DE2803059C2 - Vorrichtung und Verfahren für die Bohrlochsignalübertragung - Google Patents

Description

Das System der Kommunikation über ein Kabel, Gegenstand der vorliegenden Erfindung, gestattet den Informationsaustausch zwischen einer Zentralstation und mehreren Zentren für die Erfassung und Aussendung von Informationen, wobei der Informationsaustausch über ein Kabel erfolgt. Insbesondere gestattet das System den Informationsaustausch zwischen einer Oberflächenanordnung für die Bohrlochseismik mit einer im Bohrloch befindlichen Sonde, die ein oder mehrere Bohrlochseismik- oder Diagraphiegeräte enthält, weiche η das Bohrloch herabgelassen worden sind. Dieser Austausch ist in gewisser Weise ein Dialog zwischen Oberfläche und Bohrloch. Er besteht im wesentlichen für die an der Oberfläche befindliche Einrichtung in den für die verschiedenen Bohrlochgeräte bestimmten Kommandos und für die letzteren darin, daß an die Oberfläche verschiedene Diagraphie- oder Bohrlochseismikinformationen übertragen werden, und zwar eben unter Steuerung durch die an der Oberfläche befindliche Einrichtung.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Fernmeßelement des Bohrlochgerätes für die Exploration von bohrlochdurchteuften Formationen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Gerät für die Exploration dieser unterirdischen Formationen. Das Telemetrieelement und ein oder mehrere dieser Geräte können eine Bohrlochsonde bilden, indem sie Stoß an Stoß miteinander verbunden werden.

Messungen in Bohrlöchern bezüglich der Charakteristiken der verschiedenen durchteuften Formationen werden im allgemeinen dadurch gewonnen, daß man in das Bohrloch eine an einem Kabel hängende Sonde hinabläßt, wobei das Kabel eine einzelne oder mehrere Leitungen umfassen kann, die einerseits als Aufhängung für die Sonde dienen und andererseits als elektrischer Übertragungswert für die in der Sonde gewonnenen Daten zu einer an der Erdoberfläche befindlichen Empfangsstation. Die Maximalzahl der Informationen, die man übertragen kann, ist begrenzt durch die Durchlaßbandbreite des Kabels. In der Praxis liegt diese Grenze bei etwa 8OkH. Um das Bohrloch nicht zu lange zu belegen, ist es notwendig, alle Messungen so schnell wie nur irgend möglich durchzuführen. Man hat deshalb bereits in Erwägung gezogen, gleichzeitig in das Bohrloch mehrere Geräte in ein- und derselben Kombination abzulassen, in der Praxis ist es üblich, drei Geräte in einem einzigen Arbeitsgang, einem sogenannten »round-trip« zu kombinieren. Die Informationen der verschiedenen Geräte können dann abgetastet werden und zeitlich sequentiell mittels eines Mulliplexsystems übertragen werden. Da man die Zahl der pro Gerät und pro Zeileinheit übertragenen Informationen steigern möchte, ist es notwendig, die Geschwindigkeit der Abtastung zu steigern. Das maximale Durchlaßband des Kabels ist jedoch beschränkt: Demgemäß muß man einen Kompromiß schließen zwischen der Zahl der übertragenen Informationen und der Geschwindigkeit der Abtastung. Darüber hinaus ist es notwendig, die Informationen über das Kabel mit großer Sicherheit zu übertragen.

Man kennt bereits Kommunikationssysteme, die speziell ausgelegt sind für das Heraufholen von Diagraphie-Daten, die von in Bohrlöcher abgelassenen Geräten emittiert werden. Ein solches System ist beispielsweise in der US-PS 37 07 700 beschrieben. Es befaßt sich im Prinzip mit der Übertragung von Daten, die von kernphysikalischen Geräten herstammen. Die Analogdaten werden in einen in der Sonde befindlichen Zentralspeicher eingegeben. Die auf diese Weise gespeicherten Daten werden gemultiplext an die Oberfläche über das Übertragungskabel übertragen und an der Oberfläche vor der Registrierung demultiplext.
Aus der US-PS 39 59 767 ist ferner eine Vorrichtung bekannt, die für die Steuerung von Motoren bestimmt ist, welche sich in einem Bohrloch befinden. Die Meßwerte werden gemultiplext in Analogform, danach in numerische Werte gewandelt, bevor sie von einem Logikschaltkreis verarbeitet werden, der ein Adressensignal liefert, das dem Meßsignal zugefügt wird, um so ein komplexes Signal zu bilden, das an die Oberfläche übertragen wird nach Durchlaufen eines Modulationskreises. Der Logikschaltkreis liefert gleichzeitig eine Adresse des zu steuernden Motors. Die von der Oberflächeneinrichtung ausgesandten Steuersignale haben dabei Analogform, und die Vorrichtung gestattet keinen permanenten Dialog zwischen Oberfläche und Bohrloch.

Die US-PS 39 91 611 beschreibt ein Telemetrie- oder Fernmeßsystem, dazu bestimmt, an die Oberfläche Diagraphie- oder Bohrlochseismik-Meßwerte zu übertragen, und zwar in numerischer Form mittels eines Kabeis, an dessen Ende die Diagraphiegeräte angeschlossen sind. Dieses System ist analog den numerischen Telemetriesystemen, weiche üblicherweise benutzt werden, beispielsweise für industrielle Steuer- und Regelvorgänge. Es umfaßt nämlich einen Kodierkreis, an den parallel die Diagraphiegeräte angeschlossen sind, einen Modulator und einen Demodulator, die miteinander über das Diagraphiekabel und einen Dekodierkreis verbunden

so sind. Der Anschluß eines Gerätes an den Kodierkreis ist spezifisch abhängig vom Typ des Gerätes. Es ist demgemäß nicht möglich, ein Gerät von irgendeiner Bauweise ohne vorhergehende Anpassung anzuschließen. Darüber hinaus werden die vom Gerät gelieferten Daten an die Erdoberfläche in einer Reihenfolge übertragen, die vorgegeben ist durch eine von einem Logikschaltkreis aufgebaute Sequenz. Die Daten eines bestimmten Gerätes können deshalb nicht von der Erdoberfläche durch ein bestimmtes, von dort ausgesandtes Kommando abgerufen werden.

Die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen liefern verschiedene Lösungen für die Übertragung von Daten in jeweils einem bestimmten Einzelfall, d. h. für ganz bestimmte Diagraphiegeräte oder für eine ganz bestimmte Kombination von Geräten. Diese Vorrichtungen gestatten im allgemeinen nur einen einzigen Funktionsmodus. Darüber hinaus gestatten die Übertragungssysteme im Stand der Technik nur unter Schwie-

ίο

rigkeiten den fortlaufenden Informationsaustausch zwischen den im Bohrloch befindlichen Geräten und der Oberflächeneinrichtung.

Um mehrere Geräte gleichzeitig in ein Bohrloch abzulassen, verbindet man die Geräte stoßweise, falls dies s möglich ist. Falls nicht, muß man Adapter vorsehen, um die Verbindungen zu realisieren. Die elektrischen Verbindungsleitun£en von einem Gerät an das Kabel sind unterschiedlich von den Anschlußdrähten eines anderen Gerätes. Demgemäß müssen die elektrischen Anschlüsse eines unten befindlichen Gerätes die über ihm befindlichen Geräte durchsetzen. Man erhält eine sternartige Struktur. Daraus folgt, daß man sehr schnell auf eine Grenze bezüglich der Anzahl der Geräte stößt, die man stoßweise aneinandersetzen kann. Es folgt ferner ein erheblicher Raumbedarf für die elektrische Verkabelung, und es ergibt sich ein vollständiges Fehlen der Homogenität und Anpaßbarkeit der Funktion.

Aufgabe der Erfindung ist es. diese Nachteile zu beheben. Sie führt zu einem Datenkommunikationssystem, das praktisch universell ist bezüglich der Geräte, das unabhängig ist vom Typ der eingesetzten Geräte und deren Anzahl, die sehr groß sein kann, wie auch von der Reihenfolge, in der die Geräte angeschlossen werden. Das System ist anpaßbar, wobei es die Kanalisierung 2s einer Datenzahl gestattet, die viel größer ist, als in den im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen. Das System hat ferner eine erhebliche Anpaßbarkeit der Funktion. Die Übertragung der Daten kann nämlich gemäß mehreren Funktionsmodi erfolgen und kann ebenso gut bewirkt werden von den Diagraphiegeräten zur Erdoberfläche als auch umgekehrt von der Erdoberfläche zu den Geräten. Ein richtiger Dialog kann zwischen Bohrloch und Erdoberfläche geführt werden. Darüber hinaus ist die Sprache dieses Dialoges, d. h. die Struktur der übertragenen Nachrichten, die gleiche, unabhängig vom Typ und der Anzahl der verwendeten Geräte. Das System ist einfach steuerbar durch einen Rechner, da die Struktur der Nachrichten die des Rechners selbst sein kann. Der gesamte physische Teil der Bohrlochvorrichtung und des Oberflächenmodems ist unabhängig vom Typ des verwendeten Rechners, der nur im Bereich der Oberflächensteuereinrichtung eine Rolle spielt

Genauer gesagt, wird bei einer Vorrichtung zur Übertragung von Informationen in numerischer Form für eine Bohrlochexplorationsvorrichtung zwischen eine Bohrlochsonde, ausgebildet für den Ansc'iluß mindestens eines Diagraphiegerätes und einer Oberflächeneinrichtung, die miteinander durch ein elektrisches Kabel verbunden sind, die der Erfindung zugrunde liegen- so de Aufgabe dadurch gelöst, daß die Oberflächeneinrichtung ein Oberflächensteuergerät und ein Oberflächenmodem umfaßt, daß die Bohrlochsonde ein Bohrlochmodem umfaßt, das an das Oberflächenmodem über das Kabel angeschlossen ist, ein Bohrlochsteuergerät umfaßt, das an das Bohrlochmodem angeschlossen ist, und eine Mehrfach-Bidirektional-Leitung, bestimmt für die Verbindung zwischen dem bzw. den Diagraphiegerät(en) und dem Bohrlochsteuergerät, wobei das Bohrlochgerät oder die Bohrlochgeräte an die Mehrfachleitung paralk I anschließbar sind und die an der Erdoberfläche befindliche Oberflächeneinrichtung und die Bohrlochsonde permanent Informationen austauschen können.

Man kann sofort erkennen, daß die Mehrfachleitung nur eine sehr geringe Anzahl von elektrischen Leitungen (fünf Drähte) zu umfassen braucht, um so Abmessungen der Sonde zu verringern. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaßt die Vorrichtung identische »interlaces«, bestimmt zum Anschluß jeweils eines Gerätes an die Mehrfachleitung.

Die Erfindung befaßt sich ferner mit einem Telemetrie- oder Fernmeßelement der Bohrlochsonde bei einer Vorrichtung für die Exploration der geologischen Formationen, die von einem Bohrloch durchteuft sind, mit einer Oberflächeneinrichtung, der Bohrlochsonde und einem elektrischen Verbindungskabel zwischen Oberflächeneinrichtung und Sonde, wobei das Fernmeßelement dadurch gekennzeichnet ist, daß es einen langgestreckten Raum umfaßt, der druckfest ausgebildet ist und an jedem seiner Enden Mittel für elektrische und mechanische Verbindungen aufweist, wobei die elektrischen und mechanischen Verbindungen realisierbar sind einerseits mit dem Ende des Kabels für eines der beide" Enden des Raumes und andererseits mit einem Diagraphiegerät für das andere Ende des Raumes; in dem Raum befindet s'ich ein Modem, das elektrisch verbunden ist mit dem Kabel über die elektrische Anschlußeinrichtung, ein Steuergerät, das elektrisch an das Modem angeschlossen ist, ein Interface, das elektrisch an das Steuergerät angeschlossen ist, eine Mehrfachleitung, die an das Steuergerät, an das Interface und an die elektrischen Verbindungsanschlüsse angeschlossen ist, mit einem Diagraphiegerät und einem elektrischen Versorgungsschaltkreis, der an die elektrischen Verbindungsanschlüsse mit dem Kabel und dem Diagraphiegerät, mit dem Modem, mit den Steuergeräten und mit dem Interface verbunden ist.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Gerät für die Exploration der von einem Bohrloch durchteuften geologischen Formationen, das in das Bohrloch mit Hilfe eines elektrischen, an der Erdoberfläche an eine Oberflächeneinrichtung angeschlossenen Kabels herablaßbar ist und eine Bauart in Form eines langgestreckten Hohlraumes aufweist, der druckfest ist und mit mindestens einem Wandler versehen ist, ausgebildet zur Lieferung von Meßsignalen, und einem für den Wandler ausgelegten Schaltkreis für die Vorverarbeitung von dessen Signalen, welches Gerät dadurch gekennzeichnet ist, daß es elektrische und mechanische Anschlußeinrichtungen aufweist, die sich an den beiden Enden des Raumes befinden und im Inneren des Hohlraumes eine Mehrfachleitung aufweist, die an einem ihrer Enden an die elektrischen Verbindungseinrichtungen angeschlossen ist und mit dem anderen ihren Enden an die elektrischen Verbindungseinrichtungen des anderen Endes des Hohlraumes angeschlossen ist, während mindestens ein Universalinterface oder Datenwandler einerseits parallel an die Mehrfachleitung angeschlossen ist und andererseits an den Vorverarbeitungsschaltkreis, und daß ein elektrischer Versorgungsschaltkreis für den Wandler, den Vorverarbeitungsschaltkreis und das Interface vorgesehen sind, sowie eine elektrische Speiseleitung, die die elektrischen Anschlußeinrichtungen der beiden Hohlraumenden verbindet

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung für die Exploration geologischer Formationen, die von einem Bohrloch durchteuft sind, welche Vorrichtung in das Bohrloch am Ende eines elektrischen Kabels herabtaßbar ist und dadurch gekennzeichnet ist daß sie ein Fernmeßelement umfaßt wie es oben definiert wurde und mindestens ein Gerät wie es oben definiert wurde, welches Gerät an das Fernmeßelement derart angeschlossen ist daß das Ende der Mehrfachleitung des Elementes mit dem Ende der Leitung des Gerätes verbunden ist

11 12

Wenn die Vorrichtung mehrere Geräts enthält, sind munikationssystem der Erfindung. Es umfaßt eine Oberdie elektrischen und mechanischen Anschlüsse der Ge- flächeneinrichtung und eine Bohrlocheinrichtung (Sonräte komplementär derart ausgebildet, daß die Geräte de), die miteinander durch ein elektrisches Kabel 20 aneinanderstoßend miteinander verbindbar sind, wobei verbunden sind. Die Sonde umfaßt ein Modem 22 (Moauch die Mehrfachleitungen aneinanderstoßend ver- 5 dulator—Demodulator) und ein Steuergerät 24, angebunden werden, derart, daß sich eine einzige Mehrfach- schlossen an mehrere Diagraphiegeräte 26 über ein leitung für die gesamte Vorrichtung ergibt. elektrisches Netzwerk 28, das als »Mehrfachleitung«

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der (im englischen Sprachgebrauch »omnibus«) bezeichnet

nachfolgenden Erläuterung von Ausführungsformen wird. Die Oberflächeneinrichtung umfaßt hauptsächlich

des Gegenstandes der Erfindung, die hier beispielsweise io ein Modem 30, angeschlossen an ein System für die

wiedergegeben werden, jedoch keine Beschränkung der Steuerung der Aquisition und Verarbeitung der Daten.

Erfindung definieren sollen. Die Beschreibung bezieht Dieses System 32 umfaßt ein Steuergerät 34, ange-

sich auf die Zeichnungen. schlossen an Datenverarbeitungs- und/oder Aquisi-

F i g. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform des tionssystem 36 über eine Mehrfachleitung 38. Das Steu-Verbindungssystems mittels Kabel gemäß der Erfin- 15 ergerät 34 ist in gewisser Weise das »Gehirn« des Überdung; tragungssystems. Es hat Vorrang vor dem Sondensteu-

F i g. 2 zeigt schematisch die Struktur eines Steuersi- ergerät 24 und ist in Wirklichkeit ein Rechner. Das Steu-

gnals, das zur Bohrlochsonde übertragen wird; ergerät 34 ist an die Peripheriegeräte, wie Ringspeicher,

ί⁷ i g. 3 zeigt verschiedene Arten der Modulation, die magnetische Aufzeichnungsgeräte oder auch Daten-

in dem System anwendbar sind; 20 drucker angeschlossen.

F i g. 4 und 5 zeigen im einzelnen den Bau eines Steu- Das Oberflächensteuergerät liefert Steuersignale

erwortes mit spezifischer bzw. universaler Adresse; oder Kommandosignale an die verschiedenen Sonden-

F i g. 6 zeigt den Aufbau eines Datensignals, das von geräte, beispielsweise zum Ein- oder Ausschalten eines

der Sonde an die Erdoberfläche übertragen wird; bestimmten Gerätes. Wie bereits angedeutet, werden

F i g. 7 zeigt im einzelnen den Aufbau eines Zustande- 25 bei dem Kommunikationssystem nur numerische Signawortes; Ie verwendet. Die Kommandosignale, ausgesandt vom

F i g. 8 zeigt die Bohrlochsonde und insbesondere die Steuergerät, bestehen aus zwei Worten, wobei ein Wort

Mehrfachleitung und ihre Anschlüsse an das Bohrloch- aus π Bits besteht, mit η gleich 16 im hier beschriebenen

steuergerät und an die Sondengeräte; Ausführungsbeispiel. Eines dieser beiden Worte umfaßt

F i g. 9,10 und 11 zeigen unterschiedliche Formen von 30 entweder eine »spezifisch« genannte Adresse, die einem

Signalen, die in dem Übertragungssystem verwendet bestimmten Sondengerät zugeordnet ist, oder eine

werden; »Universalw-Adresse, die allen Sondengeräten zugeord-

Fig. 12 zeigt schematisch einen Universaldaten- net ist. Die letztere erlaubt die Übertragung von Infor-

wandler (»interface«), angeschlossen an ein Sondenge- mationen an alle Sondengeräte gleichzeitig. Beim Emp-

rät, und 35 fang der Kommandosignale reagieren die Sondengeräte

Fig. 12a zeigt im einzelnen eine Ausführungsform im allgemeinen durch Aussendung eines Signals der Da-

des Schaltkreises 138 des Universal-Interface; ten an die Erdoberfläche, nachdem sie durch das Son-

F ig. 13 zeigt schernatisch das Bohrloch- oder Son- denmodem 22geformt worden sind,

densteuergerät und F i g. 2 zeigt schematisch den Aufbau eines vollständi-

F ig. 13a, 13b, 13c zeigen im einzelnen eine Ausfüh- 40 gen Kommandosignals, das über das Kabel von der Erdrungsform des ZustandsschaLtkreises 174, des Kodenz- oberfläche zu den Sondengeräten übertragen wird. Aus Schaltkreises 170 bzw. des Multiplexierschaltkreises 178 den Kommandoworten 40 und 42, die von dem Steueraus F i g. 13; gerät 34 geliefert werden, komponiert das Oberflächen-

Fig. 14 und 15 zeigen jeweils die Oberflächen- bzw. modem 30 ein vollständiges Kommandosigmu, indem

Bohrlochmodem; 45 den beiden Worten 40 und 42 ein Fehlererfassungswort

Fig. 16 und 17 zeigen als Beispiel das Prinzip der 44 und ein Synchronisationswort 46 zugefügt werden.

Programmierung des Oberflächensteuergerätes, das im Ein vollständiges Kommandosignal umfaßt demgemäß

Modus »Befehl-Antwort« (Fig. 16) bzw. im Modus nacheinander und in Serie
»kontinuierliche Aussendung« (F i g. 17) arbeitet;

Fig. 18 zeigt schematisch ein Fernmeßelement ge- 50 — ein Synchronisationswort 46, ausgesandt vom

maß der Erfindung als Kopf einer Bohrlochsonde und Oberflächenmodem und aus sieben Bits bestehend,

F i g. 19 zeigt schematisch ein Sondengerät gemäß der — zwei Konr.mandoworte 40 und 42, erzeugt von dem

Erfindung. _ Oberflächengerät und jeweils 16 Bits umfassend,

Die Erfindung gestattet die Übertragung von Infor- und

mationen über ein Kabel mit großer Sicherheit, und 55 — ein Fehlererfassungsgerät 44, ausgesandt vom diese Informationsübertragung bildet den bestmögli- Oberflächenmodem und aus sieben Bits bestehend, chen Kompromiß zwischen einer hohen Abtastgeschwindigkeit und einer großen Anzahl zu übertragen- In der beschriebenen Ausführungsform wird nur das der Informationen. Diese Vorteile werden am besten Kommandowort 42 verwendet, während das zweite realisiert durch Verwendung einer Modulationsmetho- ω Kommandowort zur freien Verfügung des Betreibers de mit Kodierung der Signale, die generell als PCM des Systems steht Solange kein Kommandosignal auf (pulse code modulation) bekannt ist Bei dieser Methode das Kabel 20 gegeben wird, liefert das Oberflächenmowerden die Analogsignale in numerische Signale umge- dem Bits des Wertes Null auf das Kabel,
wandelt, kodiert und danach gemäß einer vorgegebenen Die Schemata der F i g. 3a bis 3d zeigen die Form der Sequenz abgetastet 65 kodierten Signale, die verwendet werden. Die von dem

Das Kommunikationssystem gemäß der Erfindung Oberflächensteuergerät erzeugten Signale werden ko-

erfolgt mittels eines Rechners und verwendet die Pulse- diert gemäß der Form 48 in F i g. 3a. Die Bits des Wertes

Code-Modulation. Fig. 1 zeigt schematisch ein Korn- i entsprechen den Signalen, die ein bestimmte* Amnli-

13 14

tudenniveau haben, und die Bits des Wert« O entspre- gnals mit Hilfe des Fehlererfassungswortes (44 in

chen einem anderen vorgegebenen Amplhudenniveau. F i g. 2). Das Synchronisationswort 46 und das Fehlerer-

Dieser Kode wird üblicherweise als NRZL-Kode be- fassungswort 44 werden nicht zum Sondensteuergerät

zeichnet (im Englischen »non return to zero level«}. Die 24 übertragen, sondern nur die Kommandosignale. Vor

Verwendung dieses »egelkodes für die Übertragung auf 5 der Übertragung demoduliert das Sondenmodem die

dem Kabel bringt zwei Schwierigkeiten mit sich: Einer- B<£-M-kodierten Signale (Fig. 3b) in äquivalente

seits erfordert die Übertragung der Bits mit der Fre- NRZL-kodierteSignalß(Fig.3a).

quenz /ein Kabel mit einem DurchlaBband zwischen 0 Die Kommandoworte werden vom Sondensteuerge-

. , f . j „_„u. -— α· c _u -^ u_ · rät 24 zu den Sondengeräten 26 über die Mehrfachlei-

und —. und andererseits ist die Synchronisation schwie- ~, -, ,,5 1. · j 1 j- ·

2 ^J OVJ₁^k _I0 tung 28 übertragen. Wie bereits angedeutet, kann die m

rig, insbesondere, wenn das Signal eine Abfolge von Bits den Kommanidoworten enthaltene Adresse entweder des gleichen Wertes 1 oder 0 umfaßt Um diesen Nach- spezifisch für ein bestimmtes Sondengerät oder umverteilen zu begegnen, transformiert das Oberflächenmc- sal sein. Im ersteren Falle bandelt es sich um eine für ein deji 30 die NRZL-kodierten Signale in B<P-M-kodierte ganz bestimmtes Sondengerät bestimmte Weisung. Da-Signale (im Englischen »bi-phase mark«), wie in F i g. 3b 15 bei werden jedesmal die Ergebnisse der von einem bebei 50 dargestellt Dieser Kode ist gekennzeichnet durch stimmten Sondengerät durchgeführten Messungen an einen Pegelwechsel zu Beginn und am Ende jedes BHs die Erdoberfläche kanalisiert: Ein Befehl wird an das und durch eine Pegeländerung in der Mitte jedes Bits Gerät gegeben, damit es die Daten überträgt, das es in mit dem Wert 1. Dank der Verwendung dieses Kodes einem Speicher (Schieberegister), mit dem es versehen wird die Synchronisation der Kommandosignale verein- 20 ist gespeichert hat

facht Hins*chtlich der Durchlaöbandbreite des Kabels, F i g. 4 zeigt schematisch den Aufbau des Befehlswor-

die für die Übertragung von NRZL-Signalen der Fre- tes 42 (F i g. 2) in dem Fall einer spezifischen Adresse.

..,, ■ ι. λ j ' i- Die sieben Bins 9 bis 15 werden verwendet für die ko-

quenz / ohne Verzerrungen zwBchen 0 und _y liegen _dierte ^^ _eines Sondengerätes. Man hat demge-

__. . . ο . -. / .,/25 maß die Möglichkeit 2⁷ unterschiedliche Adressen zu i

mußte, kann man zeigen, daß sie zwischen _y und 3 _{y kodjerea}. _{Man kann demgemäS 2}i. ₁₂₈ verschiedene \

Degen muß für die Übertragung der Signale ΒΦ-Μ der Sondengeräte einsetzen. Diese Zahl der Geräte ist of- \ Frequenz /. Jedes Bit eines Kommandosignals dauert 50 fe.nsichtlich sehr grc ?> und zeigt deutlich die Möglichkei- j Mikrosekunden in dem beschriebenen Ausführungsbei- ten des Übertragungssystems. Das Bh vom Rang 8 ist spieL Das Durchlaßband der NRZL-Signale trägt dem- 30 ein Prüfbit das den Wert 1 hat wenn das der Adresse | gemäß 50 kH. aber wegen der Pegeländerung in der entsprechende Bohrlochgerät berechtigt ist Daten aus- i Mitte jedes Bits des Wertes 1 wird die Grundfrequenz zusenden. Wenn dieses Prüfbit den Wert Null hat er- j verdoppelt d. h. 20 kH. Die Übertragung der Komman- folgt ein Ablauf, als würde das Sondengerät nicht exi- i dosignale von der Erdoberfläche zu den Bohrlochgerä- stieren. Diese Möglichkeit ist vorteilhaft insbesondere. i ten erfolgt demgemäß ohne Träger und mit 20 Kilo-Bit 35 um ein bestimmtes Sondengerät auszuschalten, ohne die ] (DurchiaSbänd zwischen SG und 30 küj. Man kann fest- anderen Geräte an der Aussendung ihrer Daten zu hin- ' halten, daß zwecks Vermeidung der Übertragung von dem. Das Bit vom Rang oder der Stelle 7 ist ein Initiier- , scharfen Flanken der Impulse über das Kabel (Recht- bit. Das Bit vom Rang 6. genannt Bit des »letzten Gera- · ecksignale) die Signale am Auslaß des Oberflächenmo- tes«. ist ein Bit das verwendet wird, um dem betreffen- ;. dems 30 gefiltert werden können, um die Form der Si- 40 den Sondengerät zu signalisieren, daß es ein Rücklaufsignale abzurunden, gnal zum Sondensteuergerät übertragen soll, wenn es :

Die Kommandosignale, die über das Kabel übertra- die Übertragung seiner Nachricht beendet hat Die Bits ;

gen werden, gelangen demgemäß zum Bohrlochmodem der Ränge 0 bis 3 werden verwendet um dem Gerät ·

22. Dieses hat verschiedene Funktionen. Es muß zu- anzugeben, wieviel Worte es übertragen soll. Die Zahl \

nächst die Frequenz eines Sondenoszillators nachstel- 45 der Worte kann zwischen 0 und 15 liegen, da vier Bits '

!en, ausgehend von den Kommandosignalen in Form der verwendet werden. Die Bits der Ränge 4 und 5 werden

B^-M-Nachricht übertragen von der Oberflächenein- entweder zur freien Verfügung der Bedienungsperson

richtung. Wegen der extrem schwierigen Umgebungs- gehalten oder verwendet um die Zahl der Worte zu

bedingungen im Inneren eines Bohrloches, insbesonde- erhöhen, mit denen das Sondengerät zu antworten hat

re hinsichtlich Temperatur und erhöhtem Druck, kann so Wenn das Bit vom Rang 4 verwendet wird, beträgt die

sich nämlich eine Verschiebung der Nominalfrequenz maximale Wortzahl, mit der das Sondengerät antworten

des Sondenoszillators relativ zu der des Oberflächenos- kann. 30. und wenn das Bit vom Rang 5 ebenfalls ver-

zillators ergeben. Eine Frequenzregelung ist demgemäß wendet wird, beträgt die Maximalzahl der Worte 63.

hinsichtlich des Sondenmodems notwendig. Die letztere Wenn ein Kommandosignal auf das Kabel gegeben

umfaßt zu diesem Zweck ein Regelglied, das beispiels- 55 wird, das eine »Universaladresse« enthält wird diese

weise in an sich in der Praxis bekannter Weise in Form Adresse von allen Sondengeräten erkannt. Ein Kom-

einer VCO-Schaltung (voltage control oscillator» span- mandosignal mit der Universaladresse versetzt gewis-

nungssteuerbarer Oszillator) ausgeführt sein kann. sermaßen alle Sondengeräte in Empfangsposition be·

Das Sondenmodem muß ferner angeben, ob die von zuglich eines folgenden Befehls. Dieser Befehl wird ihm empfangenen Bits den Wert 1 oder den Wert 0 60 durch eine spezifische Befehlsnachricht gegeben, die der

haben. Die am Sondenmodem ankommenden Signale Nachricht mit Universaladresse folgt Die letztere wird

sind deformiert hinsichtlich Amplitude als auch hinsieht- verwendet für die Auswahl eines Funktionsmodus des

lieh Breite. Das Sondenmodem muß demgemäß die Si- Kommunikationssystems. Nur das Befehlswort 42 wird

gnalform wieder herstellen, um Rechtecksignale zu er- verwendet, während das zweite Befehlswort 40 nicht

halten und die Breite, d. h. die Dauer der Signale rekali- 65 verwendet wird und nicht zur Verfügung der Bedie-

brieren. Das Sondenmodem erfaßt ferner das Synchro- nungsperson steht, im Gegensatz zu einem Befehl mit

nisationswort (46 in F i g. 2) des Kommandosignals und spezifischer Adresse,

verifiziert den Wert des übertragenen Kommandosi- F i g. 5 zeigt den Aufbau eines Befehlswortes mit Uni-

versaladresse. Die Bits der Ränge 9 bis 15 werden verwendet für die Bezeichnung der Universaladresse, d. h. der Adresse, die von allen Sondengeräten erkannt wird. In dem in F i g. 5 dargestellten Beispiel hat diese Universaladresse einen Wert von 176 im Oktal-Kode. Das Bit vom Rang 8 ist ein Initiierbit Die Bits der Ränge 6 und 7 sind Prüf bits: Wenn beide den Wert 1 haben, werden die Sondengeräte gleichzeitig angesteuert, und wenn das Bit vom Rang 8 einen Wert 0 hat und das Bit vom Rang 7 den Wert I hat, werden alle Sondengeräte gleichzeitig weggeschaltet Dies wird im Falle einer Störung verwendet, um das beschädigte Sondengerät zu erkennen. Man schaltet zunächst alle Sondengeräte gleichzeitig weg und setzt dann eins nach dem anderen wieder in Betrieb, um sie getrennt zu kontrollieren. Die Bits der Ränge 0 bis 3 werden nicht verwendet Die Bits der Ränge 4 und 5 dienen zur Bestimmung des Funktionsmodus des Kommunflcationssystems oder des Modus des Informationsaustausches, der gewählt wird zwischen der Erdoberfläche und dem Bohrloch.

Das Datenübertragungssystem gemäß der Erfindung gestattet nämlich mehrere Betriebsmodi und zwei Datenübertragungsmodi, die als »Semi-Duplex« bzw. »Duplex« bezeichnet werden. Bei dem Funktionsmodus, der mit »Befehl-Antwort« bezeichnet wird, gibt das Oberflächensteuergerät eine Befehlsnachricht an ein bestimmtes Sondengerät und erwartet die Antwort dieses Gerätes, bevor eine folgende Befehlsnachricht ausgesandt wird. Dieser Modus wird gewählt, wenn die Bits der Ränge 4 und 5 den Wert 0 haben und wenn das Bit vom Rang 8 den Wert 1 hat Bei dem Funktionsmodus bei kontinuierlicher Sendung werden demgegenüber die vorrden Sondengeräten kommenden Daten kontinuierlich zur Erdoberfläche übertragen. Man wählt den Modus der kontinuierlichen Übertragung, indem man die Bits der Ränge 4 und 5 mit dem Wen i versieht Ein dritter Funktionsmodus, pseudokontinuierliche Übertragung, kann verwendet werden. Dieser Modus ist dadurch gekennzeichnet daß alle Sondengeräte einer gleichen Kette eine Nachricht übertragen, und zwar alle 16.6 Millisekunden (die Auslösung wird bewegt durch die Versorgungsspannung von 60 Hz) und danach anhalten. Dieser Modus wird gewählt indem man dem Bit vom Rang 4 den Wert 0 gibt und dem Bit vom Rang 5 den Wert I. Wenn das Bit vom Rang 4 einen Wert 1 hat und das Bit vom Rang 5 den Wert 0, können Befehle von der Erdoberfläche aus gesandt werden, aber von den Sondengeräten erfolgt keine Antwort.

Die Daten können im Semi-Duplex oder im Duplex übertragen werden. Die Steuerleitung der Sondengeräte und die Übertragungsleitung der Daten sind getrennt. Bei der Semi-Duplex-Übertragung erscheinen die informationen nicht gleichzeitig auf den Leitungen. Beim Duplex-Betrieb hingegen können die Informationen gleichzeitig in beiden Richtungen übertragen werden, nach unten und nach oben. Die Änderung des Übertragungsmodus von Semi-Duplex zu Duplex und umgekehrt erfolgt einfach durch eine Änderung des Programms des Oberflächensteuergerätes, während die Verdrahtung der Oberflächeneinrichtung und der Sonde nicht modifl· ziert zu werden brauchen.

Im allgemeinen wird der Funktionsmodus »Befehl-Antwort« mit dem Semi-Duplex-Übertragungsmodus verwendet. Es ist jedoch möglich, den Modus »Befehl-Antwort« mit dem Duplex-Modus zu verwenden. In diesem Fall kann das Oberflächensteuergerät eine zweite Befehlsnachricht aussenden, während das Sondengerät auf die erste Nachricht antwortet. Man kann zeigen, daß dieser Funktionsmodus die Verwertung der gesamten Kapazität des Übertragungskanals von dem Sondengerät zur Erdoberfläche ausnutzt, wenn die Zahl der zu übertragenden Daten an die Oberfläche höher ist als die Zahl der Befehlssignale zu den Sondengeräten (was allgemein der Fall ist).

Wenn ein Befehlssignal mit spezifischer Adresse von dem Sondensteuergerät zu den Sondengeräten übertragen wird und eines dieser Sondengeräte seine Adresse erkannt hat überträgt dieses Sondengerät zurück zu dem Sondensteuergerät ein Signal zur Bestätigung des Empfangs »AR«. Wenn das Steuergerät nicht dieses AR-Signal empfängt, schließt es, daß das Sondengerät schlecht funktioniert hat oder nicht das Befehlssignal

(5 empfangen hat Im Falle eines Universalbefehls gibt es kein AR-Signal: Es wird angenommen, daß dieser Universalbefehl von allen Sondengeräten richtig -ropfangen worden ist Anstatt ein AR-Signal zu verwenden, ist es auch möglich, jedem Sondengerät einen Schaltkreis für die Erfassung des Fehlerkodes zuzuordnen.

Es sei angenommen, daß das Befehlssignal richtig an einem oder allen Sondengeräten angekommen sei. Es wird dann ein Datensignal zur Erdoberfläche gesandt Um dies zu tun, verlangt das Sondensteuergerät vom Sondenmodem die Erzeugung eines Synchronisationskodes. Es wird dann ein Wort hier als »Ztistandswort« von dem Sondensteuergerät ausgesandt und schließlich empfangen die Sondengeräte den Befehl, ihre Daten zu übertragen. Dies ergibt sich schematisch <n Fig.6, die die Struktur einer Nachricht zeigt welche von der Sonde an die Erdoberfläche übertragen wird. Das Synchronisationswort 52 umfaßt 16 Bits anstelle der sieben Bits für eine Befehlsnachricht die nach unten übertragen wird. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß es mehr Informationen in einer Nachricht nach oben zu übertragen gilt als nach unten, und daß je mehr Bits für die Synchronisationskodeerfassung verwendet werden, desto geringer die Risiken für falsche Synchronisation sind Das Zustandswort 54 ist im einzelnen in Fig.7 dargestellt Danach folgen die von den Sondengeräten kommenden Daten. Diese Daten sind in Form der Worte 56 dargestellt, von 1 bis n, wobei /7=einem Maximum von 60 ist und in dem dargestellten Beispiel 1 beträgt Jedes Wort besteht aus 16 Bits. Wenn man im Befehl- Antwort-Modus arbeitet kommen die Daten einer Nachricht von einem einzigen Sondengerät Demgegenüber umfaßt wenn man im Modus der fortgesetzten Übertragung arbeitet die Nachricht eine Abfolge von Datenworten, die von der aufeinanderfolgenden Abfra ge der Sondengeräte herrühren, jedes Sondengerät übertrügt eine bestimmte Zahl von Worten, und die Gesamtheit der von den Sondengeräten ausgesandten Worte bildet die Worte 1 bis n. Demgemäß kann z. B. das Sondengerät Nr. 1 drei Worte aussenden, das Son· dengerät Nr. 2 kann ein Wort aussenden, das Sondengerät Nr. 3 kann fünf Worte aussenden usw.

Schließlich wird ein Wort 58 für den Fehlererfassungskode ausgesandt. Dieser Fehlerkode besteht aus 16 Bits. 15. die für den eigentlichen Kode verwendet werden und einem Bit, das verwendet wird, um die gute oder falsche Funktion des Sondengerätes anzuzeigen. Wenn dieses Bit den Wert 1 hat, bedeutet dies, daß das Sondengerät richtig ein RUcklaufsignal am Ende seiner Nachricht ausgesandt hat. Im anderen Fall hat dieses Bit den Wert 0.

F i g. 7 zeigt schematisch das Zustandswort 54 der F i g. 6. Dieses Wort wird von dem Sondensteuergerät jedesmal dann erzeugt, wenn eine Antwort von der Son-

17 18

de übertragen wird. Das Bit vom Rang 0 nimmt den hen ist, oder auch dafür einen elektrischen Strom in die Wert 1 an, wenn 1 oder mehrere Befehlssignale irrtüm- Formationen einzuspeisen. Die Informationen, die von lieh empfangen werden. Das Bit vom Rang 1 zeigt an, ob dem Sondengerät ausgesandt werden in Form von Dader Befehlssignalpegel größer oder kleiner ist als eine ten, werden von dem Sondengerät 62 zu den Schaltkreivorgegebene Amplitudenschwefle. Das Bit vom Rang 2 5 sen 64 über Verbindung 65 übertragen. Diese Informatizeigt an, ob ein oder mehrere Sondengeräte ihre Adres- onen betreffen im allgemeinen die Messungen der physe nicht empfangen haben and deshalb das Signal AR sikalischen Größe oder Größen, die von dem Sondengenicht ausgesandt worden ist Das Bh vom Rang 3 nimmt rät 62 durchgeführt werden. Sie können sich jedoch den Wert 1 an, wenn die Nachricht richtig empfangen auch auf das Sondengerät selbst beziehen, beispielsweiworden ist Die Bits vom Rang 4 und 5 werden verwen- to se auf seinen Betriebszustand. Es kann sich beispielsweidet, um den verwendeten Funktionsmodus zu wiederho- se um den Öffnungs- oder Schließzustand der Anlege-Ien, also Befehl-Antwort oder kontinuierliche Obertra- schuhe des Sondengerätes handeln,
gung, beispielsweise. Das Bh vom Rang 6 wird verwen- Die von dem Sondengerät 62 ausgesandten Informa-

det, um anzuzeigen, daß ein Universalbefehl empfangen tionen gelangen von dem Schaltkreisblock 64 zum Uniworden ist Die Länge der vol der Sonde übertragenen 15 wsal-Interface 66 Ober die Verbindung 67. In dem Nachricht wird angegeben durch die Bits der Ränge 7 Schaltkreisblock 64 werden die Informationssignale eibis 12. Die folgenden Bits der Ränge 13 und 14 werden ner entsprechenden elektronischen Verarbeitung unternicht verwendet Das Bit des Ranges 15 ist signifikant worfen, wie Verstärkung, Verformung usw. Diese Verfür die richtige oder falsche Funktion des Systems: Es arbeitung ist bei bekannten Diagraphiesonden herzeigt an, daß eia Fehler von mindestens einem Bit der 20 kömmlich und braucht deshalb im einzelnen nicht erläu-RängeO, 1 und 2 signalisiert worden ist Auf diese Weise tert zu werden. Darüber hinaus werden die Informawird die Bedienungsperson unmittelbar unterrichtet tionssignale analoger Form in numerische Form durch über gute oder falsche Funktion des Systems, in dem der einen analog-numerischen Wandler herkömmlicher Zustand des Bits vom Rang 15 beobachtet wird Bauart gewandelt Die Versetzung in den Ausgangszu-

25 stand des Sondengerätes 62 erfolgt durch ein Initiiersi-

Anschluß der Sondengeräte in der Sonde gnal »Ini« (ausgesandt vom Schaltkreis 130 der F i g. 12,

wie später noch erläui-ai) und übertragen vom Univer-

Fig.8 zeigt schematisch die Art und Weise, wie die sal-Interface 66 zum Schaltkreisblock 64 über Verbin-Sondengeräte an die Mehrfachleitung angeschlossen dung 69. Die letztere, die aus mehreren Leitungen besind In dieser Figur sind nur zwei Sondengeräte sehe- 30 steht, kann auf diese Weise verwendet werden für die matischdargestel'" während tatsächlich eine viel größe- Übertragung der Signale »Echo«, B5 und B4, DWDT, re Anzahl von Sondengeräten angeschlossen v/erden DWCK, Parole, VaI, Länge der Nachricht 148 und Zukann. Man erkennt in F i g. is, daß jedes Sondengerät 60 stand 152 des Abwärtszählers 134. Alle diese Signale schematisch durch drei BIöcks dargestellt ist: einem werden später im einzelnen erläutert unter Bezugnah-Block 62, bei dem es sich um das eigentliche Sondenge- 3S me auf F i g. 12, die das Interface darstellen,
rät oder Meßgerät handelt bei dem es sich beispielswei- Das Sondensteuergerät 24 ist in gleicher Weise wie

se um einen Druckmesser oder um ein kernphysikali- die Sondengeräte an die Leitung 28 angeschlossen. Hinsches Meßgerät oder auch um einen akustischen Wand- sichtlich der Übertragung wird tatsächlich das Steuerler handeln kann; einen Block 64, der jeweils typisch für gerät wie ein Sondengerät betrachte? Das Steuergerät das betreffende Sondengerät ist beispielsweise einen 40 umfaßt demgemäß ein Universal-Interface 66 und ein den Wandlern zugeordneten elektronischen Schaltkreis, eigentliches Steuergerät 68. Das Steuergerät steht im und ein Universal-Interface 66 (Datenwandler), ange- Informationsaustausch mit dem Sondengerät über die schlossen an die Mehrfachleitung 28. Dieses Interface, Mehrfachleitung 28. Die Universal-Interfaces und das das identisch ist unabhängig von dem jeweils verwende- Steuergerät 68 werden später näher erläutert
ten Bohrlochgerätetyp, gestattet den Anschluß welches 45 Die Mehrfachleitung 28 besteht aus fünf elektrischen Sondengerätes auch immer an die Mehrfachleitung un- Leitungen. Das Ende 70 der Leitung ist mit der Eigenimter der Voraussetzung, daß die von dem Sondengerät pedanz des Netzwerks mit Hilfe von an Masse gelegten gelieferten Informationen numerische Form haben. Widerständen 72 abgeschlossen. Die Bohrlochsonde soll Man erhält auf diese Weise eine Vereinheitlichung der klein sein, und dies ist der Grund, daß nur fünf Leitungen Sondengeräteanschlüsse in der Sonde. 50 für die Mehrfachleitung eingesetzt werden. Die erste

Die von dem eigentlichen Sondengerät ausgesandten Leitung 74 überträgt die Befehlssignale D.Daten (DD) Signale liegen im allgemeinen analog vor, während das unr¹ die abwärts übertragenen Taktimpulse D.Takt Interface nur numerische Signale zu verarbeiten in der (DH) mit 20 kH. Danach gelangen die Signale mit dem Lage ist Es ist deshalb erforderlich, daß ein analog-nu- vorgestellten Buchstaben D von der Oberflächeneinmerischer Wandler vorgesehen wird, in jedem Block 64, 55 richtung zur Sonde und umgekehrt die Signale mit dem der dem Sondengerät zugeordnet ist, oder auch am Ein- vorgestellten Buchstaben U von der Sonde zur Oberflägang jedes Interface. cheneinrichtung. Man erkennt daß die Befehlssignale

Das eigentliche Sondengerät 62 ist mit seinen Schalt- und die Taktsignale von der gleichen Leitung übertrakreisen 64 über eine Verbindung 63 verbunden. Das gen werden. Der zweite Draht 76 ist für die Signale AR Universal-Interface 66 ist direkt mit dem Sondengerät 60 reserviert, die von den Universal-Interfaces 66 ausge-62 über einen Anschluß 61 verbunden, was die direkte sandt werden, wenn sie ihre Adressen empfangen hä-Übertragung der Informationen erlaubt, wenn eine ben. Die dritte Leitung 78 wird verwendet, um Daten Übertragung über den Schaltkreisblock 64 nicht erfor- nach oben zu übertragen, bezeichnet mit U.Daten (UD), derlich ist. Diese Verbindungen 61 und 63 dienen zur die von den Sondengeräten kommen.
Kontrolle oder Steuerung des eigentlichen Sondengepi- 65 Die von der Sonde zur Oberflächeneinrichtung zu tes: Beispielsweise werden sie verwendet, um das öff- übertragenden Daten sind im allgemeinen viel zahlreinen des oder der Anlegeschuhe des Sondengeiätes zu eher als die Befehlssignale, die von der Oberfläche zur steuern, wenn das letztere mit solchen Schuhen verse- Sonde übertragen werden. Anders ausgedrückt, sind die

aufwärts zu übertragenden Informationen viel zahlreicher als die abwärts zu übertragenden. Die Übertragungsfrequenz der Daten muß deshalb viel höher sein für die Übertragung von unten nach oben. Diese Frequenz liegt bei 40—80 kH, wobei die letztere Frequenz im wesentlichen der oberen Übertragungsgrenzfrequenz der Signale über das Kabel ohne Verzerrungen entspricht Die Taktimpulse von 80 oder 40 kH werden von einem in das Sondenmodem eingebauten Oszillator geliefert Dieser Oszillator kann unabhängig sein oder an den 20-kH-Oszfllator an der Erdoberfläche angekoppelt ssin. Wenn ei Abtastzyklus der Sondengeräte beendet ist, wird über die fünfte Leitung 82 ein Impuls »Rücklauf« übertragen, tun das Sondensteuergerät entsprechend zu alarmieren. Bei dem Funktionsmodus »Fortlaufende Übertragung« ist das Sondengerät, welches dieses »Rücklauf«-Signal aussendet, das Sondengerät das sich als letztes in der für die Übertragung von Daten bestimmten Kette von Sondengeräten befindet Das letzte Sondengerät in der Kette ist dasjenige, das ein Befehlswort erhalten hat bei dem das Bit des Ranges 6 (siehe F i g. 4) den Wort 1 hat

Bei kontinuierlicher Übertragung werden die UH-Impulse (Takt) sequentiell von einem Sondengerät zum anderen übertragen. Diese Taktimpulse sind gewissermaßen die Abtastsignale. Jedes Sondengerät umfaßt in seinem Interface einen Speicher, in dem die Daten gespeichert werdea Diese Impulse UH gestatten die Übertragung des Inhaltes dieser Speicher zu der Oberflächeneinrichtung, wobei ein Taktimpuls die Übertragung eines Informationsbits auslöst Die Kapazitäten dieser Speicher, bei denen es sich um Schieberegiste» handelt, sind gering und gestatten die Speicherung nur einer geringen Anzahl von Worten pro Sondengerät Ein vollständiger Abtastzyklus entsprechend der Übertragung der Daten der Sondengeräte auf das Kabel entspricht einer Abfolge von π Worten mit jeweils 16 Bits (F i g. 6). Wenn die Informationen des letzten Sondengerätes übertragen worden sind, d h. am Ende eines Abtastzyklus, sendet dieses letzte Sondengerät zu dem Steuergerät das »Rücklauf«-Signal aus. Dieses Signal erlaubt die Wiedereinspeisung in die Speicher der Sondengeräte mit neuen Daten und das Anlegen von Taktimpulsen UH an den Eingang des ersten Sondengerätes, womit das System vorbereitet ist für den folgenden Abtastzyklui.

Bei dem Funktionsmodus »Befehl-Antwort« wird ein spezifisches Befehlssignal einem bestimmten Sondengerät zugeführt Der Inhalt des Speichers dieses Sondengerätes wird dann auf des Kabel gegeben und dem Steuergerät zugeführt Sobald der Inhalt des Speichers vollständig übertragen worden ist sendet das Sondengerät ein Rücklauf-Signal aus, um das Sondensteuergerät zu alarmieren. Der Speicher kann danach neue Daten aufnehmen. Um eine weitere Information desselben Sondengerätes oder eines anderen Sondengerätes an die Oberfläche zu übertragen, muß das Oberflächensteuergerät erneut ein spezifisches Befehlssignal aussenden.

Form und Synchronisation der Signale

Die F i g. 9 zeigt die Kodierung und Dekodierung der Datensignale (Kommando- und Befehlssignale) und des Taktes von der Oberflächeneinrichtung zur Sonde. Es wurde bereits un'er Bezugnahme auf F i g. 3 angemerkt, daß die von dem Oberflächenmodem zum Sondenmodem übertragenen Siynale Signale 50 sind, die ΒΦ-Μ-kodiert sind. Diese Signale umfassen Datensignale und Taktsignale. Das Sondenmodem restituiert die Daten und Taktsignale in getrennter Form, wie in F i g. 9 durch D.Takt (DH) bzw. DJDaten (DD) angedeutet Diese beiden Signaltypen werden zu dem Sondensteuergerät übertragen, die sie wiederum zu einem einzigen Signal transformiert, das mit D.Signal (DS) bezeichnet ist und auf die Leitung 74 der Mehrfachleitung gegeben wird, die die Sondengeräte mit dem Sondensteuergerät verbindet Diese Kombination der beiden Signale hat die

to Aufgabe, eine Leitung für die Mehrfachleitung einzusparen. Die Kombination gehorcht den folgenden Regeln: Wenn DD = I und wenn DH = I, ist DS=+ 1. Wenn DH=O, ist DS=O. Wenn DD=O und wenn DH = I, ist DS= -1. Das Signal DS kann demgemäß drei Pegel +1, 0 bzw. —1 annehmen, wie in Fig.9 angedeutet Die Interfaces resümieren, ausgehend vom Signal DS, die Takt- und Datensignale. Das Signal DS kann dabei einer nicht vernachlässigbaren Verzerrung unterworfen gewesen sein und, wenn es an den Interfa ces ankon.mt, kann es eine Form haben, analog der in Fig.9 mit »D.SignaI gefiltered« Π'.dcierten. Diese Interfaces umfassen demgemäß zwei Schnellen +^xh und -V₂, um DS zu filtern. Auf diese Weise werden die Daten und Taktsignale derart repräsentiert wie dies in F i g. 9 durch »D.Daten Rest« bzw. »D.Takt Rest« angegeben :3t Man erkennt daß das Fehlen von Taktsignalen zusammenfällt mit dem Fehlen von Datenworten.

Ein Kommandosignal umfaßt maximal zwei Worte von jeweils 16 Bit Die Länge eines Signals »D.Daten Restpunkt« umfaßt demgemäß maximal 32 Bits und entspricht demgemäß 32 Impulsen »D.Takt Rest«. Wenn die Interfaces eine Nachricht empfangen, zählen sie 32 Taktimpulse, und am Ende geben sie ein »Überwachungssignal« ab, wie r F i g. 9 angedeutet Dies ist ge- wissermaßen eine automatische Erfassung des Nachrichtenendes. Das empfangene Wort wird also gültig deklariert wenn es 32 Bits umfaßt, falls nicht wird es von dem Interface nicht berücksichtigt. Die Synchronisation der von der Sonde empfangenen Signale wird in Fig. 10 dargestellt Es wurde bereits erwähnt daß die Befehlssignale, B0-M-kodiert, für den Transport auf dem Kabel zwischen der Oberflächeneinrichtung und dem Bohrloch durch das Sondenmodem dekodiert worden sind, um die Takt- und Datensignale zu restituieren, was in Fig. 10 durch MD.Takt (MDH) bzw. MD.Daten (MDD) angegeben ist wobei MD einen Hinweis auf »Modem absteigend« beinhalten soll. Wenn das Sondenmodem das Synchronisationswort eines Befehlssignals erkannt hat (Bezugszeichen 46 in Fig.2), gibt es ein Signal »Nachricht« ab, entsprechend einem Logikzustand 1, während einer Dauer von 32 Taktimpulsen (Länge der beiden Befehlsworte mit jeweils 16 Bit). Der Beginn des Signals »Nachricht«, in F i g. 10 mit 90 markiert entspricht dem Ende der Erfassung des Synchronisationskode, jedoch um eine Vierteltaktperiode vorlaufend. Das Ende 92 des Signals »Nichricht« ist in ähnlicher Weise um eine Vierteltaktperiode verzögert.

Das Sondenrn^dem überprüft die Gültigkeit des emp-

fangenen Befehls- oder Kommandosignals durch Analyse des Fehlerkode 44 (F i g. 2). Wenn das Modem einen Fehler feststellt, liefert es ein Sigtial »Fehler« 94. Diese Signale »Nachricht« und »Fehler« werden zum Sondensteuergerät übertragen, das die MDH.Signale nur dann passieren läßt, we-?n das Signal »Nachricht« im Logikzustand 1 ist und das Signal »Fehler« im Logikzustand 0. Man erhält auf diese Weise noch innerhalb des Sondensteuergerätes das Signal DH 96. In gleicher Weise wer-

den die Signale DD 98 erzeugt innerhalb des Sondensteuergerätes, wenn das Signal »Nachricht« im Logikzustand 1 ist und das Signal »Fehler« im Logikzustand 0.

F i g. 11 zeigt die Synchronisation der verschiedenen Signale für die Übertragung der Daten von der Sonde zu der Oberflächeneinrichtung. Die Taktimpulse von 40—80 kH für die Abtastung der Sondengeräle werden von dem Sondenmodem geliefert und sind in Fig. 11 mit MU.Takt (MUH) angedeutet, wobei MU einen Hinweis auf »Modem aufwärts« geben soll. Der Dialog zwischen dem Sondenmodem und dem Sondensteuergerät wird bewirkt mit Hilfe der Signale »Sendung« und »Sendebereit«, die in F i g. 11 mit 100 bzw. 102 angedeutet sind. Das Signal »Sendebereit« wird zum Sondensteuergerät von dem Sondenmodem übertragen, wenn das letztere bereit ist zur Übertragung von Daten an die Erdoberfläche. Das Signal »Sendung« wird zum Sondensteuergerät vom Sondenmodem übertragen, wenn das Sondensteuergerät an die Erdoberfläche zu übertragende Daten hat Im Funktionsmodus »Befehl-Antwort« wird das Signal »Sendung« in den Logikzustand 0 gebracht am Ende jeder an die Oberfläche übertragenen Nachricht. Bei kontinuierlicher Übermittlung wird das Signal »Sendung« in den Logikzustand 1 geschaltet durch das Signal »Rücklauf«. Das Sondenmodem wird alarmiert, daß Daten zur Erdoberfläche zu übertragen sind durch Empfang des Signals »Sendung« gleich 1. In diesem Fall erzeugt das Sondenmodem den Synchronisationskode (52 in F i g. 6) und überträgt dann zum Sondensteuergerät das Signal »Sendebereit« 102. Die Taktimpulse UH J04 werden dann von dem Steuergerät zu den Sondengeräten übertragen zwecks Abtastung der Daten. Diese Signale UH, geliefert vom Sondensteuergerät, sind nichts anderes als die Signale MUH, geliefert vom Sondenmodem, wenn das Signal »Sendung« im Logikzustand 1 ist und das Signal »Sendebereit« im Logikzustand 1.

Die von den Taktimpulsen abgetasteten Sondengeräte senden demgemäß ihre Daten auf die Mehrfachleitung. Diese Daten gelangen zum Modem über das Sondensteuergerät Diese werden durch das Signal MUD 106 in F i g. 11 repräsentiert Man erkennt, daß die Daten der Sondengeräte abgetastet werden durch die Abfallflanken 104. Wenn die Nachricht beendet ist, wird das Signal »Rücklauf« 108 abgegeben. Das Sondensteuergerät erzeugt demgemäß ein Bestätigungssignal für den Rücklauf 110. wenn es das Signal »Rücklauf« 108 empfängt

Übertragung der Signale auf das Kabel

Die Oberflächeneinrichtung ist mit der Sonde über ein Mehrleitungskabel herkömmlicher Bauart verbunden (sieben elektrische Leitungen bilden das eigentliche Kabel in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel). Der elektrische Versorgungsstrom für die Sonde wird zum Bohrloch über Kabelleitungen übertragen, die nicht dieselben sind wie die für die Informationsübertragung benutzten Leitungen. Man kann jedoch ohne weiteres auch ein Konzept verwirklichen, bei dem der elektrische Versorgungsstrom durch dieselben Leitungen wie die Informationen fließt In diesem Fall muß ein Filter am Eingang des Sondenmodems eingeschaltet werden. Dieses Kabel wird normalerweise im größten Teil der Diagraphiearbeiten verwendet

Unter Bezugnahme auf F i g. 3 wurde bereits erwähnt, daß die Befehlssignale 48, geliefert vom Oberflächensteuergerät, im N RZL-Kode vorliegen. Das Oberflächenmodem transformiert diese Signale 48 in Signale 50 im BsP-M-Kcide (F i g. 3a und 3b). Diese Signale 50 werden vom Kalbel des Oberflächenmodems zum Sondenmodem übentragen.

Die Modulation, die verwendet wird, um die Datensignale der Sondengeräte an die Oberfläche zu übertra gen, ist eine .in sich bekannte Phasenmodulation, die mit PSK bezeichnet wird. Man kann erkennen, daß die ΒΦ-M-Modulation, die für die Befehlssignale verwendet wird, keinen Träger verwendet im Gegensatz zur PSK- Modulation, die für die Sondengeräte-Datensignale ein gesetzt wird. Fig.3a zeigt ein NRZL-kodiertes Signal, Fig.3c dasselbe Signal im NRZM-Kode (112) und Fig.3d dasselbe Signal, PSK-kodiert (114). Beim NRZM-Kode (englisch: »non return to zero mark«) bleibt der Signalpegel außer Betracht, da die Bits I durch eine Pegeländerung in der einen oder anderen Richtung (Erhöhung oder Verringerung des Pegels) repräsentiert v/erden und die Bits 0 repräsentiert werden durch das Fehlen einer Pegeiänderung. Die FSK-Ro dienen Signale (F i g. 3d) sind nämlich Signale, die man mit Hilfe einer Trägerwelle erhält (80 kH), die von den NRZM-kodierten Signalen in zwei Phasen moduliert sind für eine Modulation bei 40 kH oder mit vier Phasen für eine Modulation bei 8OkH. Die PSK-Modulation erlaubt für ein gegebenes Durchlaßband die Übertragung eines Maximums an Informationen.

Die von den Sondengeräten emittierten Datensignale sind Nk/L-kodiert (Fig.3a). Diese Signale werden PSK-kodiert durch das Sondenmodem, bevor sie auf dem Kabel zum Oberflächenmodem übertragen werden. Das letztere retransformiert dann diese PSK-kodierten Signale in NRZL-kodierte Signale.

Universal-Interface oder Universal-Datenwandler

Die Fig. 12 zeigt schematisch ein Universal-Interface, das in Fi g. 8 mit 66 bezeichnet wurde. Dieses Interface umfaßt ehien Schaltkreis J20 mit Schwellen +¹J₂ und -V₂. Dieser Schaltkreis transformiert das Signal DS in ein Signal DH und in ein Signal DD (siehe F i g. 9).

Diese beiden Signale werden an den Eingang eines Adressenerkennungskreises 122 gelegt, bei dem es sich um einen herkömmlichen Dekodierkreis handeln kann. Dieser Schaltkreis liefert ein Signal an den Eingang 124 des adressierten Kreises 126, wenn die Adresse des In terface von dem Schaltkreis 122 erkannt worden ist und ein Signal an den Eingang 128 des Universalkreises 130. wenn eine Universaladresse von dem Interface erkannt worden ist Der Schaltkreis 122 liefert außerdem das Signal AR. Der adressierte Schaltkreis 126 speichert das Signal DD, das an seinen Eingang 132 angelegt werden ist wenn eine spezifische Adresse in dem Signal DN enthalten ist, und der Universal-Schaltkreis 130 speichert das Signal DD, wenn eine Universal-Adresse in dem Signal DS enthalten war. Die Universal-Adresse und die spezifische Adresse des Interface, demgemäß die Adresse des Sondengerätes, werden gewählt durch die Verdrahtung des Adressenerkennungskreises 122. Der adressierte Schaltkreis 126 und der Universal-Schaltkreis 130, die den Speicherteil des Interface bil- den, können beispielsweise serienparallelgeschaltete Pufferregister sein.

Der Inhalt eines Abwärtszählers 132 wird auf einen Zählstand gebracht entsprechend der Länge der an die Oberfläche zu übertragenden Nachricht (Bits der Ränge 0 bis 5 in F i g. 4). Um dies zu ton, werden die Logikzustände der Bits der Ränge 0 bis 5 an die Eingänge 150 des Abwärtszählers 143 angelegt Diese Logikzustände werden im Abwärtszähler »zurückgehalten«, d. h, daß

die Länge der Nachricht gezählt wird, wenn der Ansprechschaltkreis 138 ein Signal auf den Eingang 135 des Abwärtszählers gibt. Der Abwärtszähler empfängt die Taktimpulse UH an seinem Eingang 133. Wenn sein Zählstand den Wert O erreicht, gibt er ein Signal an den Eingang 136 des Antwortkreises 138 derart, daß dieser Schaltkreis das Signal »Rücklauf« abgibt.

WiO-in Fig.8 und 12 gezeigt, können die Interfaces ein »RUcklauf«-Signal empfangen oder aussenden. Das Rücklauf-Signal wird nämlich von einem Interface am Ende seiner Nachricht abgegeben, d. h., wenn der Inhalt des Abwärtszählers 134 0 ist. Dieses Signal wird einerseits empfangen von dem Steuergerät, das damit das Sondenmodem derart alarmiert, daß das letztere seine Nachricht beendet, indem ein Fehlerwort ausgesandt wird (58) in Fig.6, und andererseits von den anderen Interfaces derart, daß die letzteren keine Daten auf die Mehrfachleitung geben, solange nicht das Interface, das gerade sendet, seine Sendung beendet hat. Dies wird realisiert, indem in dem Antwortschaltkrcis 138 die Übertragung der Daten von Klemme UD (Eingang) zur Klemme UD (Ausgang) nur dann erlaubt wird, wenn das Signal »Rücklauf« an der Klemme »Rücklauf« des Kreises 138 richtig empfangen worden ist. Um jedoch zu vermeiden, daß das Fernmeßsystem seine Funktion beendet, wenn das Interface, das die Daten ausgesandt hat, nicht das Signal »Rücklauf« abgibt (falls z. B. das betreffende Interface defekt ist), sendet das Steuergerät ein Signal »Rücklauf« am Ende der Zeitperiode entsprechend der Maximallänge der Nachricht, die zu übertraget, ist. Diese Länge wird bestimmt durch die Bits 7 bis 12 (F i g. 7) des Zustandswortes, erzeugt von dem Sondensteuergerät.

Das Register »Echo« 140 ist ein Schieberegister, das es ermöglicht, an die Oberflächeneinrichtung das Befehlswort 42 (Fig.2) mit 16 Bits rückzuübertragen, wenn ein Signal an dem Ausgang »Echo« des adressierten Schaltkreises 126 erscheint, was in Fig.4 einem Logikzustand aller Bits 0 bis drei oder 0 bis vier oder 0 bis fünf entspricht, entsprechend der Länge der Nachricht. Das Register »Echo« empfängt die Taktimpulse UH an seinem eigenen Eingang 141. Die Rückübertragung zur Oberfläche wird realisiert indem dieses 16-Bit-Wort parallel auf die 16 Eingänge 142 des Registers 140 gegeben wird, wenn ein Signal »Echo«, abgegeben vom Kreis 126 an seinen Eingang 144 abgegeben wird. Das 16-Bit-Wort, enthalten im Register 140, wird auf diese Weise in serieller Form am Ausgang 146 des Registers 140 restituiert und an den Antwortkreis 138 angelegt, der es an die Erdoberfläche über seine Klemme UD (Ausgang) absendet Das Echo-Register 140 wird verwendet um die richtige Funktion des Kommunikationssystems zu verifizieren durch Verifikation der Konkordanz des Befehlswortes, das von der Oberflächeneinrichtung ausgesandt worden ist, mit dem empfangenen Befehlswort (seinem Echo) durch die Oberflächeneinrichtung. Der Antwortkreis 138, der die Multiplexierung der von den Sondengeräten ausgesandten Daten bewirkt kann realisiert werden durch einen herkömmlichen Multiplexkreis, zusammen mit einem Logiksteuerkreis für die Übertragung dieser Daten auf die Mehrfachleitung.

Das Ausgangssignal DWDT des adressierten Kreises 126 gestattet die in dem adressierten Kreis 126 enthaltenen Daten in ein seriell paralleles Schieberegister einzugeben (nicht dargestellt), um zeitweilig das zweite Fehlerwort 40 (F i g. 2) zu speichern, das zur freien Verfügung der Bedienungsperson steht Der Ausgang DWCK des adressierten Kreises 126 liefert die Taktimpulse DWCK, die es ermöglichen, die Speicherung des Befehlswortes 40 im erwähnten Schieberegister zu steuern. Die Form und die Synchronisation der DWCK-Impulse sind in F i g. 9 dargestellt. Wenn die Bedienungsperson das Befehlswort 40 nicht verwertet, ist dieses Schieberegister nicht notwendig; andernfalls ist es hinzuzufügen.

Ein Auslösesignal »lni« wird von dem Universalkreis 130 geliefert an den spezifischen Abschnitt bzw. die Elektronik 64 des Sondengerätes über die Verbindung 69 (F i g. 8) einerseits, wenn das Kommunikationssystem in Gang gesetzt wird, und andererseits, wenn das Bit vom Rang 8 des Befehlswortes 42 (F i g. 5) den Wert 1

is hat. Dieses Auslösesignal kann auch beispielsweise verwendet werden, um das Hilfsregister auf 0 zu setzen, das oben erwähnt wurde und das gegebenenfalls von einer Bedienungsperson verwendet werden kann, um das zweite Befehlswort 40 zu speichern.

Ein Gültigkeitssignal »Val« erscheint am Ausgang VAL, wenn das Interface berechtigt ist, Daten zu übertragen. Das Signal VAL wird an den Antwortkreis 138 angelegt. Dieses Signal wird geliefert von einem Gültigkeitsschaltkreis 129, der an seinen beiden Eingängen die Signale VaI 1 und VaI 2 empfängt. Das Signal VaI 1 wird ausgesandt vom adressierten Schaltkreis 126, wenn in einem spezifischen Kommandowort das Bit 8 in Logikzustand 1 ist (F i g. 4). Das Signal VaI 2 wird ausgesandt vom Universalkreis 130, wenn in einem Universalbefehl die Bits 6 und 7 gleichzeitig im Logikzustand 1 sind (F i g. 5). Ein Signal »Parole« wird von dem Antwortkreis 138 abgegeben, wenn das Interface dabei ist. Daten zu übertragen.
Die Datenbits, geliefert vom spezifischen Teil 64 des Sondengerätes, werden an den Eingang UD (Eingang) des Antwortkreises 138 angelegt und werden ohne Modifikation durch den Antwortkreis, jedoch unter Steuerung durch seine Logikschaltung an den Ausgang UD (Ausgang) übertragen.

Der Funktionsmodus des Systems, angegeben durch die Bits der Ränge 4 und 5 eines Universalbefehls (Fig.5), also entweder kontinuierliche Übertragung oder Befehl-Antwort-Funktion, wird mittels des Universalkreises 138 zum Antwortkreis 138 über Verbindung 139 übertragen.

Wenn ein Befehl mit spezifischer Adresse an dem Interface erscheint, wenn also Daten im adressierten Kreis 126 vorhanden sind, empfängt der Antwortkreis ein Signal vom adressierten Kreis 126 über Verbindung

so 137.

Auf den Ausgängen B4 und B5 des adressierten Kreises 126 erscheinen die Bits der Ränge 4 und 5 des Befehlswortes der Fig.4. Die Ausgänge B4 und B5 sind jeweils verbunden mit den Eingängen b4 bzw. b5, wenn die Bits der Ränge 4 bzw. 5 verwendet werden zum Erhöhen der Länge der zu übertragenden Nachricht von der Sonde (siehe F i g. 4). Diese Bits der Ränge 0 bis 5 des Befehlssignals, repräsentiert in F i g. 4, erscheinen an den Ausgängen 148 des adressierten Kreises 126 und werden an die Eingänge 150 des Abwärtszählers 134 angelegt um die Länge der Nachricht die zur Oberfläche zu übertragen ist zu präpositionieren. Der Inhalt des Abwärtszählers 134 erscheint auf seinen Ausgängen 152. Wenn diese Ausgänge alle im Logikzustand 0 sind, erscheint ein Signal am Eingang 136 des Antwortkreises, um das Ende der Nachricht anzuzeigen (Signal »Rücklauf«).
Am Ausgang des Interface 66 (Fig. 8 und 12) stehen

zahlreiche Signale zur Verfugung auf den Verbindungsleitungen 69. Diese Signale stehen der Bedienungsperson zur Verfügung, denn sie können manchmal verwendet werden für andere Zwecke als für ihre eigentlichen. Beispielsweise können die Logikzustände der Ausgänge B4 und B5 des adrsssierten Kreises verwendet werden für einen anderen Zweck als zur Anzeige einer Verlängerung der Nacl.richtenlänge, wenn eine Verlängerung nicht erforderlich ist. Die Logikzustände, die an den Klemmen 148 und 152 erscheinen und jeweils die Länge der zu übertragenden Nachricht bzw. den Inhalt des Abwärtszählers 134 angeben, können verwendet werden beispielsweise für die Selektion des Speichers in Funktion seiner Kapazität in dem Elektronikteil 64, wenn das letztere in Wirklichkeit ein oder mehrere Speicher enthält. Das Signal VaI (Bit der Ränge 6 und 7 eines Befehlswortes mit Universaladresse (F i g. 4) und des Bits des Ranges 8 eines Befehlswortes mit spezifischer Adresse (F i g. 4), das hauptsächlich der Erfassung eines fehlerhaften Sondengerätes dient und eventuell seiner Außerbetriebnahme, kann beispielsweise verwendet werden zum Betätigen eines Umschalters, der es ermöglicht, ein Austauschelement in die Schaltung einzuschalten oder einen redundanten Schaltkreis zum Ersatz eines defekten einzuschalten. Die vorstehenden Beispiele illustrieren die Anpaßbarkeit bei der Anwendung und die zahlreichen Möglichkeiten der Sonde.

Alle Blöcke der Fig. 12 repräsentieren dem Fachmann an sich bekannte Schaltkreise und brauchen deshalb nicht im einzelnen erläutert zu werden. Beispielsweise könnte der Antwortschaltkreis 138 ohne weiteres mit Hilfe der vorstehenden Angaben vom Fachmann konzipiert werden. Eine dieser möglichen Ausführungsformen ist jedoch im einzelnen in F i g. 12a dargestellt.

Man erkennt in dieser Figur den Abwärtszähler 134 aus F i g. 12 mit seinen Eingängen 133 und 135, an denen die Taktimpulse UH bzw. ein Logiksignal anliegen, übertragen vom Antwortschaltkreis 138. Der Ausgang 136 des Abwärtszählers gibt ein Signal ab, das im folgenden als REQ (request=Anfrage) bezeichnet werden soll und das zum Antwortschaltkreis 138 übertragen wird. Ferner sind die Einginge 150 dargestellt, die die Voreinstellung des Abwärtszählers 134 ermöglichen, auf einen bestimmten Zählstand, der repräsentativ ist für die Länge der Nachricht, die zum Interface zu übertragen ist.

Der Logikzustand des Signals REQ ist 1, we^ . der Zählerstand des Abwärtszählers 134 von 0 abweicht Dies bedeutet, daß das Interface Daten überträgt oder übertragen muß. Das Signal REQ liegt auf dem Logikpegel 0, wenn der Zählstand des Abwärtszählers 135 0 beträgt In diesem Fall überträgt das Interface keine Daten. Darüber hinaus ist das Signal »Parole« (Ausgang der Kippstufe 198) auf Logikpegel 1 nur, während das Interface Daten aussendet Dementsprechend wird das Signal »Parole« konditioniert von dem Signal REQ.

Die Kippstufe 197, die das Logiksignal »Disp« (für: Verfügbarkeit=disponibilite) aussendet, wird nur im Funktionsmodus Befehl-Antwort verwendet und nicht verwendet beim Funktionsmodus der kontinuierlichen Übertragung.

Die Ausgangsklemme 139a wird auf den Logikpegel 1 gebracht durch die Verbindung 139 des Universalkreises 130, wenn das System im Betriebszustand »kontinuierliche Sendung« ist (es handelt sich hier um einen Pegel entgegengesetzt den Impulsen, die an 1396,239c und 137a angelegt sind). Die mit »Rücklauf« markierte Klemme emittiert oder empfängt das Signal »Rücklauf«.

Die Klemme 1396 empfängt ein Signal, dessen Logikwert 1 beträgt, soiange ein Universalbefehl für die Betriebsweise »kontinuierliche Sendung« vom Universalkreis 130 empfangen worden ist. Die Klemme 193c emp- fängt ein Signal, dessen Logikpegel 1 beträgt, solange der Universalkreis 130 einen Universalbefehl erhalten hat, das System in den Funktionsmodus »Befehl-Antwort« zu bringen. Die Klemme 137a empfängt vom adressierten Kreis 126 über Verbindung 137 ein Logik signal 1, wenn ein Befehl mit spezifischer Adresse von dem Interface empfangen worden ist.

Ein UND-Gatter 121 mit seinem Eingang 123 an die Klemme 139a angeschlossen und mit seinem Eingang 125 an die Klemme »Rücklauf«. Sein Ausgang ist ver bunden mit dem Eingang 145 eines ODER-Gatters 143. Der Eingang 147 dieses ODER-Gatters ist mit der Klemme 139Ö verbunden, und sein anderer Eingang 149 ist verbunden mit dem Ausgang eines UND-Gatters 127. dessen Eingang 131 mit der Klemme 137a verbun den ist, und dessen anderer Eingang 129 mit der Klem me 139a verbunden ist über einen komplementären Schaltkreis, der gemäß ständiger Übung durch einen kleinen Kreis symbolisiert wird, der an dem Eingang 129 des Gatters 127 plaziert ist. Dieser kleine Kreis zeigt an, daß das Gatter in Wirklichkeit das Komplement des Logikpegels empfängt, bezüglich des an die Klemme angelegten Signals. Wenn demgemäß das Logiksignal an Klemme 139a auf Pegel 1 liegt, ist der Eingang 129 des Gatters 127 auf dem hierzu komplementären Logik pegel, also auf dem Logikpegel 0. Der Ausgang des ODER-Gatters 143 ist verbunden mit dem Eingang 135 des Abwärtszählers 134.

Die drei Eingänge 196c, 1966 und 196a eines ODER-Gatters 196 sind jeweils verbunden mit den Klemmen »Rücklauf« 139c bzw. 139a. Der Ausgang des ODER-Gatters 196 ist verbunden mit der Klemme S einer Kippstufe 197 der Bauart, die gewöhnlich als »D-Kippstufe« bezeichnet wird. Eine solche D-Kippstufe hat vier Eingänge S, R, D, die die zu übertragenden Daten emp fangen, und CK, wo die Taktimpulse anliegen. Die Aus gänge sind Q und Q (dabei bedeutet der Querstrich über dem Q in üblicher Weise, daß es sich um den Logik-Komplementärwert handelt). Wenn ein Logikpegel 1 an dem Eingang S anliegt ist Ausgang Q auf Logikpegel 1 unabhängig davon, welcher Logikpegel am Eingang D. Wenn ein Logikpegel 1 am Eingang R anliegt, ist der Logikpegel des Ausgangs Q 0, unabhängig vom Logikpegel am Eingang D. Wenn die Eingänge S und R auf dem Logikpegel 0 liegen, erscheint der Logikpegel 1 bzw. 0, angelegt an Eingang D, am Ausgang Q bei jedem Taktimpuls, der an den Eingang CK angelegt wird. Das Signal REQ, ausgesandt vom Ausgang 136 des Abwärtszählers 134 wird an den Eingang 155 eines UND-Gatters 153 übertragen, dessen zweiter Eingang 154 mit dem Ausgang Q der Kippstufe 197 verbunden ist, welcher Ausgang Q das Signal »Disp« abgibt Der Ausgang des Gatters 153 ist verbunden mit dem Eingang D der Kippstufe 197. Die Taktimpulse UH sind angelegt an die mit UH bezeichnete Klemme (Eingang) und werden an die Eingänge CK der D-Kippstufen 197 und 198 übertragen. Der Eingang D der Kippstufe 198 ist verbunden mit dem Ausgang des UND-Gatters 153. Der Ausgang des ODER-Gatters 143 ist verbunden mit dem Eingang 158 eines ODER-Gatters 156, dessen zweiter Eingang i57 auf dem Komplementärpegel des Logiksignals REQ liegt Der Ausgang des ODER-Gatters 156 ist verbunden mit dem Eingang R der Kippstufe 198. Der Ausgang Q der Kippstufe 198 gibt das Signal »Parole« ab. Das

letztere wird an die Eingangsklemme 163 eines UND-Gatters 159 übertragen, dessen anderer Eingang 161 die Taktimpulse UH empfängt. Ein ODER-Gatter 171 empfängt an seinem Eingang 175 den Komplementärpegel des Signals REQ, während an seinem Eingang 173 der Komplementärpegel des Logiksignals liegt, das an die Klemme 139 angelegt ist. Der Ausgang des Gatters 171 ist verbunden mit einem der beiden Eingänge des UND-Gatters 177, dessen anderer Eingang die Taktimpulse UH empfängt. Der Ausgang des UND-Gatters 177 bildet die Ausgangsklemme der Taktimpulse, die mit UH (Ausgang) bezeichnet ist. Der Ausgang des UND-Gatters 159 liefert Taktimpulse UH, die übertragen werden zum Eingang 141 des Echoregisters 140 (Fig. 12), zu dem Elektronikabschnitt 64 des Sondengerätes, ebenso wie zu dem Eingang 133 des Abwärtszählers 134. Der Komplementärpegel des Logiksignals »Parole« wird angelegt an den Eingang eines monostabilen Kippkreises 179, der an seinem Ausgang einen Impuls abgibt, wenn der Logikpegei des Signais »Paroie« von i auf 0 schaltet. Dieser Impuls wird übertragen vom Eingang 187 eines UND-Gatters 183, das an seinen Ausgang das Signal »Rücklauf« überträgt. Der Eingang 189 dieses Gatters empfängt das Signal VaI (Prüf- oder Einschaltsignal). Der Eingang 185 ist mit dem Ausga.ig eines ODER-Gatters 181 verbunden, dessen einer Eingang das Logiksignal »letztes Gerät« (Bit 6 der F i g. 4) empfängt, während am anderen Eingang ein Logikpegel liegt, der komplementär ist zu jenem, der an der Klemme 139a anliegt. An einem der beiden Eingänge eines UND-Gatters 191 ist das Echosignal angelegt, am anderen Eingang liegt das Signal vom Ausgang 146 des Echoregisters 140 (Fig. 12), d. h. das Signal, bestehend aus Bits der Nachricht, welche das Echoregister zu der Erdoberfläche zurückübertragen soll. Der Komplementärpege! des Signals »Echo« wird angelegt an einen der beiden Eingänge eines UND-Gatters 192, an dessen anderem Eingang das Signa! UD (Eingang) anliegt, d. h. die Bits der Daten des Sondengerätes, die an die Oberfläche zu übertragen sind. Ein ODER-Gatter 193 ist mit einem Eingang an den Ausgang des UND-Gatters 191 angeschlossen und mit seinem anderen Eingang an den Ausgang des UND-Gatters 192. Der Ausgang des ODER-Gatters 193 ist verbunden mit einem der beiden Eingänge des UND-Gatters 194, dessen anderer Eingang das Signal »Parole« empfängt. Der Ausgang des UND-Gatters 194 ist verbunden mit einem der zwei Eingänge eines UND-Gatters 195, an dessem anderen Eingang das Signal »Val« liegt Der Ausgang des UND-Gatters 195 bildet die Ausgangsklemme, die mit UD (Ausgang) markiert ist.

Die Funktionsweise der Ausführungsform der Schaltung für den Antwortkreis, wie er in F i g. 12a dargestellt ist, erfolgt nun zunächst für den Arbeitsmodus »kontinuierliche Sendung«, danach für den Arbeitsmodus »Befehl-Antwort«.

Im erstgenannten Fall wird die Kippstufe 197 nicht verwendet Zu diesem Zweck legt man dauernd an den Eingang S dieser Kippstufe den Logikpegel 1, woraus folgt daß an dem Ausgang Q Logikpegel 1 Hegt Das Signal »Disp« ist demgemäß dauernd auf dem Logikpege! 1 bei dem Funktionsmodus »kontinuierliche Sendung«. Dies wird dadurch realisiert daß, wenn die Sonde einen Universal-Befehl erhält den Funktionsmodus »kontinuierliche Sendung« zu wählen, der Logikpegel 1 an die Klemme 139a angelegt wird und damit auch an den Eingang 196a des Gatters 196: Dies wiederum hat zur Folge, daß der Eingang S des Gatters 197 auf Logikpegel 1 gelangt Danach wird ein Universalbefehl von dem Oberflächensteuergerät derart ausgesandt, daß ein Impuls an Klemme 1396 erscheint, der für alle Interfaces der Sonde den Ausgang des ODER-Gatters 143 auf Logikpegel 1 bringt (über Eingang 147). Daraus ergibt sich, daß die Länge der Nachricht, angezeigt dicch die Informationsbitwerte, die an den Eingängen 150 des Abwärtszählers 134 liegen, von dem Abwärtszähle:' berücksichtigt werden. Mit anderen Worten wird der Zählstand des Abwärtszählers voreingestellt auf die Länge der auszusendenden Nachricht.

Ferner ist der Ausgang 136 des Abwärtszählers 134 und damit das Signal »REQ« auf Logikpegel 1. Dieser Pegel, der außerdem auch der des Ausgangs vom ODER-Gatter 143 ist liegt demgemäß am Eingang 158 des UND-Gatters 156, was zur Folge hat, den Eingang R der Kippstufe 138 auf Logikpegel 1 zu bringen. Der Ausgang Q dieser Kippstufe (Signal »Parole«) erhält demgemäß den Logikpegel 0. Es ist anzumerken, daß dieser Logikpegei ein UbergängSwcii ist, da das an Klemme 139£> liegende Signal ein Impuls ist und keinen fortlaufenden Pegel ergibt. Demgemäß schaltet der Ausgang Q der Kippstufe 198 und damit das Signal »Parole« in den Logikpegel 1, wenn der Logikpegel c*es Signals »REQ« 1 ist und wenn der Logikpegel des Signals »Disp« 1 ist, synchron mit dem Taktimpuls UH, der am Eingang CK liegt.

Wenn das System im Funktionsmodus »kontinuierliche Sendung« arbeitet (Logikpegel 1 dauernd an Eingang 139a angelegt), ist der Eingang 173 des UND-Gatters 171 auf Logikpegel 0. Das gleiche trifft zu für seinen Eingang 175, da dieser Eingang den Komplementärpegel des Signals »REQ« empfängt. Aus diesem Grund ist der Ausgang des ODER-Gatters 171 auf dem Logikpegel 0, was das UND-Gatter 177 sperrt. Die Taktimpulse UH, die an dem Interface-Eingang UH (Eingang) liegen, erscheinen demgemäß nicht an dem Ausgang UH (Ausgang): Das folgende interface empfängt demgemäß keine Taktimpulse. Wenn hingegen der Logikpegel des Signals »REQ« vom Pegel 1 auf Pegel 0 schaltet sobald der Zählstand des Abwärtszählers 134 den Wert 0 erreicht erscheint der Logikpegel 1 am Ausgang des ODER-Gatters 171, was das UND-Gatter 177 entsperrt Daraus ergibt sich, daß Taktimpulse UH zu deT< folgenden Interface übertragen werden, sobald der Zählstand des Abwärtszählers 134 den Wert 0 erreicht

Sobald der Logikpegel des Signals »REQ« und des Signals »Disp« bei 1 liegt, wird das Signal »Parole« auf den Logikpegei 1 übergeben bei jedem an den Eingang CK der Kippstufe 198 angelegten Taktimpuls. Daraus folgt daß das UND-Gatter 159 entsperrt wird und daß die Taktimpulse UH auf den Eingang 133 des Abwärtszählers 134 gelangen, womit der letztere aktiviert wird. Diese Taktimpulse werden gleichermaßen auch zu dem Echoregister (140) übertragen und zum Elektronikabschnitt (64) des Sondengerätes.

Solange der Abwärtszähler 134 durch den Empfang von Taktimpulsen arbeitet bleibt das Signal »Parole« auf dem Logikpegel 1. Daraus folgt, daß das UND-Gatter 194 entsperrt ist, sowohl für die kontinuierliche Nachricht im Echoregister (von 146), wenn das Signal »Echo« auf Logikpegei 1 liegt als auch für das Signal D (Datenbits), die von dem Elektronikteil des Sondengerätes kommen, wenn das Signal »Echo« auf Logikpegel 0 liegt Das Signal »Val«, angelegt an einen der beiden Eingänge des UND-Gatters 195, entsperrt das letztere, entweder für die Nachricht »Echo« oder für das Signal UD. Am Ausgang des UND-Gatters 195 erhält man

29 30

demgemäß das Signal UD, herrührend von den Sonden- langen. Alle Interfaces empfangen demgemäß Taktira-

geräten, und die Nachricht, die im Echoregister gespei- pulse.

chert worden istjedoch nicht beide gleichzeitig. Um ein bestimmtes Sondengerät zu adressieren.

Sobald der Zählstand des Abwärtszählers f 34 den überträgt man einen spezifischen Befehl, der die Adres- Wert 0 erreicht, nimmt das Signal »REQ« den LogQcpe- 5 se des Interface des betreffenden Sondengerätes ent-

gel 0 an. Daraus folgt, daß Ober das ODER-Gatter 156 hält In diesem FaD wird eine Nachricht in den adressier-

das Signal »Parole« in Logikzustand 0 gebracht wird. ten Schaltkreis 126 eingeführt (F i g. 12) und ein Signal

In dem Augenblick des Obergangs von Logikpegel 1 wird an den Antwortkreis 138 über Verbindung 137 auf Logikpegel 0 des Signals »Parole« gibt der monosta- angelegt In F i g. 12a bringt dieses Signal die Klemme bile Kippkreis 179 einen Impuls ab, der an den Eingang to 137a auf den Logikpegel 1 zurück. Das UND-Gatter 127 187 des UND-Gatters 183 angelegt wird. Wenn das be- ist demgemäß entsperrt während der Dauer dieses Lotrachtete Interface dasjenige des letzten Sondengerätes gikpegels 1. Dieser Logikpegel findet sich auch am Bnder Kette ist. die von den Sondengeräten gebildet wird, gang 135 des Abwärtszählers 134. Die Länge der Nachvekhe nacheinander Daten aussenden, erscheint der rieht, die zur Erdoberfläche zu übertragen ist. und be-LogOcpegel 1 an der Klemme »letztes Gerät«, welche 15 stimmt ist durch die Bitwerte, die angelegt sind an die Klemme mit einem der beiden Eingänge des ODER- Eingänge 150 des Abwärtszählers 134, wird auf diese Gatters ISl verbunden ist In diesem Fall erscheint der Weise in den Abwärtszähler eingegeben. Darüber hin-Logikpegel 1 am Eingang 185. Wenn infolgedessen das aus wird das Signal »REQ« in den Logikpegel 1 geletzte Bohrlochgerät der Kette die Übertragung seiner bracht Daraus folgt, daß das Signal »Parole« auf Logik-Daten beendet hat (Übergang des Logikpegels von Si- 20 pegel 1 bei jedem Taktimpuls UH liegt, der am Eingang gnai »Paroie« von i auf 0), erscheint der Logikpegei ι CK der Kippstufe !9S ankommt. Das Interface kann am Ausgang des UND-Gatters 183. Dieser Pegel 1. der demgemäß die Daten aussenden. In gleicher Weise wie das Signal »Rücklauf« bildet wird an einen Eingang des bei der kontinuierlichen Sendung folgt aus dem Logik-Sondensteuergerätes angelegt und dieses beendet die pegel 1 des Signals »Parole«, daß die Taktimpulse UH Übertragung von Taktimpulsen. sobald dieses Signal 2s zum Echoregister übertragen werden und zu dem Elek- »Rücklauf« empfangen worden ist Darüber hinaus wird tronikabschnitt des Sondengerätes. Sie werden gleidas Signal von allen Interfaces des Systems empfangen. chermaßen übertragen an den Eingang 133 des Abupd daraus folgt daß alle UND-Gatter 121 der Interfa- wärtszählers 134. was dem letzteren ermöglicht den ces entsperrt werden, so daß der Logikpegel 1 am Aus- Zählstand zu verringern. Die Bits, welche die Nachricht gang des ODER-Gatters 143 erscheint und damit auch 30 bilden, die von dem Interface an die Erdoberfläche zu am Eingang 158 des ODER-Gatters 156. Das Signal übertragen ist und die an das Gatter 191 angelegt sind. »Parole« wird auf diese Weise auf Logikpegel 0 zurück- wenn das Signal »Echo« im Logikpegei 1 liegt oder am geführt Gleichermaßen werden die Bitwerte, angelegt Gatter 192 angelegt werden, wenn das »Echcw-Signal an die Eingänge 150 des Abwärtszählers 134. berück- im Logikpegei 0 liegt (in diesem Fall sind es die Datensichtigt wenn der Logikpegel 1 an dem Eingang 135 35 bits, die von dem Elektronikabschnitt des Sondengeräerscnesnt Auf diese Weise wird das System sofort wie- tes kommen), werde*« über die Gatter 193.194 und 195 der auf den Ausgangszustand zurückgebracht, wenn ein zur Ausgangsklemme UD (Ausgang) übertragen. Datensendezyklus während des Funktionsmodus »kon- Wenn der Zählstand des Abwärtszählers 134 den tinuierliche Sendung« beendet worden ist Man erkennt Wert 0 erreicht gelangt das Signal »Parole« aus dem daß bei Ausschaltung eines Sondengerätes, was dem 40 Logikzustand 1 in den Logikzustand 0. Die monostabile Logikpegel 0 des Signals »Val« entspricht das Gatter Kippstufe 179 gibt demgemäß einen Impuls ab. der über 183 niemals entspem wird und ein Signal »Rücklauf« Gatter 183 läuft da der Eingang 185 dieses Gatters dann nicht zum Interface übertragen wird. auf Logikpegel 1 liegt (dabei handelt es sich ja nicht um

Es soll nun die Arbeitsweise des in F i g. 12a darge- den Funktionsmodus mit kontinuierlicher Sendung, wo stellten Antwortschaltkreises 138 im Funktionsmodus 45 der Ausgang des ODER-Gatters 181 auf Logikpegei 1 »Befehl-Antwort« erläutert werden. In diesem Fall wird liegt), und das Signal »Val« liegt auf Logikpegel 1. Ein das UND-Gatter 121 nicht verwendet Demgegenüber Signal »Rücklauf« wird demgemäß von dem Interface wird jedoch die Kippstufe 197 eingesetzt Ein Universal- ausgesandt welches empfangen wird von allen Interfabefehl wird übertragen von dem Oberflächensteuerge- ces und dem Sondensteuergerät rät derart daß das System in den Funktionsmodus »Be- so Wenn ein zweites Interface einen spezifischen Befehl fehl-Antwort« gebracht wird: Der Logikpegel 1 er- empfängt während noch ein erstes Interface dabei ist. scheint demgemäß an der Eingangsklemme 139c Dieser Daten zu übertragen, hat dieser Befehl die Folge, das Universalbefehl hat zur Folge, alle Interfaces in den Signal »REQ« des zweiten Interface in den Logikpegel 1 Ausgangszustand zurückzustellen, d. tu daß der Logik· zu bringen. Das Signal »Disp« am Ausgang Q der Kipppegel des Signals »SEQ« dann 0 ist (dies wird realisiert 55 stufe 197 ist aber auf dem Logikpegel 0 und das gleiche durch das Anlegen des Logikpegels I am Eingang 151 gilt für das Signal »Parole«. Wenn das erste Interface des Abwärtszählers 134). daß das Signal »Disp« in den die Datenübertragung beendet hat wird das Signal Logikpegel 1 gebracht wird über das ODER-Gatter 1% »Rücklauf« vom zweiten Interface empfangen, was zur (Pegel 1 angelegt an Eingang S der Kippstufe 197) und Folge hat. den Eingang 196c und den Ausgang des demgemäß das Signal »Parole« in den Logikpegel 0 60 ODER-Gatters 1% auf Logikpegel 1 zu schalten und gelangt (da »REQ« auf 0 liegt und »Disp« auf 1 liegt). demgemäß das Signal »Disp« auf Logikpegel I gelan-Ferner ist der Logikpegel an Klemme 139a 0. wenn das gen zu lassen. Daraus folgt, daß das zweite Interface System im Modus »Befehl-Antwort« arbeitet und nicht dann Daten zum Ausgang UD (Ausgang) übertragen kontinuierlich sendet. Daraus folgt, daß der Logikpegel kann.

1 an dem Eingang 173 des ODER-Gatters 171 liegt, was 65 QrmHonct ,»,-.».rät

das UND-Gatter 197 entsperrt und die Taktimpulse UH aonaensteuergerai

dauernd im Funktionsmodus »Befehl-Antwort« von der F i g. 13 zeigt schematisch eine Ausführungsform des

Klemme UH (Eingang) zur Klemme UH (Ausgang) ge- Sondensteuergerätes. Das Sondenmodem empfängt die

Befehlssignale, die von der Erdoberfläche kommen und überträgt sie zum Sondensteuergerät in Form des Signals MDD und des Signals MDH. Diese beiden Signale MDD und MDH werden an zwei Eingänge eines SerienparaUelregisters 160 angelegt Dieses Register empfängt außerdem das Signal »Nachricht« (siehe Fig. 10) und überträgt an seinen Ausgang 162 die Taktsignale und die Daten, die an einen Schaltkreis 164 zum Erkennen der Adresse angelegt werden, bei dem es sich um einen herkömmlichen Dekodierkreis handeln kann. Wenn die in dem Datensignal enthaltene Adresse eine Universaladresse ist, wird ein Gültigkeitssignal an den Eingang 165 eines Universalspeichers 166 angelegt; das Signal MDD wird auf diese Weise in diesem Universaldatenspeicher 166 gespeichert Gleichermaßen wird, wenn die von dem Schaltkreis 164 erkannte Adresse die spezifische Adresse des Steuergerätes ist ein Gültigkeitssignal 167 eines Speichers 168 angelegt, der als »Steuergerätadressenspeicher« bezeichnet wird, derart, daß das Signal MDD in diesem Steuergerätadressenspeicher 168 gespeichert wird. Das in dem Universalspeicher 166 gespeicherte Signal wird insbesondere verwendet um die Art des Dialogs zu wählen, der für das Kommunikationssystem vorgesehen ist (Bits 4 und 5) des Befehlswortes (Fig.5): Beispielsweise Befehl-Antwort kontinuierliche Sendung oder auch Pseudo-kontinuierliche Sendung. Der Inhalt des Speichers 166 wird an den Eingang 169 eines Kadenzkreises 170 angelegt der den Dialog zwischen dem Sondenmodem und dem Sondensteuergerät steuert Für diesen Zweck empfängt der Schaltkreis 170 die Signale MUH »Nachricht« und »Sendebereit«. Das Signal »MUH« wird in ein Signal »UH« transformiert wie bereits unter Bezugnahme auf F i g. 11 erläutert Der Schaltkreis 170 liefert die Signale »Sendung« und »Rücklaufbestätigung« zum Sondenmodem und die Taktimpulse UH' an den Multiplexierkreis 178, an den Zähler 180 und die Zählstandregister 176. Die Taktimpulse UH' erhält man, ausgehend von den Taktimpulsen MUH, wie in F i g. 13 angedeutet, und man läßt die Schaltkreise 176,178 und 180 arbeiten.

Der Kadenzkreis 170 empfängt ebenso an seinem Eingang 172 ein Gültigkeitssignal, ausgesandt von dem Zählstanderfassungsschaltkreis 174, der die richtige Funktion des Systems kontrolliert und eventuell einen Defekt anzeigt wie auch die Signale »Rücklauf«. »Rücklaufbestätigung« und »AR«. Der Zählstanderfassungskreis 174 empfängt an seinem Eingang die Signale »Nachricht«. »Rücklauf«. »AR«, »Pegelsignal«, »Übertragung« und »Universalbefehl«. Er empfängt außerdem das Signal »Sendung«. Die Verwendung dieser Signale wurde bereits wiedergegeben. Es wurde insbesondere gesagt, daß die von der Sonde ausgesandte Nachricht (F i g. 6) ein Zustandswort (F i g. 7) enthält Der Zustand (Gültigkeit oder nicht) verschiedener Signale, die von dem Zustandserfassungskreis 174 empfangen werden, wird in dem Zustandsregister 176 gespeichert bei dem es sich um ein Parallelserienregister handeln kann, beaufschlagt von dem Zustandserfassungskreis 174. Dies Register liefert ein Zustandssignal an einen Multiplexierkreis 178, der außerdem die UD-Signale empfängt, ausgesandt von den Sondengerät-Interfaces. Die Speichersteuerung 168 liefert an einen Zähler 180 die maximale Nachrichtenlänge, die an die Oberfläche zu übertragen ist. Ein Kombinationsschaltkreis 182 liefert das Signal auf drei Pegeln DS (F i g. 9), gewonnen durch Kombinieren der Signale MDD und MDH, die von dem Sondenmodem stammen. Das DS-Signal wird nur geliefert, wenn das Signal »Nachricht« im Logikzustand I am Eingang 184 des Kombinierkreises 182 liegt und wenn das Zustandserfassungskreis 174 ein Gültigkeitssignal an den Eingang 186 des Kombinationskreises 182 legt

Die Funktion des in Fig. 13 dargestellten Sonden-Steuergerätes läßt sich verstehen, indem auf Fig.7,19 und 11 Bezug genommen wird. Der Zustandserfassungskreis 174 erzeugt die Bits der Ränge 0,1.2,3,6 und 15 des Zustandswortes (F i g. 7), die angelegt werdtn an den Eingang des Zustandsregisters 176, welches sie an

ίο den Eingang 188 des Multiplexierkreises 178 synchron mit den Taktimpulsen UH' überträgt Der Kadenzkreis 170 liefert die UH-Impulse an die interfaces der Sondengeräte, ausgehend von den Impulsen MUH, wenn gleichzeitig die Signale »Sendung« und »Sendebereit« vorliegen (F i g. 11). Wenn die Sonde eine Nachricht zur Erdoberfläche übertragen möchte, sendet der Kadenzkreis 170 das Signal »Sendung« zum Sondenmodem, um zu signalisieren, daß das Steuergerät eine Nachricht zu übertragen hat In diesem Fall liefert das Sondenmodem zuallererst das Synchronisationswort 52 (siehe F i g. 6) an die Erdoberfläche und danach das Signal »Sendebereit« an den Kadenzkreis 170. Das Steuergerät erkennt demgemäß, daß das Modem bereit ist Daten zu übertragen. Es steuert demgemäß die Multiplexierschaltkreise 178 an. Das Zustandswort (54 in Fig.6 und 7) wird zunächst zum Sondenmodem übertragen, danach läßt der Kadenzkreis 170 die UH-Impulse an den verschiedenen Interfaces der Sondengeräte derart erscheinen, daß die Daten abgetastet werden. Das Signal UH er scheint demgemäß am Eingang des Multiplexierschalt- kreises 178. der zum Sondenmodem das Signal MUD überträgt (F i g. 11). Wenn der Zähler 180, der im Rhythmus der Impulse UH' bis zu einem Wert entsprechend der Maximallänge der zu übertragenden Nachricht zählt (geliefert vom Steuergerätspeicher 168), den Wert 0 erreicht überträgt er ein Signal zum Eingang 190 des Kadenzkreises 170. Das letztere Signal oder das »Rück-Iauf«-Signal, übertragen von den Interfaces zum Zustandserfassungskreis 174 und angelegt an den Eingang 173 des Kadenzkreises, bewirkt demgemäß die Stillsetzung des Multiplexierkreises 178. der die Übertragung der Daten beendet. Es folgt daraus, daß das Signal »Sendung« aus dem Logikzustand 1 in den Logikzustand 0 gelangt und daß das Sondenmodem das Signal »Sende bereit« vom Logikzustand t in den Logikzustand 0 ge langen läßt. Wenn der Zustandserfassungskreis 174 das Signal AR nicht erfaßt also eine von der Oberfläche kommende Nachricht erkannt worden ist, liefert er ein Signal an den Eingang 172 des Kadenzkreises 170, der

so den Multiplexierkreis 178 derart ansteuert, daß der letztere nur eine verkürzte Nachricht aussendet, d. h. eine Nachricht bestehend ausschließlich aus dem Synchronisationswort, dem Zustandswort und dem Fehlerwort, während die Datenworte nicht übertragen werden, was alles nur im Funktionsmodus »Befehl-Antwort« vorliegt.

Das Sondensteuergerät kann vorteilhafterweise einen Mikroprozessor umfassen, der einem Speicher zugeordnet ist. Der Mikroprozessor kann beispielsweise an den Eingang des Sondensteuergerätes gelegt sein, d. h. zwischen das Sondenmodem und das Steuergerät. Der Mikroprozessor kann für verschiedene Zwecke verwendet werden. Die Befehlssignale, die von der Oberfläche eintreffen, können in den Speicher, der dem Mikroprozessor zugeordnet ist. eingegeben werden. Der letztere überträgt demgemäß die Befehle zum Steuergerät in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit des Steuergerätes. Diese Funktion ist besonders interessant,

33 34

wenn das System im Modus »Befehl-Antwort« arbeitet Die drei Q-Ausgänge der Kippstufen 400,402 und 404 und wenn die Befehlssignale langer sind als die Datensi- sind an drei Eingänge eines ODER-Gatter 424 angegnale. Die Taktimpulsfrequenz für die Abtastung der schlossen. Der Logikpegel am Ausgang 426 dieses Gat-Sondengeräte (80 kH) ist ja höher als die, die für die ters bildet das Bit vom Rang 15 des Zustandswortes.
Befehlssignale (20 kH) verwendet wird, woraus sich 5 Die Ausgänge 414 bis 424 sind parallel an das Zu-Zeitintervalle ergeben, während denen die Sonde keine Standsregister 176 aus Fig. 13 angelegt. Dieses Regi-Daten überträgt. Dank dem Mikroprozessor und sei- ster, bei dem es sich um ein Parallelserienregister hannem zugeordneten Speicher können die Befehle dem delt, formt das Zustandswort aus Fig.7 in die serielle Sondensteuergerät weitestmöglich adressiert werden. Form unter Beiseitelasse« der Bits, die die Nachrichten-Beim Funktionsmodus »kontinuierliche Sendung« wird io länge anzeigen, die von der Sonde ausgesandt wird, und der Augenblick der Antwort eines Sondengerätes be- der Bits, die den Systemfunktionsmodus anzeigen. Diese stimmt durch seine Position in der Sondengerätekette. letzteren gelangen nämlich direkt an den Multiplexier-Mh Hilfe eines Mikroprozessors kann die Reihenfolge kreis 178 über den Universalspeicher 166 und den Kader Sondenantworten unabhängig sein von der Position denzkreis 170.

der Geräte in der Kette unö kann durch Logikschalt- ts Man erkennt in Fig. 13a, daß die Kippstufe 412 die

kreise leicht bestimmt werden. Darüber hinaus kann der Erfassung des Signals AR bewirkt und die Kippstufe 400

Mikroprozessor eine Vorverarbeitung der Sondengerä- das Resultat dieser Erfassung in den Speicher eingibt,

tedaten vornehmen, derart, daß die Anzahl der an die Der Komplementärpegel des Logiksignals »Nadiricht«

Erdoberfläche zu übertragenden Daten verringert wird. wird an den Takteingang CK der Kippstufe 412 gelegt.

Das Schematics Sondensteuergerätes gemäß F i g. 13 20 während der Eingang D dieser Kippstufe an Masse liegt,

und dk vorstehenden Erläuterungen genügen für den womit er auf Logikpegel 0 geschaltet ist. Das Signal AR

Fachmann, ein Sondensteuergerät gemäß der Erfindung wird an den Eingang S dieser Kippstufe 412 gelegt Der

aufzubauen. Die besonderen Ausführungsformen für Ausgang Q dieser Kippstufe ist verbunden mit einem

den Zustandserfassungskreis 174, den Kadenzkreis 170 von zwei Eingängen eines UND-Gatters 430, an dessen

und den Mulüplexierkreis 178 werden jedoch trotzdem 25 anderen Eingang das Signal »Nachricht« über einen

unter Bezugnahme auf die F i g. 13a, 13b und 13c nach- Verzögerungskreis 428 angelegt ist Der Ausgang des

stehend erläutert UND-Gatters 430 isi mit dem Taktimpulseingang CK

F i g. 13a zeigt eine Ausführungsform des Zustandser- der Kippstufe 400 verbunden. Der Eingang D dieser fassungskreises 174 für das Sondensteuergerät In dieser Kippstufe ist verbunden mit einem vorgegebenen Span-Figur bezeichnen die Bezugszahlen 400—412 D-Kipp- 30 nungspegel V_a derart, daß dieser Eingang auf Logikpestufen. Die Kipp^tufen 400—408 werden als Speicher gel 1 liegt Wenn das Signal »Nachricht« vom Pegel 1 verwendet auf Pegel 0 schaltet (92 in F i g. 10), gelangt der Ausgang

Wenn eine Nachricht von der Überfläche zum Son- Q der Kippstufe 412 auf Logikpegel 1, wenn kein Signal

denmodem übertragen wird, weiden die Paritätsbits der AR des Logikpegels 1 an den Eingang S der Kippstufe

Nachricht von dem Modem erfaßt uai festzustellen, ob 35 12 angelegt worden war. Ein Signal AR vom Logikpegel

ein Übertragungsfehler vorliegt. Das Modem sendet ein 1 hingegen bringt den Ausgang Q auf Logikpegel 0. Der

Signal »Übertragungsfehler« aus, das auf Logikpegel 1 Obergang vom Pegel 0 auf Pegel 1 des Signals AR er-

im Falle eines Fehlers ist und im Logikpege! 0 im entge- folgt etwa 150 Mikrosekunden, nachdem der Logikpe-

gengesetzten Fall. Dieses Signal wird an den Eingang S gel des Signals »Nachricht« vor, 1 auf 0 umschaltet Man

der Kippstufe 402 angelegt was zur Folge hat, den Aus- 40 verwendet demgemäß den Verzögerungskreis 428 zur

gang Q dieser Kippstufe auf Logikpegel 1 zu bringen. Verzögerung des Signals »Nachricht« um etwa 300 Mi-

wenn das Signal »Übertragungsfehler« auf 1 liegt Der krosekunden. In diesem Fall ist wenn das Signal AR

Logikpegel des Ausgangs Q bildet das Bit vom Rang 0 vom Logikpegel 1 am Eingang S der Kippstufe an-

des Zustandswortes, repräsentiert in Fig. 7 und mit 54 kommt, das UND-Gatter 430 gesperrt Wenn jedoch

in F i g. 6 bezeichnet 45 kein Signal AR empfangen worden ist ist das Gatter 430

In gleicher Weise wird in jedem Augenblick durch das entsperrt mit dem Ergebnis, daß der Ausgang Q der

Sondenmodem die Amplitude des von der Oberflächen- Kippstufe 400 auf Logikpegel 1 kommt, womit regi-

einrichtung kommenden Signals untersucht wobei das striert wird, daß eine unerkannte Nachricht vorgelegen

Sondenmodem ein mit »Pegelsignal« bezeichnetes Lo- hatte,d. h„ daß kein Signal AR ausgesandt worden war.

giksignal abgibt Dieses Signal hat den Logikpegel 1, so Vor der Übertragung jeder Nachricht durch die Son-

wenn die Amplitude der empfangenen Nachricht ge- de, im Übergangszeitpunkt des Signals »Sendung« vom

nügt, und 0 im anderen Fall. Der Komplementärzustand Lo3ikpegel 0 auf den Wert I₁ sind die Werte der Logik-

des Logikpegels des »Pegelsignals« wird an den Ein- pegel von den Ausgängen 414 bis 422 in das Zustandsre-

gang S der Kippstufe 404 angelegt Der Ausgang Q gister 176 eingespeichert. Kurze Zeit später wird die

dieser Kippstufe liegt auf Logikpegel 1. wenn die Ampli- 55 Rückführung der Kippstufen 400 bis 408 auf 0 bewirkt

tude der Nachricht, die empfangen wurde, ungenügend durch Ableiten der Anstiegsflanke des Signals »Sen-

ist. Der Logikpegel am Ausgang Q bildet das Bit vom dung« durch den Differenzierkreis 432. Das differen-

Rang 1 des Zustandswortes. zierte Signal wird über den Verzögerungskreis 434 an

Gleicherweise werden die Logiksignale »Nachricht« die Eingänge R der verschiedenen Kippstufen angelegt, und »Universalbefehl« an die Eingänge S der Kippstufe 60 Die Schaltung mit der Kippstufe 410 gestattet die 406 bzw. 408 angelegt. Wenn ein Signal »Nachricht« Gewinnung des Signals »Rücklauf« durch das Sondenempfangen worden ist, liegt der Logikpegel des Aus- steuergerät selbst, wenn das letzte Sondengerät, das Dagangs Q von Kippstufe 406 auf 1. Der Logikpegel dieses ten zu übertragen hatte, kein Signal »Rücklauf« ausge-Ausgangs bildet das Bit vom Rang 3 des Zustandswor- sandt hat. Zu diesem Zweck wird das Signal »Sendung« tes. In gleicher Weise bringt das Eintreffen eines Signals 65 zum Takteingang CK der Kippstufe 410 übertragen, »Universalbefehl« den Ausgang Q der Kippstufe 408 wobei der Eingang D dieser Kippstufe auf dem Logikauf den Logikpegel 1. Der Logikpegel dieses Ausgangs pegel 0 liegt, und der Eingang S das Signal »Rücklauf« Q bildet das Bit vom Rang 6 des Zustandswortes. empfängt. Der Logikpegel des Ausgangs K der Kippstu-

35 36

fe 410 bildet das Signal »Rücklaufbestätigung«, angelegt den ist. Die Kippstufen 470,472 und 478 sind D-Kippstu-

an den Eingang 172 des Kadenzkreises 170 (Fig. 13). fen. Die prinzipiellen Eigenschaften dieses Typs von

Dies Signal wird gebildet vom Bit des Ranges 1 des Kippstufe wurden bereits erläutert Der Ausgang Q der

Fehlerwortes 48 aus F i g. 6. Der Ausgang Q der Kipp- Kippstufe 478 liefert das Logiksignal »Sendung«. Dieser

stufe 410 ist verbunden mit dem Eingang eines UND- 5 Ausgang ist gleicherweise verbunden mit dem Eingang

Gatters 436, dessen anderer Eingang den Komplemen- 480 des ODER-Gatters 476 und mit dem Taktimpulsein-

tärpegel des Signals »Sendung« empfängt Der Ausgang gang CK der Kippstufe 470.

des UND-Gatters 436 ist über einen Verzögerungskreis Die letztere ist mit ihrem D-Eingang an Masse gelegt

138 mit einem monostabilen Kippkreis 440 verbunden, was dem Anlegen des Logikpegels 0 entspricht Die

dessen Ausgang mit der Klemme 442 verbunden ist io Taktimpulse MU-Takt die vom Sondenmodem kom-

zwecks Empfang oder Sendung des Signals »Rücklauf«. men, werden an die Takteingänge CK der Kippstufen

Der Logikpegpl des Ausgangs Q von Kippstufe 410 472 und 478 wie auch an den Eingang 482 eines UND-

ist 0, wenn das Signal »Sendung« auf Pegel 1 liegt, unter Gatters 484 gelegt dessen zweiter Eingang mit dem

der Voraussetzung jedoch, daß ein Signal »Rücklauf« Signal »Sendung« beaufschlagt ist Der Ausgang des

des Logikpegels 1 nicht an den Eingang S der Kippstufe is UND-Gatters 484 ist mit einem von zwei Eingängen

410 angelegt wurde. Wenn demgegenüber ein solches eines UND-Gatters 486 verbunden, an dessen anderem

Signal »Rücklauf« empfangen worden ist liegt der Aus- Eingang das Signal »Sendebereit« liegt Der Ausgang

gang Q auf Logikpegel 1 und der Ausgang Q demgemäß des UND-Gatters 486 liefert die Taktimpulse UH'. Der

auf Logikpegel 0: Daraus folgt, daß das UND-Gatter Eingang R der Kippstufe 478 ist mit dem Ausgang 488

436 gesperrt wird. 20 eines ODER-Gatters 490 verbunden, an dessen Eingang

Wenn demgegenüber Q' auf Logikpegel 1 liegt d. h, 492 das Signal »Universaibefehh' -egt und an dessen daß kein Signal »Rücklauf« vom Pegel 1 vorgelegen Eingang 494 das Signal »Rücklauf« iie't Der Komplchatte, wird das Gatter 436 entsperrt sobald der Logik- mentärpegel des Zählstandes (0 oder nicht 0) des Zähpegel des Signals »Sendung« von 1 auf 0 übergeht Dies lers 180 liegt am Eingang 496, und der Logikpegel des löst mit einer durch Kreis 438 vorgegebenen festen Ver- 25 Ausgangs eines UND-Gatters 500 liegt am Eingang 498 zögerung den monostabilen Kippkreis 440 aus, der ei- des ODER-Gatters 490. Das UND-Gatter SOO wird an nen Impuls vom Logikpegel 1 aussendet womit das Si- seinem Eingang 502 mit dem Logiksignal »Befehl-Antgnal »Rücklauf« gebildet wird. Es ist notwendig, durch wort« beaufschlagt an seinem Eingang 504 mit einem 438 eine Verzögerung vor der Erzeugung des fehlenden Logikpegel, der charakteristisch ist für das Fehlen des Signals »Rücklauf« einzuführen, da ja dieses Signal 30 Signals AR, und schließlich an seinen; Eingang 506 mit »Rücklauf« normalerweise von den Sondengeräten er- dem Komplementärpegel zum Signal »Stat«. Das Signal zeugt wird und es dann dieses Rücklaufsignal ist das das »Stat« ist auf dem Logikpegel 1, wenn das Zustandswort Signal »Sendung« vom Wert 1 in den Wert 0 übergehen von dem Sondensteuergerät an die Oberfläche übertraläßt (siehe den Fortlauf der Signale, markiert durch 100 gen wird und auf dem Logikpegel 0, wenn das Zustandsbis 108 in F i g. 11). 35 wort an die Oberfläche übertragen worden ist

Fig. 13b zeigt eine bestimmte Ausführungsform des Die Arbeitsweise der Ausführungsform nach Kadenzkreises 170 von F i g. 13. Der Logikpege! des Si- F i g. 13b wird nachstehend erläutert Im Funktionsmognals »Nachricht« wird an einen von zwei Eingängen dus »Befehl-Antwort« läßt der Kadenzkreis 170 das Sieines UND-Gatters 451 angelegt an dessen anderem gnal »Sendung« vom Logikpegel 0 zum Logftpegel 1 Eingang der Komplementärpegel des Signals »Univer- 40 bei jeder Übertragung eines spezifischen Befehls von sal-Befehl« liegt Der Komplementärlogikpegel aes der Oberflächeneinrichtung kippen, d. h. eines Befehls, Ausgangs von Gatter 451 wird an den Eingang 450 eines d-T kein Universalbefehl ist. Bei jeder Übertragung ei-Differenzierkreises 452 angelegt dessen Ausgang mit nes Signals »Nachricht« durch das Sondenmodem ereinem von zwei Eingängen eines UND-Gatters 454 ver- hält man, wenn das Sondenmodem das Synchronisabunden ist. während dessen anderer Eingang 456 das 45 tionswort eines Befehlswortes verstanden hat. am Aus-Signal »Befehl-Antwort« empfängt Der Ausgang des gang des UND-Gatters 454 den Logikpegei 1, der sich UND-Gatters 454 ist verbunden über einen Verzöge- wiederfindet am Ausgang des ODER-Gatters 460. Dierungskreis 458 mit einem ODER-Gatter 460. Das Signal ser Logikpegel, der an den S-Eingang der Kippstufe 470 »kontinuierliche Sendung« liegt an einem anderen Ein- angelegt ist läßt den Ausgang Q auf Logikpegel 1 gelangang dieses ODER-GaUers 460, nachdem es einer Diffe- 50 gen. Dieser Logikpegel findet sich wieder am Ausgang renzierung unterworfen wurde durch einen Differen- Q der Kippstufe 472, die nur dazu dient eine bestimmte zierkreis 462. Das ODER-Gatter 460 empfängt außer- Verzögerung einzuführen. Am Eingang 474 des ODER-dem an einem seiner Eingänge das Ausgangssignal eines Gatters 47 liegt demgemäß der Logikpegel 1, womit der UND-Gatters 464, dessen beide Eingänge mit dem Si- Au.gang Q der Kippstufe 478 auf Logikpegei 1 gelangt gnal »kontinuierliche Sendung« bzw. »Rücklauf« beauf- 55 synchron mit den Taktimpulsen MUH, die an den Einschlagt sind. Schließlich liegt an dem letzten Eingang des gang CK der Kippstufe 478 angelegt sind Man erhäit ODER-Gatters 460 das Ausgangssignal eines UND- auf diese Weise das Signal »Sendung«. Das letztere wird Gatters 466, an dessen einem Eingang das Signal »Pseu- an den CK-Eingang der Kippstufe 470 angelegt, woraus do-kontinuierliche Sendung« und an dessen anderem sich der Logikpegel 0 an deren Q-Ausgang ergibt. Man Eingang ein Signal liegt das an der Klemme 468 steht 6O erkennt daß bei Fehlen des ODER-Gatters 476, d. h. Dieses Signal ist charakteristisch für ein Ereignis, das es wenn der Q-Ausgang der Kippstufe 472 direkt mit dem ermöglicht den Kadenzkreis 170 auszulösen. Der Aus- D-Eingang der Kippstufe 478 verbunden wäre, der Q-gang des ODER-Gatters 460 ist mit dem S-Eingang ei- Ausgang der Kippstufe 478 (Signal »Sendung«) sofort ner Kippstufe 470 verbunden, die mit ihrem Ausgang Q auf den Logikpegel 0 zurückfallen würde, sobald die mit dem D-Eingang einer Kippstufe 472 verbunden ist. 65 Kippstufe auf Lo?ikpegel 1 käme. Das Signal »Sen-Der Q-Ausgang der Kippstufe 472 ist mit dem Eingang dung« jedoch, das an dem Eingang 480 des ODER-Gat-474 eines ODER-Gatters 476 verbunden, dessen Aus- ters 476 liegt bleibt auf Logikpegel 1, obwohl der Ausgang mit dem D-Eingang einer Kippstufe 478 verbun- gang Q der Kippstufe 470 auf Pegel 0 gelangt. Der

Logikpegel des Signals »Sendung« wird wieder 0, sobald der Logikpegel 1 an den Eingang R der Kippstufe 480 gelegt wird. Der Q-Ausgang der Kippstufe 478 bleibt demgemäß auf Logikpegel 1 während des Zeitintervalls, während welchem das Sondensteuergerät die Informationen zum Sondenmodem überträgt.

Der Logikpegel des Signals »Sendung« kehrt auf 0 zurück aus mehreren Gründen. Zunächst liegen, wenn das Zustandswort übertragen worden ist und das System im Modus »Befehl-Antwort« arbeitet, die Eingänge 506 und 502 der Kippstufe 500 auf Logikpegel 1. Wenn das Signal AR nicht ausgesandt worden ist (Ausgang 414. Fig. 13a), ist das UND-Gatter 500 entsperrt Der Logikpegel 1 erscheint demgemäß am Eingang 498 des ODER-Gatters 490. und daraus folgt, daß der Ausgang Q der Kippstufe 478 auf Logikpegel 0 gelangt. Dies entspricht dem Fall, der bereits erläutert wurde, daß die Sonde eine verkürzte Nachricht überträgt, und jsar nur in» Betriebsmodus »Befehl-Antwort«, sobald das Signal AR nicht ausgesandt worden ist. Die anderen Gründe, aus denen der Logikpegel des Signals »Sendung« 0 werden kann, sind, daß ein »Universal-Befehl« eintrifft, ausgesandt von der Oberflächeneinrichtung, angelegt an die Klemme 492 und herrührend von dem Universalspeicher 166, die Aussendung des Signals »Rücklauf«, angelegt an den Eingang 494, und der Zählstand 0 des Zählers 180 (Fig. 13), d. h, sobald die maximale Nachrichtenlänge, die an die Oberfläche zu übertragen war, erreicht ist

Man erkennt, daß diese Ausführungsform der Oberflächeneinrichtung ermöglicht, zu der Sonde einen neuen Sendebefehl zu übertragen, während noch eine Sendung abläuft und zwar im Funktionsmodus »Befehl-Antwort«. Dieser neue Sendebefehl tritt nämlich als Signal »Nachricht« an einem der beiden Eingänge des UND-Gatters 451 in Erscheinung, und der Ausgang Q der Kippstufe 470 gelangt in den Logikpegel 1. Daraus folgt daß der Ausgang Q der Kippstufe 472 auf Logikpegel 1 kommt Sobald das Signal »Sendung« auf Logikpegel 0 gelangt läßt der Logikpegel 1 am Ausgang Q der Kippstufe 472, angelegt an den D-Eingang der Kippstufe 478, sofort das Signal »Sendung« auf Logikpegel 1 kommen. Der neue Sendebefehl wird demgemäß unterdrückt da der Ausgang Q der Kippstufe 470 auf Logikpegel 0 kommt während gleichwohl das Signal »Sendung« auf Logikpegel 1 bleibt

Man erkennt daß der Kadenzkreis 170 Taktimpulse UH' liefert solange die Taktimpulse MUH koinzident sind mit dem Logikpegel 1 des Signals »Sendung« einerseits, und solange das Signal »Sendebereit«, erzeugt vom Sondenmodcn. auf Logikpegel 1 liegt Diese Taktimpulse UH' werden verwendet zum Arbeitenlassen des Zählers 180, des Zustandsregisters 174 und des Multiplexierkreises 178 im Sondensteuergerät Um die Daten zu übertragen, die von den Interfaces der Sondengeräte ankommen, werden nur die Taktimpulse UH verwendet wie bereits erwähnt wurde. Der Grund für den Unterschied in den Taktimpulsen liegt darin, daß die Interfaces nicht gleichzeitig Daten aussenden dürfen, solange das Zustandsregister das Zustandswort überträgt

Im Funktionsmodus der kontinuierlichen Sendung sind das UND-Gatter 454 und das UND-Gatter 466 gesperrt Der Differenzierkreis 462 liefert einen Impuls, sobald ein Datensendebefeh! im kontinuierlichen Sendemodus erfolgt ist Daraus folgt der Logikpegei 1 am Eingang S der Kippstufe 470 und demgemäß wie im Funktionsmodus »Befehl-Antwort« der Logikpegel 1 am Ausgang Q der Kippstufe 478. Dieser Logikpegei wird wie vorher 0 bei Eintreffen eines Universalbefehls bei Empfang des Signals »Rücklauf« urd sobald der Zählstandszähler 180 auf 0 kommt. Es ist 7U beachten, daß das UND-Gatter 500 nicht verwendet wird beim Funktionsmodus der kontinuierlichen Sendung. Bei Eintreffen eines Signals »Rücklauf« am Eingang 494 des UND-Gatters 490 kommt der Ausgang Q der Kippstufe 478 auf den Logikpegel 0. Dieses Signal »Rücklauf« wird jedoch außerdem angelegt an einen von zwei Eingangen des UND-Gatters 464. Deshalb erscheint auf dem Eingang S der Kippstufe 470 der Logikpegel 1, und der Ausgang Q der Kippstufe 478 kommt erneut auf Logikpegel 1, jedoch mit einer gewissen Verzögerung, eingeführt durch die Kippstufe 472. Im Funktionsmodus is »kontinuierliche Sendung« überträgt mithin die Sonde die Daten in kontinuierlicher Weise, und zwar bis zum Eintreffen eines Universalbefehls (Klemme 492 des UND-Gatters 490). Im Funktionsmodus der pseudo-kontinuierlichen Sendung sind die UND-Gatter 454 und 464 gesperrt, und der Differenzierkreis 462 liefert keine Impulse. Dagegen kommt der Ausgang des UND-Gatters 466 auf Logikpegel 1, sobald ein Ereignis eintritt, das als »Auslöseereignis« bezeichnet wird. Dieses Ereignis löst die Sendung aus, da es den Ausgang Q der Kippstufe 478 auf Logikpegel 1 gelangen läßt. Dieses Ereignis kann beispielsweise der Universalbefehl selbst sein, der das System *> den Funktionsmodus »pseudo-kontinuierliche Sendung« bringt. In diesem Fall wird das UND-Gatter 466 nicht mehr eingesetzt, da das Logiksignal direkt an den Eingang des ODER-Gatters 460 angelegt werden könnte. Das Ereignis, daß die Sendung auslöst, kann jedoch auch ein anderes als ein Universalbefehl sein; die Auswahl erfolgt durch den Benutzer des Systems. Die ses Ereignis könnte beispielsweise der Übergang auf 0 der Amplitude des Versorgungswechselstroms für die Schaltkreise sein oder auch das Ende der Datenübertragung eines bestimmten Sondengerätes, beispielsweise eines Sondengerätes vom akustischen Typ.

Die Fig. 13c zeigt eine bestimmte Ausführungsform des Multiplexierkreises 178 der Fig. 13. Dieser Multiplexierkreis umfaßt einen Abwärtszähler 520, dessen Ausgangszählstand vorgegeben wird, indem an seinen Eingang 522 ein Logiksignal angelegt wird, charakteri stisch für die Länge der gegebenen Nachricht Die Be rücksichtigung dieser Nachrichtenlänge durch den Abwärtszähler wird realisiert indem sein Eingang 524 auf Logikpegel 1 gesetzt wird. Das Logiksignal an diesem Eingang 524 ist das Signal »Sendung«. Der Ausgang 528 dieses Abwärtszählers liefert das Logiksignal »Stat«, das den Logikpegel 1 annimmt während der A^ssendung des Zustandswortes durch das Sondensteuergerät zum Sondenmodem. Dieser Ausgang 528 ist außerdem verbunden mit dem Eingang 550 eines UND-Gatters 546, dessen Ausgang mit dem Eingang 526 für die Taktimpulse des Abwärtszählers 520 verbunden ist Der andere Eingang 548 des UND-Gatters 546 empfängt die Taktimpulse UH'. Diese Impulse werden außerdem angelegt an den Eingang 554 eines UND-Gatters 552, an dessen Eingang 556 der Komplementärpegel zum Logiksignal liegt das am Ausgang 528 des Abwärtszählers steht Der Ausgang des UND-Gatters 552 liefert die Taktimpulse UH, die zu den Interfaces für die Übertragung der Daten übermittelt wird, die von den Sonden- geräten herrühren. Der Ausgang 528 des Abwärtszählers 520 ist femer verbunden mit dem Eingang 534 eines UND-Gatters 533, an dessen anderem Eingang 530 die Bits angelegt werden, die das Zustandswort bilden, und

der verbunden ist mit dem Zustandsregister 176. Ein UND-Gatter 540 empfängt an seinem Eingang 536 den Komplementärpegel zum Logiksignal des Ausganges 528 von Abwävtszähler 520. Sein anderer Eingang 538 empfängt die Datenbits UD von den Interfaces der Sondengeräte. Der Ausgang des UND-Gatters 540 ist mit einem von zwei Eingängen eines ODER-Gatters 542 verbanden, an dessen anderem Eingang der Ausgang des UND-Gatters 532 liegt. Der Ausgang des ODER-Gatters 542 liefert die Datenbits MUD, die zum Modem übertragen werden, ebenso wie die Bits, aus denen das Zustandswort besteht.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise des Multiplexierkreises 178 ist es zweckmäßig, daran zu erinnern, daß der Kreis das Sondenmodem zunächst mit dem Zustandswort beaufschlagt (54 in Fig.6), dann mit den Datenworten (56 in F i g. 6). Der Zählstand des Abwärtszählers 520 wird voreingestellt auf einen Wert entsprechend der Anzahl von Bits, die das Zustandswort bilden (16 bei Basis 10). Dieser Wert wird im Abwärtszähler gespeichert durch Anlegen des Signals »Sendung« mit Logikpegel 1 am Eingang 524. Der Ausgang 528 des Abwärtszählers nimmt demgemäß den Logikpegel 1 an, der angelegt wird an den Eingang 550 des UN D-Gatters 546. Bei jedem Taktimpuls UH' wird der Logikpegel 1 an den Eingang 526 des Abwärtszählers angelegt, womit dessen Zählstand um eine Einheit bei jedem Taktimpuls verringert wird. Der Eingang 534 des UND-Gatters 532 liegt auf einem Logikpegel 1, so daß dieses Gatter den Durchgang der Bits gestatten wird, die das Datenwort bflen und angelegt werden an seinen Eingang 530. Das Datenwort wird mithin von dem ODER-Gatter 542 übertragen. Während dieses Zeitintervalls liegt der Eingang 556 des UND-Gatters 552 auf Logikpegel 0. Die Taktimpulse UH erscheinen deshalb nicht an den Interfaces der Sondengeräte, und die letzteren können demgemäß keine Daten aussenden. Sobald der Zählstand des Abwärtszählers 520 den Wert 0 erreicht, d. h. am Ende der Übertragung des Zustandswortes, nimmt der Ausgang 528 des Abwärtszählers den Logikpegel 0 an. Die UND-Gatter 532 und 546 werden demgemäß gesperrt. Dagegen wird das UND-Gatter 552 entsperrt für Taktimpulse UH': Es folgt daraus, daß die Taktimpulse UH an den Interfaces der Sondengeräte eintreffen, die demgemäß Daten aussenden dürfen. Die Datenbits UD gelangen mithin an den Eingang 538 des UND-Gatters 540, wobei der Eingang 536 dieses Gatters auf Logikpegel 1 liegt Die Daten UD passieren deshalb das Gatter 540 und erscheinen am ODER-Gatter 542. Die Datenbits MUD werden auf diese Weise zum Sondenmodem übertragen.

Oberflächenmodem und Sondenmodem

Ausführungsformen für das Oberflächenmodem und das Sondenmodem sind in Fig. 14 bzw. 15 dargestellt Jedes Modem kann in einen Abwärtspfad und in einen Aufwärtspfad zerlegt werden. Der Abwärtspfad umfaßt die Schaltkreise des Modems für die Übertragung von Informationen von der Oberflächeneinrichtung zur Sonde, und der Aufwärtspfad umfaßt die Schaltkreise des Modems für die Übertragung der Informationen von der Sonde zur Oberflächeneinrichtung.

Abwärtspfad des Oberflächenmodems (Fig. 14)

Das Oberflächenmodem empfängt auf seinem Abwärtspfad die Befehlssignale, die vom Oberflächensteuergerät kommen. Die Daten des Befehlssignals, d. h. die Worte 40 und 42, mit je 16 Bits, wie Fig. 2 zeigt, werden sukzessiv in paralleler Form auf die 16 Eingänge 200 des Oberflächenmodems gegeben. Das erste und zweite Wort werden jeweils in Registern 204 bzw. 202 von jeweils 16 Bits gespeichert. Das erste im Register 204 gespeicherte Wort kann frei verwendet werden von der Bedienungsperson, während das zweite Wort, gespeichert in Register 202, eine Adresse enthält, die entweder eine spezifische oder eine Universaladresse sein kann.

Diese Adresse kann auch die Adresse des Oberflächenmodems selbst sein, wenn das Befehlssignal für dieses bestimmt ist.

Die im Befehlssignal enthaltene Adresse wird dekodiert mit Hilfe des Adressendekodierkreises 206. Der letztere ist mit einem logischen Steuerkreis 208 verbunden, der das von dem Adressendekodierkreis dekodierte Signal interpretiert. Wenn die dekodierte Adresse die des Oberflächenmodems ist, überträgt der Steuerkreis 208 ein Gültigkeitssignal auf den Eingang 210 eines Pro grammspeichers 212, welches Signal die Speicherung im Speicher 212 zweier Datenworte ermöglicht, die in den Registern 202 und 204 enthalten sind und angelegt werden an die Eingänge 214 und 216 des Speichers 212. Wenn die von dem Dekodierkreis 206 dekodierte Adresse die eines Sondengerätes oder der Sondengeräte ist, müssen die in den beiden Registern 202 und 204 enthaltenen Daten so der Sonde übertragen werden. Die auf dem Kabel vom Oberflächenmodem übermittelte Nachricht ist B0-M-kodiert (F i g. 3b), und die Über- tragung erfolgt mit einer Frequenz von 20 kH mit Hilfe von Impulsen, geliefert von einem Taktgeber 218. Die Struktur der zu erzeugenden Nachricht ist in Fig.2 dargestellt. Ein Sequenzschaltkreis 220 und ein ODER-Kreis 226 ermöglichen es dem Modem, zunächst das Synchronisationswort (46 in F i g. 2), dann die beiden Befehlsworte (40 und 42 in F i g. 2) und schließlich ein Fehlerkontrollwort (44 in Fig.2^ zu übermitteln. Der Logiksteuerkreis 208 gibt ein Übertragungsbeginnsignal auf den Eingang 222 des Sequenzkreises 220. Die- ser letztere veranlaßt demgemäß den Synchronisierwortgenerator 224 über ODER-Kreis 226 ein Synchronisationswort auf den Eingang 228 eines Kodierkreises 230 zu geben. Dieser Kodierkreis transformiert die NRZL-kodierten Signale in B0-M-kodierte Signale.

Das Synchronisationswort wird deshalb im ΒΦ-M-Kode auf das Kabel gegeben über einen Verstärker 232. Danach werden die Inhalte der Register 202 und 204, d. h. die beiden Befehlsworte, an den Eingang eines Parallelserienwandlers 234 angelegt der die beiden Befehiswor- te in ein Seriensignal von 32 Bit wandelt Dieses Signal wird an den Eingang 228 des Kodierkreises 230 gelegt Die beiden dann B ^-kodierten Worte werden auf das Kabel über den Verstärker 232 gegeben. Schließlich wird von einem Schaltkreis 236 für den Kodierfehler das Fehlererfassungswort ausgesandt Dieser Fehlerkode wird auf das Kabel in B^-M-Kode über den Verstärker 232 gegeben.

Der Logiksteuerkreis 208 emittiert ein Signal »Sendung läuft«, sobald das Oberflächenmodem Daten über- trägt In diesem Fall ist das Oberflächensteuergerät so ausgebildet daß es keine neuen Daten ausgibt Ein Signal »Nachricht Ende« wird auf den Logiksteuerkreis 208 gegeben über das Oberflächensteuergerät Ein Signal »Trägerunterdrückung« kann von dem Oberflä- chensteuergerät zum Logiksteuerkreis 208 derart übertragen werden, daß die Taktimpulse 218 unterdrückt werden, was bedeutet, daß das ausgesandte Signal von dem Oberflächenmodem auf dem Kabel unterdrückt

wird. Um dies durchzuführen, wird ein Signal an den 80 kH, stellt die Formation der Nachricht sicher, die auf

Eingang 238 des Sequenzkreises 220 angelegt. Ein Si- dem Kabel nach oben zu übertragen ist. Der Schaltkreis

gnal »Sendung unterbrochen« kann von dem Steuerge- steuert zunächst einen Synchronisationswortgenerator

rät an den Logiksteuerkreis 218 derart angelegt werden, 270 an, der ein Synchronisationswort ausgibt, das auf

daß die Übertragung jeglichen Signals auf dem Kabel 5 den Eingang 272 eines ODER-Gatters 274 gelangt. Die-

unterbunden wird. Ein Signal »Zustand« wird von dem ses Synchronisationswort wird dann im PSK-Kode mo-

Logiksteuerkreis 208 an das Oberflächensteuergerät ge- duliert und dann nach Verstärkung durch 278 auf das

geben und darrh angezeigt ob die Übertragung richtig Kabel gegeben.

abgelaufen ist, indem entsprechende Anzeigen geliefert Nach diesem Synchronisationswort müssen die Zuwerden, beispielsweise, ob die Amplitude des übertrage- io Standsworte und Datenworte ausgegeben werden. Der nen Signals oberhalb oder unterhalb einer vorgewähl- Logiksteuerkreis 268 liefert demgemäß das Signal »Senten Schwelle liegt, debereit« an das Sondensteuergerät, das als Antwort

das MUD-Signal überträgt. Dieses Signal wird direkt

Abstiegspfad des Sondenmodems zum PSK-Modulator 276 übertragen über das ODER-

(Fig. 15) 15 Gatter 274 und gelangt dann zum Kabel über einen

Verstärker 278. Das MUD-Signal wird außerdem an den

Die am Ausgang 240 (F i g. 14) des Abstiegspfades Eingang 280 eines Fehlerkodegenerators 282 angelegt, vom Oberflächenmodem erscheinenden Signale werden dessen Eingang 284 mit dem Logiksteuerkreis 268 ver von dem Übertragungskabel an den Eingang 242 des bunden ist. Der Fehlerkode kann ein Paritätskode sein, Abstiegspfades für das Sondenmodem angelegt. Die 20 der abhängt von den Bits, die das MUD-Signal bilden. B0-M-kodierten Signale werden zunächst mit Hilfe ei- Der Fehlerkodegenerator 282 liefert das Fehlerkodenes Demodulators 244 demoduliert, der sie in NRZL- wort, das nach PSK-Modulation in 276 und Verstärkung kodierte Signale transformiert. Dieser Demodulator 244 in 278 auf das Kabel gelangt. Sobald das Sondensteuerrestituiert einerseits die Befehlssignale auf dem Aus- gerät die Datenübertragung beendet hat, bewirkt es eigang 246 und andererseits die Taktsignale MDH auf 25 ne Zustandsänderung des Signals »Sendung« oder mit dem Ausgang 248. Die Befehlssignale gelangen zu- anderen Worten schaltet es den Logikpegel 1 in Logiknächst in einen Schaltkreis 250 für die Erfassung des pegel 0 um. Das Modem wird demgemäß freigemacht Synchronisationskode, was es ermöglicht, den Beginn für die Übertragung weiterer Informationen, der Nachricht zu erfassen. Danach werden die Daten Ein Signal »Trägerunterdrückung« kann an den Einvorläufig in einem Speicher 252 mit 32 Bits gespeichert. 30 gang 286 des PSK-Modulators 276 angelegt werden, um Dieser Speicher 252, weitergeschaltet von den MDH- den Signalträger für die Übertragung an der Oberfläche Impulsen, liefert an seinen Ausgang das Signal MDD. zu unterdrücken. Dieses Signal wird von dem Oberflä-Der Fehlerkode, das letzte Wort in der ausgesandten chensteuergerät zum Logiksteuerkreis 208 (Fig. 14) Nachricht, wird mit Hilfe eines Fehlerdetektors 254 ana übertragen zur Sonde als ein bestimmtes Bit der ablysiert. Der letztere überträgt zu einem Zustandserfas- 35 wärts übertragenen Nachricht übertragen, sungskreis 256 eine Angabe hinsichtlich Vorliegen oder Das Signal »Rücklaufbestätigung« (110 in F i g. 11), Nichtvorliegen von Fehlern. verwendet für die Anzeige, daß das Signal »Rücklauf« In gleicher Weise signalisiert der Synchronisationser- von dem letzten Sondengerät richiig ausgegeben worfassungskreis 240 dem Zustandserfassungskreis 256, ob den ist, ist in Wirklichkeit das erste Bit des Fehlerkodeder Synchronisationskode korrekt ist. Gleichermaßen 40 Wortes. Seine Einführung in die Nachricht wird gesteuzeigt der Demodulator 244 dem Zustandserfassungs- ert durch den Logiksteuerkreis 268 mit Hilfe eines kreis 256 an, ob die Sijssalamplitude, die empfangen UND-Gatters 288 und des ODER-Gatters 2>4. wurde, oberhalb oder unterhalb einer bestimmten Ein Schaltsignal 80/40 kH kann an den Eingang 290 Schwelle liegt Der Zustandserfassungskreis 256 liefert des PSK-Modulators 276 angelegt werden. Dieses Simithin an das Sondensteuergerät die Signale »Signalpe- 45 gnal gestattet die Nachricht mit einer Frequenz von 40 gel« und »Sendung«. Ein Logiksteuerkreis 258 liefert Kilobit oder 80 Kilobit zu übertragen, das Signal »Nachricht« während der Übertragung der

32 Bits zu dem Steuergerät, falls ein Synchronisations- Aufstiegspfad des Oberflächenmodems

kode erfaßt worden war. Ein Oszillator 264 liefert Takt- (F i g. 14)

impulse von 8OkH zum Sondengerät Diese Impulse 50

können synchron sein mit dem MDH-Impulsen, die vom Die Datensignale, übertragen von der Sonde zur

Oberflächenmodem geliefert werden dank den Schalt- Oberflächeneinnchtung, gelangen zum Oberflächenmo-

kreisen, durch eine Linie 262 gestrichelt angedeutet Es dem auf den Eingang 300 eines Demodulators PSK 3OZ

ist anzumerken, daß diese Synchronisation nicht unab- Die Signale werden demoduliert, um am Ausgang des

dingbar ist 55 Demodulators 302 als NRZL-kodierte Signale zu erscheinen. Diese Signale werden an den Eingang eines

Aufstiegspfad des Sondenmodems Synchronisationsdetektors 304 angelegt der das Syn-

(F i g. 15) chronisationswort erfaßt das erste Wort der Nachricht

(Fig.6). Die Datenworte, die dem Synchronisations-Die Struktur einer Datennachricht die von der Sonde 60 wort folgen, werden in Form von 16 Bitworten parallelausgesandt wird, umfaßt ein Synchronisationswort ein gewandelt durch einen Serienparallelwandler 306 und Zustandswort, π Datenworte und schließlich ein Fehler- danach in einem Register 308 gespeichert Die 16 Auskodewort Diese Nachricht wird PSK-moduIiert gänge dieses Registers 308 werden parallel an 16 Ein-(F i g. 3D) mit 40 oder 80 kH. gänge 309 des Oberflächensteuergerätes gelegt Dies ist

Wenn das Sondensteuergerät Daten an die Oberflä- es in F i g. 14 durch das Signal »Daten« repräsentiert

ehe zu übertragen hat gibt es das Signal Sendung an Das Fehlerkodewort wird mit Hilfe eines Detektors

einen Logiksteuerkreis 268 des Sondenmodems. Der 310 analysiert, der an den Eingang 316 eines Zustandsre-

Schaltkreis 268, getaktet von den Taktimpulsen mit gisters 3t4 angeschlossen ist welchem er dzs Vorhan-

detrein oder Fehlen eines Fehlers in der Nachricht signalisiert. Der Eingang 318 dieses Registers ist außerdem beaufschlagt mit einem Signal des PSK-Demodulators 303, das signifikant ist für die Amplitude des empfangenen Signals. Wenn diese Amplitude zu niedrig liegt, signalisiert er dies dem Zustandsregister 314. Auf dem Eingang 323 des Zustandsregisters 314 wie auch auf dem Eingang 320 des Synchronisationsdetektors liegt vom Programmspeicher 212 ein Signal entsprechend dem gewählten Übertragungsmodus, also »kontinuierliche Sendung« oder »Befehl-Antwort« beispielsweise. Der Synchronisationswortdetektor 304 legt ein Signal an den Eingang 312 des Zustandsregisters 314 wie auch an den Eingang 324 eines Logiksteuerkreises 326, weiches Signal anzeigt, ob die Synchronisation korrekt ist oder nicht. Der Logiksteuerkreis 326 liefert an seinem Ausgang 328 ein Signal, mit dem das Oberflächensteuergerät darauf hingewiesen wird, daß die Daten bereit sind. Dieser Logikkreis 326 liefert außerdem die Signale »Nachrichtenbeginn« und »Nacnriehicncfide« entsprechend den ersten bzw. letzten Worten der Nachricht. Das Zustandsregister 314 liefert dem Steuergerät verschiedene Zustandssignale, die signifikant sind für gute oder schlechte Übermittlung der Nachricht, wie beispielsweise die Amplitude des empfangenen Signals den Zustand der verschiedenen Synchronisationspegel, Übertragungsfehler usw.

Der Programmspeicher 212 liefert auf den Eingang 330 des Synchronisationswortdetektors 304 ein Signal zur Anzeige für die Länge dor Nachricht, die das Modem empfangen muß.

Es wurde bereits erwähnt, daß der Programmspei-" eher 212 auf den Eingang 320 des Synchronisationswortdetektors 304 ein Signal gibt, das den gewählten Übertragungsmodus charakterisiert Es handelt sich dabei um die entsprechende Steuerung der Öffnung eines Gatters, das die vom Kabel kommenden Daten passieren läßt oder nicht, Im Modus »Befehl-Antwort« öffnet der Detektor 304 dieses Gatter, sobald er ein Synchronisationswort erfaßt hat, und läßt dieses Gatter offen während der Länge der Nachricht, die empfangen werden muß (angezeigt durch den Programmspeicher 212 auf Eingang 330). Wenn die Nachricht empfangen worden ist, öffnet der Detektor 304 dieses Gatter erst dann, wenn er das folgende Synchronisationswort erfaßt hat. Bei kontinuierlicher Sendung dagegen arbeitet der Synchronisationswortdetektor 304 so, daß nach Empfang des ersten Zyklus (dessen Aufnahme in der gleichen Weise erfolgt wie bei »Befehl-Antwort«) das Vorhandensein eines Synchronisationswortes ohne Fehler in gleichen Zeitintervallen (Länge der Nachricht) verifiziert wird und das Gatter offengehalten wird, um die Daten durchzulassen. Wenn kein Synchronisationswort erkannt wird, schließt sich das Gatter bis zur nächsten Erkennung eines Synchronisationswortes.

Oberflächensteuergerät
(Fig. 1,16 und 17)

Das Oberflächensteuergerät 34 (Fig. 1) liefert zum Oberflächenmodem 30 die Befehlssignale, die zu den Sondengeräten zu übertragen sind, und empfängt im Rücklauf die Daten, die von den Sondengeräten abgegeben werden. Zwei Ausführungsformen sind möglich. In den beiden Fällen besteht das Steuergerät aus programmierbaren Schaltkreisen, etwa Rechnerschaltkreisen.

Bei einer ersten Ausführungsform, die schematisch in F i g. 1 dargestellt ist, wird das Oberflächensteuergerät über eine Mehrfachleitung 38 an Ermittlungsorgane :^nd Datenverarbeitungsorgane angeschlossen, wobei jedes dieser Organe einem bestimmten Sondengerät zugeordnet ist. Die Struktur eines Organs kann demgemäß ganz auf die Bauart des ihm zugeordneten Sondengerätes abgestimmt sein. Das Organ kann insbesondere einen Mikrorechner umfassen für die Verarbeitung von Daten, die es von seinem Sondengerät empfängt. Peripheriegeräte, wie Druckwerke oder magnetische oder optisehe Aufzeichnungsgeräte, können an die verschieoonen Verarbeitungsorgane 36 über die Mehrfachleitung 38 angeschlossen werden. Die Verbindung dieser Leitung mit den Verarbeitungsschaltkreisen 36, den Peripheriegeräten und dem Oberflächensteuergerät 34 sowie der Aufbau dieser Leitung können realisiert werden entsprechend der Offenbarung in der FR-OS 76 39 529 vom 30.12.1976.

Gemäß dem vorstehenden erkennt man ohne weiteres, daß es sich bei dem Oberflächensteuergerät 34 ein-2ö fach um einen Rechner relativ kleiner Abmessungen handelt oder einen sogenannten Mikrorechner, der einerseits eine Liste der zu den Sondengeräten zu übertragenden Befehlen speichern kann und sie zu dem Oberflächenmodem gemäß einer vorgegebenen Ordnung und in einem vorgegebenen Rhythmus übertragen kann und andererseits Daten empfangen kann, die von den Sondengeräten übertragen werden, und sie auf Verarbeitungsschaltkreise 36 oder direkt zu Peripheriegeräten verteilen kann.

Gemäß einer zweiten dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei dem Oberflächensteuergerät 34 um einen Rechner größerer Leistung als vorstehend erläutert, weil er selbst alle Datenverarbeitungsarbeitsgänge durchführen kann. Die einzelnen Verarbeitungsorgane 36 werden demgemäß durch eine einzige Einheit ersetzt. Das System 32 (F i g. 1) für die Erfassung der Daten und für die Aussendung der Befehlssignale kann ähnlich jenen sein, wie in der FR-PS 21 88 044 beschrieben. Dieses System umfaßt insbesondere einen Rechner, der Diagraphiedaten oder Bob'lochseismikdaten über ein Interface empfangen kann und an Peripheriegeräte, wie Speicher, Aufzeichnungsgeräte usw., angeschlossen ist.

Die Fig. 16 und 17 zeigen nur beispielsweise das Prinzip der Programmierung des Oberflächeosteuergerätes, wenn dieses im Modus »Befehl-Antwort« (Fig. 16) bzw. »kontinuierliche Sendung« (Fig. 17) arbeitet.

Das Oberflächensteuergerät beginnt mit der Vorbereitung des Systems und mit dem Einführen der zu den Sondengeräten zu übertragenden Befehlssignale in seinen Speicher (Block 350). Danach wird der erste Befehl der Liste an den Ausgang des Sondensteuergerätes gelangen im Abwarten eines äußeren Signals. Das letztere kann beispielsweise von einem herkömmlichen Diagraphiegerät geliefert werden, das ein Tiefensignal immer dann liefert, wenn die Sonde ein bestimmtes Tiefenintervall in dem Bohrloch durchlaufen hat Das äußere Signal kann auch charakteristisch sein für ein bestimmtes Zeitintervall. Sobald ein Tiefen- oder Zeitsignal erscheint, wird der erste Befehl demgemäß an die Eingänge 200 des Abstiegspfades vom Oberflächenmodem gelegt Danach wartet das Kommunikationssystem, daß die Sonde auf das Befehlssignal antwortet, indem sie an der Oberflächeneinrichtung ein Datensignal erscheinen läßt Sobald dieses Datensignal am Oberflächenmodem angekommen ist, überträgt dieses über seinen Logiksteuerkreis 326 (F i g. 14) das Signal »Nachrichtenende«, um dem Oberflächensteuergerät das Ende des Signals

45 46

anzuzeigen. In diesem Augenblick sind die Daten im Man weiß namfch, daß der Druck im Inneren von Bohr-

Rechner gespeichert (Block 352). Die Gültigkeit der löchern sehr hoch sein kann. Es ist deshalb erforderlich,

empfangenen Daten (Block 354) wird demgemäß durch den Hohlraum durch eine Hülle aus einem Material zu

das Steuergerät überprüft Um dies zu tun, wird das begrenzen, das diesem Druck widerstehen kann. Zwei

Zustandsregister3f4(Fig. 14) des Oberflächenmodems 5 Scheiben 602 und 604 schließen die beiden Enden des

abgefragt. Wenn die empfangene Nachricht gültig ist. Hohlraumes 600. Diese Scheiben bilden Sockel und wer-

werden die Daten dann auf verschiedene Verarbei- den durchsetzt von elektrischen Leitungen, weiche die

tungsschaltkreise 36 übertragen (Block 256). Wenn die Verbindungen bilden.

empfangene Nachricht ungültig ist, wird das Befehlssi- Die Scheibe 602 ist mh Steckkontakten 606 versehen, gnal erneut zur Sonde übertragen durch Wiederholung to während die Scheibe 604 Ausnehmungen 608 als Dosendes Befehls. Danach wird die Befehlsliste, gespeichert im kontakte aufweist Das Ende des Kabels 20 ist an einem Block 350, abgefragt, um festzustellen, ob alle Befehle Kabelendstück 610 befestigt, das einen Sockel 612 umdurchgegeben worden sind (Block 358). Wenn das Ober- fast mit Ausnehmungen 614 als Dosenkontakte für die flächensteuergentt am Ende der Liste angekommen ist. Verbindung mh dem Steckkontakt 606. Die elektrischen wird eine neie Befehlsliste im Block 350 gespeichert, 15 Leitungen des Kabels 620 sind elektrisch mit besthnm- und der erste Befehl dieser neuen Liste erscheint am ten Dosenkontakten 614 verbunden, wobei die Anzahl g Ausgang des Oberflächensteuergerätes. Wenn hingegen der Dosenkontakte 614 gleich oder größer ist als die W die liste nicht beendet ist. wird der nächste Befehl auf- Zahl der elektrischen Kabelleiter. Das Kabelendstück I <3 gerufen (Block 360) zur Übertragung zur Sonde. 610 weist ein Innengewinde 616 derart auf, daß es auf S F ig. 17 zeigt schematisch und als Beispiel die Ar- 20 das Ende der Hülle 600 geschraubt werden kann,die zu beitsgänge, die von dem Oberflächensteuergerät »jszu- diesem Zweck ein Außengewinde 618 am Ende trägt führen sind, wenn das Kommunikationssystem im Be- Die elektrische und mechanische Verbindung der Hülle triebsmodus »kontinuierliche Sendung« arbeitet Das 600 mit dem Kabel erfolgt demgemäß über die Kontak-Steuergerät beginnt mit der Vorbereitung des Kommu- te 606 bzw. 614 und durch die komplementären Gewinnikationssystems und der Übertragung eines Universal- 25 de 616 bzw. 618. im Inneren des Hohlraumes sind ein ', befehls derart daß das System in den Modus »kontinu- Modulator-Demodulator (Modem) 22, ein Sondensteu- i ier! ehe Sendung« gebracht wird (Block 362). Die Sonde ergerät 68 und ein interface 66 angeordnet Diese EIe- * überträgt demgemäß Daten zur Oberfläche und liefert mente entsprechen in allen Punkten den bereits be- | ein Signal »Nachrichtenende« am Ende jedes Zyklus der schriebenen und in den vorhergehenden Figuren darge- I Datenabtastung von den Sondengeräten. Die Daten 30 stellten Elementen und werden deshalb mit den gleichen · werden dann in einen Rechnerspeicher eingegeben Bezugszahlen markiert Das Modem 22 ist mit dem Ka- j (Block 364). Dieser Speicher kann eine vorgegebene bei 20 über elektrische Leitungen 620,622,624 und 626 ' Datenwortanzahl enthalten, die einen Datenblock bil- verbundea Das Steuergerät 68 ist mit dem Modem 22 ' den. Dieser Block wird dann analysiert von dem Ober- über die elektrische Verbindung 628, die mehrere Lei- j flächensteuergerät um festzustellen, ob er komplett ist 35 tungen umfaßt verbundea Die Hülle umfaßt außerdem j (Block 366). Ist dies nicht der Fall, werden weitere Daten eine Mehrfachleitung aus fünf Drähten 74 bis 82. Das in den Speicher eingeführt Wenn der Block komplett Interface 66 und das Steuergerät 68 liegen parallel an j ist werden die empfangenen Daten analysiert und auf dieser Mehrfachleitung. Die elektrischen Signale kön- j die verschiedenen Verarbeitungsorgane entsprechend nen auf diese Weise von einem zum anderen über diese \ den Sondengeräten übertragen, und die Adressen des 40 Mehrfachleitungen gelangen. Die Enden der Leiter der ι Steuergerätespeichers, welche die Daten erhalten ha- Mehrfachleitung, die nicht mit dem Steuergerät 68 ver- ' ben, werden wieder in ihren Ausgangsschaltzustand zu- bunden sind, sind elektrisch mit Sockelkontakten ver- i rückversetzt (Block 368). Die Gültigkeit der ersten im bunden, die einem Sockel 608 zugeordnet sind als Do- ; Speicher des Rechners enthaltenen Nachricht wird ana- senkontakte für einen elektrischen Verbindungssockel. · lysiert (Block 370). Wenn diese Nachricht ungültig ht 45 Im Inneren der Hülle befindet sich außerdem ein eiektriwird sie unterdrückt Diese Unterdrückung wird festge- scher Versorgungskreis 630. angeschlossen an die elekhalten, um eventuell das oder die Sondengeräte außer irischen Versorgungsleitungen des Kabels 20 über die ' Betrieb zu setzen, wenn sie fortgesetzt falsche Nach- Verbindungen 632 und 634. Elektrische Leitungen 636 richten übermitteln. Wenn die empfangene Nachricht und 638 dienen der elektrischen Versorgung des Mogültig ist werden die Daten übertragen (Block 372) zu so dems 22. des Steuergerätes 68. Diese Drähte sind eben- < den Verarbeitungsorganen 36, denen diese zugeordnet falls jeweils mit einem Sockelkontakt 608 der Scheibe sind. Am Ende des Blocks (Bezugszeichen 374) werden 604 verbunden, die den elektrischen Socke! bildet. Die die Daten verarbeitet und registriert (Block 376), und Außenfläche des Endes 609 der Hülle 600 ist mit einer dies ist das Ende des Programms. Wenn man nicht am Ausnehmung 604 versehen und endet in einen Ringbund Ende des Blocks angekommen ist wird die nächstfol- 55 642 In diese Ausnehmung 640 ist eingebettet ein Ring gende Nachricht aufgerufen (Block 378). Die letztere 644, der frei in der Ausnehmung 640 drehbar ist. Dieser wird wie bei der ersten Nachricht analysiert hinsichtlich Ring ist mit einer Schulter versehen, die sich an den ihrer Gültigkeit (Block 370). Daten werden zu den Ver- Bund 642 anlegt Darüber hinaus endet der Ring mit arbdtungsorganen übertragen, denen sie zuzuordnen einem Innengewinde 646. Diese Elemente bilden diemesind (Block 372). 60 chanischen Verbindungen, mit deren Hilfe es möglich Fig. 18 zeigt ein Telemetrieelement gemäß der Erfin- ist, das Telemetrieelement mit einem Sondengerät zu dung. Dieses Telemetrieelement wird am Ende des Ka- verbinden für die Exploration von Formationen, die von bels 20 befestigt, mittels dem die Sonde und die Oberflä- einem Bohrloch durchteuft sind, und insbesondere zur cheneinrichtung verbunden sind, und bildet das obere Verbindung mit dem Sondengerät gemäß F i g. 19. Ende der Sonde. Dieses Telemetrieelement umfaßt ei- 65 Fig. 19 zeigt schematisch ein Sondengerät für die Exnen Raum 600 langgestreckter Form, vorzugsweise zy- ploration von bohrlochdurchteuften Formationen. Dielindrisch. wie in Fig. 18 dargestellt, und die Hülle wird ses Sondengerät ist modulartig aufgebaut, d. h„ eineraus einem druckfesten Material, wie Stahl, gefertigt. seits kann es direkt an das Kabelende 610 angeschlossen

47

werden, oder aber, besser, an das Ende 604 des Teleme- teil und dem Wandler. Ein Versorgungskreis ist allgetrieelementes gemäß Fig. 18 und andererseits können mein nämlich notwendig, da die Versorgungsspannung mehrere Sondengeräte unterschiedlicher Art, jedoch auf den Versorgungsleitungen 678 und 680 nicht immer entsprechend dem Sondengerät nach der Erfindung, geeignet ist für die Funktionen des Meßwandlers, des und dargestellt in F i g. 19, Ende an Ende ohne vorherge- s Elektronikteiis und des Interface, hende Adaptation angeschlossen werden. In diesem Fall Eine solche Anordnung in Form einer Mehrfachlei-

bilden diese Sondengeräte und das Telemetrieelement tung der Stromversorgungsleitungen kann gleichermanach Fig. 18 eine komplette Sonde. Das Sondengerät Ben angewandt werden für das Telemetrieelement das umfaßt im Prinzip eine Hülle 650 langgestreckter Form oben beschrieben wurde unter F i g. 18. Die elektrischen und vorzugsweise zylindrisch, wie in F ig. 13 dargestellt io Verbindungen der elektrischen Stecker an beiden En-Sie besteht aus einem druckfesten Material, wie Stahl den des Sondengerätes, wie gerade beschrieben, und des oder Titan. Ihr Ende 652 wird durch einen Sockel 654 Telemetrieelementes werden derart realisiert, daß bei mit Steckkontakten 656 verschlossen. Ihr anderes Ende Aneinanderliegen der Sondengeräte das erste Sonden-658 wird durch einen Sockel 660 mit Dosen- oder Sok- gerät an das Ende des Telemetriegerätes angeschlossen kelkontakten 662 verschlossen. Die Außenfläche der is wird, wobei die Mehrfachleitung der verschiedenen Hülle 650 läuft am Ende 658 in eine Eintiefung 664 und Sondengeräte und Telemetriegeräte eine f<v-kaufende einen Bund 666 aus. Ein Ring 668 kann in der Eintiefung Mehrfachleitung aufbauen. Das gleiche gilt für die 664 derart frei drehen, daß sein Gewinde 670 auf das Stromversorgungsleitungen, die dann eine einzige Ende eines weiteren Sondengerätes geschraubt werden Stromversorgungsschiene bilden. Man erhält auf diese kann, das sich damit an das dargestellte Sondengerät 20 Weise eine aus Moduln aufgebaute Sonde, wobei jeder anschließt Die Außenfläche der Hülle endet an ihrem Modul ein Sondengerät oder ein Telemetrieelement Ende 652 mit einem Gewinde 672. Die Gewinde 672 und umfaßt und wobei irgendein beliebiges Sondengerät an 670 sind vorteilhafterweise zueinander komplementär ein anderes Sondengerät in beliebiger Ordnung anderart, daß sie aufeinander aufschraubbar sind, solange schließbar ist.

es sich nicht um ein- und dasselbe Sondengerät handelt 25

Auf diese Weise können bei Ausbildung von verschiede- Hierzu 20 Blatt Zeichnungen

nen Typen von Bohrlochsonden entsprechend der vor-

liegenden Erfindung die einzelnen Sondengeräte miteinander endweise verbunden werden. Im Inneren der Hülle befindet sich eine Mehrfachleitung aus mehreren Leitungen, im dargestellten Beispiel fünf Drähten 74 bis 82. Jeder dieser Leiter ist einerseits mit einem Stecker am Ende 652 der Hülle und andererseits mit einem Kontakt am Ende 658 der Hülle verbunden. An diesem Ende befindet sich auch das eigentliche Sendengerät 62, d. h. der Meßwertwandler. Im Beispiel nach Fig. 19 ist dieses Sondengerät oder der Meßwandter ausgebildet zum Auffangen von natürlicher Gammastrahlung, die aus den Formationen stammt, weiche von dem Bohrloch durchteuft sind. Der Meßwandler umfaßt demgemäß einen Fotovervielfacher 674. dem in üblicher Weise ein Sziniillationskörper 676 zugeordnet ist Der eigentliche Meßwandler ist mit einem Elektronikteil 64 verbunden, der die zugeordneten Schaltkreise für den jeweiligen Meßwandler des Sondengerätes umfaßt, beispielsweise einen Signalformerschaltkreis, für die vom Fotovervielfacher stammenden Signale einen Verstärkerkreis oder einen Differenzierkreis usw.

Die Übertragung der elektrischen Signale zwischen dem Wandler 62 und dem Elektronikabschnitt 64 erfolgt so über Verbindungen 63 und 65. Das Elektronikteil 64 ist mit eitlem Interface 66 über Anschlüsse 67 und 69 verbunden. Dieses Interface umfaßt auch die direkte Verbindung 61 mit dem Meßwandler 62 Die Mehrfachleitung, das Elektronikteil des Wandlers und das Univer- sal-Interface entsprechen in allen Punkten den oben erläuterten Ausführungsfarmen und tragen demgemäß die gleichen Bezugszeichen. Das Interface 66, das identisch gleich ist dem Interface des Telemetrieelementes, liegt parallel an der Mehrfachleitung. Die Hülle umfaßt ferner einen Versorgungsschaltkreis 676, verbunden mit den Speiseleitungen 678 und 680 für Zufuhr und Abfuhr des elektrischen Stromes. Diese beiden Versorgungsleitungen für den elektrischen Strom sind jeweils mit einem Stecker 656 des Sockels 654 und mit einem Dosen- kontakt 662 des Sockels 660 verbunden. Die Anschlüsse 682 und 684 sichern die Verbindung zwischen dem VersorEuneskreis 675 und dem Interface, dem Elektronik-

Claims (37)

Patentansprüche:

1. Übertragungssystem für in numerischer Form vorliegende Informationen für eine Anordnung zur Bohrlochuntersuchung zwischen einer Bohrlochsonde mit mindestens einem Diagraphiesondengerät (26) und einer Oberflächeneinrichtung (32), die durch ein elektrisches Kabel (20) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächeneinrichtung (32) ein Oberflächensteuergerät (34) und ein Oberflächenmodem (30) umfaßt und daß die Sonde ein Sondenmodem (22) umfaßt das an das Oberflächenmodem (30) über das Kabel (20) angeschlossen ist, ein Sondensteuergerät (24) umfaßt, das mit dem Sondenmodem (22) und einer Mehrfachleitung (28) verbunden ist, die bestimmt und ausgebildet ist für die Verbindung zwischen dem oder den Sondengerät(en) (26) und dem Sondensteuergerät (24), wobei das oder die Sondengerät(e) (26) parallel an -d-e Mehrfachleitung (28) anschließbar sind und wobei die Sonde und die Oberflächeneinrichtung (32) permanent informationsaustauschbereit sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberflächensteuergerät (34) program- mierbare Schaltkreise umfaßt für die Gewinnung von Befehlssignalen, die zu dem bzw. den Sondengerät(en) (26) zu übertragen sind, wobei die Signale die Form von Worten (40,42,44,46) haben mit jeweils einer vorgegebenen Anzahl von Bits und wobei die programmierL.J"en Schaltkreise bei gleichem Befehlssignal nur eine vorf egeber» Anzahl von Worten aussenden.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberflächenmodem Schaltkreise um- faßt für die Gewinnung eines Synchronisationswortes (46), Schaltkreise für die Gewinnung eines Fehlerkodewortes (44), Kadenzschaltkreise für die Bildung eines vollständigen Befehlssignals, das in Serie das Synchronisationswort (46), die Befehlsworte (40, 42), geliefert von dem Oberflächensteuergerät (34), und das Fehlerkodewort (44) umfaßt, und einen Oszillator (264) aufweist zur Lieferung von Taktimpulsen zur Ansteuerung der Kadenzschaltkreise.

4. System nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ein- und denselben Befehl bildenden Worte (40, 42) eine spezifisch einem bestimmten Sondengerät (26) zugeordnete Adresse umfassen oder eine Universaladresse, die von allen Sondengeräten (26) erkennbar ist so

5. System nach A nspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß das Sondenmodem (22) Verifikationsschaltkreise für die Gültigkeit der Übertragung von Signalen, die von der Oberflächeneinrichtung (32) empfangen werden, umfaßt die einen Schaltkreis zum Er- fassen und zur Kontrolle des Synchronisationswortes (40) und einen Schaltkreis zum Erfassen und zur Kontrolle des Fehlerkodewortes (44) umfassen, wobei das Sondenmodem (22) zu dem Sondensteuergerät (24) nur Befehlsworte (40,42) überträgt die von dem Oberflächensteuergerät (34) gewonnen worden sind.

6. System nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sondenmodem (22) einen Demodulator umfaßt, der zum Sondensteuei 65 -gerät (24) einerseits die Befehlssignale (40, 42) und andererseits die Taktimpulse überträgt, und daß das Sondensteuergerät (24) einen kombinierten Schaltkreis umfaßt an dessen einem Eingang die Befehlssignale (40,42) und an dessen anderem die Taktimpulse liegen und an dessen Augang, der mit der Mehrfachleitung (28) verbunden ist, ein zusammengesetztes Signal mit drei Amplitudenpegeln liegt das Informationen aus den Befehlssignalen und den Taktimpulsen enthält

7. System nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß es mindestens ein Interface (66) (Datenwandler) umfaßt zugeordnet jedem der Sondengeräte (60) und bestimmt und ausgebildet zum Parallelanschließen des Sondengerätes (60), dem es zugeordnet ist, an die Mehrfachleitung, wobei die Interfaces (66) aller Sondengeräte (60) untereinander identisch sind.

8. System nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet daß jedes Interface (66) einen Spezialadressenerkennungskreis (122) umfaßt bestimmt zur Identifikation der spezifisch dem betreffenden Sondengerät (60) zugeordneten Adresse, einen Universaladressenerkennungskreis (130), einen adressierten Speicherkreis (126) für die Speicherung des Inhaltes der Befehlssignale und einen Antwortkreis (138) umfaßt der an den adressierten Kreis (126) und den Universaladressenerkennungskreis (130) angeschlossen ist für die Übertragung der Sondengerätdaten auf der Mehrfachleitung (28) unter Steuerung durch das Sondensteuergerät (24).

9. System nach Anspruch 8, bei dem ein Befehlssignal eine spezifische Adresse enthält und eine Angabe der Zahl der Datenworte, die das adressierte Sondengerät (60) antworten muß, wenn es dieses Befehlssignal empfängt dadurch gekennzeichnet daß jedes Interface (66) Abwärtszählschaltkreise (134) umfaßt die an den adressierten Schaltkreis angeschlossen sind zur Speicherung der Anzahl der Datenworte und zur Signalisation an den Antwortkreis (138), wenn diese Wortzahl auf die Mehrfachleitung (28) übertragen worden ist

10. System nach einem der Ansprüche 8 und 9. bei dem ein Befehlssignal, das eine Universaladresse und eine Angabe hinsichtlich des Signaiübertragungsmodus zwischen der Sonde und der Oberflächeneinrichtung (32) enthält dadurch gekennzeichnet, daß die Universaladressenerkennungskreise (130) der Interfaces (66) diese Übertragungsmodusangabe speichernd ausgebildet sind.

11. System nach Anspruch 4, bei dem das Sondensteuergerät (24) eine spezifische Adresse aufweist die in einem Befehlssignal enthalten sein kann, das darüber hinaus eine Angabe hinsichtlich der Länge der Datensignale von den Sondengeräten (60) enthalten kann, welche das Sondensteuergerät (24) als Antwort auf das Befehlssignal zu übertragen hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Sondensteuergerät (24) einen Adressenerkennungskreis (164) aufweist der einerseits an die Schaltkreise zur Speicherung des Befehlssignalinhaltes (168) mit Universaladresse angeschlossen ist unter Lieferung einer Angabe des übertragungsmodus und andererseits an Schaltkreise (166) zur Speicherung der Datensignallänge, und daß Kadenzschaltkreise (170) der Datensignale an die Speicherkreise (166) angeschlossen sind und an einen Multiplexierkreis (178), der an das Sondenmodem (22) angeschlossen ist, gesteuert von den Kadenzschaltkreisen (170) und unter Empfang der von den Sondengeräten (60) kommenden Datensignale.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Sondensteuergerät (24) darüber hinaus einen Zustandserfassungskreis (174) aufweist, angeschlossen an ein Zustandsregister (176), das Zustandssignale in Form von Worten zu dem Multiple- xierkreis(178) überträgt

13. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Sonde zu der Oberflächeneinrichtung (Ύ2) vollständige Datensignale '!beiträgt umfassend ein Synchronisationswort (52), eine vor- to gegebene Anzahl von Datenworten (56), herrührend von den Son<- jigeräten (60), und ein Fehlererfassungswort (58), dadurch gekennzeichnet, daß das Sondenmodem (22) Schaltkreise (270) zur Erzeugung des Synchronisationswortes (52) aufweist, Schaltkreise (282) zur Erzeugung des Fehlererfassungswortes (58) und einen Logiksteuerkreis (268), der an das Sondensteuergerät angeschlossen ist für die Gewinnung der vollständigen Datensignale.

14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Sondenmodem (22) einen Oszillator (264) umfaßt, der Taktimpulse liefert jnd an das Sondensteuergerät (24), an die Mehrfachleitung (28) und an den Logiksteuerkreis (268) angeschlossen ist

15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Sondenmodem Kommutierschaltkreise umfaßt für die Verringerung der Taktimpulsfrequenz um etwa die Hälfte.

16. System nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktimpulsefrequenz bei etwa 80 kH liegt

17. System nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 14—16, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltkreise für die Synchronisation der beiden Oszillatoren vorgesehen sind.

18. System nach Anspruch 12 und einem der Ansprüche 13—17, bei dem ein vollständiges Datensignal darüber hinaus ein Zustandswort (54) umfaßt dadurch gekennzeichnet daß das Sondenmodem Schaltk. iise für das Einfügen des Zustandswortes (54) in das vollständige Datensignal umfaßt

19. System nach einem der Ansprüche 13—18, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberflächenmodem (30) Erfassungsschaltkreise (304) für das Synchronisationswort Erfassungsschaltkreise (310) für das Fehlefkodewort und Signalisierschaltkreise (314) aufweist für die Signalisation zum Oberflächensteuergerät (34) der Gültigkeit der Übertragung des empfangenen Signals durch das Oberflächenmodem (30).

2ü. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Oberflächenmodem (30) Schaltkreise (212) für die Speicherung der Sequenz der Datensignale umfaßt, welche die Sonde zu übertragen hat

21. Telemetrieelement für eine Sonde zur Verwendung in einem System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 —20, welche Sonde für die Exploration geologischer Formationen, durchsetzt von einem Bohrloch, bestimmt ist und über ein elektrisches Kabel (20) mit der Öberflächeneinrichtung (32) verbunden ist, wobei das Telemetrieelement eine langgestreckte, druckfeste Hülle (600) umfaßt und an jedem seiner beiden Enden elektrische und mechanische Anschlußelemente aufweist, wobei die elektri- sehen und mechanischen Anschlußelemente einerseits zur Verbindung mit dem Kabel (28) an einem Ende der Hülle, andererseits mit einem Diagraphie sondengerät (60) am anderen Ende der Hülle ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet daß in der Hülle ein Modem (22) untergebracht ist das elektrisch mit dem Kabel (28) über die elektrischen Verbindungselemente (614) verbunden ist ein Steuergerät (68), das elektrisch mit dem Modem (22) verbunden ist ein interface (66), das elektrisch mit dem Steuergerät verbunden ist eine Mehrfachleitung (28), die mit dem Steuergerät (60), dem Interface (66) und den elektrischen Anschlüssen mit dem Diagraphiesondengerät verbunden ist und einen Versorgungsschaltkreis (630) für die elektrische Speisung aufweist der an die elektrischen Verbindungselemente (632,634) angeschlossen ist und fiber diese mit dem Kabel und einem Diagraphiesondengerät (60), mit dem Modem (22), dem Steuergerät (68) und dem Interface (66) verbunden ist

22. Telemetrieelement nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet daß das Modem (22) Schaltkreise für die Verifikation der Gültig¹' Ht der Signalübertragung aufweist die bei der Oberflärheneinrichtung (32) empfangen worden sind, weiche Signale aus dem Synchronisationswort (46), dem Befehlswort (40,42) und dem Fehlerkodewort (44) bestehen, und daß die Verifikationsschaltkreise einen Schaltkreis zur Erfassung und Kontrolle des Synchronisationswortes und einen Schaltkreis zur Erfassung und Kontrolle des Fehlerkodewortes umfassen, wobei das Modem zu dem Sondensteuerperät nur Befehlsworte überträgt die von der Oberflächeneinrichtung (32) erzeugt worden sind.

23. Telemetrieelement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Modem einen Demodulator (244) umfaßt, der zum Steuergerät (24) einerseits die Befehlssignale und andererseits die Taktimpulse überträgt und daß das Steuergerät einen Kombinierschaltkreis (182) umfaßt an dessen einem Eingang die Befehlssignale und an dessen anderem die Taktimpulse liegen und an dessen Ausgang, der mit der Mehrfachleitung (28) verbunden ist ein zusammengesetztes Signal mit drei Amplitudenpegeln steht das Information, enthalten in dem Befehlssignal und den Taktimpulsen, enthält

24. Telemetrieelement nach einem der Ansprüche 22 und 23, bei dem das Steuergerät ^24) eine Universaladresse und eine spezifische Adresse aufweist die in einem Befehlssignal enthalten sein können, das demgemäß eine Angabe hinsichtlich der Länge des Datensignals umfassen kann, das von mindestens einem Diagraphiesondengerät (60) stammt und das das Sondensteuergerät (24) als Antwort auf das Befehlssignal zu übertragen hat, dadurch gekennzeichnet daß das Steuergerät (24) einen Adressenerkennungskreis (164) umfaßt der einerseits an Schadkreise (168) zu- Speicherung des BefeKfesignalinhaltes mit Universaladresse angeschlossen ist unter Lieferung einer Angabe des Übertragungsmodus und andererseits an Schaltkreise (168) zur Speicherung der Datensigr.dllänge, und daß Kadenzschaltkreise (170) für die Datensignale vorgesehen sind, angeschlossen an die Speicherkreise (166) und ;yi einen Multiplexierschaltkreis (178), der mit dem Modem verbunden ist, gesteuert durch die Kadenzschaltkreise (170) und unter Empfang der Datensignale, die von dem oder>Jen Sondengerät(en)(60) kommen.

25. Telemetrieelement nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät darüber hinaus einen Zustandserfassungskreis (174) aufweist, ver-

bunden mit einem Zustandsregister (176), das Zustandssignale in Form von Worten zu dem Multiplexierkreis (178) überträgt.

26. Telemetrieelement nach einem der Ansprüche

21 —25, bei dem das Telemetrieelement zu der Oberrecheneinrichtung (32) vollständige Datensignale überträgt, die ein Synchronisationswort (52), eine vorgegebene Anzahl von Datenworten (56), herrührend von dem oder den Sondengerät(en) (60), und ein Fehlererkennungswort (58) umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß das Modem Schaltkreise (270) zur Erzeugung des Synchronisationswortes (52) umfaßt. Schaltkreise (282) für die Erzeugung des Fehlererfassungswortes (58) und einen Logiksteuerkreis (268), der mit dem Sondensteuergerät verbunden ist ts für die Erzeugung der vollständigen Datensignale.

27. Telemetrieelement nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Modem einen Oszillator (264} umfsSt zar Lieferung vor Taktinipulsen, welcher Oszillator an das Steuergerät (24) angeschlossen ist, an die Mehrfachleitung (28) und an den Logiksteuerkreis (268).

28. Sondengerät (Meßwandler) für die Exploration geologischer Formationen, die von einem Bohrloch durchteuft sind, zur Verwendung in einem Systern nach einem der Ansprüche 1 —20, welches Sondengerät in das Bohrloch an einem elektrischen Kabel (20) hängend herablaßbar ist, welches Kabel an der Oberfläche an die Oberflächeneinrichtung (32) angeschlossen ist, wobei der Meßwandier als langgestreckte, druckfeste Hülle (650) ausgebildet ist und mindestens ein Wandlerelement (62) enthält zur Lieferung von Meßsignalen, sowie einen Elektronikschaltkreis für das Wandlerelement zur Vorverarbeitung der Signale, wobei das Sondengerät (60) elektrische Anschlußelemente und mechanische Anschlußelemente aufweist, die nahe den beiden Enden der Hülle (650) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Hülle eine Mehrfachleitung (28), die mit einem ihrer Enden an die elektrisehen Verbindungselemente angeschlossen ist an einem Ende der Hülle (650), während das andere Ende der Mehrfachleitung an die elektrischen Verbindungselemente am anderen Hüllenende angeschlossen ist, daß mindestens ein Universal-Interface (66) einerseits parallel an die Mehrfachleitung (28) angeschlossen ist, andererseits an den Elektronikschaltkreis (64), wobei elektrische Versorgungsschaltkreise mit einem Versorgungsschaltkreis (676) für das Wandlerelement, für den Elektronikkreis und das Interface (66) vorgesehen ist, sowie eine elektrische Speiseleitung (678), die die Verbindungselemente der beiden Hüllenenden miteinander verbindet

29. Sondengerät nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet daß es ein einziges Universal-Interface (66) enthält

30. Sondengerät nach einem der Ansprüche 28 und 29, dadurch gekennzeichnet daß es einen analog-numerischen Wandler enthält für die Wandlung der Meßdaten, herrührend von dem Signalwandlerelement (62) in Datensignale in numerischer Binärform.

31. Sondengerät nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet daß ein Interface (66) einen Spezialadressenerkennungskreis umfaßt zur Ansteuerung einer spezifischen Adresse des Sondengerätes, einen Universaladressenerkennungsschaltkreis, einen adressierten Schaltkreis für die Speicherung des Inhaltes der Befehlssignale, übertragen von der Oberflächeneinrichtung, und einen Antwortkreis, verbunden mit dem adressierten Schaltkreis und dem Universaladressenerkennungskreis zum Ermöglichen der Übertragung der Sondengerätedaten auf die Mehrfachleitung.

32. Sondengerät nach Anspruch 31, bei dem ein Befehlssignal eine spezifische Adresse enthält und eine Angabe hinsichtlich der Anzahl von Datenworten (56) enthält, die von dem Sondengerät (60) geantwortet werden sollen, wenn es ein Befehlssignal empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß das Interface (66) einen Abwärtszähler umfaßt, verbunden mit dem Adressierschaltkreis zur Speicherung der Anzahl von Datenworten (56) und zum Signalisieren zum Antwortkreis, wenn die Anzahl der Worte auf die Mehrfachleitung (28) übertragen worden ist

33. Sondengerät nach einem der Ansprüche 31 und 32, bei dem ein Refehksignal (40.42) die Universaladresse enthält und eine Angabe hinsichtlich des Signalübertragungsmodus zwischen Sondengerät (60) und Oberflächeneinrichtung (32) aufweist, dadurch gekennzeichnet daß der Uniyersaladressenerkennungskreis des Interface die Übertragungsmodusangabe speichert

34. Sondengerät nach einem der Ansprüche 28—33, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen '<nd mechanischen Verbindungselemente, die an den beiden Hüllenenden angeordnet sind, zueinander komplementär ausgebildet sind.

35. Anordnung für die Exploration geologischer Formationen, durchteuft von einem Bohrloch, ausgebildet und bestimmt dazu, an dem Ende eines elektrischen Kabels (20) in das Bohrloch herabgelassen zu werden, dadurch gekennzeichnet daß sie ein Telemetrieelement nach einem der Ansprüche 21—27 und mindestens ein Sondengerät (60) nach einem der Ansprüche 28—34 umfaßt, das an das Telemetrieelement derart angeschlossen ist daß das Ende der Mehrfachleitung (28) des Telemetrieelementes mit dem Ende der Mehrfachleitung (28) des Sondengerätes (60) verbunden ist

36. Anordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Sondengeräte (60) umfaßt wobei die elektrischen und mechanischen Verbindungen der Sondengeräte (60) zueinander derart komplementär sind, daß die Sondengeräte endseitig aneinanderpassend verbunden sind und die Enden der Mehrfachleitungen, die miteinander in Verbindung stehen, eine einzige Mehrfachleitungsschiene für die Anordnung definieren.

37. Verfahren zur Übertragung von Daten, die von Diagraphiesondengeräten stammen, zwischen einer Sonde und einer Oberflächeneinrichtung (32) in einer Anlage zur Exploration von unterirdischen Formationen, die von einem Bohrloch durchteuft sind, dadurch gekennzeichnet daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

— Numerieren der von den Sondengeräten (60) kommenden Daten,

— Zuordnen zu jedem Sondengerät (60) eines Universal-Interface (66), deren jedem eine Spezialadresse und eine Universal-Adresse zugeordnet sind, wobei die letzteren allen Interfaces gemeinsam zugeordnet sind,

— Anschließen jeden Sondengerätes (60) parallel an eine Mehrfachleitung (28) über ein Interface (66),

Übertragung eines Signals mit einer Universaladresse zu den Interfaces (66) mittels der Oberflächeneinrichtung derart, daß der Funktionsmodus der Datenübertragung Festgelegt wird, nämlich entweder als kontinuierlicher Sendebetrieb oder als Betrieb nach dem Schema Befehl-Antwort, und

Übertragung eines Signals mit Universaladresse zu den Interfaces (66) für die Datenübertragung einer Gruppe von Sondengeräten im Modus der kontinuierlichen Sendung oder Übertragung eines Signals mit Spezialadresse für die Übertragung im Modus Befehl-Antwort von Daten des Sondengerätes (60), zugeordnet dem Interface (66) mit der letzterwähnten spezifischen Adresse.