一种用于矿用钻孔探测的差分通讯和供电共用两芯线装置的制作方法

本实用新型涉及矿井钻孔安全检测技术领域，尤其涉及一种用于矿用钻孔探测的差分通讯和供电共用两芯线装置。

背景技术：

煤田地面钻孔探测仪器和资料处理方法经过近50年的发展，已相当成熟，而在煤矿井下，随着综合机械化采煤技术的发展，也迫切需要发展有效的井下钻孔探测技术，以确保煤炭生产高产高效。如果能把地面钻孔探测仪器移植到煤矿井下，可极大的节约从地面到井下的打钻时间和费用，但由于煤矿特殊的防爆要求、有限的施工空间及对仪器功耗的限制,而且矿井钻孔探测工作的场所是狭小的煤矿巷道，因此，矿井下研发的探测仪器必须是精度高、体积小、易携带、高可靠性且综合化强度高。

矿用钻孔探测的通讯和供电装置是矿井下钻孔探测不可或缺的通讯和供电装置，随着电子科技技术的不断发展，矿井下钻孔探测系统得到不断更新和完善。但是，传统的矿井下钻孔探测系统所用的通讯和供电一般采用四芯屏蔽线缆，两芯用于通讯，两芯用于供电，又由于矿井下钻孔探测系统所用的线缆超过100m，线缆比较笨重，这样给现场探测施工带来诸多不便，降低了矿井下钻孔探测效率，针对这种情况，某些公司也采用通讯和供电共用两芯线缆的方式，但他们的系统通讯采用单端方式，这种方式降低了数据传输时的抗干扰能力，缩短传输距离和减小了传输速率，从而造成了数据传输的不稳定。

为了解决矿井下钻孔探测施工不便和数据传输不稳定的问题，近几年来，在矿井下钻孔探测数据传输方面，某些公司采用了增粗线缆线径和增强传输功率，虽然在某种程度上解决了通讯速度和通讯距离的问题，但这不仅增加了设备的成本，而且如果采用两芯线缆单端传输方式根本上无法解决抗干扰能力、传输距离和传输速率的问题，所以矿井下探测采用差分通讯和供电共用两芯线缆方式具有重大意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于矿用钻孔探测的差分通讯和供电共用两芯线装置。

本实用新型采用的技术方案是：

一种用于矿用钻孔探测的差分通讯和供电共用两芯线装置，其包括主机和从机。主机包括微处理器a、供电电源、隔离电路a和隔离通讯驱动电路a，从机包括微处理器b、电源电路、隔离电路b和隔离通讯驱动电路b。在主机中，微处理器a与隔离通讯驱动电路a连接，供电电源与隔离电路a连接，隔离电路a与隔离通讯驱动电路a连接。在从机中，微处理器b与隔离通讯驱动电路b连接，电源电路与隔离电路b连接，隔离电路b与隔离通讯驱动电路b连接。主机与从机通过两芯线缆连接。具体地，隔离通讯驱动电路a具有两路信号线，隔离通讯驱动电路a的两路信号线分别与两芯线缆的一端的两个芯线对应连接，隔离电路a具有两路供电连接端，隔离电路a的两路供电连接端分别与两芯线缆的一端的两个芯线对应连接；隔离通讯驱动电路b具有两路信号线，隔离通讯驱动电路b的两路信号线分别与两芯线缆的另一端的两个芯线对应连接，隔离电路b具有两路电源接线端，隔离电路b的两路电源接线端分别与两芯线缆的另一端的两个芯线对应连接。

所述的主机中微处理器a的rx端与隔离通讯驱动电路a的rxd端连接，微处理器a的tx端与隔离通讯驱动电路a的txd端连接；隔离通讯驱动电路a中can控制器u2通讯端canh与隔直电容c3的ca1端连接，隔离通讯驱动电路a中can控制器u2通讯端canl与隔直电容c4的ca3端连接。

所述的主机中供电电源输出端v+与隔离电路a中隔交流电感l1的la1端连接，供电电源输出端v-与隔离电路a中隔交流电感l2的la3端连接。

所述主机中隔离通讯驱动电路a中隔直电容c3的ca2端与隔离电路a中隔交流电感l1的la2端连接于a点，隔离通讯驱动电路a中隔直电容c4的ca4端与隔离电路a中隔交流电感l2的la4端连接于b点。

所述的从机中微处理器b的rx端与隔离通讯驱动电路b的rxd端连接，微处理器b的tx端与隔离通讯驱动电路b的txd端连接；隔离通讯驱动电路b中can控制器u3通讯端canh与隔直电容c5的cb2端连接，隔离通讯驱动电路b中can控制器u3通讯端canl与隔直电容c6的cb4端连接。

所述从机中隔离电路b中隔交流电感l3的lb2端与电源电路中电源芯片u4输入端vin连接，隔离电路b中隔交流电感l4的lb4端与电源电路中电源芯片u4的gnd端、滤波电容c8负端连接于地端dgnd，电源电路中电源芯片u4输出端vout与滤波电容c8正端连接于电源端3.3v。

所述从机中隔离通讯驱动电路b中隔直电容c5的cb1端与隔离电路b中隔交流电感l3的lb1端连接于c点，隔离通讯驱动电路b中隔直电容c6的cb3端与隔离电路b中隔交流电感l4的lb3端连接于d点。

所述主机a点通过两芯线缆与从机c点连接，主机b点通过两芯线缆与从机d点连接。

所述的主机中的隔离通讯驱动电路a中的隔直流电容c3和c4选择大于等于0.01uf的聚丙烯电容；所述的从机中的隔离通讯驱动电路b中的隔直流电容c5和c6选择大于等于0.01uf的聚丙烯电容。

所述的主机中的隔离电路a中隔交流电感l1和l2选择大于200uh、功率大于500mw以上的高频阻交流线圈电感；所述的从机中的隔离电路b中隔交流电感l3和l4选择大于200uh、功率大于500mw以上的高频阻交流线圈电感。

所述的主机和从机连接的两芯线缆选用双脚屏蔽线缆，每芯线径大于等于0.33mm。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：在矿井下钻孔探测过程中使用两芯线缆完成数据传输和主机对从机的供电，与传统所使用的四芯线缆相比，节省了线缆芯数。同时，采用差分通讯方式，与其它单端通讯方式相比具有抗干扰能力强、传输距离远和传输速率高的优势。总之，采用本实用新型具有数据传输稳定可靠误码率低，施工方便、使用灵活、应用广泛、探测效率高的特点，而且也节省了成本。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明；

图1为本实用新型一种用于矿用钻孔探测的差分通讯和供电共用两芯线装置的结构示意图；

图2为本实用新型一种用于矿用钻孔探测的差分通讯和供电共用两芯线装置的电路原理框图。

具体实施方式

如图1或2所示，本实用新型一种用于矿用钻孔探测的差分通讯和供电共用两芯线装置，包括主机（1）和从机（7）。主机1包括微处理器a（4）、供电电源（2）、隔离电路a（3）和隔离通讯驱动电路a（5），从机包括微处理器b（11）、电源电路（9）、隔离电路b（8）和隔离通讯驱动电路b（10）。在主机中，微处理器a（4）与隔离通讯驱动电路a（5）连接，供电电源（2）与隔离电路a（3）连接，隔离电路a（3）与隔离通讯驱动电路a（5）连接。在从机中，微处理器b（11）与隔离通讯驱动电路b（10）连接，电源电路（9）与隔离电路b（8）连接，隔离电路b（8）与隔离通讯驱动电路b（10）连接。主机（1）与从机（7）通过两芯线缆（6）连接。

具体地，隔离通讯驱动电路a（5）具有两路信号线，隔离通讯驱动电路a（5）的两路信号线分别与两芯线缆（6）的一端的两个芯线对应连接，隔离电路a（3）具有两路供电连接端，隔离电路a（3）的两路供电连接端分别与两芯线缆（6）的一端的两个芯线对应连接；隔离通讯驱动电路b（10）具有两路信号线，隔离通讯驱动电路b（10）的两路信号线分别与两芯线缆（6）的另一端的两个芯线对应连接，隔离电路b（8）具有两路电源接线端，隔离电路b（8）的两路电源接线端分别与两芯线缆（6）的另一端的两个芯线对应连接。

具体地，在图2中，所述的主机（1）中微处理器a（4）的rx端与隔离通讯驱动电路a（5）的rxd端连接，微处理器a（4）的tx端与隔离通讯驱动电路a（5）的txd端连接；隔离通讯驱动电路a（5）中can控制器u2通讯端canh与隔直电容c3的ca1端连接，隔离通讯驱动电路a（5）中can控制器u2通讯端canl与隔直电容c4的ca3端连接。其中所述隔离通讯驱动电路a（5）中的can控制器u2选择微芯科技生产的mcp2515，其电源为3.3v，电源端并接0.1uf去耦滤波电容c2，c3和c4是隔直流通交流电容，均选择0.01uf聚丙烯电容，工作时防止供电直流电压串入损害微处理器a（4）和隔离通讯驱动电路a（5）中u2，而通讯时交流信号能够通过其与从机（7）进行数据传输。

具体地，在图2中，所述的主机（1）中供电电源（2）输出端v+与隔离电路a（3）中隔交流电感l1的la1端连接，供电电源（2）输出端v-与隔离电路a（3）中隔交流电感l2的la3端连接。其中所述供电电源（2）中电源选择额定电压为18.5v的高能锂电池，其正、负两端并接有10uf/35v钽电容，隔离电路a（3）中l1和l2是隔交流通直流电感，两者均选择1mh高频阻交流线圈电感，工作时可以防止数据通讯时交流信号串入影响供电电源（2）的性能，而供电电源（2）通过隔离电路a（3）对从机（7）进行供电。

具体地，在图2中，所述主机（1）中隔离通讯驱动电路a（5）中隔直电容c3的ca2端与隔离电路a（3）中隔交流电感l1的la2端连接于a点，隔离通讯驱动电路a（5）中隔直电容c4的ca4端与隔离电路a（3）中隔交流电感l2的la4端连接于b点。工作时，主机（1）通过a、b对从机（7）供电，同时，主机（1）与从机（7）的通讯也是通过a、b，从而实现本实用新型。

具体地，在图2中，所述的从机（7）中微处理器b（11）的rx端与隔离通讯驱动电路b（10）的rxd端连接，微处理器b（11）的tx端与隔离通讯驱动电路b（10）的txd端连接；隔离通讯驱动电路b（10）中can控制器u3通讯端canh与隔直电容c5的cb2端连接，隔离通讯驱动电路b（10）中can控制器u3通讯端canl与隔直电容c6的cb4端连接。其中所述隔离通讯驱动电路b（10）中的can控制器u3选择微芯科技生产的mcp2515，其电源为3.3v，电源端并接0.1uf去耦滤波电容c9，c5和c6是隔直流通交流电容，均选择0.01uf聚丙烯电容，工作时防止供电直流电压串入损害微处理器b（11）和隔离通讯驱动电路b（10）中can控制器u3，而通讯时交流信号能够通过其与主机（1）进行数据传输。

具体地，在图2中，所述从机（7）中隔离电路b（8）中隔交流电感l3的lb2端与电源电路（9）中电源芯片u4输入端vin连接，隔离电路b（8）中隔交流电感l4的lb4端与电源电路（9）中电源芯片u4的gnd端、滤波电容c8负端连接于地端dgnd，电源电路（9）中电源芯片u4输出端vout与滤波电容c8正端连接于电源端3.3v。其中所述隔离电路b（8）中l1和l2是隔交流通直流电感，两者均选择1mh高频阻交流线圈电感，工作时可以防止通讯时交流信号串入影响电源电路（9）的性能，而主机（1）供电通过隔离电路b（8）为电源电路（9）提供电源，电源电路（9）电源芯片选择金升阳dc/dc模块k7803-1000r3(l)，去耦滤波电容c7为10uf，去耦滤波电容c8为22uf，电源电路输出3.3v直流电压。

具体地，在图2中，所述从机（7）中隔离通讯驱动电路b（10）中隔直电容c5的cb1端与隔离电路b（8）中隔交流电感l3的lb1端连接于c点，隔离通讯驱动电路b（10）中隔直电容c6的cb3端与隔离电路b（8）中隔交流电感l4的lb3端连接于d点。工作时，主机（1）通过a、b传输到c、d对从机（7）进行供电，同时，主机（1）与从机（7）的通讯是通过主机（1）的a、b和从机（7）的c、d之间的两芯线缆（6）进行数据传输，从而实现本实用新型。

本实用新型解决了目前矿井下钻孔探测四芯线缆造成施工不灵活且不方便而且解决成本高的问题，同时差分通讯方式克服了单端通讯方式抗干扰能力、传输距离短、传输速率的的缺点，从而提高了矿井下钻孔探测工作效率，具有实质性的特点和进步。上面结合附图对本实用新型的实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

本实用新型公开一种用于矿用钻孔探测的差分通讯和供电共用两芯线装置，其包括主机和从机。主机包括微处理器a、供电电源、隔离电路a和隔离通讯驱动电路a，从机包括微处理器b、电源电路、隔离电路b和隔离通讯驱动电路b。在主机中，微处理器a与隔离通讯驱动电路a连接，供电电源与隔离电路a连接，隔离电路a与隔离通讯驱动电路a连接。在从机中，微处理器b与隔离通讯驱动电路b连接，电源电路与隔离电路b连接，隔离电路b与隔离通讯驱动电路b连接。主机与从机通过两芯线缆连接，这样主机和从机所使用的两芯线缆既可以用于差分通讯，也可以用于直流供电，减少线缆芯数，既方便，又可靠。