организация системы сбора геофизических данных, разработка интерфейса и протоколов обмена Опции

[stells]

озадачился разработкой такой системы:

тенденцией развития подобных систем является переход к цифровому обмену между регистратором и скважинными приборами. Преимущества такого подхода очевидны:
- унификация интерфейса прибор-регистратор;
- помехозащищенность информации;
- возможность приема различной (в том числе служебной) информации от нескольких приборов (сборки) по одному кабелю;
- возможность управления прибором в процессе каротажа.
Целями настоящей работы являются:
- разработка протокола обмена между регистратором и ПК;
- разработка протокола обмена между скважинными приборами (СП) и регистратором (РГ).
В качестве интерфейса связи между РГ и ПК может быть применен любой известный последовательный интерфейс передачи данных. Для простоты реализации новой системы сохраняется интерфейс RS-232, использующийся в настоящее время.
В качестве интерфейса связи между РГ и СП разработан свой интерфейс (Interface Devices for Chinks – IDC).

лежат уже на столе регистратор, имитатор скважинного прибора, лежит на полу катушка с 300м достаточно "плохого" французского кабеля (сопротивление ТПЖ порядка 80Ом/км), набросал описание протокола и алгоритмы обработки пакетов данных.
регистратор содержит источник питания скважинных приборов 60В/20Вт, реализацию интерфейса IDC, обработку сигналов от датчиков меток и глубины (энкодер), интерфейс RS-232:

не особо рассчитываю, что кто-то будет вчитываться, но все же... может быть найдутся единомышленники или просто возникнут интересные идеи?
[attachment=38687:________...______V1.doc]

Сообщение отредактировал stells - Nov 30 2009, 14:37

[serebr]

Программный способ, про который я написал, правильнее всё же называть не гистерезис, а антизвон. Этот алгоритм устраняет кратковременные "метания" сигнала туда-сюда, настоящего гистерезиса в нём нет.
Для получения программного гистерезиса в приведенный выше алгоритм надо добавить небольшую арифметику. Например так: на счётчик пропускать относительно меньшее число тех импульсов, которые по полярности противоположны состоянию нашего выходного RS триггера. В таком случае получим одновременно "антизвон" и гистерезис.

[stells]

Программный способ, про который я написал, правильнее всё же называть не гистерезис, а антизвон.

ну да, выравнивание скважности здесь не будет. мало того, если идет последовательность "10" или "01", то длительность сигнала низкого или высокого уровня удваивается, а триггер все-равно перебросится. да и вообще, Манчестер - самосинхронизирующийся код, нужно детектировать эти синхронизирующие переходы. второй вариант не понял, но выравнивание скважности - не цель.
я планирую программно сканировать сигнал на выходе приемника трансивера в некотором интервале времени, когда ожидается синхронизирующий переход, и записывать значение сигнала в сдвиговый регистр. при определенном значении в сдвиговом регистре, например 00001111 или 11110000, фиксировать бит. вернее с учетом возможного дребезга (и то, если он будет, пока я его вообще не вижу), если получено значение в сдвиговом регистре 00001011 или 11110100, то оценивается соотношение нулей и единиц в старшей и младшей тетрадах сдвигового регистра. тут беда в том, что сканировать с высокой частотой нет возможности - не останется времени на выполнение других программ, поэтому на битовый интервал возможны 6-12 отсчетов, не больше.
конкретную частоту сканирования буду подбирать при отладке, оценивая счетчик ошибок. в принципе можно будет сделать и программное снижение скорости передачи при превышении количества ошибок определенного значения, и исправление одиночных ошибок. пока делаю как попроще

Сообщение отредактировал stells - Dec 11 2009, 04:21

[serebr]

ну да, выравнивание скважности здесь не будет.

Выравнивать скважность и не надо, главное эту скважность не нарушать своим приёмником. Предложенный алгоритм скважность не нарушает, т.к. работает симметрично как по отношению к переходу из 0 в 1 так и обратно. Для малого количества отсчётов на битовый интервал нужно только уменьшить размер счётчика до 2-4 отсчётов.

Если будет всего 6-12 отсчётов на битовый интервал, то для определения порога я бы поставил нормальный АЦП вместо дискриминатора. Тогда проблема определения уровня сигнала для начала его декодирования отпала бы сама собой. Стоит это удовольствие сущие копейки. Там уже можно сделать и программный гистерезис и антизвон и вообще что угодно.

Можно поставить и микроконтроллер со встроенным АЦП на 10-12 бит.

Если развить тему дальше, то на входе после АЦП добавил бы совсем простенькую ПЛИС, сделал на ней всю необходимую обработку. Возможности модернизации проекта приблизились бы к приемлемому уровню. Если нет опыта работы с ПЛИС, то можно поставить сигнальный процессор, но не исключено, что с его обвязкой хлопот будет даже больше, чем с ПЛИС. Как говорится, на вкус и цвет товарищей нет.

Сообщение отредактировал serebr - Dec 11 2009, 05:23

[stells]

Если будет всего 6-12 отсчётов на битовый интервал, то для определения порога я бы поставил нормальный АЦП вместо дискриминатора. Тогда проблема определения уровня сигнала для начала его декодирования отпала бы сама собой. Стоит это удовольствие сущие копейки. Там уже можно сделать и программный гистерезис и антизвон и вообще что угодно.

хоть АЦП и копейки стоит, но все-равно это лишние аппаратные затраты. к тому же его нужно защищать от перенапряжений на шине, а в серийных трансиверах это уже сделано. нет, велосипед изобретать не буду, нормально будут работать трансиверы, они уже нормально работают. если еще и хватит их гистерезиса без смещения, то вообще хорошо
спасибо, serebr

[serebr]

хоть АЦП и копейки стоит, но все-равно это лишние аппаратные затраты. к тому же его нужно защищать от перенапряжений на шине, а в серийных трансиверах это уже сделано. нет, велосипед изобретать не буду, нормально будут работать трансиверы, они уже нормально работают. если еще и хватит их гистерезиса без смещения, то вообще хорошо

По поводу встроенной защиты в трансиверах может оказаться не всё так гладко. Какие конденсаторы стоят в качестве развязывающих?

[stells]

По поводу встроенной защиты в трансиверах может оказаться не всё так гладко. Какие конденсаторы стоят в качестве развязывающих?

конденсаторы приличные, 4,7мкФ сейчас. но "горячее" подключение пробовал, держат трансиверы

[serebr]

конденсаторы приличные, 4,7мкФ сейчас. но "горячее" подключение пробовал, держат трансиверы

Лучше попробовать "горячее" отключение. Кабельный коллектор имеет свойство хоть и изредка, но устраивать разрыв цепи, т.к. работает по принципу скользящего контакта. Частота этого эффекта сильно зависит от того, как коллектор обслуживается и обслуживается ли он вообще. Опять же операторы иногда умудряются выдёргивать разъем с прибора, когда он запитан. Каротажный кабель сам по себе обладает индуктивностью. Кроме того, цепи фильтров питания тоже содержат дроссели. У вас питание приборов - постоянка 60 В, значит ток питания может достигать 1 А или даже ещё больше.
Дуга при разрыве цепи питания может быть весьма приличная, сам видел не раз. Что будет с трансиверами, подключенными через несколько микрофарад к такой цепи, нетрудно представить. Мы немало помучились с защитой своей электроники.

[stells]

Лучше попробовать "горячее" отключение.Каротажный кабель сам по себе обладает индуктивностью. Кроме того, цепи фильтров питания тоже содержат дроссели. У вас питание приборов - постоянка 60 В, значит ток питания может достигать 1 А или даже ещё больше.

блок питания сейчас 20Вт, поэтому максимальный ток в линию 350мА. отключение тоже пробовал, пока нормально, но и максимального тока еще не было. в принципе разделительные конденсаторы должны удержать броски напряжения на индуктивностях фильтров и кабеля, но обратить внимание все-равно надо будет, спасибо.

[serebr]

блок питания сейчас 20Вт, поэтому максимальный ток в линию 350мА. отключение тоже пробовал, пока нормально, но и максимального тока еще не было. в принципе разделительные конденсаторы должны удержать броски напряжения на индуктивностях фильтров и кабеля, но обратить внимание все-равно надо будет, спасибо.

Самим конденсаторам скорее всего ничего не будет, они выдержат. А вот то, что стоит за конденсаторами, скорее всего сгорит. Конденсаторы пропустят быстрое нарастание напряжения через себя без заметных потерь и весь скачок высадится уже за ними. Характерное время спада импульса за конденсаторами можно оценить как 4.7 мкф*120 ом/2 = 250 мкс. Я думаю, что за такое время любая защита в трансиверах сгорит, если на их входе будут сотни вольт.

[stells]

Самим конденсаторам скорее всего ничего не будет, они выдержат. А вот то, что стоит за конденсаторами, скорее всего сгорит.

да, подгорают входы трансиверов. не полностью выгорают (они продолжают работать), но смещение уплывает. как защитить? исходная схемка включения такая:

для защиты от перенапряжений есть такой вариант:

но, во-первых, в моем случае подтяжка осуществляется по-другому, а, во-вторых, мне не совсем понятно, для чего защита делается от -7 до +12В. может быть лучше от GND до Vcc? так и попроще будет:

предохранители (или резисторы) исключены, т.к. ток ограничен дросселями (не более 150мА), стабилитроны на 5,1В. индуктивность кабеля не рассматриваю, т.к. она заведомо намного ниже индуктивностей дросселей. постоянная времени перезаряда емкости p-n-перехода стабилитрона (Cстабилитрона=100пФ, Lдросселя=10мГн) составляет примерно 1мкс.
пока не попробовал такой вариант (теперь уже после праздников), но может кто-нибудь увидит косяк?

[gridinp]

да, подгорают входы трансиверов. не полностью выгорают (они продолжают работать), но смещение уплывает. как защитить?

Да, может проще трансформаторы импульсные поставить и квазитроичный код, так по моему вся проводная
телеметрия в сейсморазведке работает, очень нормальный способ.