專利名稱：一種測井儀器通訊電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于石油測井技術(shù)，具體是一種使石油勘探測井儀器在高溫環(huán)境下可靠通訊的測井儀器通訊電路。
背景技術(shù)：
Controller Aera Network控制器局部網(wǎng)(CAN總線)是目前較為流行的現(xiàn)場總線之一，也是近來發(fā)展較快的一種現(xiàn)場總線，在汽車制造領(lǐng)域已經(jīng)有了成功的應用，在石油測井儀器領(lǐng)域也有應用，目前CAN總線通訊所采用的電路大多如附圖1，微控制器與CAN協(xié)議器相互獨立，CAN協(xié)議器采用SJA1000，也有采用集成CAN協(xié)議器的微控制器；通過光電耦合器6N137實現(xiàn)微控制器電路部分與總線電氣隔離，提高通訊可靠性及避免相互干擾；CAN收發(fā)器采用PCA82C250、TJA1050T等。這種電路不能在環(huán)境溫度125℃以上使用，但是對于測井儀器，由于要在井下155℃以上環(huán)境溫度下工作，因此不能滿足下井儀器溫度指標要求。
技術(shù)內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種可以滿足測井儀器在高溫條件下利用CAN總線進行相互通訊的測井儀器通訊電路。
本實用新型采用如下技術(shù)方案一種測井儀器通訊電路由集成CAN控制器的微處理器1、驅(qū)動器2、發(fā)送光電耦合器4、接收光電耦合器3及CAN收發(fā)器5組成，微處理器1的數(shù)據(jù)發(fā)送端CANTX連接驅(qū)動器2輸入端，驅(qū)動器2輸出端通過R3連接發(fā)送光電耦合器4的輸入端，光電耦合器4的輸出端連接CAN收發(fā)器5的發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端TXD；CAN收發(fā)器5接收數(shù)據(jù)輸出端RXD通過R4連接接收光電耦合器3輸入端，接收光電耦合器3輸出端連接微處理器1的數(shù)據(jù)接收輸入端CANRX。
本實用新型還采用如下技術(shù)方案發(fā)送光電耦合器4供電及輸出，接收光電耦合器3的輸入，CAN收發(fā)器5均采用單獨的+5V電源供電，通過電源變壓器實現(xiàn)總線與控制部分的電源隔離。
CAN收發(fā)器5終端連接匹配電阻R6，匹配電阻R6為100-120Ω處理器1采用帶有集成CAN控制器的DSP芯片TMS320LF2407APGES。
發(fā)送光電耦合器4、接收光電耦合器3采用6N134。
驅(qū)動器2采用SN5407，R3、R4為150-300Ω。
CAN收發(fā)器5采用MAX3050ASA。
本實用新型在環(huán)境溫度為165℃條件下實現(xiàn)速率為1Mbits/s的高速通訊，通訊的容錯性和魯棒性很高，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠。
附圖1常用CAN通訊電路示意圖；附圖2本實用新型電路示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合圖2對本實用新型進行詳細描述。
微處理器1的數(shù)據(jù)發(fā)送端CANTX連接驅(qū)動器2輸入端，驅(qū)動器2輸出端連接發(fā)送光電耦合器4的輸入端，光電耦合器4的輸出端連接CAN收發(fā)器5的發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端TXD；CAN收發(fā)器5接收數(shù)據(jù)輸出端RXD連接接收光電耦合器3輸入端，接收光電耦合器3輸出端連接微處理器1的數(shù)據(jù)接收輸入端CANRX。
為減少電路板的尺寸，降低元器件使用數(shù)量，提高儀器可靠性，本實用新型的微處理器1采用了TI公司帶有集成CAN控制器的DSP芯片TMS320LF2407APGES作為CAN接口模塊。微處理器1的CAN控制器模塊是一個完全的控制器，完全支持2.0協(xié)議，可工作在標準模式或擴展模式下。它采用郵箱發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，對接收郵箱可配置接收屏蔽字，可編程位定時器、可編程中斷配置、可編程總線喚醒功能，自動回復遠程請求，當發(fā)送出現(xiàn)錯誤或仲裁時丟失數(shù)據(jù)時，控制器自動重發(fā)，具有總線錯誤診斷功能，可工作在自測試模式下。
在進行電路設計時為進一步提高系統(tǒng)抗干擾能力，避免下井儀器相互之間通過總線耦合干擾信號，在微處理器1和CAN收發(fā)器5之間用兩片光電隔離芯片6N134作為發(fā)送光電耦合器4、接收光電耦合器3進行電氣隔離，6N134采用軍品級器件，其結(jié)溫為175℃，速度為10Mbits/s，遠遠滿足CAN總線的速率要求。
光電耦合器6N134的發(fā)光二極管的工作電流為10～20mA，如果小于10mA，發(fā)光二極管不能正常工作，如果大于20mA，有可能燒壞發(fā)光二極管。由于微處理器1的引腳CANTX灌電流最大僅4mA，驅(qū)動不了發(fā)光二極管，所以中間加一SN5407作為驅(qū)動器2，驅(qū)動器2的灌電流可達30mA。發(fā)光二極管正向壓降1.4V，在接5V供電時，加在負載電阻上的壓降不足3.6V，為滿足電流要求，負載電阻應在180～360Ω之間，兼顧功耗及可靠性，經(jīng)過試驗確定負載電阻250～260Ω時效果最好，故R3、R4選為250Ω。
6N134輸出為集電極開路形式，輸出應加上拉電阻，輸出電平由上拉電壓決定。CAN收發(fā)器5發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端TXD用+5V上拉，微處理器1接收數(shù)據(jù)輸入端CANRX輸入電平為+3.3V，用+3.3V上拉?？紤]輸出低電平時的灌電流最大為20mA，+5V上拉電壓時上拉電阻阻值應大于250Ω；+3.3V上拉電壓時上拉電阻阻值應大于165Ω。電阻過大，功耗變小，輸出波形不陡，電阻過小波形變好，但功耗變大。故上拉電阻R5選為390Ω，R1選為250Ω。
通信信號傳輸?shù)綄Ь€的端點時會發(fā)生反射，反射信號會干擾正常信號的傳輸，因而總線終端120Ω的匹配電阻R6對匹配總線阻抗起著相當重要的作用，忽略掉它，會使數(shù)據(jù)通信的抗干擾性和可靠性大大降低，甚至無法通信。
CAN收發(fā)器5采用了最高速度可達2Mbits/s的高速收發(fā)器MAX3050ASA來驅(qū)動總線。MAX3050ASA具有熱保護功能，關(guān)斷溫度為165℃。
此外，聯(lián)接CAN收發(fā)器5的一側(cè)電源CAN5V采用單獨一組電源供電，該電源與系統(tǒng)電源+5V、+3.3V通過電源變壓器實現(xiàn)電氣隔離，從而實現(xiàn)儀器之間電氣隔離。
權(quán)利要求1.一種測井儀器通訊電路由集成CAN控制器的微處理器(1)、驅(qū)動器(2)、發(fā)送光電耦合器(4)、接收光電耦合器(3)及CAN收發(fā)器(5)組成，其特征在于微處理器(1)的數(shù)據(jù)發(fā)送端CANTX連接驅(qū)動器(2)輸入端，驅(qū)動器(2)輸出端通過R3連接發(fā)送光電耦合器(4)的輸入端，光電耦合器(4)的輸出端連接CAN收發(fā)器(5)的發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端TXD；CAN收發(fā)器(5)接收數(shù)據(jù)輸出端RXD通過R4連接接收光電耦合器(3)輸入端，接收光電耦合器3輸出端連接微處理器(1)的數(shù)據(jù)接收輸入端CANRX。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測井儀器通訊電路，其特征在于發(fā)送光電耦合器(4)供電及輸出，接收光電耦合器(3)的輸入，CAN收發(fā)器(5)均采用單獨的+5V電源供電，通過電源變壓器實現(xiàn)總線與控制部分的電源隔離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測井儀器通訊電路，其特征在于CAN收發(fā)器(5)終端連接匹配電阻R6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測井儀器通訊電路，其特征在于處理器(1)采用帶有集成CAN控制器的DSP芯片TMS320LF2407APGES。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測井儀器通訊電路，其特征在于發(fā)送光電耦合器(4)、接收光電耦合器(3)采用6N134。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測井儀器通訊電路，其特征在于驅(qū)動器(2)采用SN5407，電阻(R3)、(R4)為150-300Ω。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種測井儀器通訊電路，其特征在于匹配電阻(R6)為100-120Ω。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測井儀器通訊電路，其特征在于CAN收發(fā)器(5)采用MAX3050ASA。
專利摘要本實用新型是一種使石油勘探測井儀器在高溫環(huán)境下可靠通訊的測井儀器通訊電路，由微處理器1、驅(qū)動器2、收發(fā)送光電耦合器4、3及CAN收發(fā)器5組成，微處理器1的數(shù)據(jù)發(fā)送端CANTX連接驅(qū)動器2輸入端，驅(qū)動器2輸出端通過R3連接發(fā)送光電耦合器4的輸入端，光電耦合器4的輸出端連接CAN收發(fā)器5的發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端TXD；收發(fā)器5接收數(shù)據(jù)輸出端RXD通過R4連接接收光電耦合器3輸入端，接收光電耦合器3輸出端連接微處理器1的數(shù)據(jù)接收輸入端CANRX。本實用新型在環(huán)境溫度為165℃條件下實現(xiàn)速率為1Mbits/s的高速通訊，通訊的容錯性和魯棒性很高，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠。
文檔編號E21B47/12GK2898300SQ20062011636
公開日2007年5月9日 申請日期2006年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月26日
發(fā)明者孫欽濤, 陳寶, 王煒, 賀飛 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團測井有限公司