Доброго времени суток.
Требуется передавать информацию от датчиков из погружного скважинного устройства в наземное устройство управления по геофизическому кабелю типа КГ3-1.5 длиной до 5 км. Посоветуйте где и что почитать по вопросу построения такой системы передачи-приема на МК типа ATMEGA. Может есть готовое решение, доступное для повторения. Заранее благодарен.

Вот это кабель, что ли?

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Почитайте про RS-485

вот, например, почитайте:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

вот еще:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

а вообще уточните, можно ли Вам использовать броню кабеля. если можно, то по 3-м жилам + броня Вы спокойно передадите питание и тот же RS-485

Вроде нормальный вопрос, но причём здесь ATMEGA? К средствам связи она не имеет никакого отношения. Никаких особенностей для решения подобных задач - тоже. С точки зрения реализации протоколов передачи данных - ничем не выделяется среди других МК. Так что, если пример построения такой системы будет использовать, например, PIC?

Какие объемы информации ? Если небольшие, то соорудить модем на чем-то вроде MX604 или же купить готовый ...

А вот и готовое изделие:
http://www.skbpa.ru/catalog/models/before/mdv23.htm

На Украине делают скважинные приборы? Вау...

Для успешного приема телеметрии важным условием является сбалансированность сигнала: сумма длительностей положительных импульсов должна равняться сумме длительностей отрицательных. Поэтому RS-485 не годится. Второе важное условие - максимальная узость спектра. По этой причине не годятся разного рода преобразователи RS-485 в узкие импульсы. Идеальным является фазоманипулированный код описанный у stells в doc-файле. В нем есть только импульсы двух длительностей, отличающихся в два раза. Отдельной проблемой является синхронизация такого кода, т.е. определение перовго слова. Можно сделать паузу, на порядок большую, чем длительность бита. Но в этому случае в начале и конце пакета будут переходные процессы, мешающие приему. Кроме того, наличие пауз уменьшает скорость передачи. Поэтому чаще используется непрерывная передача. У нас для синхронизации используется следующий протокол: каждое слово состоит из 16 бит данных, бита нечетности и бита конца слова, котороый всегда равен единице. В качестве синхронизации используется 18 нулевых бит. Таким образом, прием 18 нулей подряд означает, что следующим будет первый бит первого слова.

я недавно слышал, что Россия с кем-то собирается разрабатывать черноморский шельф, так почему-бы и Украине этим не заниматься

я-то в общем тоже по пути использования Манчестера пошел, только систему еще не доделал (рутинной работой приходится заниматься):
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...=70189&st=0

для синхронизации использую последовательность, как в MIL-STD-1553 (это только 3 бита). тратить 18 бит при достаточно плохой пропускной способности кабеля - расточительно (по-моему). если передается достаточно большой массив данных, то это незаметно, но если нужно передать только 1 командное слово и получить в ответ 1 слово данных, то... Вы понимаете

Если следовать MIL-STD-1553, то придется использовать битовые интервалы полуторной длительности, а это снижает надежность обнаружения (отличить две длительности отличающиеся в 2 раза проще, чем обнаруживать отличающиеся в 1.5 раза) и расширяет спектр.

Надежность приема важнее, а пропускной способности при скорости 16 кГц хватает для большинства применений.

я вполне с Вами согласен, окончательно с протоколом на физическом уровне еще не определился, возможно он будет изменен в процессе отладки, благо он формируется программно (в скважинном приборе несколько контроллеров, соединенных по I2C, один из них выполняет только функцию обработки протокола)

serebr предлагал еще один вариант, если он интересен, то нужно у нему обратиться:

Фигасе скорость, мы с одной своей экзотической телеметрией только 300 достигли. А что такое QAM 64?

http://broadcasting.ru/wiki/index.php?title=QAM
цифровое телевидение, скважинный телевизор можно сделать

Подозреваю, что человеку нужно передавать не более сотен байт в секунду. Хотя ...

Скважинный телевизор было бы прикольно...

Кабель кг3-1,5 грузонесущий кабель, 3 жилы + броня. для передачи данных будет использоваться одна жила + броня. две другие жилы запаралелены + броня нагружены постоянным током 2-3А. Внизу данные с датчиков собираются МК и отправляются наверх, где попадают на МК управления всей системой и обрабатываются. Скорости передачи будут порядка 10 - 30 Кб/с. Начал копать в сторону однопроводного CAN. Atmel - контроллер, потому что переходить на другую платформу сейчас нет времени. кроме того у atmelА есть CAN на борту. Сигналы от датчиков: напряжение от АЦП, датчик температуры. Щас прочитаю все посты...

а что у Вас там должно потреблять такой ток? и что за напряжение от АЦП? что прибор делает-то?

Датчик температуры - это пара бат в секунду. АЦП - как получится, но едва ли вы выжмете более десятка килибайт. Да и надо ли это ? Если все же надо, то есть еще DSL - модемы, например, его можно построить на MT8971, MT8972 и их аналогах. Идея с CAN и прочими цифровыми интерфейсами мне представляется непригодной. Разве что можно попробовать токовую петлю. И то не факт, что она будет работать нормально. Но попробовать можно. Кстати, решение это предельно простое (в таком применении надежность очень важна) и дешевое. Передатчик - один транзистор + сопротивление, от номинала которого зависит помехоустойчивость ...

Характеристики кабеля не очень: 25 ом/км, индуктивность 3.6 мгн\км (подозреваю жила-жила), емкость 0,1мкФ/км. Устройство обрабатывает скважины электроразрядным способом (ударные волны в жидкости). Делаю оперативный контроль за состоянием погружной части: напруга на высоковольных кондерах+температура перегрева разных элементов + счетчик разрядных импульсов.

Инфа по манчестеру 2 интересная, спасибо. буду изучать и думать. Кажись как раз для моего случаю.

пушка для очистки прифильтровой зоны?
еще один вариант bullit предлагал:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

т.е. информация передается поверх питания, тот же манчестер. сердечники не насыщаются за счет встречного протекания тока по вторичкам.

только в Вашем случае последовательные согласующие резисторы надо убрать (а то на них все напряжение упадет), а для согласования использовать параллельные R или RC-терминаторы на концах. вместо ключей К1, К2 и схемы приемника - те же трансиверы RS-485, только среднюю точку тогда на полпитания

CAN для этих целей абсолютно не приспособлен - у него пакет данных очень короткий (кажется не более 6 байт), а всё обрамление, (адреса, служебные биты) в 2-3 раза больше. Не говоря уже о том, что адресация здесь совершенно излишня. Оптимальный вариант для таких скоростей - фазоманипулированный код aka "манчестер".

P.S. А куда продавать планируете, если не секрет?

Подавали не только постоянку питания, но и переменку (50 и 300 Гц) и еще импульсы управления.
Проблем со связью не было
3 жилы+броня. Давно было. Но если покопаться-- на старом месте схемы можно найти

Питать прибор переменкой нет никакого смысла - все равно ведь в приборе импульсный источник питания, значит придется переменку выпрямлять, сглаживать, значит понадобятся силовые диоды и большие конденсаторы. Да еще и с землей проблемы при двухполупериодном выпрямлении.

а мы гидропневматическую пушку выпускаем... надо?

Предудущая модель прибора работает на переменке 3 кГц. Внизу повышающий транс. Используется две жилы для силового питания. Одну жилу и броню я использую для передачи наверх счетного импульса примерно 20 миллисекунд. На верху его кушает система управления. Сейчас заказчик хочет видеть на экране еще несколько параметров. Макс. частота разрядов с 1кДж в новом изделии 1Гц. В старом 0,25Гц. Вчера предложенные стати почитал по RS и манчестеру. Надо еще почитать для начала мозговой деятельности. Поищу. Две жилы забиты под силовое питание +1000 наверху + 3А. Остается 1+броня для данных. или наоборот.

счетные импульсы можно передавать положительные и отрицательные - это уже возможность передать 2 параметра. если еще и по питанию так же передавать положительные и отрицательные, то можно в итоге передать 4 параметра. я так сейчас делаю в интерфейсных платах приборов, расчитаных на применение со старой аппаратурой, работающей со счетными импульсами

На той стороне ведь, кроме прибора, наверняка ещё что-то есть. Мотор может быть, например, переменного тока.
Но автору эти хитрости даже не нужны, у него есть свободная жила:


В этом случае решение обещает быть несложным: токовая петля (как вариант, двухполярная) и примитивный помехоустойчивый код. Никакого CAN-а или друго подобного протокола не нужно. Адресация ни к чему, передача однонаправленная. Только для борьбы с отражениями некоторые меры предпринять придётся, да и то не серьёзные: скорость тоже невысокая нужна. Постоянный ток, опять же - наводок мало.

Питать прибор частотой больше 400 Гц - это варварство. Основная часть энергии уйдет в емкость кабеля. Если уж вашему прибору требуется большая мощность, то лучше питать его во-первых постоянкой, во-вторых увеличить напряжение, вплоть до 300 В, а в приборе поставить преобразователь, будет гораздо экономичнее энергетически. Ну и питать относительно брони, конечно.


Импульсы создают несбалансированный сигнал, в зависимости от их количества плавает нулевая линия, что вызовет трудности с приемом.


Тогда манчестер - количество параметров можно увеличивать неограниченно.


Не понял, 1000 Вольт?! А кабель допускает? Никогда не видел приборов с питанием больше 300 В, а подавляющее большинство обходится меньшим.
Лучше подавать относительно брони по одной жиле питание, по другой - сигнал. Или как предлагал stells - фантомный трансформатор, благодаря ему можно увеличить скорость телеметрии, но зато через его обмотки будет течь весь ток питания, придется их мотать толстым проводом и на большом сердечнике.

да, переменка, да еще высоковольтная... наверное в нее не стоит лезть с данными. оставшаяся 1 жила с броней - несимметричная линия для передачи дифференциальных сигналов. может и стоит подумать над предложением Herz'а - передавать двуполярной токовой петлей, но это только в одну сторону. а как у Вас подается команда на формирование разрядных импульсов? если просто подачей высокого, то чем питается прибор?

Все равно лучше сделать преобразователь в приборе, тем более многие контроллеры имеют для этого соответствующую периферию.

Повышали частоту до 3кгц чтобы влезть в габарит в скважине. Система работает на самопробое -> достигли +30кВ -> разряд и т.д. Щас инвертор внизу - сверху передается постоянка.

По посту ув. Герца нашел кое-что http://www.elfaelectronics.com.ua/cgi-bin/...artnr=25-671-13

А вот еще, несколько дешевле -> http://www.insat.ru/products/?category=156

аааа... то есть прибор опускается без питания, устанавливается на точку, а потом подается питание?


да их море, есть микросхемки специальные:
http://compeljournal.ru/enews/2010/5/5

да, включаем, обрабатываем, приподымаем и дальше обрабатываем и т.д.

Чего это она несимметричная? А одножильные приборы как рабоатют? Там по одной жиле передают питание в прибор и по ней же прибор передает телеметрию. До 16 кГц без проблем, это уже при большей скорости нужнодифференциально, сежду жилами сигнал генерить.

это я имел ввиду трансиверы RS-485 на эту пару поставить с развязкой через конденсаторы. в этом случае параметры брони и жилы будут сильно отличаться и дифсигнал будет перекошен

двуполярная токовая петля (классическая схема источника тока):
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
ОУ - мощный, допустим opa552, питание его двуполярное (именно ему правда коррекция нужна при работе с крутыми фронтами, 100-200пФ впараллель резистору ОС). V1, V2 - выходы с портов контроллера 0/5В, дергаем один выход - положительный импульс тока, другой - отрицательный. R6 - сопротивление кабеля. диоды D1,D2 - оптопары (заодно гальваническая развязка на случай, если кабель пробьет). ток в петле +-50мА (зависит от R1)

что-то я нигде не нашел, как делается согласование для токовой петли (если его вообще делают)

Насколько я помню из опыта работы с геофизиками в запсибе типичная глубина скважины 3км и температура там около 90-100 градусов.
Самый популярный процессор ПИК16 ввиду дубовости и неприхотливости.
А на украине примерно 5 км и температура примерно 150 градусов.
И вся скважинная аппаратура делелась на лампах .Собственно не представляю на чем еще можно сделать.
Если 150 плюс собственное тепловыделение.АВР боюсь не покатит.
По кабелям всегда гнали манчестер.Обычно пользуют самые дешевые 3х-проводные кабеля так-что про симметричную линию можно сразу забыть.
Броню для передачи использовать нельзя.При разматывании кабеля с катушки она трется витками друг о друга .
Потом на нее наносят магнитные метки глубины, электромагнитом естественно.
Ну и еще есть более тонкие нюансы.
У геофизиков куча спецлитературы в которой рассматриваются в том числе и системы передачи инфы по их кабелям.Они конечно дилетатнты в системах передачи инфы и читать местами смешно , но их опусы основаны на многолетнем реальном опыте.

См. http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_do...nts/doc4073.pdf стр. 7
Например: ATmega88(168)-15AD


Это как? Две линии из трех нельзя выделить для передачи информации?


Что за глупости? http://electronix.ru/forum/index.php?showt...mp;#entry878006

http://www.microchip.com/stellent/idcplg?I...;param=en544687
В геофизических приборах применяется как передача относительно брони, так и по двум жилам.
Последняя лучше в силу своей относительной симметрии(Особенно когда есть мощный источник помех).

Естественно по 2м жилам сигнал и земля.Только они не полностью симметричные поскольку по земле идет еще и ток питания.
В геофизике используется более 400 разновидностей приборов.Многие затертых лет разработки поскольку переделка их не имеет смысла ввиду большой стоимости и малой используемости.У многих "ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ" интерфейсы придуманные их разработчиками.
Такой зоопарк что мама не горюй.Там есть все что угодно ,в том числе и передача сигнала или питания по броне.

Так-что для курсовика или диплома можно не стесняться в выборе , а вот для реальной работы ..... см выше.






Ну 150 это предельная для кристалла , хотя уже можно как-то прогибаться .Поставить аккумулятор холода в прибор и выиграть минут 20-30 рабочего времени.Для некоторых видов исследований типа самой популярной инклинометрии пойдет.

Нет, это именно температура окружающей среды.
TI выпускает ряд микросхем, включая процессоры ARM, на температуру более 200 градусов, но они стоят под $1000.

Подскажите пожалуйста ссылочку на эти контроллеры от TI, а то мы по привычке греем до 150 ATMega128.

Ну вот например: Microcontrollers
А вообще у них по сайту все ищется.

Это как понять?

Требования заказчика чтоб прибор работал при 150 градусах, вот и приходится использовать микросхемы не предназначенные для таких температур. В частности хорошо держат эту температуру микроконтроллеры семейства ATMega.

Высокотемпературные компоненты TI
http://www.compeljournal.ru/enews/2010/11/8

То есть вы греете свою плату и если она работает, то считаете что все нормально? Думаю, 150 градусов выдержит любая атмега. Но недолго. И если через год они начнут массово дохнуть, то будет очень неприятно.

У высокотемпературных микросхем делается другая топология и для тестирования их греют гораздо дольше. Например здесь утверждается, что микросхемы работают полгода при 125 градусах.

А много ли скважин с температурой выше хотя-бы 100 градусов? Да и сами устройства включают только во время каротажа. При совокупности этих факторов приборы находятся много лет в эксплуатации без каких-либо серьёзных претензий по электронике.