一种随钻测量仪与上位机之间的通信电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种随钻测量仪与上位机之间的通信电路包括通信模块、电源模块；通信模块包括TTL电平整形电路、驱动增强电路、电平转换电路、上位机；电源模块包括电源和电源变换电路；电源模块与通信模块中的接TTL电平整形电路、驱动增强电路、电平转换电路相连；该随钻测量仪与上位机之间的通信电路能够增加信号的抗干扰能力，减小上位机读取的数据与随钻测量仪检测到的数据之间的误差，有利于钻井工作人员做出正确的分析和决策。
【专利说明】
一种随钻测量仪与上位机之间的通信电路
技术领域
[0001]本实用新型属于钻井通信技术领域，特别涉及一种随钻测量仪与上位机之间的通信电路。
【背景技术】
[0002]在石油天然气开采过程中，随钻测量仪的作用是将采集到的井斜、方位、温度、压力等信息传送到上位机进行显示，供地面工作人员做出准确的判断和操作；随钻测量仪与上位机通信时经常由串口进行信息交互，串口通信在高温、振动等井下恶劣条件下的抗干扰能力差，且数据转换错误率较高。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种随钻测量仪和上位机之间的通信电路。
[0004]为此，本实用新型技术方案如下:
[0005]—种随钻测量仪与上位机之间的通信电路包括通信模块、电源模块；
[0006]通信模块包括TTL电平整形电路、驱动增强电路、电平转换电路;其中TTL电平整形电路一端接随钻测量仪的TTL电平输出端口，TTL电平整形电路另一端接电平转换电路；电平转换电路接上位机;驱动增强电路一端接随钻测量仪的TTL电平输入端口，驱动增强电路另一端接电平转换电路;电平转换电路与上位机之间进行双向通信；
[0007]电源模块包括电源和电源变换电路；电源接电源变换电路；电源变换电路接TTL电平整形电路、驱动增强电路、电平转换电路；
[0008]所述的TTL电平整形电路包括第三二极管D3、第四二极管D4、第四电阻R4、第五电阻R5、第五电容C5、第一反相器U2A;第三二极管D3的阳极与随钻测量仪的TTL电平输出端口相连，第三二极管D3的阴极接第一反相器U2A的输入端;第五电容C5、第四电阻R4、第五电阻R5依次串联在+5V电压与参考地之间；第一反相器U2A的输入端接在第四电阻R4和第五电阻R5之间；第四二极管D4并联在第五电容C5和第四电阻R4串联电路的两端，且第四二极管D4的阴极接+5V电压。
[0009]所述的电平转换电路包括电平转换芯片U3;电平转换芯片U3的VCC引脚接电源模块；电平转换芯片U3的Tl IN引脚接TTL电平整形电路中第一反相器U2A的输出端；电平转换芯片U3的TlOUT引脚与RlIN引脚均接上位机的RS232端口；电平转换芯片U3的RlOUT引脚接驱动增强电路中第三反相器U2C的输入端。
[0010]所述的驱动增强电路包括第二反相器U2B、第三反相器U2C、第四反相器U2D、第五二极管D5、第六二极管D6;第二反相器U2B、第四反相器U2D并联在第三反相器U2C的两端;第五二极管D5的阴极接+5V电压，第五二极管D5的阳极同时接第六二极管D6的阴极和第三反相器U2C的输出端，第六二极管D6的阳极接参考地;第三反相器U2C的输入端接电平转换电路中电平转换芯片U3的RlOUT引脚，第三反相器U2C的输出端接随钻测量仪的TTL电平输入端口。[0011 ]所述的电源变换电路包括电源变换芯片Ul、第一电阻Rl、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一二极管D1、第二二极管D2、电感LI;第一电容Cl的一端接电源变换芯片Ul的VOUT引脚，第一电容Cl的另一端接参考地;第二电容C2、第三电容C3均并联在第一电容Cl的两端；第四电容C4 一端接电源变换芯片Ul的SHDN引脚，第四电容C4的另一端接参考地;第三电阻R3接在电源变换芯片Ul的GND引脚和LBl引脚之间；第二电阻R2接在电源变换芯片Ul的LBl引脚与V+引脚之间；第一二极管Dl的阳极接电源变换芯片Ul的LBO引脚，第一二极管Dl的阴极接第一电阻Rl的一端;第一电阻Rl的另一端接电源变换芯片Ul的V+引脚；电感LI一端接电源变换芯片Ul的VOUT引脚，电感LI的另一端接第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阳极接地；电平转换芯片Ul的SHDN引脚与V+引脚相连;电源变换芯片Ul的SHDN弓丨脚接电源。
[0012]所述的电源变换电路的输出电压为+5V直流电压，且所述的电源变换芯片Ul采用MAX639芯片。
[0013]所述的电平转换芯片U3采用MAX233芯片。
[0014]所述的第二反相器U2B、第三反相器U2C、第四反相器U2D均采用MC74HC17芯片。
[0015]所述的第一反相器U2A采用MC74HC17芯片。
[0016]与现有技术相比，该随钻测量仪与上位机之间的通信电路能够增加信号的抗干扰能力，减小上位机读取的数据与随钻测量仪检测到的数据之间的误差，有利于钻井工作人员做出正确的分析和决策。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型提供的随钻测量仪与上位机之间的通信电路的结构框图。
[0018]图2为电源变换电路的电路图。
[0019]图3为电平转换电路的电路图。
[0020]图4为TTL电平整形电路的电路图。
[0021]图5为驱动增强电路的电路图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。
[0023]如图1-5所示，该随钻测量仪与上位机之间的通信电路包括通信模块1、电源模块2；
[0024]通信模块I包括TTL电平整形电路101、驱动增强电路102、电平转换电路103;其中TTL电平整形电路101—端接随钻测量仪的TTL电平输出端口，TTL电平整形电路101另一端接电平转换电路103;电平转换电路103接上位机104;驱动增强电路102—端接随钻测量仪的TTL电平输入端口，驱动增强电路102另一端接电平转换电路103;电平转换电路103与上位机104之间进行双向通{目；
[0025]电源模块2包括电源201和电源变换电路202;电源201接电源变换电路202;电源变换电路202接TTL电平整形电路101、驱动增强电路102、电平转换电路103;
[0026]所述的TTL电平整形电路101包括第三二极管D3、第四二极管D4、第四电阻R4、第五电阻R5、第五电容C5、第一反相器U2A;第三二极管D3的阳极与随钻测量仪的TTL电平输出端口相连，第三二极管D3的阴极接第一反相器U2A的输入端;第五电容C5、第四电阻R4、第五电阻R5依次串联在+5V电压与参考地之间；第一反相器U2A的输入端接在第四电阻R4和第五电阻R5之间；第四二极管D4并联在第五电容C5和第四电阻R4串联电路的两端，且第四二极管D4的阴极接+5V电压。
[0027]所述的电平转换电路103包括电平转换芯片U3;电平转换芯片U3的VCC引脚接电源模块2;电平转换芯片U3的TlIN引脚接TTL电平整形电路101中第一反相器U2A的输出端；电平转换芯片U3的TlOUT引脚与RlIN引脚均接上位机104的RS232端口；电平转换芯片U3的RlOUT引脚接驱动增强电路102中第三反相器U2C的输入端。
[0028]所述的驱动增强电路102包括第二反相器U2B、第三反相器U2C、第四反相器U2D、第五二极管D5、第六二极管D6;第二反相器U2B、第四反相器U2D并联在第三反相器U2C的两端；第五二极管D5的阴极接+5V电压，第五二极管D5的阳极同时接第六二极管D6的阴极和第三反相器U2C的输出端，第六二极管D6的阳极接参考地;第三反相器U2C的输入端接电平转换电路103中电平转换芯片U3的RlOUT引脚，第三反相器U2C的输出端接随钻测量仪的TTL电平输入端口。
[0029]所述的电源变换电路202包括电源变换芯片Ul、第一电阻Rl、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一二极管D1、第二二极管D2、电感LI;第一电容Cl的一端接电源变换芯片Ul的VOUT引脚，第一电容Cl的另一端接参考地;第二电容C2、第三电容C3均并联在第一电容Cl的两端;第四电容C4 一端接电源变换芯片Ul的SHDN引脚，第四电容C4的另一端接参考地;第三电阻R3接在电源变换芯片Ul的GND引脚和LBl引脚之间；第二电阻R2接在电源变换芯片Ul的LBl引脚与V+引脚之间；第一二极管Dl的阳极接电源变换芯片Ul的LBO引脚，第一二极管Dl的阴极接第一电阻Rl的一端;第一电阻Rl的另一端接电源变换芯片Ul的V+引脚；电感LI一端接电源变换芯片Ul的VOUT引脚，电感LI的另一端接第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阳极接地；电平转换芯片Ul的SHDN引脚与V+引脚相连;电源变换芯片Ul的SHDN引脚接电源201。
[0030]所述的电源变换电路202的输出电压为+5V直流电压，且所述的电源变换芯片Ul采用MAX639芯片。
[0031]所述的电平转换芯片U3采用MAX233芯片。
[0032]所述的第二反相器U2B、第三反相器U2C、第四反相器U2D均采用MC74HC17芯片。
[0033]所述的第一反相器U2A采用MC74HC17芯片。
[0034]本实用新型提供的随钻测量仪与上位机之间的通信电路的工作方式如下:
[0035]随钻测量仪将检测到的信号转化为TTL电平信号，并将TTL电平信号通过它自身的TTL电平输出端口传送到TTL电平整形电路101中，第五电容05对1'1电平信号进行滤波处理，在第四电阻R4、第五电阻R5的作用下，TTL电平信号强度增加，然后经第三二极管D3和第一反相器U2A整形，最后将滤波整形后的信号传送到电平转换电路103中，电平转换电路103将TTL电平转化为RS232电平，并经上位机104的RS232端口传送到上位机104进行显示，此时钻井工作人员对上位机104显示的数据进行分析并做出决策;上位机104收到随钻测量仪发送的信号后，对随钻测量仪进行应答，应答信号采用RS232电平，应答信号通过上位机104的RS232端口传送到电平转换电路103中，电平转换电路103将RS232电平信号转变为TTL电平信号，并传送到驱动增强电路102中，驱动增强电路102采用第二反相器U2B、第三反相器U2C、第四反相器U2D并联的方式提高TTL电平携带负载的能力，并由第五二极管D5和第六二极管D6将输出的TTL电平值限定在合理的范围内；驱动增强电路102输出的TTL电平信号通过随钻测量仪的TTL电平输入端口传送到随钻测量仪，从而实现随钻测量仪与上位机104之间的串口通信;在整个通信过程中，电源模块2为TTL电平整形电路101、电平转换电路103、驱动增强电路102中的芯片提供电能支持。
【主权项】
1.一种随钻测量仪与上位机之间的通信电路，其特征在于，所述的随钻测量仪与上位机之间的通信电路包括通信模块(I)、电源模块(2); 通信模块(I)包括TTL电平整形电路(101)、驱动增强电路(102)、电平转换电路(103);其中TTL电平整形电路(101)—端接随钻测量仪的TTL电平输出端口，TTL电平整形电路(101)另一端接电平转换电路(103);电平转换电路(103)接上位机(104);驱动增强电路(102)一端接随钻测量仪的TTL电平输入端口，驱动增强电路(102)另一端接电平转换电路(103);电平转换电路(103)与上位机(104)之间进行双向通信； 电源模块(2)包括电源(201)和电源变换电路(202);电源(201)接电源变换电路(202);电源变换电路(202)接TTL电平整形电路(101)、驱动增强电路(102)、电平转换电路(103)。2.根据权利要求1所述的随钻测量仪与上位机之间的通信电路，其特征在于，所述的TTL电平整形电路(101)包括第三二极管D3、第四二极管D4、第四电阻R4、第五电阻R5、第五电容C5、第一反相器U2A;第三二极管D3的阳极与随钻测量仪的TTL电平输出端口相连，第三二极管D3的阴极接第一反相器U2A的输入端;第五电容C5、第四电阻R4、第五电阻R5依次串联在+5V电压与参考地之间；第一反相器U2A的输入端接在第四电阻R4和第五电阻R5之间；第四二极管D4并联在第五电容C5和第四电阻R4串联电路的两端，且第四二极管D4的阴极接+5V电压。3.根据权利要求1所述的随钻测量仪与上位机之间的通信电路，其特征在于，所述的电平转换电路(103)包括电平转换芯片U3;电平转换芯片U3的VCC引脚接电源模块(2);电平转换芯片U3的TlIN引脚接TTL电平整形电路(101)中第一反相器U2A的输出端；电平转换芯片U3的TlOUT引脚与RlIN引脚均接上位机(104)的RS232端口；电平转换芯片U3的RlOUT引脚接驱动增强电路(102)中第三反相器U2C的输入端。4.根据权利要求1所述的随钻测量仪与上位机之间的通信电路，其特征在于，所述的驱动增强电路(102)包括第二反相器U2B、第三反相器U2C、第四反相器U2D、第五二极管D5、第六二极管D6;第二反相器U2B、第四反相器U2D并联在第三反相器U2C的两端;第五二极管D5的阴极接+5V电压，第五二极管D5的阳极同时接第六二极管D6的阴极和第三反相器U2C的输出端，第六二极管D6的阳极接参考地;第三反相器U2C的输入端接电平转换电路(103)中电平转换芯片U3的RlOUT引脚，第三反相器U2C的输出端接随钻测量仪的TTL电平输入端口。5.根据权利要求1所述的随钻测量仪与上位机之间的通信电路，其特征在于，所述的电源变换电路(202)包括电源变换芯片Ul、第一电阻Rl、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一二极管Dl、第二二极管D2、电感LI;第一电容Cl的一端接电源变换芯片Ul的VOUT引脚，第一电容Cl的另一端接参考地;第二电容C2、第三电容C3均并联在第一电容Cl的两端；第四电容C4 一端接电源变换芯片Ul的SHDN引脚，第四电容C4的另一端接参考地;第三电阻R3接在电源变换芯片Ul的GND引脚和LBI引脚之间；第二电阻R2接在电源变换芯片Ul的LBl引脚与V+引脚之间脚;第一二极管Dl的阳极接电源变换芯片UI的LBO引脚，第一二极管Dl的阴极接第一电阻Rl的一端;第一电阻Rl的另一端接电源变换芯片Ul的V+引脚；电感LI一端接电源变换芯片Ul的VOUT引脚，电感LI的另一端接第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阳极接地；电平转换芯片Ul的SHDN引脚与V+引脚相连；电源变换芯片Ul的SHDN引脚接电源(201)。6.根据权利要求5所述的随钻测量仪与上位机之间的通信电路，其特征在于，所述的电源变换电路(202)的输出电压为+5V直流电压，且所述的电源变换芯片Ul采用MAX639芯片。7.根据权利要求3所述的随钻测量仪与上位机之间的通信电路，其特征在于，所述的电平转换芯片U3采用MAX233芯片。8.根据权利要求4所述的随钻测量仪与上位机之间的通信电路，其特征在于，所述的第二反相器U2B、第三反相器U2C、第四反相器U2D均采用MC74HC17芯片。9.根据权利要求2所述的随钻测量仪与上位机之间的通信电路，所述的第一反相器U2A采用MC74HC17芯片。
【文档编号】G05B19/042GK205691997SQ201620602488
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月16日 公开号201620602488.X, CN 201620602488, CN 205691997 U, CN 205691997U, CN-U-205691997, CN201620602488, CN201620602488.X, CN205691997 U, CN205691997U
【发明人】陈景旺, 李楠, 李绍辉, 李志广, 王岗, 穴强, 苏士波
【申请人】中国石油集团渤海钻探工程有限公司