[实用新型]采用RS-485驱动器和接收器进行数据传输的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油测井领域中，实现井下测井仪器总线通信的装置，特别是涉及采用RS-485驱动器和接收器进行高速总线数据传输接口的装置。

背景技术

石油勘探开发要求测井提供丰富的地下信息，因而要求有相应的测井装备来快速、准确、可靠地完成地层信息的采集处理任务，这就推动了测井装备的不断更新。测井仪器技术经历了模拟测井、数字测井、数控测井阶段后，现已发展到成像、集成(仪器组合平台)测井阶段。国外三大测井公司和国内测井技术研发单位都在积极加强常规测井系列的集成研究，使常规测井仪器向多组合、小尺寸、高可靠、低成本的方向发展。

井下测井仪器总线是测井井下仪器组合测井平台的重要内容。多仪器的组合测井形式、高可靠数据传输要求、仪器灵活挂接、大数据量的通信需求以及井下高温高压小空间的工作环境限制，都需要可靠适用的井下仪器通信总线接口来保证。

井下仪器总线多采用已有的串行工业总线来实现，例如RS485总线、CAN总线等。早期测井系统选用的RS485接口芯片体积大、接收器与驱动器单独使用，总线采用较低的通信速率，一般工作在几百KHz，已不能满足目前小尺寸、多组合测井的局面。CAN总线在集成测井系统中也有大量应用，CAN总线是主要面向汽车工业开发的通信总线，主要用于对数据传输安全性有极大需求的产品，数据传输速率可达到1Mbps，但每帧数据传输量较小，不能够满足新一代测井系统中大数据量通信的需求。

发明内容

为克服现有技术的不足，提供一种快速、准确、可靠地完成地层信息的采集处理任务的装置，本实用新型采取的技术方案是，采用RS-485驱动器和接收器进行数据传输的装置，包括常规井下仪器、地面采集系统，常规井下仪器通过串口总线连接到全双工RS-485驱动器、接收器，全双工RS-485驱动器、接收器连接到隔离器，地面采集系统的通信主控芯片的接收使能控制信号端、发送使能控制信号端、接收数据端、发送数据端分别连接到隔离器。

所述通信主控芯片为单片机、DSP芯片或ARM芯片中的一种。

本实用新型具备如下技术效果：

1、采用隔离器，保证了各个仪器电路与井上系统通信相互独立，互不影响；

2、RS-485驱动器和接收器，传输距离远，传输速度高。

附图说明

图1是集成测井系统框图。

图2是本实用新型的原理框图。

图3是本实用新型的电路原理图。

图4是终端匹配电阻的作用示意图。

具体实施方式

本实用新型为了解决上述现有技术所存在的不足，提出了一种采用单片RS-485驱动器和接收器芯片进行测井井下仪高速总线数据传输的接口装置。

RS-485接口是EIA推出的标准化总线接口，支持多节点、远距离和接收灵敏度高等特点，由于其接口简单、使用方便，在各行业的通信领域得到广泛应用。由于RS485总线接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗干扰性能很好，因此也在许多环境恶劣的场合得到应用，如：电力、化工、煤矿等。与之相比，测井仪的应用环境要好很多，虽然工作环境温度要求较高，但符合军品标准的RS485接口芯片已得到广泛应用。本实用新型采用德州仪器公司RS-485驱动器和接收器芯片实现油田井下测井仪器高速数据通信总线接口。因为井下仪器应用环境限制，本实用新型使用4Mbps传输速率，8个通信节点，传输距离70米，已经完全满足测井仪器集成需要。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

集成测井时，根据不同的测井项目，各种常规井下仪器通过专用接口连接成一串，其井下通信总线之间的链接如图1所示，仪器串顶部为数据传输短节，其作用是将井下仪器通过井下通信总线传输过来的数据帧合并成一个完整数据包，并将数据包通过测井电缆传送至地面采集系统。井下测井仪器通信总线接口即为各个仪器与井下通信总线之间的电气配接装置。

图2为本实用新型应用于石油测井系统的原理框图。如图所示，本实用新型通过隔离器将通信接口电路与主控电路隔离开。在隔离器的一侧将接收数据、发送数据、接收使能控制信号、发送使能控制信号与主控电路之间连接，并且这一侧的隔离器电源使用本仪器电源供电。在隔离器的另一侧，上述信号经隔离后与RS-485驱动器及接收器芯片连接，并且由电源转换芯片对总线隔离电源进行转换后向隔离器本侧及全双工RS-485驱动器及接收器芯片供电。

图3为实现本实用新型提及的方法而采用的电路原理图。其中，主控电路可选择高性能的单片机、DSP或ARM器件作为通信数据发出及接收的终端。U1、U2选用德州仪器公司的双通道数字隔离器ISO7221MD及ISO7220MD，该器件瞬态过电压4000V，最大工作绝缘电压560V，满足信号隔离需要，150Mbps的信号传输率，达到高速数据传输要求，结温可达170℃，适合用于井下仪器高温环境。U3为全双工RS-485驱动器及接收器芯片SN65HVD33DR，其信号速率最高可达26MHz，结温为-40～150℃，。R1为终端匹配电阻，其作用如图4所示，信号在传输线末端突然遇到阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射。这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法，就必须在传输线的末端跨接一个与传输线的特性阻抗同样大小的终端电阻，使传输线的阻抗连续。由于信号的传输是双向的，因此，在传输线的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻。U4为电源转换芯片NCV1117DT33，可提供3.3V电压输出及1.5A的电流输出。C1、C2、C3、C4分别为电源供电的滤波退耦电容。