全文摘要
本实用新型公开了一种水塔水位测量装置，包括水位测量模块、单片机、无线通信模块、显示模块、报警模块和电源模块，所述水位测量模块包括九个电极、八路达林顿管阵列和优先编码器；所述显示模块包括第一驱动电路和水位指示灯，所述报警模块包括第二驱动电路和蜂鸣器，所述电源模块包括太阳能电池板、升降压电路、锂电池、电源接口和电源开关。本实用新型具有太阳能和市电两种供电方式，在没有室外电源的情况下也能够工作，该装置结构简单、易于实现、抗干扰性强，具有水位显示、水位过低报警和水位数据无线发送的功能，便于技术人员远程监控水塔的水位信息。
主设计要求
1.一种水塔水位测量装置，其特征在于，所述水塔水位测量装置包括水位测量模块、单片机、无线通信模块、显示模块、报警模块和电源模块，所述水位测量模块包括九个电极、八路达林顿管阵列和优先编码器；所述显示模块包括第一驱动电路和水位指示灯，所述报警模块包括第二驱动电路和蜂鸣器，所述电源模块包括太阳能电池板、升降压电路、锂电池、电源接口和电源开关；所述水位测量模块的输出端与所述单片机的输入端相连，所述单片机的输出端与所述无线通信模块的输入端相连，所述单片机的输出端与所述第一驱动电路和所述第二驱动电路的输入端相连，所述第一驱动电路的输出端与所述水位指示灯的输入端相连，所述第二驱动电路的输出端与所述蜂鸣器的输入端相连；所述太阳能电池板和所述电源接口的输出端与所述升降压电路的输入端相连，所述升降压电路的输出端与所述锂电池的输入端相连，所述锂电池的输出端与所述单片机的电源输入端相连，所述电源开关的输出端与所述锂电池的输入端相连，所述电源模块为所述装置供电。
设计方案
1.一种水塔水位测量装置，其特征在于，所述水塔水位测量装置包括水位测量模块、单片机、无线通信模块、显示模块、报警模块和电源模块，所述水位测量模块包括九个电极、八路达林顿管阵列和优先编码器；所述显示模块包括第一驱动电路和水位指示灯，所述报警模块包括第二驱动电路和蜂鸣器，所述电源模块包括太阳能电池板、升降压电路、锂电池、电源接口和电源开关；
所述水位测量模块的输出端与所述单片机的输入端相连，所述单片机的输出端与所述无线通信模块的输入端相连，所述单片机的输出端与所述第一驱动电路和所述第二驱动电路的输入端相连，所述第一驱动电路的输出端与所述水位指示灯的输入端相连，所述第二驱动电路的输出端与所述蜂鸣器的输入端相连；所述太阳能电池板和所述电源接口的输出端与所述升降压电路的输入端相连，所述升降压电路的输出端与所述锂电池的输入端相连，所述锂电池的输出端与所述单片机的电源输入端相连，所述电源开关的输出端与所述锂电池的输入端相连，所述电源模块为所述装置供电。
2.根据权利要求1所述的一种水塔水位测量装置，其特征在于，所述八路达林顿管阵列采用ULN2803芯片，所述优先编码器采用74LS148芯片，所述单片机采用AT89C2051芯片。
3.根据权利要求1所述的一种水塔水位测量装置，其特征在于，所述水位指示灯为八段绿色LED。
4.根据权利要求1所述的一种水塔水位测量装置，其特征在于，所述升降压电路用于将太阳能电池板和电源接口的电压与锂电池的充电电压进行匹配，采用XL6009芯片及其外围电路来实现。
5.根据权利要求1所述的一种水塔水位测量装置，其特征在于，所述无线通信模块由嵌入式网关设备和GPRS组件构成，可通过无线网络和发送信息的方式将水位数据发送至其他设备终端。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及水位测量技术领域，具体涉及一种水塔水位测量装置。
背景技术
现实生活中，水塔是一种用于储水和配水的高耸建筑，水塔的水位情况是相关技术人员关注的重要指标，但是由于水塔较高，且无法人为观测，因此需要用特定的装置来实现水塔水位的测量。现有的水塔水位测量装置结构复杂，人们不能够远程监控水塔水位信息，并且由于水塔都是设置于室外，现有技术都是采用市电供电，存在着室外布置电源线的巨大工作量，同时也存在安全隐患。
发明内容
本实用新型主要解决的技术问题是：提供一种结构简单的水塔水位测量装置，该装置具有太阳能和市电两种供电方式，在没有室外电源的情况下也能够工作，并且该装置具有水位显示、水位过低报警和水位数据无线发送的功能，便于人们远程监控水位信息。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下：
一种水塔水位测量装置，所述水塔水位测量装置包括水位测量模块、单片机、无线通信模块、显示模块、报警模块和电源模块，所述水位测量模块包括九个电极、八路达林顿管阵列和优先编码器；所述显示模块包括第一驱动电路和水位指示灯，所述报警模块包括第二驱动电路和蜂鸣器，所述电源模块包括太阳能电池板、升降压电路、锂电池、电源接口和电源开关。
所述水位测量模块的输出端与所述单片机的输入端相连，所述单片机的输出端与所述无线通信模块的输入端相连，所述单片机的输出端与所述第一驱动电路和所述第二驱动电路的输入端相连，所述第一驱动电路的输出端与所述水位指示灯的输入端相连，所述第二驱动电路的输出端与所述蜂鸣器的输入端相连；所述太阳能电池板和所述电源接口的输出端与所述升降压电路的输入端相连，所述升降压电路的输出端与所述锂电池的输入端相连，所述锂电池的输出端与所述单片机的电源输入端相连，所述电源开关的输出端与所述锂电池的输入端相连，所述电源模块为所述测量装置供电。
优选地，所述八路达林顿管阵列采用ULN2803芯片，所述优先编码器采用74LS148芯片，所述单片机采用AT89C2051芯片。
优选地，所述水位指示灯为八段绿色LED。
优选地，所述升降压电路用于将太阳能电池板和电源接口的电压与锂电池的充电电压进行匹配，采用XL6009芯片及其外围电路来实现。
优选地，所述无线通信模块由嵌入式网关设备和GPRS组件构成，可通过无线网络和发送信息的方式将水位数据发送至其他设备终端。
优选地，所述电极由探头和连接导线组成，所述电极的探头和连接导线为铜材质，所述连接导线的外侧由聚氯乙烯材料包裹。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1.本实用新型具有太阳能和市电两种供电方式，太阳能电池板可以为锂电池进行充电看，在室外没有电源的情况下也可以正常工作。2.本实用新型采用九个电极、八路达林顿管阵列和优先编码器采集水位数据信息，并采用单片机进行数据的接收与处理，整个装置电路简单易于实现，抗干扰性好，性价比高。3.本实用新型具有水位显示和水位过低报警功能，并且用户可以通过无线网或者接收短信的方式远程了解水塔的水位信息，为相关技术人员的工作提供了便捷。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型中水位测量功能的电路原理图；
图3为本实用新型中九个电极安装位置示意图。
附图标记：10-水位测量模块，11-第一电极，12-第二电极，13-第三电极，14-第四电极，15-第五电极，16-第六电极，17-第七电极，18-第八电极，19-第九电极，20-八路达林顿管阵列，30-优先编码器，40-单片机，50-无线通信模块，60-显示模块，61-第一驱动电路，62-水位指示灯，70-报警模块，71-第二驱动电路，72-蜂鸣器，80-电源模块，81-太阳能电池板，82-升降压电路，83-锂电池，84-电源接口，85-电源开关。
具体实施方式
为了便于技术人员理解本实用新型的技术方案，现结合说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。
如图1所示的一种水塔水位测量装置，包括水位测量模块10、单片机40、无线通信模块50、显示模块60、报警模块70和电源模块80，所述水位测量模块10包括九个电极11-19、八路达林顿管阵列20和优先编码器30；所述显示模块60包括第一驱动电路61和水位指示灯62，所述报警模块70包括第二驱动电路71和蜂鸣器72。
所述水位测量模块10和电源模块80的输出端与所述单片机40的输入端相连，所述单片机40的输出端与所述无线通信模块50、第一驱动电路61和第二驱动电路71的输入端相连，所述第一驱动电路61的输出端与所述水位指示灯62的输入端相连，所述第二驱动电路71的输出端与所述蜂鸣器72的输入端相连；所述太阳能电池板81和所述电源接口84的输出端与所述升降压电路82的输入端相连，所述升降压电路82的输出端与所述锂电池83的输入端相连，所述锂电池83的输出端与所述单片机40的输入端相连，所述电源开关85的输出端与所述锂电池83的输入端相连。
所述电源模块80包括太阳能电池板81、升降压电路82、锂电池83、电源接口84和电源开关85。具有市电和太阳能两种供电方式。
所述单片机40采用型号为AT89C2051的芯片，用于接收水位测量模块10发送的水位数据，在通过显示模块60显示的同时，将水位数据通过无线通信模块50发送出去，当水位过低时，单片机40驱动报警模块70中的蜂鸣器72发出报警提示音；单片机40内部存储有控制无线通信模块50、显示模块60和报警模块70工作的程序指令。
所述八路达林顿管阵列20采用ULN2803芯片，所述优先编码器30采用74LS148芯片。所述水位指示灯62为八段绿色LED，每一段LED对应于一个电极位置的水位。
所述升降压电路82用于将太阳能电池板81和电源接口84的电压与锂电池83的充电电压进行匹配，采用XL6009芯片及其外围电路来实现。
所述无线通信模块50由嵌入式网关设备和GPRS组件构成，可通过无线网络或者发送信息的方式将水位数据发送至其他设备终端。
如图3所示，使用该装置时需要将九个电极按照图示位置固定于水塔内部，将第一电极11到第八电极18固定于水塔内侧壁，第九电极19固定于水塔内侧底部。电极可通过结构胶进行固定，每一个电极由探头和连接导线组成，所述电极的探头为铜材质，连接导线的外侧由聚氯乙烯材料包裹。
我们对该装置的水位测量工作原理进行详细介绍。如图2所示，第一电极11到第八电极18，每一个电极的连接导线与八路达林顿管阵列20中对应的一路输入端相连，第九电极19与单片机40的电源引脚VCC连接；八路达林顿管阵列20的八个输出端分别与优先编码器30的输入端相连，优先编码器30的使能输入端EI和片优先编码输出端GS接地，优先编码器30的输出端与单片机40的P1口的三个引脚相连，在本实施例中，选用P1.2、P1.3和P1.4三个引脚。单片机40的VCC引脚接电源，GND引脚接地(图中未示出)。第一电极11的信号经过八路达林顿管阵列20后的输出端要与优先编码器30中优先级最高端口I7相连，第二电极12对应的输出端要与优先编码器30中的次优先级端口I6相连，以此类推。由于水为导体，当水塔中的水注满时，第一电极11到第八电极18均与第九电极19导通，此时八路达林顿管阵列20的输入端全部接入高电平，输出均为低电平，即优先编码器30的八个输入端均为低电平，尽管此时输入的电平均是有效电平，但优先编码器30只对优先级最高的输入端进行编码，即I7端口(对应于第一电极11)，将此时编码值发送至单片机40的P1口，并与“水位最高”状态进行对应，单片机40接受到信号后，通过第一驱动电路61控制水位指示灯62进行显示，此时八段绿色LED全部点亮；若液面高过第二电极12的位置而没有到达第一电极11的位置，第二电极12到第八电极18均与第九电极19导通，第一电极11未导通，此时优先编码器30的I7端口接入的是高电平(是无效电平)，I6-I0端口接入的是低电平，由于比I6端口优先级高的I7端口是无效电平，故此时优先编码器30只对输入端I6进行编码，将此时编码值发送至单片机40的P1口，并与“水位次高”状态进行对应，此时单片机40通过第一驱动电路61控制水位指示灯62中左侧七段LED被点亮；当刚好左侧第二段LED熄灭时，此时为“水位过低”状态，单片机40通过第二驱动电路71控制蜂鸣器72发出提示音，其他情况同理。
另外，该装置中还包括一个箱体，九个电极设置于箱体外部并通过连接导线与内部电路相连，太阳能电池板81设置于箱体顶部，水位指示灯62和电源开关85设置于箱体表面，其他模块和电路都集成于箱体内部，由于结构简单，附图中未示出。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920072572.9
申请日:2019-01-07
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:32(江苏)
授权编号:CN209197839U
授权时间:20190802
主分类号:G01F 23/00
专利分类号:G01F23/00;G01F23/22
范畴分类:31H;
申请人:淮阴师范学院
第一申请人:淮阴师范学院
申请人地址:223300 江苏省淮安市淮阴区长江西路111号
发明人:刘恋;郭立强
第一发明人:刘恋
当前权利人:淮阴师范学院
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：电源模块论文;