專利名稱：采用rs-485驅(qū)動器和接收器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)难b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石油測井領(lǐng)域中，實現(xiàn)井下測井儀器總線通信的裝置，特別是涉 及采用RS-485驅(qū)動器和接收器進(jìn)行高速總線數(shù)據(jù)傳輸接口的裝置。
背景技術(shù)：
石油勘探開發(fā)要求測井提供豐富的地下信息，因而要求有相應(yīng)的測井裝備來快 速、準(zhǔn)確、可靠地完成地層信息的采集處理任務(wù)，這就推動了測井裝備的不斷更新。測井儀 器技術(shù)經(jīng)歷了模擬測井、數(shù)字測井、數(shù)控測井階段后，現(xiàn)已發(fā)展到成像、集成(儀器組合平 臺)測井階段。國外三大測井公司和國內(nèi)測井技術(shù)研發(fā)單位都在積極加強常規(guī)測井系列的 集成研究，使常規(guī)測井儀器向多組合、小尺寸、高可靠、低成本的方向發(fā)展。井下測井儀器總線是測井井下儀器組合測井平臺的重要內(nèi)容。多儀器的組合測井 形式、高可靠數(shù)據(jù)傳輸要求、儀器靈活掛接、大數(shù)據(jù)量的通信需求以及井下高溫高壓小空間 的工作環(huán)境限制，都需要可靠適用的井下儀器通信總線接口來保證。井下儀器總線多采用已有的串行工業(yè)總線來實現(xiàn)，例如RS485總線、CAN總線等。 早期測井系統(tǒng)選用的RS485接口芯片體積大、接收器與驅(qū)動器單獨使用，總線采用較低的 通信速率，一般工作在幾百KHz，已不能滿足目前小尺寸、多組合測井的局面。CAN總線在集 成測井系統(tǒng)中也有大量應(yīng)用，CAN總線是主要面向汽車工業(yè)開發(fā)的通信總線，主要用于對數(shù) 據(jù)傳輸安全性有極大需求的產(chǎn)品，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到1Mbps，但每幀數(shù)據(jù)傳輸量較小，不 能夠滿足新一代測井系統(tǒng)中大數(shù)據(jù)量通信的需求。發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種快速、準(zhǔn)確、可靠地完成地層信息的采集處理任 務(wù)的裝置，本實用新型采取的技術(shù)方案是，采用RS-485驅(qū)動器和接收器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)难b 置，包括常規(guī)井下儀器、地面采集系統(tǒng)，常規(guī)井下儀器通過串口總線連接到全雙工RS-485 驅(qū)動器、接收器，全雙工RS-485驅(qū)動器、接收器連接到隔離器，地面采集系統(tǒng)的通信主控芯 片的接收使能控制信號端、發(fā)送使能控制信號端、接收數(shù)據(jù)端、發(fā)送數(shù)據(jù)端分別連接到隔離ο所述通信主控芯片為單片機、DSP芯片或ARM芯片中的一種。本實用新型具備如下技術(shù)效果1、采用隔離器，保證了各個儀器電路與井上系統(tǒng)通信相互獨立，互不影響；2、RS-485驅(qū)動器和接收器，傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸速度高。
圖1是集成測井系統(tǒng)框圖。圖2是本實用新型的原理框圖。圖3是本實用新型的電路原理圖。[0013]圖4是終端匹配電阻的作用示意圖。
具體實施方式
本實用新型為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提出了一種采用單片RS-485 驅(qū)動器和接收器芯片進(jìn)行測井井下儀高速總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌谘b置。RS-485接口是EIA推出的標(biāo)準(zhǔn)化總線接口，支持多節(jié)點、遠(yuǎn)距離和接收靈敏度高 等特點，由于其接口簡單、使用方便，在各行業(yè)的通信領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于RS485總線 接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗干擾性能很好，因此也在許多環(huán)境惡劣的 場合得到應(yīng)用，如電力、化工、煤礦等。與之相比，測井儀的應(yīng)用環(huán)境要好很多，雖然工作環(huán) 境溫度要求較高，但符合軍品標(biāo)準(zhǔn)的RS485接口芯片已得到廣泛應(yīng)用。本實用新型采用德 州儀器公司RS-485驅(qū)動器和接收器芯片實現(xiàn)油田井下測井儀器高速數(shù)據(jù)通信總線接口。 因為井下儀器應(yīng)用環(huán)境限制，本實用新型使用4Mbps傳輸速率，8個通信節(jié)點，傳輸距離70 米，已經(jīng)完全滿足測井儀器集成需要。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。集成測井時，根據(jù)不同的測井項目，各種常規(guī)井下儀器通過專用接口連接成一串， 其井下通信總線之間的鏈接如圖1所示，儀器串頂部為數(shù)據(jù)傳輸短節(jié)，其作用是將井下儀 器通過井下通信總線傳輸過來的數(shù)據(jù)幀合并成一個完整數(shù)據(jù)包，并將數(shù)據(jù)包通過測井電纜 傳送至地面采集系統(tǒng)。井下測井儀器通信總線接口即為各個儀器與井下通信總線之間的電 氣配接裝置。圖2為本實用新型應(yīng)用于石油測井系統(tǒng)的原理框圖。如圖所示，本實用新型通過 隔離器將通信接口電路與主控電路隔離開。在隔離器的一側(cè)將接收數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收使 能控制信號、發(fā)送使能控制信號與主控電路之間連接，并且這一側(cè)的隔離器電源使用本儀 器電源供電。在隔離器的另一側(cè)，上述信號經(jīng)隔離后與RS-485驅(qū)動器及接收器芯片連接， 并且由電源轉(zhuǎn)換芯片對總線隔離電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換后向隔離器本側(cè)及全雙工RS-485驅(qū)動器及 接收器芯片供電。圖3為實現(xiàn)本實用新型提及的方法而采用的電路原理圖。其中，主控電路可選 擇高性能的單片機、DSP或ARM器件作為通信數(shù)據(jù)發(fā)出及接收的終端。U1、U2選用德州 儀器公司的雙通道數(shù)字隔離器IS07221MD及IS07220MD，該器件瞬態(tài)過電壓4000V，最大 工作絕緣電壓560V，滿足信號隔離需要，150Mbps的信號傳輸率，達(dá)到高速數(shù)據(jù)傳輸要求， 結(jié)溫可達(dá)170°C，適合用于井下儀器高溫環(huán)境。U3為全雙工RS-485驅(qū)動器及接收器芯片 SN65HVD33DR，其信號速率最高可達(dá)^MHz，結(jié)溫為-40 150°C，。Rl為終端匹配電阻，其作 用如圖4所示，信號在傳輸線末端突然遇到阻抗很小甚至沒有，信號在這個地方就會引起 反射。這種信號反射的原理，與光從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)要引起反射是相似的。消除 這種反射的方法，就必須在傳輸線的末端跨接一個與傳輸線的特性阻抗同樣大小的終端電 阻，使傳輸線的阻抗連續(xù)。由于信號的傳輸是雙向的，因此，在傳輸線的另一端可跨接一個 同樣大小的終端電阻。U4為電源轉(zhuǎn)換芯片NCVl 117DT33，可提供3. 3V電壓輸出及1. 5A的 電流輸出。C1、C2、C3、C4分別為電源供電的濾波退耦電容。
權(quán)利要求1.一種采用RS-485驅(qū)動器和接收器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)难b置，其特征是，包括常規(guī)井下 儀器、地面采集系統(tǒng)，常規(guī)井下儀器通過串口總線連接到全雙工RS-485驅(qū)動器、接收器，全 雙工RS-485驅(qū)動器、接收器連接到隔離器，地面采集系統(tǒng)的通信主控芯片的接收使能控制 信號端、發(fā)送使能控制信號端、接收數(shù)據(jù)端、發(fā)送數(shù)據(jù)端分別連接到隔離器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用RS-485驅(qū)動器和接收器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)难b置，其特 征是，所述通信主控芯片為單片機、DSP芯片或ARM芯片中的一種。
專利摘要本實用新型涉及地面信號與井下信號通信，為提供一種快速、準(zhǔn)確、可靠地完成地層信息的采集處理任務(wù)的裝置，本實用新型采取的技術(shù)方案是，采用RS-485驅(qū)動器和接收器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)难b置，包括常規(guī)井下儀器、地面采集系統(tǒng)，常規(guī)井下儀器通過串口總線連接到全雙工RS-485驅(qū)動器、接收器，全雙工RS-485驅(qū)動器、接收器連接到隔離器，地面采集系統(tǒng)的通信主控芯片的接收使能控制信號端、發(fā)送使能控制信號端、接收數(shù)據(jù)端、發(fā)送數(shù)據(jù)端分別連接到隔離器。本實用新型主要應(yīng)用于地面信號與井下信號通信。
文檔編號E21B47/12GK201829047SQ20102055626
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者梁冬 申請人:天津市泰華科技有限公司