专利名称：一种石油勘探测井仪数据采集器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油勘探测井仪数据采集器。 技术背彔
石油勘探测井仪数据采集器包括采集电路、通讯接口。测井数据采 集器是联系井下仪器与遥传的中间环节，通过井下仪器总线与遥传连接， 负责井下仪器数据采集和处理，接收地面下发的控制命令及上传采集和 处理的数据。井下仪器种类较多，但具有很多共性，如模拟信号采集、 继电器控制等。以往设计的采集器，采用一些分离器件实现逻辑功能， 造成电路复杂，成本过高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种采用CPLD芯片实现分离逻辑器件功 能，满足测井仪器高精度数据采集，井下仪器对复杂数据的处理，减少 元器件数量，增加仪器的可靠性的石油勘探测井仪数据采集。
本实用新型采用如下技术方案
一种测井仪器数据采集器包括多路模拟开关1、可编程增益放大
器2、 A/D转换器3、 DSP控制器4、 CPLD芯片5及电平驱动芯片6;
电路结构如下多路模拟开关1的输入信号IN1 IN8连接测井仪器 前端处理电路的输出；多路模拟开关1输出管脚12连接可编程增益放大 器2的输入管脚3;可编程增益放大器2的输出管脚8、 9连接A/D转换 器3的输入管脚13; A/D转换器3的数据总线AD0 AD11连接CPLD芯片 5的数据总线AD0 AD11; DSP控制器4的数据总线D0 D15，地址总线 A0 A4，读写控制信号线IS、 RD、 WE连接CPLD芯片5的数据总线D0 D15，地址总线A0 A4，读写控制信号线IS、 RD、 WE; CPLD芯片5的模拟道选择总线SA0 SA2连接多路模拟开关1的模拟道选择总线SA0 SA2; CPLD芯片5的控制信号线STS、 R/C连接A/D转换器3的控制信号 线STS、 R/C; CPLD芯片5的增益控制信号线GAIN连接可编程增益放大 器2的增益控制信号线GAIN; CPLD芯片5的控制信号线STO、 ST1连接 电平驱动芯片6的1、 3输入管脚；电平驱动芯片6的2、 4输出管脚 RelayO、 Relayl连接继电器控制输入端。 测井仪器数据采集电路的工作过程是-
1、 数据采集状态控制锁存器用于锁存来自DSP的控制信号，如多路 模拟开关模拟道选择控制信号，可编程增益放大器增益控制信号，AD转 换器读/转换启动信号，以及继电器状态控制信号等。多路模拟量信号连 接到多路模拟开关1的信号输入端，由多路模拟开关1选通其中一路输 出至可编程增益放大器2的输入端，增益变换后输出至A/D转换器3的 10V量程输入端。DSP控制器4通过CPLD芯片5进行信号采集控制。
2、 每路模拟信号经过AD转换后DSP控制器4要根据第一次结果的 值来决定是否要进行第二次AD转换。如第一次结果在一312mV 312mV， DSP会把增益调整为16倍，进行第二次AD转换，否则以第一次转换作 为最终记录。
本实用新型的有益效果测井仪器数据采集器安装在井下电子仪器 骨架上，通过通讯接口与遥传连接。在测井施工中能够准确采集到毫伏 级的信号，满足井下仪器数据采集处理的需要，电路稳定可靠。并且减 少了采集电路元器件数量，提高测井数据采集水平。
图1是本实用新型测井仪器数据采集电路示意图。 图中，1.多路模拟开关，2.可编程增益放大器，3.A/D转换器，4. DSP 控制器，5.CPLD芯片，6.电平驱动芯片。 具体实施方
以下结合附图1对本实用新型进行详细描述。
多路模拟开关1采用8路选1高速模拟开关AD7501SQ，输入信号 IN1 IN8来自测井仪器前端处理电路的输出，输出管脚12连接可编程 增益放大器2的输入管脚3;可编程增益放大器2采用AD526SD，具有增 益误差低、非线性失真小、直流精度高和输入失调电压低等特点，可编 程增益放大器2的输出管脚8、 9连接A/D转换器3的输入管脚13; A/D 转换器3选用AD1674TD，是一个完整的、多用途、12位的模数转换器， 具有片内采样/保持放大器(SHA)、 10V的电压基准、时钟和三态输出缓 冲器，采样速率为10" s，具有较高的转换速率和转换精度，设计信号 输入范围为-5V +5V; A/D转换器3的数据总线AD0 AD11连接CPLD芯 片5的数据总线AD0 AD11;CPLD芯片5选用EPM7128AETI，+3. 3V供电， 兼容+5V输入，用来实现数据锁存及逻辑译码等功能；DSP控制器4采用 了 TMS320LF2407APGES; DSP控制器4的数据总线D0 D15，地址总线A0 A4，读写控制信号线IS、 RD、 WE连接CPLD芯片5的数据总线D0 D15， 地址总线A0 A4，读写控制信号线IS、 RD、 WE; CPLD芯片5的模拟道 选择总线SA0 SA2连接多路模拟开关1的模拟道选择总线SA0 SA2; CPLD芯片5的控制信号线STS、R/C连接A/D转换器3的控制信号线STS、 R/C; CPLD芯片5的增益控制信号线GAIN连接可编程增益放大器2的增 益控制信号线GAIN; CPLD芯片5的控制信号线STO、 ST1连接电平驱动 芯片6的1、 3输入管脚；电平驱动芯片6采用54HC04,电平驱动芯片6 的2、 4输出管脚RelayO、 Relayl连接继电器控制输入端。
经调理、滤波后的8路模拟量信号连接到多路模拟开关1的信号输 入端，由多路模拟开关1选择其中一路输出至可编程增益放大器2的输 入端，增益变换后输出至A/D转换器3的IOV量程输入端。DSP控制器4 通过CPLD芯片5进行信号采集控制。
为减少电路板的尺寸，降低元器件使用数量，提高仪器可靠性，本
实用新型采用CPLD来实现一些分离逻辑器件的功能。CPU)芯片5内部 构造了多路开关通道选择锁存器，增益控制锁存器，AD读/转换启动锁 存器，继电器状态控制锁存器，AD转换结果锁存器。每种锁存器都分配 一个地址，DSP控制器4通过地址数据总线将控制状态变量写入CPLD内 锁存器即可实现AD数据采集，继电器状态控制等。
DSP控制器4向CPLD芯片5的各控制锁存器写入控制命令，控制多 路模拟开关1的通道选择，可编程增益放大器2的增益，A/D转换器3 的读/转换启动信号，以及继电器状态控制信号。继电器状态控制信号经 驱动芯片6驱动后控制继电器的状态。A/D转换器3转换结束后将结果 锁存在CPLD芯片5的AD转换结果锁存器内等待DSP控制器4读取。
井下仪器前端处理好的模拟信号低通滤波后送入多路模拟开关，数 据采集时，首先进行通道选择，DSP控制器4执行写操作，将所要选择 的通道地址写入多路开关通道选择锁存器，以控制SA0 SA2作为多路模 拟开关1的通道地址信号。接着向增益控制锁存器写0，以使可编程增 益放大器2的增益为1。 AD转换前A/D转换器3的R/C为高电平，STS 为低电平，DSP控制器4发出启动A/D转换命令将R/C变低启动转换， 此时STS为高电平表示转换进行中，10n s后转换结束，STS产生负跳脉 冲将AD结果锁存锁存在CPLD芯片5内等待DSP控制器4读取，以解决 A/D转换器输出电平+5V与DSP输入电平+3. 3V不匹配的问题。
每路模拟信号经过AD转换后DSP控制器4要对结果进行判断，根据 第一次结果的值来决定是否进行第二次AD转换。当第一次AD转换结果 在一312mV 312mV， DSP控制器4会把增益调整为16 ，进行第二次AD 转换，如果第一次结果不在这一范围，就以第一次结果作为最终的结果 记录，这样可充分利用AD转换器的量程，保证小信号的转换精度。
权利要求1、一种石油勘探测井仪数据采集器，其包括多路模拟开关(1)、可编程增益放大器(2)、A/D转换器(3)、DSP控制器(4)、CPLD芯片(5)及电平驱动芯片(6)，其特征在于多路模拟开关(1)的输入信号IN1、IN2、IN3、IN4、IN5、IN6、IN7、IN8连接测井仪器前端处理电路的输出；多路模拟开关(1)输出管脚12连接可编程增益放大器(2)的输入管脚3；可编程增益放大器(2)的输出管脚8、9连接A/D转换器(3)的输入管脚13；A/D转换器(3)的数据总线AD0、AD1、AD2、AD3、AD4、AD5、AD6、AD7、AD8、AD9、AD10、AD11连接CPLD芯片(5)的数据总线AD0、AD1、AD2、AD3、AD4、AD5、AD6、AD7、AD8、AD9、AD10、AD11；DSP控制器(4)的数据总线D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14、D15，地址总线A0、A1、A2、A3、A4，读写控制信号线IS、RD、WE连接CPLD芯片(5)的数据总线D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14、D15，地址总线A0、A1、A2、A3、A4，读写控制信号线IS、RD、WE；CPLD芯片(5)的模拟道选择总线SA0、SA1、SA2连接多路模拟开关(1)的模拟道选择总线SA0、SA1、SA2；CPLD芯片(5)的控制信号线STS、R/C连接A/D转换器(3)的控制信号线STS、R/C；CPLD芯片(5)的增益控制信号线GAIN连接可编程增益放大器(2)的增益控制信号线GAIN；CPLD芯片(5)的控制信号线ST0、ST1连接电平驱动芯片(6)的1、3输入管脚；电平驱动芯片(6)的2、4输出管脚Relay0、Relay1连接继电器控制输入端。
专利摘要本实用新型涉及一种石油勘探测井仪数据采集器，多路模拟开关的输入连接测井仪输出，输出连接可编程增益放大器的输入；可编程增益放大器的输出连接A/D转换器的输入；A/D转换器的数据总线连接CPLD数据总线；DSP控制器数据总线，地址总线，读写控制信号线连接CPLD数据总线，地址总线，读写控制信号线；CPLD模拟道选择总线连接多路模拟开关的模拟道选择总线；CPLD控制信号线连接A/D转换器控制信号线；CPLD增益控制信号线连接可编程增益放大器增益控制信号线；CPLD控制信号线连接电平驱动的输入，电平驱动的输出连接继电器控制输入端；能够准确采集到毫伏级的信号，满足井下仪器数据采集需要，电路稳定可靠。
文档编号E21B47/12GK201041037SQ20072014897
公开日2008年3月26日 申请日期2007年4月28日 优先权日2007年4月28日
发明者孙钦涛, 宝 陈 申请人:中国石油天然气集团公司;中国石油集团测井有限公司