[實用新型]采用RS-485驅(qū)動器和接收器進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)难b置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020556266.1
• 申請日: 2010-10-11
• 公開（公告）號: CN201829047U
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設計）人: 梁冬
• 申請（專利權）人: 天津市泰華科技有限公司
• 主分類號: G08C19/00
• 分類號: G08C19/00;E21B47/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

技術領域

本實用新型涉及石油測井領域中，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)動器和接收器進行高速總線數(shù)據(jù)傳輸接口的裝置。

背景技術

石油勘探開發(fā)要求測井提供豐富的地下信息，因而要求有相應的測井裝備來快速、準確、可靠地完成地層信息的采集處理任務，這就推動了測井裝備的不斷更新。測井儀器技術經(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)有技術的不足，提供一種快速、準確、可靠地完成地層信息的采集處理任務的裝置，本實用新型采取的技術方案是，采用RS-485驅(qū)動器和接收器進行數(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。

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，傳輸速度高。

附圖說明

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。

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推出的標準化總線接口，支持多節(jié)點、遠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)的通信領域得到廣泛應用。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用，如：電力、化工、煤礦等。與之相比，測井儀的應用環(huán)境要好很多，雖然工作環(huán)境溫度要求較高，但符合軍品標準的RS485接口芯片已得到廣泛應用。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。

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

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，并且這一側的隔離器電源使用本儀器電源供電。在隔離器的另一側，上述信號經(jīng)隔離后與RS-485驅(qū)動器及接收器芯片連接，并且由電源轉換芯片對總線隔離電源進行轉換后向隔離器本側及全雙工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ISO7221MD及ISO7220MD，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，達到高速數(shù)據(jù)傳輸要求，結溫可達170℃，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26MHz，結溫為-40～150℃，。R1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為電源轉換芯片NCV1117DT33，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。