高温井径仪器电路及高温井的测试系统的制作方法_3

文档序号:8710429阅读:来源:国知局
的,该高温井径仪器电路还包括控制器局域网络CAN总线16 ;CAN总线16,用于接收MCU15发送的电压数据并将电压数据上传至地面处理系统18。
[0058]本实用新型实施例提供的高温井径仪器电路,通过CAN总线16实现MCU15与地面处理系统18的通讯,将原有通讯速度210Kbps的曼彻斯特总线提升为通讯速度IMbps的CAN总线16,提高了数据的传输速率。
[0059]具体的,CAN总线16网络各节点之间的数据通信实时性强;首先,CAN控制器工作于多种方式,网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据,并且CAN协议废除了站地址编码,而代之以对通信数据进行编码,这可使不同的节点同时接收到相同的数据,这些特点使得CAN总线16构成的网络各节点之间的数据通信实时性强,并且容易构成冗余结构,提高系统的可靠性和系统的灵活性。而利用RS-485总线及曼彻斯特总线只能构成主从式结构系统,通信方式也只能以主站轮询的方式进行,系统的实时性、可靠性较差。
[0060]另外,CAN总行缩短了开发周期,CAN总线16通过CAN收发器接口芯片SN65hvd233-HT的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连,而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态,CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会在出现在RS-485总线网络中的现象,即当系统有错误,出现多节点同时向总线发送数据时,导致总线呈现短路,从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能,以使总线上其他节点的操作不受影响,从而保证不会出现象在网络中,因个别节点出现问题,使得总线处于“死锁”状态。而且,CAN具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现,从而大大降低系统开发难度,缩短了开发周期,这些是仅有电气协议的RS-485总线及曼彻斯特总线无法比拟的。
[0061]进一步的,该高温井径仪器电路中,信号调理电路13包括:运算放大电路与多路选择器12电连接,用于对所需电压信号进行运算放大处理;电平转换电路与运算放大电路电连接,用于将运放处理后的所需电压信号的电平转换为预设电平值。
[0062]具体的,信号调理电路13能够实现对多路选择器12选择的电压模拟量信号进行预处理,预处理可以为运放处理和电平转换处理;故信号调理电路13可以是包括运放处理电路和电平转换处理电路,分别实现电压模拟量信号的运算放大和电平转换,以使得与预处理后的信号满足MCU15的要求。
[0063]进一步的,该高温井径仪器电路中,信号调理电路13还包括:隔离电路与电平转换电路电连接,用于对预设电平值的所需电压信号进行高阻隔离处理;整形电路分别与隔离电路和MCU15电连接,用于对高阻隔离处理后的所需电压信号进行整形处理,用以输出预设波形的所需电压信号并发送至MCU15。
[0064]另外,预处理还包括高阻隔离和整形,故信号调理电路13还包括隔离电路和整形电路,分别实现电压模拟量信号的高阻隔离和整形,以使得与预处理后的信号满足MCU15的要求。
[0065]具体的,由于ADC采样电路的输入阻抗低且阻抗值可变,故其输入需采用高阻隔离电路,目的是使输入信号源的信号不会受到ADC采样电路的低阻抗输入电阻的影响,而高阻隔离电路的输出电阻值非常低,其相对的ADC采样电路的输入电阻是个高阻,不会影响到输入信号,故高阻隔离处理保证了 ADC采样电路采集到不失真的信号。
[0066]具体的,整形电路其可以是RC(Resistance-Capacitance Circuits,相移电路)电路,即是将接收到的电压模拟量信号进行数模转换,输出需要的波形信号。
[0067]需要说明的是,本实施例中,信号调理电路13包括的运算放大电路、电平转换电路、隔离电路和整形电路依次电连接,而在本实用新型中,其连接顺序并不限制于此,只要能够实现上述预处理功能,则本实用新型对信号调理电路13包括的上述电路的连接方式并不做具体要求。
[0068]进一步的,该高温井径仪器电路还包括模拟数字转换器ADC采样电路14 ;ADC采样电路14分别与信号调理电路13和MCU15电连接,用于对经过预处理后输出的电压数据进行模数转换,并将模数转换后的电压数据发送至MCU15。
[0069]具体的,通过ADC采样电路14将模拟电压模拟量信号转换为数字电压模拟量信号,数字信号的抗干扰能力强,且稳定性好,便于后续的分析。
[0070]进一步的,该高温井径仪器电路还包括温度补偿模块;温度补偿模块分别与位移传感器11和MCU15电连接,用于实时监测位移传感器11的温度,并在检测到位移传感器11存在温度漂移现象时,对位移传感器11进行温度补偿。
[0071]本实施例中,如当位移传感器11的工作环境温度过高或者过低,致使位移传感器11存在温度漂移现象时,可以使用温度补偿模块对温度进行补偿,如在环境温度过低时,自动补偿环境温度使环境温度适当提高;在环境温度过高时,自动补偿环境温度使环境温度适当降低,以减少甚至避免温度漂移现象。
[0072]进一步的,该高温井径仪器电路还包括电源模块17 ;电源模块17,用于为位移传感器11、多路选择器12、信号调理电路13以及MCU15供电。
[0073]具体的,现有仪器供电采用5V,+15V,-15V三种电源,电源设计复杂,功耗大,体积大。而本实施例中,设计为5V电压模块为MCU15供电,简化了电源设计,达到减小电源体积和耗电功率的目的。
[0074]下面结合图1-图3对本实用新型提供的高温井径仪器电路整体进行简要说明:
[0075]本实用新型提供的高温井径仪器电路具体讲为200度高温六臂井径仪器电路,其包括MCU15、磁阻角位移传感器、模拟开关、信号调理电路13、ADC采样电路14和CAN总线16,通过MCU15控制上述其器件工作,如控制磁阻角位移传感器测量位移并输出出多路电压模拟量信号等;磁阻角位移传感器则根据MCU15的控制指令,测量的井壁位移信息并根据输出多路电压模拟量信号,磁阻角位移传感器输出24路的电压模拟量通过模拟开关的选择和信号调理电路13的整形,进入ADC模数变换电路,CPU读取相应的数据,每50mS完成一次全部传感器输出电压的采集,把采集的到的数据通过CAN总线16上传地面处理系统18。
[0076]本实用新型提供的高温井径仪器电路中,由采集电路(即磁阻角位移传感器、模拟开关、信号调理电路13和ADC采样电路14)采集24路电压模拟量信号,由控制电路(包括CPU和CAN总线16) CPU输出负责采集24路电压模拟量信号的数值,完成数值处理,并控制采集顺序和采集方式,同时负责与通讯短节交换数据和指令。采集电路和控制电路采用了工作温度210°C以上的芯片组,内部程序提供了对传感器温度漂移的温度曲线补偿算法,使仪器刻度后可以线性工作在-10°C至210°C温度范围,输出稳定度达到0.05%。
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