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D11T电法勘探技术说明书


D11T 电法勘探发送机技术说明书 电法勘探发送机技术说明书 发送机技术

D11T 电法勘探发送机技术说明书 电法勘探发送机技术说明书 发送机技术

中国科学院地质与地球物理研究所研制

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D11T 电法勘探发送机技术说明书 电法勘探发送机技术说明书 发送机技术
目录 一.仪器的主要

用途和性能 二.仪器的技术指标 三.仪器的硬件电路说明 四.仪器的软件程序说明 五.仪器的使用方法与操作步骤 六.仪器的配套部件与本仪器的连接方法 七.仪器自检测试方法 八.八仪器的保养方法与送修办法

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一.仪器的主要用途和性能 D03FD 电法勘探发送机是一台智能化网络化的野外电法勘探中使用的主机。主要用途是使用电阻率法,高密 度电阻率法,激发极化法(时域,频域)寻找地下矿体,地下水,地下空洞。寻找具有激发极化效应的金属矿, 如铜矿,铅锌矿,具有铜矿伴生的金矿。用高密度电阻率法可以寻找地下水,地下空洞,可用于工程物探中探测 铁路公路的路基质量。本仪器配套使用三相 220V 工业交流电或使用三相 50HZ 发电机(220V,5KW)发出的 220V 交流电,由专用三相隔离变压器转换成三相 50V~,100V~,200V~,300V~,400V~,500V~各种交流电输 入到本仪器。 本仪器在机内微机控制下, 可以输出幅度从 50V 到 500V 的方波信号或中间有停电的双向方波脉冲, 输出主大电流为 10A,输出最大功率为 10KW。波形的频率可变范围是周期为 128 秒到频率为 8KHZ,频率可连 续改变,最小变化步长为 1HZ。 仪器使用安全可靠,机内具有大功率 IGBT 模块控制的输出过电流自保电路,输出欠电流保护功能(防止野外 有人碰断供电线造成触电事故)。 本仪器中具有二条通讯控制二总线接口,一种是编码的二总线 PG 控制,用它可以同时控制 32 个供电电极控 制器联合工作, 可以控制用地址编码的供电电极 A 或 B“通”与“断”, 从而实现偶极偶极法中供电位置改变的功能。 另一种二总线控制是采用了 RS485 标准,它可以在二根线上实现发送和接受串行化的数据信号。用它与最多 32 个接收电极 (M, 放大器联接, N) 可以同时指挥 32 对 MN 电极同时测量从地下返回的电法测量参数 (?V1, ?V2) , 同时测量后暂存在放大器中的微处理机系统中,然后用 RS485 二总线分时的传送给 D03T-2 主机。这样的测量方 法就可以使野外工作效率大大提高, 可以实现大面积高密度的野外勘探工作, 特别适合寻矿中的大面积普查和工 程勘探工作。 仪器中还有一条三总线的 RS232 串行通讯接口,它可以与室内系统微型计算机(PC 机)实现串行通讯。本仪 器内有大容量的 Flash 存储器,它以野外数据记录的形式建立了一个野外数据记录本式的小型数据库。在本仪器 上可以记录,查找,也可以用 RS232 接口把整个野外记录数据库下载到 PC 机中去,形成 PC 机中 Acses 数据库 中的数据记录。这些原始记录可以为电法勘探人员进行资料后处理,用 PC 机中的各种处理软件实现野外地质剖 面参数的成图打印等工作。另外,本仪器还可以用 RS232 接口与一台专用的野外便携式电脑控制的 D03M 多功 能电法勘探仪联接,让多功能电法勘探仪实时控制 D03FD 发送机工作,实现野外数据采集与野外现场资料处理 (成图,显示)。 综上所述, 本仪器是一套用各种串行通讯联网的野外电法勘探局域网中的一台设备, 但是它可以单独作为一台 独立的电法勘探发送机使用。(用仪器自身具有的显示器键盘手动操作实现) 二.仪器的技术指标(参看图<1>,图<2>) (1)仪器的机械结构指标 材料:硬质铝合金,机箱和机架,面板全部铝质。 性能:防震,防水,全密封结构,轻便。 外形尺寸: 长:560mm;宽:340mm;高:330mm。 仪器重量: 23 公斤。 (2)仪器的电气指标 输入电压:交流直流双用(交流电频率 50Hz,60Hz,400Hz 兼容) 交流输入电压(3 相和箪相):50V,100V,200V,300V,400V,500V(由专用变压箱提供) 直流输入电压:50V~500V(由专用 DC/DC 变换器提供,或者由蓄电池组提供) 输入电流:100mA~10A。 输出电压:50V~1000V。
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输出频率范围:128 秒/周期~8KHz,变频用数字频率合成器完成,使得频率分辨率为 1/213,近似频率连续可调, 频率稳定性 1/10 万。 输出电流范围:100mA ~ 10A。当负载(即大地电阻)过大时有短路保护功能,当负载断开时有切断输出电压的 功能。 输出电流自检功能: 机内具有精确的交流方波输出电流隔离测量功能, 机内微机可以测量和记录输出电流的幅度, 电流测量精确度为 1% 。 输出波形:方波,正负间断的方波脉冲如下图所示
1 2 3 4

D

D

V1

V1

F DM
C C

V1

-V1

V1

-V1

V2 SP T DM -V2 SP

V2 SP

B

B

-V2

-V1

-V1

A

Title Size A4 Date: File: 1 2 3

WAV.S01
Number 30-Nov-2005 D:\lu\PROTEL\WAV.DDB Sheet of Drawn By: 4 Revision

A

显示器:采用可显示文字和图形的点阵式液晶显示器,显示分辨率为 128×64。带有 LED 全屏幕背光照明,可以 显示英文,数字,曲线图形。 键盘:采用密封式轻触按键,防尘,可靠。使用 5×4 键,与显示器配合工作形成提示式键盘选择命令操作系统。 备电:机内有密封免维护可充电蓄电池一块,输出 12V。在充足电后可提供仪器在野外一天的工作中使用。机内 的微机部分使用该备电工作可提高仪器的抗干扰性。对备电充电使用充电电缆线外接 220V,50Hz 交流电充电, 连续充电 8 ~ 12 小时。电池的充电电流大小在面板上有 CHAG-A 指示灯指示。充电时指示灯亮,待电池充足后 指示灯变暗(此时充电电流全动减小,但还有小电流充电)。另外还有一个指示灯 CHAG-V 在充电期间是常亮 的,它指示仪器在充电。注意,在充电时仪器应该处在控制电源开关 CONPW 关状态。 通讯功能: RS232 串行接口:该接口用于与 PC 机的 RS232 串行口联接实现实时控制和数据下载通讯。D03T-2 中的通讯软
4

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件在仪器的软件中(固化在 Flash 存储器中)用键盘命令可以激活该软件。在 PC 机一边需要用专用软件(用 VC++6.0 编制的工程软件 WARTER)配合工作。可实现仪器与 PC 机的通讯操作。 RS485 二总线串行通讯接口(光电隔离的串行通讯) RS485 通讯指标: 通讯波特率:9600Bd,通讯线最长距离为 1000 米。通讯输出 A,B 口电压是差动输出,工作电压 5V, A>B 输出“1”,B>A 输出“0”。RS485 中的 GND 线可以不接分机的 GND,但是为了提高抗共模干扰 最好把通讯分机的 GND 与主机的 GND 接在一起,这根线使用二芯屏蔽线的外屏蔽层线,为此要求分机部分的 计算机部分的 RS485 口的输出部分地线与大地是隔离的。在本仪器中使用分机中电池的 0V 作为 RS485 的地, 分机中的 RS485 接口中的信号线与分机中计算机部分的信号传输是采用光电耦合器实现的,所以分机中的计算机 部分的地线是与 RS485 部分的地线是隔离的,分机中的计算机部分的地线是与大地接通的。采用隔离的 RS485 通讯的好处是抗共模干扰性能强, 在电法勘探中分机处在不同接地点, 在发送机供电时会产生超过几百伏的共模 电压,如不采用隔离技术会使分机和主机的电路损坏。 RS485 与分机通讯电缆联接如下图所示

D03T RA 主机 GND RB

RA GND RB R03R 1 号分机

RA GND RB R03R 32 号分机

5

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三.仪器的硬件电路说明 *仪器总体方块图

6

1 4

2

3

C2 HV+

*D03FD 功率主迥路

BG12 D

A

R24

D 51K 100 8050 R1 R29 E3 100 3DG130 N5 31 D26
VB B

R15 1K R23

C1

N4

3DG130 R22 IR40SL6 IR40SL6 P1 1 R30 R31 R32 C4 0.068UF 100K/2W 100K/2W IGBT1 IGBT IGBT IGBT3 D27 1K P2 R21 1K 3CG23 1UF C3 1K

C2 0.33 100U/25V
+E5 -E5

C8 100P

D5

C1

FR104

R20

200P

10K

R37

10K

100U 4.7K

R17
VDCOUT

R18

VDC+

100K/1W IGBT IGBT5 D28 IR40SL6 IGBT IGBT2

D39

I2

D38

C5 .068/1200V

C

R35 10K

C

IR40SL6 D29

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D41

FR304 D40

AC2

FR304 100K/1W

E19 100U/400V

AC1

R82

IGBT IGBT4

R83

R33

100K/1W

AC/DC HGI V INPUT

FR304

FR304

E20 100U/400V IGBT 1200V 28A

100K/2W

C6 .068/1200V

+10V

010V

E1+

G0

.068/1200V

100K/2W

B R14 1K

C7

R34

B

T2 T2 E6 D6 100UF/25V C14
G1 E1 G2 E2

R38 10K
HV-

R36 10K

20KHZ1

D7

20KHZ2

VDC-

A FR104

Title
D06TMAIN.S01

E4 G4 E3 G4

0.1UF/35V

A Size A4 Date: File: 19-Dec-2006 C:\PROTEL\D06TMAIN.DDB Sheet of Drawn By: Number Revision

1

2

3

4

7

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*D03FD 变频器驱动电路
1 2 3 4

D
V 0 .0 1 -8 KC V 8 0 0K C +V +V 17 00 v /7 5 A 2 00 K

D

IGBT +8 V
7 3 2 5. 6 K L F3 51 4 D 1K S G 3 I RF 95 30 1K C 16 3 90 P 6 S S I RF 53 0 d 2. 2K S C

D3

J
G

J
D G

1

D4

J 2

C

R8
E

C

Z1
5K 5V 0V -V

J
D

J

5 12v 20 KHE

J

FR 10 4

+12V
C 17 C 19 0 .1 UF 0V

D28 D27
10 0U F/2 5V

B J 6 D25
C 18 10 0U F/2 5V C 20 0 .1 UF

B

D03TDR V.S01

D26

-12V LU

A

Title Size A4 Date: File: 1 2 3 29-Nov-2005 D:\lu\PROT EL\D03TDRV1.DDB Sheet of Drawn By: 4 Number Revision

A

8

1 12

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

XVCC

IC21B 74HC00
/XWR

J2 DB9 4 6 R33 1K VCC D C63 R30 5.1k
CA NR X /XRD

XVCC

5

CANH

8 7 6 5 IC44 6N139 VCC VCC R32 1K
CA NT X /X RD /X WR

D 0.1U V CC VCC 1 11 OC C VCC C41 0.1U VCC 10K WR3 10R R23 VCC C60 0.1U OC C VCC IC39 C55 0.1U 20 1 11 20 IC34 74HC573 VCC VCC

CANL

R29 120

RS CANH CANL VREF

D G ND V CC R

1 ISO_CANTX 2 3 4 ISO_CANRX

TE XE S INSTRU MEN TS U2 SN65HVD230

D11TCPU 原理图

1 6 2 7 3 8 4 9 5
XG ND

XGND

1 2 3 4 R31 5.1k 62256 8 7 6 5 IC 40 6N139 IC43 C53 0.1U VCC VCC 1 11 VCC P=Q SH2 20pin 19 OC C C56 0.1U VCC 20 IC32 74HC573 R26 4.7K V DD 74HC 573 2 3 4 5 6 7 8 9 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D
A8 A9 A1 0 A1 1 A1 2 A1 3 A1 4 A1 5

8 7 6 5

+5

0.1UF C10

1K

R1

10P C12

+5

1K R2

C6

100PF

C8

1000PF

C13 10P

1 2 3 4 GND 1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q 2 3 4 5 6 7 8 9 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D
XA 8 XA 9 XA 10 XA 11 XA 12 XA 13 XA 14 XA 15

8

7

6

5

8

7

6

AGND R12 2K

AGND 0.1UF AGND C15

5

AGND

10 19 18 17 16 15 14 13 12 GND 1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q

10 19 18 17 16 15 14 13 12

E1 JTA2 10PIN VDD R27 100R
AL E /R D /W R

IC4 LT806

IC7 LT806

47U/16V 1 3 5 7 9 2 4 TCK 6 TD O 8 10

1K R8

XA14 1 XA12 2 XA7 3 XA6 4 XA5 5 XA4 6 XA3 7 XA2 8 XA1 9 XA0 10 XD 0 11 XD 1 12 XD 2 13 14

AGND

A14 A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND
/X WR XA13 XA8 XA9 XA11 /X RD XA10 XA15 XD 7 XD 6 XD 5 XD 4 XD 3

VCC WE A13 A8 A9 A11 OE A10 CS D7 D6 D5 D4 D3

28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15

R5

1K

B1 R28 1K
TM S TD I /RST

1

2

3

4

1

2

3

100K C58 0.1U 10 0 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 80 79 78 77 76 C59 1UF
CA NR X CA NT X P4 .5 P4 .6 P4 .7 VD D DG ND

4

0.1UF

C14 0.1UF

AGND

AGND

-5

AGND

-5

AGND

P5 .0 P5 .1 P5 .2 P5 .3 P5 .4 P5 .5 P5 .6 P5 .7 P6 .0 P6 .1 P6 .2 P6 .3 P6 .4 A8 A9 A1 0 A1 1 A1 2 A1 3 A1 4 A1 5 A0 A1 A2 A3 A4 P6 .5 A5 P6 .6 A6 P6 .7 A7 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7

2 3 4 5 6 7 8 9 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D
XA0 XA1 XA2 XA3 XA4 XA5 XA6 XA7

GND 1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q 2 4 6 8 11 13 15 17 P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7

10 19 18 17 16 15 14 13 12

+5 VDD IC36 74HC245 C52 0.1U /R ST TD O TDI TC K TMS C ANR X CA NTX ALE /R D /W R VD D DGND A8 A9 A1 0 A1 1 A1 2 A1 3 A1 4 A1 5 A0 A1 A2 A3 A4 IC 22 74HC 688
AVDD

0.1UF C19

1K

R35

10P C17

+5

1K R11

XA11 XA12 XA13 XA14 XA15

3 5 7 9 12 14 16 18 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6 Q 7 0.1U C 61 G IC20 74HC138
XD 0 XD 1 XD 2 XD 3 XD 4 XD 5 XD 6 XD 7

C21 100PF C38 C36 C34 1 C54 VCC 0.1U C8051F060 IC27 V CC
KOSEL KISEL XA 8 XA 9 XA 10

C20 1000PF 1uf 0.1uf 0.1uf

C16 10P

8

7

6

5

8

7

6

AGND R4 2K

AGND 0.1UF AGND C7

5

AGND

9 12 7 14 5 16 3 18

47U/16V
AV + /RD

1K R7 19 1 E DIR GND VCC 10 C57 0.1U

P7 .0 P7 .1 P7 .2 P7 .3 P7 .4 P7 .5 P7 .6 P7 .7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

2 3 4 5 6 7 8 9 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 VCC 74HC244
XD0 XD1 XD2 XD3 XD4 XD5 XD6 XD7

18 17 16 15 14 13 12 11 20

IC41 C 2A1 1A4 2A2 1A3 2A3 1A2 2A4 1A1 2G 1G

C

B2

AGND IC23 AT45DB081B VCC
/Y7 FF00

R3

C18

R6 1K

1 2 3 4 5 6 7 8 A B C E1 E2 E3 Y 7 G ND
/Y0 /Y1 /Y2 /Y3 /Y4 /Y5 /Y6 F800 H F900 H FA00 H FB00 H FC00 FD00 FE00

VCC Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6

16 15 14 13 12 11 10 9

1

2

3

4

1

2

3

100K

4

0.1UF C42 0.1U 1 3 2
/XRD

C9 0.1UF

11 8 13 6 15 4 17 2

-5 IC21A 74HC00 IC5D 74HC02 11 13
/Y3

AGND

-5

AGND

DAC1 VR EF 2 VR EF D VR EF VB GAP1 VR EF 1 VR GND1 AI N1 G AIN1 AG ND AV+ CN VS R1 AVDD AG ND CN VSR0 AV + AG ND AIN0 AI N0 G VR GN D0 VR EF 0 VB GAP0 AG ND AV + DA C0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 2Y 1 1Y 4 2Y 2 1Y 3 2Y 3 1Y 2 2Y 4 1Y 1 DAC1 VREF2 VREFD VREF VBGAP1 VREF1 VRGND1 AIN1G AIN1 AGND AV+ CNVSR1 AVDD AGND CNVSR0 AV+ AGND AIN0 AIN0G VRGND0 VREF0 VBGAP0 AGND AV+ DAC0
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 VD D DG ND TXD0 RXD0 SPISCK SPIMISO SPIMOSI FLASHCS TXD1 RXD1 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 KI 0 KI 1 KI 2 KI 3 KI 4 KI 5 KI 6 KI 7

A5 A6 A7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 VDD DGND P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 19 1 10 20 IC6D 74H C00 12 11 13 IC5C 74H C02 8 10 9 6 10 8 5 4 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 IC19B 74HC02

E11

IC5 LT806

IC3 LT806

AGND

AGND

75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 GND VC C

AGND

R10 1K

GN D 1 2 VC C 3 V0 4 /X WR 5 /X RD 6 /Y 6 7 /C E XA 0 8 /R ST 9 XD 0 10 XD 1 11 XD 2 12 XD 3 13 XD 4 14 XD 5 15 XD 6 16 XD 7 17 FS 18 19 VO UT 20 LE DA LE DK 21

AGND

R34

C11

R9 1K

VCC

VCC

C37 1uf
P1 .7 P1 .6 P1 .5 P1 .4 P1 .3 P1 .2 P1 .1 P1 .0 XT AL 1 XT AL 2

XT AL1 XT AL2 MONEN P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 VD D DG ND P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P3.7 P3.6 P3.5 P3.4

VCC 12

+5 AGND AGND R24 1K 11.0592m hz C49
P2 .7 P2 .6 P2 .5 P2 .4 P2 .3 P2 .2 P2 .1 P2 .0 P3 .7 P3 .6 P3 .5 P3 .4

C4 A GND 1K B3 R25 C48 V 0.1U DD 9

C35 0.1uf

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

IC6C 74HC00

0.1

IC2 DS1302

9 10 11 12 13 14 15 16 RESPACK4 P2

8 7 6 5 4 3 2 1

R13 2k 8 BA T 7 P1 .0 6 P1 .1 5 P1 .4
GN D

CY3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 GND NC NC /CS SCK SI SO NC NC NC NC NC NC NC VCC NC NC /WP /RESET RD//BU NC NC NC NC NC NC NC NC

28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15

32.768khz

+2.5 V

1 2 3 4 AGN AGND D C51 33pf C50 33pf

IC14 LM431

C3 30p

KRES ET

KO 0 KO 1 KO 2 KO 3 KO 4 KO 5 KO 6 KO 7

20 PIN VCC 12 13 14 15 16 17 18 19 10 0.1U C62 20 R17 1K 1 2 3 4
RX D1

A GND

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IC15 6N139 R22 5.1k C47 0.1U IC24 MAX202 C46 0.1U
P1 .6 RS 455_DIR

VCC

YV CC

8Q 7Q 6Q 5Q 4Q 3Q 2Q 1Q GND

VCC R2 0 IC17 6N139 C43 0.1U
RX D0 TX D0

VCC

R18 1K

74HC573 IC42 8D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D C OC
/Y1 /XWR

IC16 C45 R19 1K 0.1U
P0 .6 TX D1

MAX487

R14

51 0

C40
IS RD X1

5.1k

J3 D B9

0.1

8 7 6 5 IC18 6N139

1 2 3 4

R2 1

8 2
T/R

1

2 1 3
XD 0 XD 1 XD 2 XD 3 XD 4 XD 5 XD 6 XD 7

1 2 3 4 5 6 7 8 C1+ V+ C1C2+ C2VT2OUT R2IN VCC GND T1OUT R1IN R1OUT T1IN T2IN R2OUT

16 15 14 13 12 11 10 9

7 5.1 k 3 4
ISTX D1

B

1 6 2 7 3 8 4 9 5 8 7 6 5 C44 0.1U 1 2 3 4

120

6

R16

11 1

RS 485_A

74HC02

IC19A

9 8 7 6 5 4 3 2

VC C

8 7 6 5

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

1uf

SH 3

C39

C2 30p

VCC2 X1 X2 GND

VCC1 SCLK I/O RST

RS 485_B

5

B

R15 510

YG ND

J5 DB9

ROUT

RIN

VCC 4 L2 100
+5V

1 6 2 7 3 8 4 9 5

RGND

VCC

IC26 OU T

47uf E10 4 I3 100 IC45 OU T E2 C32 0.1uf E9 GN D OU T IN 47uf VDD GND OUT IN
AVDD

VCC L5 100

4

L3 100 1 2 3 C64 0.1uf 100UF/16V
0V

GND OUT IN

AGND

+7.5 V

OU T

IC25

1117S _3.3V

100 L4 1117S _5V 1 2 3

AV + VB GA P0 VR GN D0 AI N0 AV + AG ND CN VS R1 AG ND AI N1 G VR EF 1 VR EF VR EF 2

E8 VCC 100UF/16V

E5 47uf

C29 0.1uf

E4 47uf C31 0.1uf

C30 0.1uf

1117S _3.3 V

L6 100

1 2 3

AV+

E6 47uf 47uf

E7

C65 0.1

D18 D17 D16 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1

B31 B30 B29 P2 .0 B28OX 0 P2 .1 B27OX 1 P2 .2 B26OX 2 P2 .3 B25OX 3 P2 .4 B24OX 4 P2 .5 B23OX 5 P2 .6 P2 .6 B22OX 6 P2 .7 B21OX 7 B20 B19 B18 P3 .5 B17OX 1_ 5 B16 B15 B12 B13 B12 P3 .6 B11OX 1_ 6 AG ND B10 +7 .5 V B9 P3 .7 B8 OX 1_ 7 -7 .5 V B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1

AGND V/F +5V OX0 OX1 OX2 OX3 OX4 OX5 OX6 OX7 /R D /W R

OX1_5 OX7

RI N +5V +5V GN D

SH5 PCBUS 47U/16V C5

0.1U E3

RS 485A RS 485B OX1_6 AGND +7.5V OX1_7 -7.5V RO UT

IC8
+7 .5V

+5 LT1763_5 E12 47U /16V 8 7 6 5 IN GND GND /SHDN OUT SENS GND BYP 1 2 3 4 E14 47U/16V

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15

C1 8 C1 7 C1 6 C1 5 C1 4 C1 3 C1 2 C1 1 C1 0 C9 C8 C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1

A3 1 A3 0 A2 9 A2 8 A2 7 A2 6 A2 5 A2 4 A2 3 A2 2 A2 1 A2 0 A1 9 A1 8 A1 7 A1 6 A1 5 A1 4 A1 3 A1 2 A1 1 A1 0 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1

AD 0 AD 1 AD 2 AD 3 AD 4 AD 5 AD 6 AD 7 GN D

XA 0 XA 1 XA 2 XA 3 XA 4 XA 5 XA 6 XA 7

/Y 5

AGND XD 0 XD 1 XD 2 XD 3 XD 4 XD 5 XD 6 XD 7

DA C0 AG ND VR EF 0 AI N0 G AG ND CN VS R0 AV DD AV + AI N1 VR GN D1 VB GA P1 VR EF D DA C1

A E13 47U/16V 1 2 3 4

IC1 LT1175-5 V IN ILIM 2 O UTPUT SENS VIN ILIM4 /SHD N GND 8 7 6 5 E15 47U/16V

A

-7.5 V

-5

Title Size A1 D ate: File: 4 5 6 7 8 9 10 11 Num ber

D11TCPU.S01
Revision 21-Jun-2011 C:\PROTEL\D11TCPU2.DDB Sheet of Drawn By: 12

1

2

3

9

1 8

2

3

4

5

6

7

14

OX1

7

6

14

OX0

11 1 3 R6 S CLK 5 D 11 CLK R Q +12 12 D 6 R GND Q 10 2 CLK IC6 4051 3 X 4 7 3 4 RST VCC GND VCC GND 10 8 13 9 S 5 D CLK R Q C1 0.1 14
LP FILT VCO

10 7 6 5

RST Q D S R9 10 Q +12 16 +12 16 C30 0.1UF C8 80.1 +12 16 0.1 C10 0.1 6 C2 Q 14 9 11 10 IC141A 4013 1 IC15C 4081 12 8 IC15D 4081 IC3C 4001 8 C23 0.1u R10 10k 3 GND 2
OX2 OX3 OX4 CN0 CN1 CN2

C18 1u 2 1 9 C40 10u 11 4001 IC3A 5 100 R3 330k 3 LF351 V CC IC13 R7 3.3k 4 1 5 3.3k R5 10k C20 R11 100 IC 12 4046 GND C21 0.1u 7 VEE 4 7 +12 100u -12 20P 8 R12 10k C25 60p C22 C24 INH A B C 1u 100p 6 11 10 9 6 2 3. 3k 7

IC4 4040

C12

8

10K R37

VCC 16

VCC

FV RA 2 RA 1 RA C

MC145151

CLK C19

N0 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 N12 N13 13 14 15 12 1 5 2 4 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 1 2 3 4 5 6 7 PCP PC1 BIN VCOUT INH CA CB ZEN AIN PC2 R2 R1 SF VCIN 15 14 13 12 11 10 9

VDD

*D03FD 波形发生器电路

RST 1u f R8

V SS

11

IC 11

3

20P

GND 7 IC15A 4081 1 8 3 2 4 5 R Q 12 13 IC15B 4081 6 +12 D CLK S 9 Q R38 10K 11 M1 R40 10K N2 11 13 +12 6 14 R24 10k 2 3 4013 S 1 5 D CLK R Q 2 GND 5 4 6 4 7 4 3 2 R18 10k 13 7 11 12 9 11 C5 100p D CLK R Q 10 12 8 9 10 IC23B 4012 6 C4 0.1 IC2A 4001 1 3 2 IC19B 4013 13 S Q IC2C 4001 8 10 9 M5 M4 3 4 5 +12 Q 1 IC23A 4012 IC19A 12 11 13 IC2B 4001 IC22C 4001 8 10 9 14 IC22B 4001 5 IC22A 4001 IC2D 4001 M2
F/T

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 IC3D 4001 12 11

9 7 6 5 3 2 4 13 12 14 15 1

C15

0.1u

C11 8

C17 0.1u

C16

VCC 16

VCC

2

R16 10K 12 R39 10K R19 10K 10

OX6

1:S TOP

"0" :TD , "1" : FD

0:S TART

012 V D 18 +12 V D 17 HAC 1 D 16 HAC 2 D 15 D 14 ACI N1 D 13 ACI N3 D 12 DRI V1+ D 11 +12 V D 10 FIL DOFF MGF ILD D9 DRI V1D8 S12 _OFF D7 GAP D6 DRI V2+ D5 REG _REF D4 +12 V D3 DRI V2D2 D 1 AC_ I_SENS

B31 AGN D B30 VIN B29 VCC B28 OX0 B27 OX1 B26 OX2 B25 OX3 B24 OX4 B23 OX5 B22 OX6 B21 OX7 B20 /XR D B19 /XW R B18 IX0 B17 IX1 B16 IX2 B15 IX3 B12 IX4 B13 IX5 B12 IX6 B11 IX7 B10 AGN D B9 +7. 5V B8 B7 -7. 5V B6 B5 -5V B4 B3 +5V B2 B1

AGND V/F +5V OX0 OX1 OX2 OX3 OX4 OX5 OX6 OX7 /RD /WR IX 0 IX 1 IX 2 IX 3 IX 4 IX 5 IX 6 IX 7 AGND +7.5V

-7.5V

+5V +5V GND

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A 10 A 11 A 12 A 13 A 14 A 15

C18 C17 C16 C15 C14 C13 C12 C11 C10 C9 C8 C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1

HAC 1 HAC 2 ACI N2

XA0 XA1 XA2 XA2 XA3 XA4 XA5 XA6 XA6 XA7

/Y5

A

DRI V1+ +12 V FIL DOFF MGF ILD DRI V1EM IN TD_ OFF_EM DRI V2+ EMO FFMG +12 V DRI V2AGN D

XD0 XD1 XD2 XD3 XD4 XD5 XD6 XD7

GND

A 31 A 30 A 29 A 28 A 27 A 26 A 25 A 24 A 23 A 22 A 21 A 20 A 19 A 18 A 17 A 16 A 15 A 14 A 13 A 12 A 11 A 10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1

AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 GND

10
+12 4013 1uf 1 3 2 IC1B 4013 13 IC3B 4001 +12 C3 0.1 IC1A +12 IC16A 4001 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 9 7 6 5 3 2 4 13 12 14 15 1 +12 R23 10K N4 9013 IC22D 4001 IC14B 4013 13 C R25 100 R13 5.1k +12 M3 C13 180P R14 5.1k 1 R26 100 R1 5.1k +12 R2 5.1k C14 180P E1 +12 E7 100UF/16V AGND E6 100UF/16V B -12 100UF/16V C26 1UF +12 VCC SH4 PCBUS 0.1U C6 E5 47U/16V A Title Size A2 Date: File: 3 4 5 6 7 29-Jul-2011 Sheet of Drawn By: F:\电电电电电\电电电电电\电电电电发发\D11TCON1.DDB 8

VCC

R33 10K

IC26 4040

10

CLK

QV

9

D

0.1u

C47 8

QR

8

GND

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12

9 7 6 5 3 2 4 13 12 14 15 1

T/R POUT

R4 21 330k 4

IC10

F1

1

4040

10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 24 25 22 23

OSOUT

26

OSIN LD

27 28

CY2 5MHZ

VCC

D11T 电法勘探发送机技术说明书 电法勘探发送机技术说明书 发送机技术

C

B

D11TCON
Number Revision

LU

1

2

D11T 电法勘探发送机技术说明书 电法勘探发送机技术说明书 发送机技术

11 频率合成

D11T 电法勘探发送机技术说明书 电法勘探发送机技术说明书 发送机技术
器的输出方波频率计算: 当锁相环锁定时,进入相位检测器 A 的两个信号:fR=?
N。其中

fR

=

fOSC/R;式中 fOSC 是外接石英晶体的

频率,R 是由 RA0、RA1、R2 的脚设置的,当它们都是开路时,R=8192。 fN 是由 fin 和 N 决定的,fin 是压控振荡器 MC14046 控制的,VCOUT,fX。N 是由 CPU 板上 OX0 和 OX1 位 输出控制信号向两个 12 位二进制数器 CD4040 送来的串行数,CPU 一次送来后就一直保持在 CD4040 之中,并 输出“0”或“1”给 MC145151 的 N0 到 N13。 所以,由于 fN = fX/N,所以 fX = fOSC/R,所以 fX =(N/R)×fOSC。 在本例中 fX=N×4194304Hz/8192=N×512Hz。 Q5~Q12进入多路转换开关CD4051 上图中fX经过CD4040二进制计数器分频后得到Q1输出FDED = N×256Hz。 的X0~X7,CD4051的开关X输出5X0到X7中某一个接通输出FLX方波,它的频率计算公式如下: FLX = (FX÷(2的5次方))÷2的m次方=(512×N)÷32÷(2的5次方)=(16×N)÷(2的m次方)。 上式中m是由CPU板上输出口的位OX4,OX3,OX2来控制,使m变化范围在0~7,(2的m次方)变化范围 是1,2,……128。 FLX的信号又经过二个CD4013二进制计数器分频后得FOUT1 FOUT = FLX÷4=4N÷2的m次方(Hz) FOUT1是频率合成电路输出的最终频率,在本仪器中的main()函数中,设N=2,m=5。 FOUT = (4×2)÷(2的5次方)= 8÷32=1/4Hz,周期TOUT=4秒。

12

D11T 电法勘探发送机技术说明书 电法勘探发送机技术说明书 发送机技术
*。D03FD—RS232,RS485 通讯电路
1 2 3 4

RS232OUT

D VCC VCC
RS232IN

D C019 0.1U 1 2 3 4 5 6 7 C38 0.1 IC35 MAX202 C1+ V+ C1C2+ C2VT2OUT R2IN VCC GND T1OUT R1IN R1OUT T1IN T2IN R2OUT 16 15 14 13 12 11 10 TXD 9 RXD C01 0.1U
RXD1 TXD1

C022 0.1U C20 0.1U
RS485:A RS232:OUT RS232:IN RS485:B RS232:GND

1 2 3 4 5 6 7 8 13 12 15 14 31 19 18 9

P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 INT1 INT0 T1 T0 EA/VP X1 X2 RESET RD WR VCC

IC30 W77E58

P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27

39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28

AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15

CPUROM

EXTR EPROM

C

C B A

C21 VCC 0.1U VCC 8 7 6 5 1 2 3 4
P1.4 TXD1 RXD1

JMP1 JMP

VCC R3 510
RS485A

C

0.1U C2

3 2 1

MAX487

IC13

R1 120
RS485B

40

CY04 R2 510
RS485GND

11.0592 C09 20P

R011 10K

1uf C08

0.1U

B

20

C010 20P

C6

GND

V CC

17 16

RXD TXD ALE/P PSEN

10 11 30 29

B

VCC

D18 D17 D16 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1

B1 7 B1 6 B1 5 B1 4 B1 3 B1 2 B1 1 B1 0 B9 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 GND R S 48 5 B R S48 5 A P 1. 6 0 12 V + 12 V P 1. 7 - 12 V RO U T - 5V R IN + 5V + 5V GND P 1. 5 OX7 SH2 D03BUS

BA T 0 V B A T + 12 4 0K H Z 1 4 0K H Z 2 GND - 18 V D R I V 1+ + 12 V + 24 V

D R I V 2+ G + 12 V D R I V 2P

AGND V /F

D R I V 10 24 V

F X IN

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 Y5/

OX0 OX1 OX2 OX3 OX4 OX5 OX6 OX7 /R D /W R

B2 8 B2 7 B2 6 B2 5 B2 4 B2 3 B2 2 B2 1 B2 0 B1 9

B3 1 B3 0

A A31 A30 29 28 27 26 25 24 23 C1 8 C1 7 C1 6 C1 5 C1 4 C1 3 C1 2 C1 1 C1 0 C9 C8 C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 A19 9 8 7 6 5 4 3 2 A1

Title
D03COM.S01

A Revision Sheet of Drawn By: 4

Size A4 Date: File:

Number 30-Nov-2005 D:\lu\PROTEL\D03COM.DDB

1

2

3

上图描述 CPU 与 RS232 和 RS485 接口电路。IC30:W77E58 是箪片机 CPU,片内有二个串行通用接口 SBU 和 SBU1。SBU 是一个移位寄存器,它可以把 CPU 送给它的 8 位(9 位)并行数据分成一串周期为 T 定时器设定的 时间间隔逐位发送出去。也可以把外来的一串数据位合并为一个字节等待 CPU 把它读入变量中。 RS232 接口芯片是 MAX202,它主要功能是把 CPU(TXD)输出的 0-5V 信号电平转换为+10V 到-10V 信号。它 也可以把 RIN 耒的+,-10V 信号转换为 0-5V 的逻辑信号输入给 CPU(RXD)这样可以使通讯电缆最长为 10 米。 MAX202 片中具有电源变换电路,它把 0-5V 的电源输入变成+10V 和-10 两组电源供给自身使用,也可作为小电 流(10MA)电源供其它电路使用。 RS485 接口芯片是 MAX487,它的主要功能是把 CPU(P1.3:TXD1)输出的 0-5V 信号电平转换为差动信号 RA
13

D11T 电法勘探发送机技术说明书 电法勘探发送机技术说明书 发送机技术
和 RB 的电压差。VRA》VRB 表示总线上的状态是逻辑‘1’,VRA《VRB 表示总线上的状态是逻辑‘0’。芯 片也可把差动信号转换成 0-5V 的逻辑信号输入到 CPU(P1.2:RXD1)。另外要注明的是 RS485 总线上能挂接 很多 MAX487 芯片,但是在同一时间只能有一个芯片处于发送状态,其它芯片都处于接收状态。因此 CPU 要用 P1。4 控制 MAX487 的方向,P1.4=1 时处於发送,P1.4=0 时处于接收。

14

1

2

3

4

5

6

7

8

+7V

R6 R9 20k 20K C011 1UF 200K
17 16

R11 1K8
7.8V

R17 12K P1 2N3703 R21 9K9 D O3

100 R8 10UF/16V D13 C10 IN4148 HA-OP07H O1 7 1 8 20K 7 1 8 R10 WR5

R4

I 1 -3A

2K

10K R2

11

D

100K

1

2

4 7 1 8 R7
20

IC1 10 R19 3 6 2 4 R12 2 A3
21

Regulation

0.1 0.1V-0.3V 1A-3A 20k 2 10K IN4148 4 WR2 4 10K 50K WR4 R20 1N752 50K
XGND

5

ICL7650 49.9 K R13 6

3 2K2

A1 HA-OP07H D14 6 A2 HA-OP07H 3

C1

D1 WR3

D2

R3 R1 10K

A

B

10K

XGND R18

1UF

FR104

FR104

7

R5 10K XGND 10K/10T Z1

C9

100

10UF 0.1 C11 0.1 C16

VCC

E2

47U /16V

-7V

8 2 1

R29 1K

L1

C R24 2.2R
+9V 5

C S1

0.1U

C4

*D03T 发送机高压 AB 供电输出电流测量电路

50A
O2 A4B LM393 5 7 6
19

SH 2

PCBU S

R14 2K2

Hi/Lo I Sut down
18

GND

+5V

R26 100K 1N5338 Z2
F 6 D

-5V

GND +5V +5V

R22 10K

M1 DWG1198
R25 1K R23 6K8 R16 100K M1 8 WR6 100K A4A LM393 3 1 2 XGND

-7.5V 4

-7.5V

GND AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 XGND XGND XGND

D11T 电法勘探发送机技术说明书 电法勘探发送机技术说明书 发送机技术

XD7 XD6 XD5 XD4 XD3 XD2 XD1 XD0

B

R15 10K

4

B

+9V

XGND 100UF/16V C2
+7V

D4 FR104

120R/1W R27

20KHZ
22

+7.5V AGND IX7 IX6 IX5 IX4 IX3 IX2 IX1 IX0 /XWR /XRD OX7 OX6 OX5 OX4 OX3 OX2 OX1 OX0 VCC VIN AGND

B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 B13 B12 B15 B16 B17 B18 B19 B20 B21 B22 B23 B24 B25 B26 B27 B28 B29 B30 B31 T1 D3 FR104 D6 FR104 1N5343 120R/1W D5 FR104 R28 C3 100UF/16V
E -9V

+7.5V AGND IX7 IX6 IX5 IX4 IX3 IX2 IX1 IX0 /WR /RD OX7 OX6 OX5 OX4 OX3 OX2 OX1 OX0 +5V V/F AGND 1N5343 Z3 M3

A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31

/Y5 XA7 XA7 XA6 XA6 XA5 XA5 XA4 XA4 XA3 XA3 XA2 XA2 XA1 XA1 XA0

12V AC
Z

Z4
-7V 6

20K WR7

XGND

A

AC_I_SENS DRIV2+12V REG_REF DRIV2+ GAP S12_OFF DRIV1MGFILD FILDOFF +12V DRIV1+ ACIN3 ACIN1 HAC2 HAC1 +12V 012V

D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15 D16 D17 D18

AGND C1 DRIV2C2 +12V C3 EMOFFMG C4 DRIV2+ C5 C6 TD_OFF_EM C7 EM IN DRIV1C8 C9 MGFILD C10 FILDOFF C11 +12V C12 DRIV1+ C13 ACIN2 C14 HAC2 C15 HAC1 C16 C17 C18

A

Title Size A3 Date: File: 3 4 5 6 Number

D11TAMP.S01
Revision 29-Jul-2011 Sheet of Drawn By: F:\电电电电电\电电电电电\电电电电发发\D11TAMP1.DDB 7 8

1

2

15

D11T 电法勘探发送机技术说明书 电法勘探发送机技术说明书 发送机技术
● IC11:LM331 是一片 V/F 转换器。它的功能是可以把输入的 0 ~ 10V 的电压量转换成 0Hz ~ 10000Hz 的脉冲信号。 本仪器中用它与频率测试电路相结合做成一个直流电压转为数字量的模数转换器, 它的优点是抗脉 冲干扰性能强,转换的精度高(1/10000),成本价比一般的专用 A/D 转换器低。缺点是转换的速度慢。精确度 是用闸门的时间延长来实现的,在使用一秒钟闸门时分辨率是 10 伏/1 万,即 1mV 分辨率。如果用 0.1 闸门,分 辨率还是 1mV,但最大电压只能是 1 伏,所以精确度误差为 1/1000,在要求低的情况下可以用更短的闸门,精 确度就更低。本仪器中该电路用在高压隔离的 AB 电流测量中,它的工作原理在下文中介绍。

16

*D03T 发送机机内控制电源

D11T 电法勘探发送机技术说明书 电法勘探发送机技术说明书 电法勘探发送机技术说明书 发送机技术

17
A D B C 10V/20MA Z2 1 10UF/25V E7 Z12 1 2 3 4 C10 0.01 5 6 7 8 9 N2 8050 N3 8050 R11 10k +ERROR SG3526 -ERRO R COMP SOFTS T RESE T/ IC3 -C URR E +CURRE SHU TD W RTI MI G R2 10k 6V 10k
+10V REG.REF

1

R13 51/1W C11 0.1UF

10K

R15

R12 R10 10k R8 10k

V REF +V I N O UTB GN D +VCO LL O UTA SY NC/ RD EAD T CTI MI G

18 17

1 2

+ERROR IC2 SG3526 -ERRO R COMP SO FTS T RESE T/ -C URR E +CURRE SH UTD W RTI MI G

V REF +V I N O UTB GN D +VCO LL OU TA SY NC/ RD EA DT CTI MI G

18 17 16 15 14 13 12 11 10 2

1UF

16 15

3 4

C18

0.01UF

14 13 12 11 10

5 C13 6 7 8 9 R14 15K

2 10k R9 R7 1k C9 0.01 R6 32
14, R F1 15, S 16, T F3 F2

FR103 FR103 D18 D19

C7 2n7

R18 1K

R3

2k2

R5 32

C12 1N

IRF540

R19 28

BG3 +12

R20 30

R17 0.05/1W

M3 IRF540

M2 IRF540

R4 0.052/1w

D2 FR103

11,M

+12

20V Z4

Z3 20V

MG Field off Latch EMin

3 D22 FR103 0.47 47K Z11
19,W Iin sense

3

D21 FR103 R29 1K R30 Z10 C17 Z9

D20 FR103 R26 1K

C14

E8 100U/63V

1N

Z6 R27 2K2

Z7 Z8

R16 15

17,u

Reset from S12 in of

T2

V

C16 16

T3

R28 2K2 R32 10K 10K

HAC1

8050 N4 D29 FR103 R24 1K R23 4K7

HAC2

R31 P2 8055

24VAC

7,H

8,J

4 5
HAC 1 HAC 2 ACI N2 DRI V1+ +12 V FIL DOFF MGF ILD DRI V1EM IN TD_ OFF_EM DRI V2+ EMO FFMG +12 V DRI V2AGN D XA0 XA1 XA2 XA3 XA4 XA5 XA6 XA7 /Y5

4

4K7

R22

N5 8050

R21 4K7

P3

BAT _0V

BAT _+12V

P4 D24 FR103

D10

C18 C17 C16 C15 C14 C13 C12 C11 C10 C9 C8 C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 A31 A30 A29 A28 A27 A26 A25 A24 A23 A22 A21 A20 A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1

012 V D18 +12 V D17 HAC 1 D16 HAC 2 D15 D14 ACI N1 D13 ACI N3 D12 DRI V1+ D11 +12 V D10 FIL DOFF MGF ILD D9 DRI V1D8 S12 _OFF D7 GAP D6 DRI V2+ D5 REG _REF D4 +12 V D3 DRI V2D2 D1 AC_ I_SENS

D23 FR103 D30 FR103
13,P

R25 0.01
CB frip

10K C15 Z5
+12V

60

T4 T2

BG2 IRF540 D31 FR103 D26 FR103 I2 100V/16 E2 C2 GND

0.1

80

80

5

D25 FR103 0.1

D28 FR103 I4 C3

100V /16 E3

D27 FR103

6 7 Date: File: 29-Jul-2011 Sheet of Drawn By: F:\电电电电电\电电电电电\电电电电发发\D11TP W1.DDB 8 Size Number Revision A Title A2

6

7908

V4 IN

Vin

GN D
AGND

V2

7808

-9V E5 10V/16

+9V

10V/16

E4

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15

XD0 XD1 XD2 XD3 XD4 XD5 XD6 XD7 GND

AD 0 AD 1 AD 2 AD 3 AD 4 AD 5 AD 6 AD 7 GN D

A GN D V/F +5V OX 0 OX 1 OX 2 OX 3 OX 4 OX 5 OX 6 OX 7 /RD /WR IX0 IX1 IX2 IX3 IX4 IX5 IX6 IX7 A GN D +7.5V -7.5V

+5V +5V GN D PCBUS

B31 AGN D B30 VIN B29 VCC B28 OX0 B27 OX1 B26 OX2 B25 OX3 B24 OX4 B23 OX5 B22 OX6 B21 OX7 B20 /XR D B19 /XW R B18 IX0 B17 IX1 B16 IX2 B15 IX3 B12 IX4 B13 IX5 B12 IX6 B11 IX7 B10 AGN D B9 +7. 5V B8 B7 -7. 5V B6 B5 -5V B4 B3 +5V B2 B1

-7. 5V

+7. 5V

C5 C4 0.1 GND -5V 0.1 7905 0.1 Vin V3

7805

E9
-5V

V5 IN

GN D +5V

E6 C8

100UF/16V 7

0. 1

C6
+5V

GND

VCC

100U F/10V

D11TPW

SH3 0.1U VCC E10 B 8 D C

C19 47U/16V

D11T 电法勘探发送机技术说明书 电法勘探发送机技术说明书 发送机技术
● ICX: MAX487 是一片 RS485 二总线多机半双工异步串行通讯的接口芯片。 它的功能是把单片机 W77E58 中的第二个串行口 SBU1 的 0 ~ 5V 的 TXD1 信号转换成差动的 A,B 信号输出,又会把来自 A,B 输入的差动串 行信号转换成单端的 0 ~ 5V 信号送给 SBU1 的 RXD1。 AB 总线上使用差动信号传送的距离和速度都可以提高, 在 因此在 用 9600 波特率的传输速度下,通讯距离可以达到 1000 米。这样就能使野外一条测线上的多个从机与主 机实现半双工双向通讯,通讯线只需要二根(用双绞线或双芯屏蔽线)。 在半双工通讯中要用 P1.4 口来控制 MAX487 处于发送数据或者接收数据状态, 状态转换是由通讯软件协议 控制的。 ● IC85:MAX202 是一片专用的 RS232 通讯接口片,它是一片全双工通讯的双机通讯线,可以实现仪器 与 PC 机通讯。通讯时需三根线,一根是发送,一根是接收,一根是公共地线。信号是对地而言的单端信号,这 条通讯线上“0”状态是(-10V ~ -12V),“1”状态是(+10V ~ +12V)。MAX202 芯片的功能就是把 RS232 线上来的-10V 或+10V 信号转换成计算机接受的 5V 和 0V 信号。5V 信号逻辑表示“1”,0V 信号逻辑表示“0” 分别送到单片机 W77E58 的 SBU 串行口的 RXD 和 TXD 脚上。 MAX202 是使用 5V 电源工作的, +10V 和-10V 是通过 MAX202 内部的 DC/DC 变换器转换得到的。有了+10V 和-10V 的电源就可以把 0 ~ 5V 信号到+10V ~ -10V 信号之间进行电平转换了。需要说明的是 RS232 为什么要把信号转成+10V ~-10V?这是为了提高抗干 扰性,通讯中使用的电压越高,抗电磁干扰性能越强。但可惜的是 RS232 的信号不是差动的,是对地的单端信 号。因此抗干扰性能不及 RS485,通讯距离一般要在 10 米以内,只能在室内使用。如果要想实现长线通讯,还 需要加 MODEM。另外它只能实现双机一对一的通讯,不能实现多机通讯。 波形发生器的技术要求: (1)频率变化范围在 1/16Hz ~ 8KHz 之间,频率稳定性和精确度在 1/10 万。 (2)波形生成两种, 第一种是正负波, 用于做频率域激电或低频直流电阻率测量。

第二种是正负脉冲,用于做时间域的激发极化法测量。 (3)波形发生器的关键技术要求:由于大功率 IGBT 组成的桥式逆变器要求在换向时有一个 4 个管子都不 通的死区时间, 用来保护全桥逆变器不被换向瞬间的尖峰电流损坏。 , 这是因为在换向时要关断原来导通的管子, 同时开通原来关断的管子。如果这两个动作同时进行,被关断的管子需要一定的延时时间(一般在 1?s ~ 5?s)。 这样就有可能在某一瞬间上下两个管子同时处于导通状态,这样就会造成一个直流高压电源被两只管子短路的瞬 间。虽然时间较短,在工作电压较低时管子还能经受得住(但浪费能源)。在工作电压较高时这种瞬间桥路内部 短路会烧毁大功率晶体管, 为了防止这种事情发生要采取以下几种方法: 首先要选用工作频率较高的大功率管作 逆变桥主回路, 其次要在驱动大功率工作的驱动波形中加入一个死区, 即在死区时间内 4 只大功率管都处于关断 状态。 为了让驱动波形中有死区,有两种办法实现,一种是用单稳态电路产生的暂稳时间来实现,在国外某些仪 器中被使用。但是单稳态电路可靠性不高,受干扰后会偶然出错,所以有时还会损坏大功率管。第二种方法是用 双稳态电路与逻辑电路相结合,用拼波形的办法来产生死区。这种方法比较可靠,不易受干扰,可以大大提高大 功率管使用的安全性。本仪器中就采用了双稳态电路来制造死区控制。 (4) 驱动电路与大功率管的高压隔离要求: 隔离电压要大于 2500V。 另外传送的控制波形频率范围又很宽,
18

D11T 电法勘探发送机技术说明书 电法勘探发送机技术说明书 发送机技术
从 1/16HZ 到 8KHZ,驱动的瞬时功率也要求比较大。这几需要两种隔离的信号,一种是固定的 20KHZ ~ 40KHZ AC 方波信号,让它通过铁氧体磁环变压器提供四个大功率管的驱动电源(正负 12V),另一种信号是驱动大功 率管开与关的信号, 这种信号频率范围宽, 简单地用脉冲变压器传送不能实现。 要把这种驱动信号调制成 400KHZ 左右的高频脉冲列信号,高频脉冲列的频率是固定的,它可以通过磁环传送,为了提高隔离电压,本仪器中采用 二级磁环,两级磁环之间用耐高压的导线绕制。这样就实现了高压隔离和宽频带传送的要求。 具体电路参看 D03TCON 波形发生器的电路方框图。用数字逻辑电路分析的知识可以分析出电路中各测试 点的波形,请参看 D03TCON 波形发生器中各测试点的波形关系时序图。 (5)波形发生器受 CPU 板控制功能介绍: CPU 板上的 8 位并行输出口 Ox1 ~ Ox7 中使用。Ox0 是使 N 产生器发复位信号。正脉冲起作用,当 Ox0 输出一个正脉冲后,N 产生器(2 个 CD4040)的输出二进制 N13,N12,……,N1,N0 都等于 0。此时 N=0, 频率合成器失锁,产生一个最高频率,Ox1 是 N 产生器的增量计数时钟脉冲 ,Ox1 每输出一个负脉冲 N 就增加 1,用它连续输出 N 个负脉冲后,N 产生器就向频率合成器输出了 N 控制数。 N 与压控振荡器输出频率 Fx 在锁相环被锁定时符合下列公式 Fx = N·(fosc/R) 上式中的 fosc 是频率合成器 MC145151 的外接石英晶体的振荡频率。本仪器中用 4.1943MHZ。R 是预分频 系数,它是由 MC145151 片上三个脚的硬件设置状态决定的。本仪器中使它们都于悬空,当它们悬空时由片内上 拉电阻被拉成逻辑“1”状态,在这种状态下 R = 8192,所以 Fx = N·(4.1943MHZ/8192)= N·512 Fx 经过 4040(12 位二进制分频器)分频后,从 Q1 ~ Q12 分别输出 Fx÷2,……,Fx÷4096 12 种频率,其中 Q1 波形是用来产生死区的 Q5 ~ Q12 8 种频率送到 CD4051 8 路模拟转换开关的 X0 ~X7 用 Ox2,Ox3,Ox4 控制 CD4051 的 A,B,C,可以使 X 选择与 X0 ~ X7 中之一接通,达到选择不同频率 的功能。现在把 Ox4,Ox3,Ox2 三位组成的二进制数写成 n,那么从 X 输出的频率 Fy 符合下式, Fy = Fx÷(2 n 系。 综上所上所述,可以用 CPU 板上来的 OX 中各种位设置 N 和 n,从而来选择仪器的工作频率。在控 制程序编写中根据仪器要求工作的频率用查表的方式确定合适的 N 和 n,使仪器的工作频率符合要求。 (6)CPU 板控制波发生器的开始供电与停电的功能: 本仪器的 A B 向大地供电是受 CPU 板中的程序控制的。CPU 板通过 OX6 来控制。OX 输出“1”使 N4:9013 导通,输出给输入与非门 CD4012 的 2,3 脚状态为“0”,使 4012 的 1 脚输出“1”状态,这个“1”状态加 到高频调制器 IC19:A(CD4013)的 R,S 脚,CD4013 的特点是当 R,S 都为 1 时,“Q”和“-Q”都输出 1,这样 就使 IC2:A、B、C、D 的或、非门全部都输出“0”,从而把 M2~M5,4 只小场效应管全部关闭(不导通)。这 样高压隔离变压器 T1、T2、T3、T4 的输出脉冲列消失,使大功率(IGBT)没有驱动信号,全桥逆变器停止工 作。使 A、B 断电。 当 OX1 输出“0”使高频 800KC 方波震荡器发出 800KC 调制波, 此时高频调制器 CD4013 的 RS 也为 0,它可以工作,在 800KC 的脉冲推动下 Q、-Q 输出 400KC 的方波,加到 IC2 中各或非门的输入端,同时[A] 和[B]来的低频信号波也加到 IC2 的个输入端,此时 M2、M3 和 M4、M5 推挽放大器向 T1、T2、和 T3、T4 轮流 输出高频调制的低脉冲列信号,该脉冲列在 T2、T4 的次极用高频二极管 D1~D4 整流后生成单向正脉冲列。在 驱动板上用电阻电容组成的低道滤波器把高频调制滤波除后就得到低频的驱动信号波形。该驱动波形去驱动 TGBT 的 G 板,使大功率逆变桥路向 A、B 供电。
19

)

可以参看方框图中的二进制分频器与多路转换器 4051 分频控制表,查得 OX4,OX3,OX2 与 FY 的对应关

D11T 电法勘探发送机技术说明书 电法勘探发送机技术说明书 发送机技术
(7)频率域和时间域波形控制 频率波形的发生是一般情况下进行的,要想发出时间域波形,只要在频率域波形的正供电和负供 电 1/2 周期间,再让它停止供电 1/4 周期,如下图所示: 参看上波形图和电路方块图,当 OX=1 时 M 小场效应导通,使 4001 的 819 脚始终为 0,10 脚输出 1,使仪器可以开始 供电工作,不被 FY/2 波形打断。 当 OX5=0 时,M1 不通,它放弃了控制权,此时从 FY/2 来的波形从 N2(9012)三极管传送到 CD4012 的 4、5 脚,使得原来正负供电的半周期中暂停 1/4 周期.这样就形成了时间域的波形。

1

2

3

4

D

D

V1

V1

F DM
C C

V1

-V1

V1

-V1

V2 SP T DM -V2 SP

V2 SP

B

B

-V2

-V1

-V1

A

Title Size A4 Date: File: 1 2 3

WAV.S01
Number 30-Nov-2005 D:\lu\PROTEL\WAV.DDB Sheet of Drawn By: 4 Revision

A

20

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五.仪器的使用方法与操作步骤

AB 输出 电流波 形釆样 电 0.1R 阻

AB 输 出 电 压 指 示 表 头

DT11 与 接收机 和数据 采集器 通信 RS485 CAN 串口

DT11 与 PC 机 通 信 CAN 串口

LCD 显 示 器

AB 输 出 电 流 指 示 表 头

发 送 机向 大 地 供 电功 率 输 出 接 线 柱.A,B 输 出 电 压 (100V_1000 V) 输 出 电 流 (1A_30A) 输出波形(时

交流 3 相 380V 50HZ 功率电 源输入. 浮地 3 相 5KW 汽油发 电机连 接电缆 航空扦 头座(1)

交流 3 相 380V 50HZ 功率电 源输入. 保险丝 (15A) 交流 3 相 380V 50HZ 功 率 电源 输 入.开关 键 盘 仪器备电 12V20AH 畜电池充 电扦座 (AC220V 输入) 仪 器 控 制 工 作 电 源 开关

21

D11T 电法勘探发送机技术说明书 电法勘探发送机技术说明书 发送机技术

野外用汽油发电机 这是一台五仟瓦三相汽油发电机.输出 50hz 交流正弦波电压.用三相四线制(0 线,A,B,C 三相)输出.每相与 0 线的电 压是 220V 交流.相与相之间的相位差都是 120 度.相与相之间的电压是 380V. 仪器中使用三相桥式整流电路把三相交流整流成脉动的直流(约 580V 左右).再经过 R_C 电阻电容滤波后就成为 580V 左右的直流电压.如果发电机的 0 线与大地绝缘,该直流电压径发送机内的桥式 IGBT 大功率模块逆变器变频 后形成电法勘探的各种波形的电压就可以直接向大地供电.不再需要大功率的 50HZ 隔离变压器.使电法仪器轻便 化. 如果要想获得大於 600V 的供电幅度,可以同时使用二台发电机,让两台发电机互相绝缘,它们与大地也绝缘.把它们 的三相电分别用不同的航空扦头输入电法发送机.发送机内备有二组三相整流模块分别对二台发送机的三相电整 流,得到二组浮空的 580V 直流电压,然后把这二组电压串联就获得 1160V 直流高压.再把此电压用桥式 IGBT 大功 率模块逆变器变频生成幅度 1160V 的各种电法勘探需要的波形. 例如: 高密度直流电阻率法需要的 4 秒为周期的正负方波. 时间域激发极化法需要的周期从 128 秒到 4 秒的有停电的正负方波脉冲. 频谱激发极化法需要的频率以 0.01HZ 到 20HZ 的正负方波 CSMT 音频磁大地电流法需要的频率以 20HZ 到 8KHZ 的正负方波

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