CN104567825A - 一种水文遥测仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水文遥测仪，其解决了现有水文水资源终端机在外部交流电掉电后无法正常工作，且体积大、能耗高，测量精度低，运行稳定性差、可靠性低的技术问题，其包括主控电路板以及与主控电路板连接的触摸显示屏、数据存储器、温湿度传感器、开关电源模块、水位计、水压计、流量计、雨量计和GPRS/GSM模块，主控电路板设有中央处理器，还设有顺次连接的太阳能光伏板、PWM充电电路和蓄电池，PWM充电电路与主控电路板连接；主控电路板还设有与中央处理器连接的DC/DC转换电路，开关电源模块与DC/DC转换电路连接，开关电源模块输出DC12V电压，该DC12V电压作为DC/DC转换电路的输入，DC/DC转换电路输出DC3.3V电压。本发明广泛应用于水文水资源信息的远距离采集和传输。

Description

一种水文遥测仪
技术领域
本发明涉及一种数据采集装置，特别是涉及一种水文遥测仪。
背景技术
目前，在山洪灾害防治、水利水电及航运工程领域，水文水资源遥测终端机主要应用在水文水资源数据采集环节，实现水文信息的采集、保存和分析。
然而，现有的水文水资源遥测终端机存在外部交流电掉电后无法正常工作，且体积大、能耗高，测量精度低，运行稳定性差、可靠性低的缺陷。
发明内容
本发明为了解决现有水文水资源终端机在外部交流电掉电后无法正常工作，且体积大、能耗高，测量精度低，运行稳定性差、可靠性低的技术问题，提供一种当外部交流电异常时也能正常工作、体积小、能耗低，节能环保，测量精度高，运行稳定可靠的水文遥测仪。
本发明提供一种水文遥测仪，其包括主控电路板以及与主控电路板连接的触摸显示屏、数据存储器、温湿度传感器、开关电源模块、水位计、水压计、流量计、雨量计和GPRS/GSM模块，主控电路板设有中央处理器，还设有顺次连接的太阳能光伏板、PWM充电电路和蓄电池，PWM充电电路与主控电路板连接；中央处理器为MSP430F5438芯片；
主控电路板还设有与中央处理器连接的DC/DC转换电路，开关电源模块与DC/DC转换电路连接，开关电源模块输出DC12V电压，该DC12V电压作为DC/DC转换电路的输入，DC/DC转换电路输出DC3.3V电压；
DC/DC转换电路包括TPS54331芯片，TPS54331芯片设有第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚、第5引脚、第6引脚、第7引脚和第8引脚；第2引脚通过第二电容接地，第一电容并联在第二电容两端；第4引脚通过第三电容接地，第1引脚和第8引脚之间连接有第四电容；第6引脚通过第五电容接地，第六电容和第三电阻串联后并联在第五电容两端；第8引脚通过串联在一起的电感和第九电容接地，第八电容并联在第九电容两端，第七电容并联在第八电容两端；第7引脚接地，第8引脚和第7引脚之间连接有稳压二极管；第5引脚通过第二电阻接地，第5引脚与电感之间连接有第一电阻。
优选地，第九电容为0.1UF/16V，第八电容为25V/330UF，第七电容为25V/330UF，电感为10UH，第一电阻为20KΩ/1%，第二电阻为4.99KΩ/1%，稳压二极管为肖特基二极管SS34，第五电容为47PF/50V，第六电容为220PF/50V，第三电阻为20KΩ/1%，第四电容为0.1UF/16V，第三电容为0.01UF/50V，第二电容为0.01UF/50V，第一电容为220UF/35V。
本发明的有益效果是，本发明在外部交流电不能正常供电的情况下，也可以使用蓄电池供电，特别适用于在太阳能供电的场所中使用，比较节能环保；中央处理器采用MSP430F5438芯片后，使测量更加精确和可靠，体积小、能耗低，比较节能环保；DC/DC转换电路把开关电源模块输出的DC12V转换成DC3.3V电压，DC3.3V电压稳定可靠，不易外界干扰，进一步提高了整个装置的测量精度和可靠性。
本发明进一步的特征，将在以下具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是开关电源模块和DC/DC转换电路连接示意图；
图3是DC/DC转换电路的电路原理图。
附图符号说明：
1.主控电路板，2.中央处理器，3.触摸显示屏，4.数据存储器，5.温湿度传感器，6.开关电源模块，7.水位计，8.水压计，9.流量计，10.雨量计，11.GPRS/GSM模块，12.DC/DC转换电路，13.太阳能光伏板，14.PWM充电电路，15.蓄电池，R1、R2、R3分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻，C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9分别为第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容，L1为电感，D1为稳压二极管，U1为TI公司的TPS54331芯片。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明设置有主控电路板1、触摸显示屏3、数据存储器4、温湿度传感器5、开关电源模块6、水位计7、水压计8、流量计9、雨量计10和GPRS/GSM模块11，触摸显示屏3、数据存储器4、温湿度传感器5、开关电源模块6、水位计7、水压计8、流量计9、雨量计10和GPRS/GSM模块11分别与主控电路板1连接。
主控电路板1设有中央处理器2和DC/DC转换电路12，DC/DC转换电路12的输出端与中央处理器2连接。
触摸显示屏3用于人机交互，可进行信息的显示和数据指令的触摸式输入。
数据存储器4用于存储数据。
温湿度传感器5用于测量温度和湿度，把测量道道温度信号和湿度信号传送给主控电路板1的中央处理器2。
水位计7能够检测水位信号并传送给中央处理器2，水压计8能够检测水压信号并传送给中央处理器2，流量计9能够检测水的流量信号并传送给中央处理器2。雨量计10能够检测降雨量信号并传送给中央处理器2。
GPRS/GSM模块11能够在主控电路板1的中央处理器2的控制下将存储在数据存储器4中的数据通过移动网络传送到远端服务器中。
开关电源模块6能够将外部交流电AC220V转换成直流电DC12V，供本本装置的各个单元使用。
太阳能光伏板13、PWM充电电路14和蓄电池15顺次连接，PWM充电电路14与主控电路板1连接。太阳能光伏板13、PWM充电电路14和蓄电池15组成备用电源系统，PWM充电电路14在主控电路板1的控制下，使太阳能光伏板13接收到的太阳能转换成电能存储在蓄电池15中，特别适合在太阳能供电的场所中使用，比较节能环保。在外部交流电不能正常供电的情况下，使用蓄电池15中储存的电。
如图2所示，开关电源模块6与DC/DC转换电路12连接，开关电源模块6输出的DC12V经过DC/DC转换电路12转换后成为直流电DC3.3V，DC3.3V供给中央处理器2作为中央处理器2的工作电压。
中央处理器2可采用MSP430F5438芯片，具有低功耗、封装尺寸小的特点，所以可是使整个装置的体积相对于传统产品的体积变小，而且能耗也降低，节能环保，此外也提高了整个装置的测量的精度和可靠性。
如图3所示，DC/DC转换电路12包括TI公司的TPS54331芯片U1，TPS54331芯片U1设有八个引脚，分别是第1引脚BOOT、第2引脚VIN、第3引脚EN、第4引脚SS、第5引脚VSNS、第6引脚COMP、第7引脚GND和第8引脚PH。
开关电源模块6的DC12V输出端与TPS54331芯片U1的第2引脚VIN连接，同时第2引脚VIN通过第二电容C2接地，第一电容C1并联在第二电容C2两端。
第4引脚SS通过第三电容C3接地，第1引脚BOOT和第8引脚PH之间连接有第四电容C4。第6引脚COMP通过第五电容C5接地，第六电容C6和第三电阻R3串联后并联在第五电容C5两端。
第8引脚PH为DC3.3V电压输出端，其通过串联在一起的电感L1和第九电容C9接地，第八电容C8并联在第九电容C9两端，第七电容C7并联在第八电容C8两端。第7引脚GND接地，第8引脚PH和第7引脚GND之间连接有稳压二极管D1。
第5引脚VSNS通过第二电阻R2接地，第5引脚VSNS与电感L1之间连接有第一电阻R1。
经过大量的实验测试，以下元件的取值组合使得DC/DC转换电路12的性能最佳，输出的DC3.3V电压最稳定，不易外界干扰。此外使得整个装置的测量更加精确和可靠。
第九电容C9的规格为0.1UF/16V，第八电容C8为25V/330UF，第七电容C7为25V/330UF，电感L1为10UH，第一电阻R1为20KΩ/1%，第二电阻R2为4.99KΩ/1%，稳压二极管D1为肖特基二极管SS34，第五电容C5为47PF/50V，第六电容C6为220PF/50V，第三电阻R3为20KΩ/1%，第四电容C4为0.1UF/16V，第三电容C3为0.01UF/50V，第二电容C2为0.01UF/50V，第一电容C1为220UF/35V。
以上所述仅对本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡是在本发明的权利要求限定范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种水文遥测仪，其包括主控电路板以及与所述主控电路板连接的触摸显示屏、数据存储器、温湿度传感器、开关电源模块、水位计、水压计、流量计、雨量计和GPRS/GSM模块，所述主控电路板设有中央处理器，其特征在于：
还设有顺次连接的太阳能光伏板、PWM充电电路和蓄电池，所述PWM充电电路与所述主控电路板连接；
所述中央处理器为MSP430F5438芯片；
所述主控电路板还设有与所述中央处理器连接的DC/DC转换电路，所述开关电源模块与所述DC/DC转换电路连接，所述开关电源模块输出DC12V电压，该DC12V电压作为所述DC/DC转换电路的输入，所述DC/DC转换电路输出DC3.3V电压；
所述DC/DC转换电路包括TPS54331芯片，所述TPS54331芯片设有第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚、第5引脚、第6引脚、第7引脚和第8引脚；所述第2引脚通过第二电容接地，第一电容并联在所述第二电容两端；所述第4引脚通过第三电容接地，所述第1引脚和所述第8引脚之间连接有第四电容；所述第6引脚通过第五电容接地，第六电容和第三电阻串联后并联在所述第五电容两端；所述第8引脚通过串联在一起的电感和第九电容接地，第八电容并联在所述第九电容两端，第七电容并联在所述第八电容两端；所述第7引脚接地，所述第8引脚和所述第7引脚之间连接有稳压二极管；所述第5引脚通过第二电阻接地，所述第5引脚与所述电感之间连接有第一电阻。
2.根据权利要求1所述的水文遥测仪，其特征在于，所述第九电容为0.1UF/16V，所述第八电容为25V/330UF，所述第七电容为25V/330UF，所述电感为10UH，所述第一电阻为20KΩ/1%，所述第二电阻为4.99KΩ/1%，所述稳压二极管为肖特基二极管SS34，所述第五电容为47PF/50V，所述第六电容为220PF/50V，所述第三电阻为20KΩ/1%，所述第四电容为0.1UF/16V，所述第三电容为0.01UF/50V，所述第二电容为0.01UF/50V，所述第一电容为220UF/35V。
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