1、.PAGE 38. DS750方位探管-使用手冊(cè)-介紹本手冊(cè)介紹了DS750高溫連續(xù)測(cè)斜短節(jié)的外形尺寸、性能參數(shù)、軟件參數(shù)配置方法及通信協(xié)議等。描述DS750高溫連續(xù)測(cè)斜短節(jié)包含3軸磁通門計(jì)和3軸加速度計(jì)。傾角和重力工具面角由3軸加速度計(jì)測(cè)量，當(dāng)傾斜角和重力工具面角測(cè)量后，由三軸磁通門測(cè)量出短節(jié)方位角，重力工具面角和傾角測(cè)量精度為0.1，方位角測(cè)量的精度為0.3。除此之外短節(jié)還可以測(cè)量總加速度、總磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁性工具面角、地磁傾角，溫度。DS750通過(guò)雙向TTL接口，采用ASCII描述指令語(yǔ)言進(jìn)展通信。DS750軟件包含自動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)模式，能以最高60次/秒的速率重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)。DS750具備待機(jī)功

2、能，可以通過(guò)發(fā)送指令將磁通門和加速度計(jì)關(guān)閉供電，使短節(jié)進(jìn)入低功耗待機(jī)模式，功耗降低可達(dá)80%以上。性能參數(shù)序號(hào)工程單位規(guī)定值1電源電壓V103612152靜態(tài)電流mA75mA15V100mA+15V，80mA-15V3工作溫度01504貯存溫度-401605絕緣電阻M100M100V6井斜角圍度01807方位角圍度03608工具面角圍度03609井斜測(cè)量精度度0.110方位角精度度0.390度1 10度2511工具面角精度度0.1外形圖DS750-A外形圖DS750-B外形圖DS750-C外形圖 DS750-D外形圖電氣接口DS750采用MDM型連接器，連接器引腳的功能如下圖。DS750輸入電

3、壓圍為單電源+10V+36V或雙電源1215，采用UART串行通信接口，兼容TTL和CMOS電平。默認(rèn)為波特率9600，有一個(gè)停頓位，無(wú)同步位，用戶可以通過(guò)設(shè)定短節(jié)EEROM中的參數(shù)來(lái)改變波特率。DS750可使用兩種通信協(xié)議：1ASCII ASCII協(xié)議基于發(fā)送ASCII字符指令到DS750來(lái)獲取數(shù)據(jù)。為響應(yīng)指令，發(fā)送數(shù)據(jù)，以ASCII數(shù)據(jù)流包括回車和換行發(fā)出，很容易地顯示在電腦顯示終端上通過(guò)一個(gè)TTL到RS232轉(zhuǎn)換器。2二進(jìn)制二進(jìn)制協(xié)議用于MCU之間高速數(shù)據(jù)傳輸。在這種模式下，發(fā)送1個(gè)字節(jié)來(lái)請(qǐng)求數(shù)據(jù)，DS750用多字節(jié)數(shù)據(jù)包回復(fù)，數(shù)據(jù)包包括所需數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)頭、校驗(yàn)位和和數(shù)據(jù)尾，發(fā)送請(qǐng)求指令的

4、頻率最高可至500次/秒。DS750的MDM連接器引線定義見(jiàn)下列圖，其中有上下連接器之間的貫穿線，有些貫穿線絞在一起通過(guò)短節(jié)，防止貫穿線上電流對(duì)磁通門的影響，需要使用絞在一起的線當(dāng)做電源線，且通過(guò)電流不宜過(guò)大，上下連接器的電源輸入和電源輸出線在短節(jié)部直連。A型上下9針連接器B型上15針下9針連接器C型單9針連接器D型上15針下9針連接器電腦接口DS750短節(jié)的通信接口是UARTTTL/CMOS兼容串行接口。在標(biāo)準(zhǔn)配置中，通過(guò)腳R*端將數(shù)據(jù)傳送到DS750，通過(guò)腳T*將數(shù)據(jù)從DS750輸出。默認(rèn)波特率值為9600，有一個(gè)停頓位，沒(méi)有奇偶校驗(yàn)位。為了與外部PC進(jìn)展通信，DS750的TTL接口必須轉(zhuǎn)

5、換成RS332接口，適用于所有PC的串行接口。當(dāng)翻開(kāi)電源時(shí)，9600波特率下傳送以下信息：DS750: S/N *Ver:1.0在上面的信息中，*代表產(chǎn)品。DS750二進(jìn)制常量及其設(shè)置方法DS750運(yùn)行模式由部二進(jìn)制常量值控制。表1 二進(jìn)制常量描述二進(jìn)制常量數(shù)值描述015a啟動(dòng)自動(dòng)發(fā)送模式0202傳感器分量04角度輸出0810上電后自動(dòng)發(fā)送ASCII格式數(shù)據(jù)11上電后自動(dòng)發(fā)送二進(jìn)制格式數(shù)據(jù)09波特率鎖定，必須為5a時(shí)才能更改9600以外的波特率10波特率設(shè)定，見(jiàn)表223設(shè)置輸出數(shù)據(jù)平均值次數(shù)，見(jiàn)表335設(shè)置自動(dòng)模式發(fā)送數(shù)據(jù)包之間的延時(shí)為了改變短節(jié)的二進(jìn)制常量，必須首先發(fā)送指令：0L#當(dāng)該指令發(fā)

6、送至DS750， 將得到以下回復(fù)：enabled更改二進(jìn)制常量02=04， 發(fā)送指令：0WC02b04#當(dāng)收到該指令后，DS750會(huì)做出回復(fù)：done讀取二進(jìn)制常量02，發(fā)送指令：0SC02b#當(dāng)收到該指令后，DS750會(huì)回復(fù)二進(jìn)制常量02的值。以上指令不區(qū)分大小寫。波特率設(shè)置DS750通信波特率默認(rèn)值是9600，波特率可通過(guò)以下步驟進(jìn)展設(shè)置：根據(jù)表2設(shè)置二進(jìn)制常量10；設(shè)置二進(jìn)制常量09為0*5a；重新上電例如，以下指令描述設(shè)置波特率至1152000L#0WC10b07#0L#0WC09b5a#當(dāng)二進(jìn)制常量09設(shè)置為任意值除了0*5a，短節(jié)波特率為9600。表2 波特率設(shè)置波特率二進(jìn)制常量1

7、0的值3000*3512000*3324000*3248000*3196000*30192000*05384000*061152000*07濾波器和平均值設(shè)置在強(qiáng)振動(dòng)的環(huán)境中， DS750通過(guò)對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)展數(shù)字低通濾波和取平均值使輸出數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定。DS750部采用4階巴特沃斯數(shù)字低通濾波器對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)展濾波，其-3dB截止頻率可以通過(guò)以下指令設(shè)置：讀取當(dāng)前截止頻率值0SF#設(shè)置截止頻率頻率0L #0WF*#*=整數(shù)值10、20、30、40、50、60、70、80、90、99濾波器截止頻率頻率越低，響應(yīng)越慢，默認(rèn)值設(shè)置為30Hz。除數(shù)字濾波外，DS750的每個(gè)輸出數(shù)據(jù)為前n個(gè)數(shù)據(jù)的平均值，n的值

8、通過(guò)設(shè)置二進(jìn)制常量23來(lái)改變，不同的n值會(huì)影響傳感器從0g到1g的響應(yīng)時(shí)間。以下平均數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)均在低通濾波截止頻率為30Hz時(shí)測(cè)得。二進(jìn)制常量23的值n到達(dá)穩(wěn)態(tài)值0.1%的時(shí)間221.5s442s883s10164s20327s406414s8012828s假設(shè)要求DS750能在10G峰峰值，頻率20100Hz的振動(dòng)情況下準(zhǔn)確測(cè)量角度，需要將濾波器截止頻率設(shè)置為10Hz，平均值個(gè)數(shù)n設(shè)置為128,指令格式為：0L#0WF10#0L#0WC23b80#自動(dòng)發(fā)送配置當(dāng)二進(jìn)制常量01=0*5a時(shí)， DS750為自動(dòng)發(fā)送模式，數(shù)據(jù)格式通過(guò)二進(jìn)制常量08進(jìn)展設(shè)置。表3 自動(dòng)發(fā)送模式自動(dòng)發(fā)送模式二進(jìn)制常量0

9、8值發(fā)送ASC數(shù)據(jù)0*10發(fā)送二進(jìn)制數(shù)據(jù)0*11可以通過(guò)更改二進(jìn)制常量35來(lái)改變自動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)包之間的時(shí)間間隔，指令格式如下：0L#0WC35b*#其中*=01、02、03、04、05、06、07、08、09、10，分別代表延時(shí)為0.1s1s。單數(shù)據(jù)包發(fā)送配置ASCII碼通信模式當(dāng)發(fā)送指令如ASCII字符0SD時(shí)， DS750以固定輸出回復(fù)，當(dāng)二進(jìn)制常量02=02時(shí)，DS750處于分量數(shù)據(jù)上傳模式，輸出數(shù)據(jù)格式如下： G*:+0.86629 H*:+0.47865 GY:+0.49926 HY:-0.10486 GZ:-0.0052 HZ:+0.02971TEMP: +102.39021以上數(shù)據(jù)

10、表示*、Y和Z加速度計(jì)輸出g和磁通門輸出高斯。當(dāng)二進(jìn)制字節(jié)02=04，DS750處于角度上傳模式，輸出數(shù)據(jù)格式如下：ROLL: +90.58164 MAGROLL: +285.83145 PITCH: +29.90435 MAG: +0.49073HEAD: +4.97338 GRAV: +0.99906 TEMP: +85.10032 DA: 47.58007ROLL為重力工具面角， PITCH為傾角，HEAD為方位角，MAGROLL為磁性工具面角，MAG為總磁場(chǎng)，GRAV為總重力場(chǎng)，DA為地磁傾角。二進(jìn)制通信模式分量數(shù)據(jù)上傳模式收到0*80，DS750通過(guò)發(fā)送二進(jìn)制傳感器分量數(shù)據(jù)包進(jìn)展響應(yīng)

11、雙字節(jié)數(shù)據(jù)，高字節(jié)在前 ： 指令返回即主機(jī)發(fā)送指令0*80的返回值； 分量數(shù)據(jù)上傳同步頭，如果數(shù)據(jù)或者CRC校驗(yàn)碼中出現(xiàn)06，DS750會(huì)重復(fù)發(fā)送一次06； 分量數(shù)據(jù)上傳模式 ； 是雙字節(jié)*軸磁傳感器數(shù)據(jù)乘以10000； 是雙字節(jié)*軸加速度傳感器數(shù)據(jù)乘以10000； 同上面分量格式 ； 是雙字節(jié)溫度傳感器數(shù)據(jù)乘以100； 是雙字節(jié)輸入電壓數(shù)據(jù)乘以100 ； CRC校驗(yàn)位 ； 同步尾 ；角度數(shù)據(jù)上傳模式收到0*83，DS750通過(guò)發(fā)送二進(jìn)制傳感器分量數(shù)據(jù)包進(jìn)展響應(yīng)雙字節(jié)數(shù)據(jù)，高字節(jié)在前。 指令返回即主機(jī)發(fā)送指令0*83的返回值； 計(jì)算數(shù)據(jù)上傳同步頭 ，如數(shù)據(jù)或CRC校驗(yàn)碼中出現(xiàn)06，DS750會(huì)

12、重復(fù)發(fā)送一次06； 計(jì)算數(shù)據(jù)上傳模式 ； 是雙字節(jié)重力工具面角計(jì)算數(shù)據(jù)乘以10； 是雙字節(jié)磁工具面角計(jì)算數(shù)據(jù)乘以10； 是雙字節(jié)傾角計(jì)算數(shù)據(jù)乘以10； 是雙字節(jié)總磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算數(shù)據(jù)乘以10000； 是雙字節(jié)方位角計(jì)算數(shù)據(jù)乘以10； 是雙字節(jié)總加速度計(jì)算數(shù)據(jù)乘以10000 ； 是雙字節(jié)溫度傳感器數(shù)據(jù)乘以100； 是雙字節(jié)輸入電壓數(shù)據(jù)乘以100 ； 無(wú)效填充，備用 ； 同步尾 ；待機(jī)功能啟動(dòng)可通過(guò)指令控制DS750待機(jī)模式和工作模式，進(jìn)入待機(jī)后，加速度計(jì)和磁通門傳感器關(guān)閉供電，短節(jié)低功耗運(yùn)行，指令格式如下：進(jìn)入待機(jī)模式：0L#0PM0#進(jìn)入工作模式: 0L#0PM1#待機(jī)模式后，DS750只對(duì)啟開(kāi)工

13、作模式指令響應(yīng)；除發(fā)送指令外，重新上電也可以使DS750進(jìn)入工作模式。短節(jié)坐標(biāo)系及角度定義DS750短節(jié)用頂部圓柱形的兩個(gè)定位銷定義坐標(biāo)系方向。短節(jié)的*,Y和Z軸的方向如圖1所示。假設(shè)*軸箭頭指向北半球的北方，則*軸磁通門輸出電壓為正；如果*軸箭頭指向下方，則*軸加速度計(jì)輸出為正。角度的定義可以參照下列圖。以下為DS750計(jì)算角度的公式方程，其中G*加速度計(jì) *軸輸出；Gy加速度計(jì) y軸輸出；Gz加速度計(jì) y軸輸出H*磁通門 *軸輸出；Hy磁通門 y軸輸出；Hz 磁通門z軸輸出圖2重力工具面角和磁性工具面角計(jì)算重力工具面角為從Y軸加速度計(jì)輸出為0，Z軸加速度計(jì)輸出為正時(shí)的位置順時(shí)針轉(zhuǎn)到當(dāng)前位置時(shí)到所轉(zhuǎn)過(guò)的角度從*軸的反方向看。重力工具面角根據(jù)以下公式計(jì)算(0 0時(shí)，重力工具面角=0；當(dāng)Gy = 0 且Gz 0時(shí)，重力工具面角=。當(dāng)*軸接近豎直時(shí)傾角5，分量Gy和Gz變小導(dǎo)致精度變差。在這種情況下，磁性工具面角m常用于確定DS750方位角。磁性工具面角為從Y軸磁通門輸出為0，Z軸磁通門輸出為正時(shí)的位置順時(shí)針