專利名稱：自記式水位計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水位記錄裝置。
我國灌區(qū)量水技術(shù)與設(shè)備的研究和推廣應(yīng)用起步較晚，目前正處于發(fā)展階段。無論是科學(xué)合理地控制用水、提高水的利用率，還是將水作為商品進(jìn)行資源的有償使用、合理取費(fèi)都涉及到水量的計(jì)量問題，必須配之以相應(yīng)的科學(xué)計(jì)量手段。節(jié)水的首要問題在于準(zhǔn)確的量水，水量計(jì)量在一定程度上決定了節(jié)水效果的成敗。對(duì)于我國西部地區(qū)，由于灌區(qū)交通不便，能源短缺，明渠的水量計(jì)量問題一直是灌區(qū)管理和節(jié)水灌溉十分關(guān)注的問題。實(shí)際應(yīng)用中監(jiān)控設(shè)備大多依靠人工讀數(shù)，費(fèi)時(shí)耗力，不能準(zhǔn)確地反映水位的動(dòng)態(tài)變化，且多數(shù)量水點(diǎn)位置偏僻，相當(dāng)分散，受供電能力及交通制約，影響到普通水位計(jì)的正常使用。實(shí)踐中亟需一種操作簡便、安裝容易、具有國家規(guī)定精度的量水和記錄設(shè)備，尤其是要能適應(yīng)我國西部灌區(qū)工作環(huán)境的要求。
本實(shí)用新型的目的是提供一種自記式水位計(jì)，它可長期安裝在野外，不需要外界干預(yù)即能正常工作，具有大容量、低功耗的特點(diǎn)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案以如下形式給出。設(shè)計(jì)一種自記式水位計(jì)，它包括外殼、面板、二個(gè)插座和設(shè)置在內(nèi)部的電路印制板；所述電路印制板上電路包括微處理器、LCD顯示及驅(qū)動(dòng)電路、按鍵、實(shí)時(shí)鐘、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、串行E2PROM、大容量Flash存儲(chǔ)器、串行口、電源及24V電源供給電路。
上述方案中，電源電路還包括一個(gè)外接太陽能電池板。
本實(shí)用新型的自記式水位計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)1、采用大容量Flash存儲(chǔ)器，可存儲(chǔ)65536條記錄。如果每十分鐘存一條記錄，可存儲(chǔ)455天的水位數(shù)據(jù)。可以實(shí)時(shí)記錄水位變化過程。
2、采用微功耗技術(shù)，內(nèi)部置蓄電池，充足電后可使用3個(gè)月左右；并可外接大容量的電池，或采用太陽能電池板浮充，長期工作在野外無電狀態(tài)之下。
3、AD采用16bit AD轉(zhuǎn)換器，軟件較準(zhǔn)。內(nèi)部提供24V電源，可方便連接各種規(guī)格的壓力傳感器，或其它4-20mA輸出的標(biāo)準(zhǔn)傳感器。
4、本裝置還可用于自動(dòng)記錄降雨量。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。


圖1是自記式水位計(jì)的主視圖；圖2是圖1的俯視圖。
圖3是圖1中電路印制板的電路原理圖。
圖1和圖2示出本實(shí)用新型的自記式水位計(jì)的構(gòu)造。參照?qǐng)D1和圖2，自記式水位計(jì)包括外殼1、面板2、兩個(gè)插座3、4和設(shè)置在內(nèi)部的電路印制板5；外殼1采用全封閉結(jié)構(gòu)，面板2上設(shè)有LCD顯示屏和5個(gè)按鍵。側(cè)面設(shè)有插座，三芯插座4與傳感器相連；六芯插座3為多用途接口針1接蓄電池+6V；針2為地線(GND)；針3為串行數(shù)據(jù)輸入(RXD,TTL電平)；針4為串行數(shù)據(jù)輸出(TXD,TTL電平)；針5為串口使能(TTL電平，低有效)；針6可接太陽能電池充電板。
圖3示出電路印制板5的電路原理圖。參照?qǐng)D3，電路印制板5上的電路包括微處理器(CPU)51、LCD顯示及驅(qū)動(dòng)電路52、按鍵電路53、實(shí)時(shí)鐘電路54、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路55、串行E2PROM電路60、大容量Flash存儲(chǔ)器56、串行口電路57、電源58及24V電源供給電路59。
微處理器CPU51采用Microchip的Plc16073或Plc16063，它的特點(diǎn)是功耗很低，CPU平時(shí)工作在睡眠狀態(tài)，由實(shí)時(shí)鐘54(每秒)，按鍵53或串行口57喚醒。
顯示器52采用LCD液晶顯示，平時(shí)顯示時(shí)間。按時(shí)間/水位鍵顯示測量的水位值。按設(shè)置鍵設(shè)置各種參數(shù)。按鍵53對(duì)應(yīng)圖1中的面板2上的各鍵。
模/數(shù)轉(zhuǎn)換器55采用16位微功耗串行輸出的AD轉(zhuǎn)換器，LM385-1.2提供1.2V的參考電壓。采樣電阻將4-20mA傳感器輸出轉(zhuǎn)化為電壓值，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換讀入CPU，計(jì)算出水位值，存入Flash存儲(chǔ)器56中，也可顯示在液晶顯示屏上，或通過串口輸出。
24V供電電路59采用可關(guān)斷的DC-DC轉(zhuǎn)換電路。平時(shí)該電路不工作，當(dāng)需要測量水位時(shí)，該模塊工作，提供給傳感器24V、＜50mA的直流供電。
實(shí)時(shí)鐘54提供記錄時(shí)間基礎(chǔ)，每當(dāng)設(shè)置的時(shí)間(軟件設(shè)置)間隔到時(shí)，打開傳感器24V供電電路59(5S24)，測量該時(shí)間的水位值，并將水位值及該點(diǎn)時(shí)間值存入Flash存儲(chǔ)器56中。Flash存儲(chǔ)器56選擇AT45D041，存儲(chǔ)容量為4Mbit,512K字節(jié)。每個(gè)記錄占8個(gè)字節(jié)，可存儲(chǔ)65536條記錄。如果10分鐘一條，可存儲(chǔ)455天的水位數(shù)據(jù)。串行E2PROM60用于存儲(chǔ)水位計(jì)的工作參數(shù)。
串行口57為TTL電平、4800、n、8、1，通過轉(zhuǎn)換板直接與PC機(jī)相連。也可與有/無線Modem或gsm機(jī)連進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。
電源58采用低功耗、低壓差穩(wěn)壓電路。由內(nèi)部4AH6V電池供電，也可外接太陽能電池板浮充適于長期野外工作。或外接大容量的電池，及充電電源。
上述各電路進(jìn)出CPU通過圖中箭頭方向表示。
本裝置的性能指標(biāo)如下1、采用16位分辨率AD轉(zhuǎn)換器，線性度誤差+-LSB。
2、4-20毫安輸入，軟件較正。
3、可自行設(shè)置滿度和偏移值。
4、傳感器供電輸出24伏DC，最大50毫安。
5、時(shí)間精度20PPM晶體，日誤差＜2秒。
6、采樣間隔最小3秒。
7、記錄間隔1-99分鐘。
8、記錄數(shù)據(jù)最大65536條，若記錄間隔10分鐘，可記錄455天。
9、標(biāo)準(zhǔn)串口輸出TTL電平4800,N,8,1。
使用W1-2000-1轉(zhuǎn)接電纜，可直接與計(jì)算機(jī)相連，也可與無線調(diào)解調(diào)器相連，進(jìn)行遠(yuǎn)程測控。
10、功耗等待＜1毫安采樣＜200毫安
11、電池6伏4AH，工作時(shí)間3個(gè)月左右(充足電)。
12、重量約1.8Kg。
本裝置可以實(shí)時(shí)記錄水位變化過程，儀器記錄的數(shù)據(jù)可利用計(jì)算機(jī)的RS-232串行通訊端口傳送到計(jì)算機(jī)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，此外還可利用計(jì)算機(jī)對(duì)水位計(jì)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。本裝置還可與無線調(diào)制解調(diào)的相連，進(jìn)行遠(yuǎn)程測控。
權(quán)利要求1.一種自記式水位計(jì)，其特征是它包括外殼、面板、二個(gè)插座和設(shè)置在內(nèi)部的電路印制板；所述電路印制板上電路包括微處理器、LCD顯示及驅(qū)動(dòng)電路、按鍵、實(shí)時(shí)鐘、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、串行E2PROM、大容量Flash存儲(chǔ)器、串行口、電源及24V電源供給電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自計(jì)式水位計(jì)，其特征是所述電源電路還包括一個(gè)外接太陽能電池板。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種自記式水位計(jì),它包括:外殼、面板、二個(gè)插座和設(shè)置在內(nèi)部的電路印制板,其中電路包括:微處理器、LCD顯示及驅(qū)動(dòng)電路、按鍵、實(shí)時(shí)鐘、AD轉(zhuǎn)換器、串行E
文檔編號(hào)G01F23/24GK2450641SQ0025217
公開日2001年9月26日 申請(qǐng)日期2000年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月22日
發(fā)明者黃斌, 謝崇寶, 劉東方, 高占義 申請(qǐng)人:中國水利水電科學(xué)研究院水利研究所