Контроль наклона бура в системах горизонтального бурения.

Системы горизонтально - наклонного бурения (СГБ) широко используются для прокладки различных коммуникаций. Метод СГБ позволяет прокладывать практически любые инженерные магистрали и сети в обстоятельствах, где невозможно прибегнуть к открытому способу.

При горизонтальном бурении необходимо знать угол наклона бура в горизонтальной плоскости (угол «атаки»), положение бура относительно оси вращения – для поворота бура в любом направлении методом продавливания, а так же глубину, на которой ведется бурение. Для этих целей и предназначено рассматриваемое здесь устройство. Определение глубины осуществляется встроенным в зонд генератором, а наклон в горизонтальной плоскости отслеживается с помощью трехосевого акселерометра.

Конструктивно устройство состоит из двух частей – зонда и приёмника, соединённых кабелем типа «витая пара». По одной паре проводов передаётся информация о положении зонда по интерфейсу RS485, а по другой – питание +5В для зонда. Зонд имеет форму цилиндра с размерами 380х32 мм.

Приёмник (рис. 1) питается от источника напряжением 9В. Он имеет дисплей, на котором отображаются следующие параметры - наклон зонда в диапазоне +/- 50 градусов относительно плоскости земли, мнемосхема положения зонда относительно собственной оси вращения (8 позиций),  значения осей Y и Z для более точного определения положения зонда относительно собственной оси вращения, температура нагрева внутри зонда, заряд батареи, индикация ответа зонда по интерфейсу RS-485. В приёмнике предусмотрена возможность калибровки относительно горизонтальной плоскости (наклон) до +/-9 градусов, подсветка дисплея с возможностью её отключения. Для включения / выключения приёмника служит выключатель, расположенный на правой боковой панели прибора, на левой боковой панели расположен разъём питания от сетевого адаптера. Подключение зонда к приёмнику осуществляется через разъём, установленный на верхней панели. Максимальная длина витой между зондом и приёмником согласно спецификации на протокол RS-485 составляет 1200 метров. Управление устройством осуществляется с помощью четырёх кнопок – ввод, установка, подсветка и измерение, расположенных на лицевой панели приёмника.

Рис. 1

После соединения приёмника с зондом включают питание приёмника. При этом включается подсветка и на дисплее появляется текстовая заставка с названием прибора и текущей версией прошивки микроконтроллера. После этого подсветка отключается, и прибор переходит в режим ожидания измерения. Если освещённость недостаточная, включить подсветку дисплея можно кратковременным нажатием на кнопку «Подсветка».

Затем  зонд (рис. 2) укладывают на строго горизонтальную поверхность и нажимают кнопку «Измерение».  На дисплее под мнемосхемой кратковременно появится бегущая строка из трёх символов >>>, что говорит о том, что зонд отвечает, и на дисплей будут выведены полученные результаты измерений. Если связь между приёмником и зондом нарушена, бегущая строка не появляется,  результаты всех измерений не показываются, и на мнемосхеме не отображается графическое положение зонда. Контрольное измерение выполняется 2-3 раза. При показаниях наклона примерно около нуля (0-1%), можно приступать к работе. Если показания отличаются больше, необходимо выполнить калибровку прибора.

Рис. 2

Для входа в режим «Калибровка» кнопка «Ввод» удерживается в нажатом положении более 2-х секунд. После её отпускания на дисплее будет выведено сообщение «Калибровка наклона» и значение калибровки, равное нулю. С помощью кнопки «Установка» значение калибровки можно выбрать в диапазоне 0…+9, 0…-9 градусов. Если, например, при контрольном измерении показывалось отклонение вверх на 3 градуса, то необходимо установить значение калибровки минус 3. Этим будет скомпенсирована имеющаяся погрешность. Для подтверждения выбора необходимо нажать и отпустить кнопку «Ввод» - на дисплее кратковременно появится сообщение «ОК!» и приёмник перейдёт в режим ожидания измерения. Значение последней калибровки хранится в энергонезависимой памяти микроконтроллера и сохраняется при выключении питания.

Контроль температуры внутри зонда реализован в области положительных температур. Значения крена по осям X и Y являются условными и выполняют вспомогательную функцию для определения более точного положения бура относительно собственной оси вращения (т.е являются дополнением к мнемосхеме). Кроме того, по значениям крена  по осям X и Y можно определить положение бура, когда на мнемосхеме отображается «мёртвая зона».

Питание приёмника осуществляется как от батареи 9В (6F22), так  и сетевого адаптера ~220 / -9В. При подключении адаптера к сети батарея автоматически отключается. Индикатор заряда батареи имеет три уровня, при включении адаптера индицируется полный заряд (все три сегмента).