转，并采用PWM控制技术以及位置传感器构成直流电机闭环调速调速系统。PWM脉宽信号由C8051F020的捕捉/比较模块PCA产生，通过单片机的交叉开关将100PCA模块的输出CEX0、CEX1、CEX2分别配置到P0.6、P0.7、P1.0引脚，PWM脉宽信号经过TLP521光耦隔离和TIP127功率放大，驱动直流电机。其中D11为续流二极管。CEXn引脚低电平有效，因此PCA模块输出的PWM波形占空比越小，电机绕组的电压均值越大，电机转速越快。
锂电池电量监测电路，LM324是一个低功率四运算放大器集成片，TL431为三端可调分流基准源，1端对地的基准电压为2.5V，输出端3的电压通过R2/R3的比值来确定。集成运算放大器的四个反相输入端电压均由TL431基准电源提供，各同相输入端电压由锂电池分级输入。若同相输入端的电压值大于反相端，则比较器输出高电平，点亮发光二极管，由此来实现电池电量的四级显示。当电池电量低时，发出报警信号，要求更换供电电池或充电。