CN113514127A - 电子水尺电路和水位检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种电子水尺电路和水位检测装置，其中，电子水尺电路包括接地电极、N个水位电极、开关选择电路、自检电路和控制电路，通过采用开关选择电路连接N个水位电极，控制电路根据接收到的自检控制指令或者工作控制指令控制开关选择电路依次择一导通，并根据开关选择电路输出的信号确定待测水体的水位以及进行开关选择电路状态的判断，或者在初始上电或者未接收到控制指令时，控制电路控制开关选择电路截止工作，保持初始状态，电子水尺电路无需设置多个MOS管，简化了线路结构，同时，在需要自检时，可自行检测，在无水状况下同样可以进行自检，提高了电子水尺电路的可靠性和测试便捷性。
Description
技术领域
本发明属于水位检测技术领域，尤其涉及一种电子水尺电路和水位检测装置。
背景技术
电子水尺是利用水的微弱导电性原理测量电极的水位获取数据，误差不会受环境因素影响，只取决于电极间距，可长期连续自动检测水位，适用于江河、湖泊、水库、水电站、灌渠等水利工程，以及自来水、城市污水检测、城市道路积水等市政工程中水位的监测。
公开号为CN111473836A公开了一种传统电子水尺电路，电路采用等间距并联排列的多级水位检测子电路级联构成电子水尺电路，利用水体是否接触检测电极来决定NMOS管的导通与截止，进而确定是否给水位信号传递提供一条低阻抗路径，经过汇合，最后微处理器MCU使用AD进行模数转换得到电压值并与参考电压进行比较，得到水位信息。
但是，当设备出现故障时，不能检测到底是哪一路电极电路出现故障，加大了分析排查问题的难度，同时，所需的开关器件过多，检测100cm需要100个开关MOS电路，增加设备出现故障的概率，缺乏自检功能，在长时间无水的环境时，不能检测设备的好坏，若设备故障，待突发暴雨或水位陡然剧增时已来不及跟换，造成公民财产的意外损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子水尺电路，旨在解决传统的电子水尺电路结构复杂且无法实现自检功能的问题。
本发明实施例的第一方面提了一种电子水尺电路，用于水位检测，电子水尺电路包括：
接地电极，设于待测水体的底部并接地；
N个水位电极，在所述待测水体的预设水位区间内分别以预设水位差依次设置，各所述水位电极在通过水与所述接地电极连接时输出低电平；
开关选择电路，包括用于连接N个所述水位电极的N个信号输入端、与控制电路的信号端连接的M个选择信号端、一个使能信号端和一个公共端；
自检电路，分别与所述控制电路和所述开关选择电路的N个信号输入端一一电性连接，用于根据所述自检控制信号触发，并输出低电平至各所述水位电极；
所述控制电路，用于：
当接收到自检控制指令时，输出所述自检控制信号至所述自检电路和输出不同组合的电平信号至所述M个选择信号端，以控制所述N个信号输入端分别与所述公共端依次连通，并根据接收到的电平信号判断所述开关选择电路的状态；以及
当接收到工作控制指令时，输出不同组合的电平信号至所述的M个选择信号端，以控制所述N个信号输入端分别与所述公共端依次连通，并根据位于预设水位区间最底部的水位电极至预设水位的水位电极传递的低电平确定所述待测水体的水位；
当初始上电或者未接收到所述自检控制指令和所述工作控制指令时，输出使能信号控制各所述信号输入端与所述公共端断开。
在一个实施例中，所述开关选择电路包括至少一个多通道模拟开关芯片，每一所述多通道模拟开关芯片包括n个信号输入端、m个选择信号端、一个使能信号端和一个公共端，至少一个所述多通道模拟开关芯片上的若干个信号输入端分别与N个所述水位电极一一连接，各所述多通道模拟开关芯片的m个选择信号端、所述使能信号端和公共端分别与所述控制电路的信号端连接；
每一所述多通道模拟开关芯片，用于根据所述控制电路输出的开关选择信号依次连通若干个信号输入端和所述公共端，以及根据接收到的使能信号断开各所述信号输入端与所述公共端。
在一个实施例中，所述控制电路包括控制器和至少一个信号处理电路；
至少一个所述信号处理电路分别与至少一个所述多通道模拟开关芯片的对应数量的公共端和所述控制器电性连接，所述控制器还分别与各所述多通道模拟开关芯片的m个选择信号端和使能信号端连接；
至少一个所述信号处理电路，用于对各所述多通道模拟开关芯片的公共端传递的电平信号进行电平信号处理，并输出电平反馈信号至所述控制器；
所述控制器，用于：
当接收到自检控制指令时，输出所述自检控制信号至所述自检电路和输出不同组合的电平信号至各所述多通道模拟开关芯片的m个选择信号端，以控制各所述多通道模拟开关芯片的m个选择信号端分别与自身的所述公共端依次连通，并根据接收到的电平信号判断所述开关选择电路的状态；以及
当接收到工作控制指令时，输出不同组合的电平信号至各所述多通道模拟开关芯片的m个选择信号端，以控制各所述多通道模拟开关芯片的m个选择信号端分别与自身的所述公共端依次连通，并根据位于预设水位区间最底部的水位电极至预设水位的水位电极传递的低电平确定所述待测水体的水位；
当初始上电或者未接收到所述自检控制指令和所述工作控制指令时，输出使能信号控制各所述信号输入端分别与所述公共端断开。
在一个实施例中，所述信号处理电路包括开关延时电路和整形电路，所述开关延时电路的信号输入端分别与若干个所述多通道模拟开关芯片的公共端连接，所述开关延时电路的信号输出端与所述整形电路的信号输入端连接，所述整形电路的信号输出端与所述控制器的信号端连接；
所述开关延时电路，用于：
当接收到若干个所述多通道模拟开关芯片的公共端传递的低电平时延时导通，并输出高电平至所述整形电路；
当未接收到低电平时关断，并输出低电平至所述整形电路；
所述整形电路，用于对所述开关延时电路输出的电平信号进行整形稳压，并输出方波信号至所述控制器。
在一个实施例中，所述开关延时电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容和第一电子开关管；
所述第一电阻的第一端、所述第一电容的第一端和所述第一电子开关管的第一端共接并与正电源端连接，所述第一电阻的第二端、所述第一电容的第二端和所述第一电子开关管的受控端共接构成所述开关延时电路的信号输入端，所述电子开关管的第二端与所述第二电阻的第一端共接构成所述开关延时电路的信号输出端，所述第二电阻的第二端接地。
在一个实施例中，所述整形电路包括用于信号整形的缓冲逻辑芯片。
在一个实施例中，所述自检电路包括至少一个自检单元，每一所述自检单元分别与所述控制器和一个多通道模拟开关芯片电性连接；
每一所述自检单元分别包括一个第二电子开关管和n个下拉电阻，每一所述自检单元的n个下拉电阻的第一端分别与每一所述多通道模拟开关芯片的n个信号输入端一一连接，每一所述自检单元的n个下拉电阻的第二端共接并通过所述第二电子开关管接地，每一所述自检单元的的第二电子开关管的受控端与所述控制器的信号端连接。
在一个实施例中，N个所述水位电极以相同水位差依次设置。
在一个实施例中，所述电子水尺电路还包括电源模块和通讯电路，所述电源模块分别与所述自检电路、所述开关选择电路和所述控制电路电性连接，所述通讯电路与所述控制电路电性连接；
所述电源模块，用于输出工作电源至所述自检电路、所述开关选择电路和所述控制电路；
所述通讯电路，用于连通上位机以及所述控制电路并进行信号通讯。
本发明实施例的第二方面提了一种水位检测装置，包括如上所述的电子水尺电路。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的电子水尺电路通过采用开关选择电路连接N个水位电极，控制电路根据接收到的自检控制指令或者工作控制指令控制开关选择电路依次择一导通，并根据开关选择电路输出的信号确定待测水体的水位以及进行开关选择电路状态的判断，或者在初始上电或者未接收到控制指令时，控制电路控制开关选择电路截止工作，保持初始状态，电子水尺电路无需设置多个MOS管，简化了线路结构，同时，在需要自检时，可自行检测，在无水状况下同样可以进行自检，提高了电子水尺电路的可靠性和测试便捷性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电子水尺电路的第一种结构示意图；
图2为本发明实施例提供的电子水尺电路的第二种结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电子水尺电路的第三种结构示意图；
图4为本发明实施例提供的电子水尺电路的第四种结构示意图；
图5为图2所示的控制电路中信号处理电路的结构示意图；
图6为图5所示的控制电路中开关延时电路的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的电子水尺电路的第五种结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
图1示出了本发明较佳实施例提供的电子水尺电路的结构示意图，电子水尺电路用于水位检测，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
电子水尺电路包括：
接地电极G1，设于待测水体200的底部并接地；
N个水位电极H1～HN，在待测水体200的预设水位区间内分别以预设水位差依次设置，各水位电极在通过水与接地电极G1连接时输出低电平；
开关选择电路10，包括用于连接N个水位电极的N个信号输入端Y1～YN、与控制电路20的信号端连接的M个选择信号端S0～SM、一个使能信号端IE和一个公共端COM；
自检电路30，分别与控制电路20和开关选择电路10的N个信号输入端一一电性连接，用于根据自检控制信号触发，并输出低电平至各水位电极；
控制电路20，用于：
当接收到自检控制指令时，输出自检控制信号至自检电路30和输出不同组合的电平信号至M个选择信号端，以控制N个信号输入端分别与公共端COM依次连通，并根据接收到的电平信号判断开关选择电路10的状态；以及
当接收到工作控制指令时，输出不同组合的电平信号至的M个选择信号端，以控制N个信号输入端分别与公共端COM依次连通，并根据位于预设水位区间最底部的水位电极至预设水位的水位电极传递的低电平确定待测水体200的水位；
当初始上电或者未接收到自检控制指令和工作控制指令时，输出使能信号控制各信号输入端与公共端COM断开。
本实施例中，控制电路20与上位机通讯，用于接收控制指令以及反馈对应的水位数据或者各电路的工作状态，上位机可为各类终端设备，例如手机、平板、电脑等。
待测水体200的底部设置有金属接地导体，接地电极G1与金属接地导体连接并接地，各水位电极按照预设水位范围依次设置，相邻水位电极之间的水位差可相等或者不等，为了实现水位的依次测量，在一个实施例中，N个水位电极以相同水位差依次设置，例如分别以间隔1cm的水位差依次设置，水位差的大小根据需求进行设定。
当待测水体200的水位上升至其中一个水位电极时，位于该水位电极上方的各水位电极未通过水与接地电极G1连通，不输出低电平至开关选择电路10，位于该水位电极下方的各水位电极以及自身通过水与接地电极G1连通，输出低电平至开关选择电路10。
水位检测时，控制电路20根据接收到的工作控制指令输出不同组合的电平信号至开关选择电路10的M个选择信号端，开关选择电路10根据不同组合的电平信号对应依次连通各信号输入端与公共端COM之间的通路，当待测水体200的水位上升至其中一个水位电极时，位于该水位电极上方的各水位电极未通过水与接地电极G1连通，此时，与位于该水位电极上方的各水位电极连接的信号输入端无低电平输入，控制电路20未接收到低电平，可判断当前水位未达到位于该水位电极上方的各水位电极，即当前水位未达到与位于该水位电极上方的各水位电极对应的水位，位于该水位电极下方的各水位电极以及自身通过水与接地电极G1连通，并依次通过开关选择电路10的公共端COM输出低电平至控制电路20，控制电路20根据接收到的电平信号可判断当前水位达到该水位电极，即当前水位达到该水位电极对应的水位，从而可确定待测水体200的水位。
通过不断循环输出不同组合的电平信号，可循环依次控制开关选择电路10的各信号输入端与公共端COM连通，可实时确定水位变化并反馈至上位机。
例如当水位电极包括16个，开关选择电路10包括16个信号输入端，并分别与16个水位电极依次一一连接，根据二进制与十进制的转换，选择信号端设置为4个，即S0～S3，设定高低电平分别为1和0，S0S1S2S3的二进制组合包括0000～1111，16个二进制数值对应16个信号输入端，每输出一个二进制数值，开关选择电路10其中的一个信号输入端与公共端COM连通，例如，当S0S1S2S3＝0000时，开关选择电路10的第一信号输入端与公共端COM连通，当水位上升至第一水位电极H1时，第一水位电极H1通过开关选择电路10输出低电平至控制电路20，当S0S1S2S3由0000变化值0010，且水位上升至第三水位电极H3时，开关选择电路10的第一信号输入端Y1至第三信号输入端Y3分别与公共端COM依次连通，第一水位电极H1至第三水位电极H3依次通过开关选择电路10输出低电平，当S0S1S2S3变化至0011或者更大时，第四信号输入端至第十六信号输入端分别与公共端COM连通，位于第三水位电极H3上方的各水位电极未通过水与公共电极连通，控制电路20无低电平输入，因此，控制电路20根据接收到的电平前后变化即可判断出当前水位。
自检时，控制电路20接收到上位机输出的自检控制指令，控制电路20一方面输出自检控制信号至自检电路30，此时，自检电路30触发并输出低电平至开关选择电路10的各信号输入端，控制电路20另一方面输出不同组合的电平信号至开关选择电路10的M个选择信号端，从而控制各信号输入端依次与公共端COM连通，当控制电路20依次接收到低电平信号时确定当前各水位电极和开关选择电路10工作正常，当控制电路20未依次接收到低电平信号时则可确定开关选择电路10哪一路的信号输入端以及前级线路异常，通过自检电路30，电子水尺电路可实现自检功能，无需依靠水体，在出厂前或者水位测试前均可进行自检，无需人为手动一一检测，提升了生产测试的效率，降低了设计成本，同时，提高了现场维护的效率，解决维护成本。
同时，当初始上电或者未接收到各控制指令时，此时，电子水尺电路不进行水位检测或者开关选择电路的状态判断，此时，控制电路20输出使能信号至开关选择电路10，当开关选择电路10接收到使能信号时，开关选择电路10的各输入端均与公共端COM保持断开状态，使能信号可为高电平或者低电平，具体根据需求进行设定，当需要进行水位检测或者开关选择电路10的状态判断时，控制电路20根据控制指令切换开关选择电路10的使能信号端的电平状态，从而控制开关选择电路10开始工作。
其中，开关选择电路10可选择对应多输入单输出的芯片结构，具体根据需求进行选择，自检电路30可设置为具有受控通断的开关电路或者信号源等，在触发时，开关电路或者信号源触发输出低电平，自检电路30的具体结构可根据需求进行设置。
控制电路20可选择控制器22，还可包括对应的信号处理单元，控制器22可选择单片机、微处理器、CPU等控制器22，具体根据需求选择。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的电子水尺电路通过采用开关选择电路10连接N个水位电极，控制电路20根据接收到的自检控制指令或者工作控制指令控制开关选择电路10依次择一导通，并根据开关选择电路10输出的信号确定待测水体200的水位以及进行开关选择电路10状态的判断，或者在初始上电或者未接收到控制指令时，控制电路20控制开关选择电路10截止工作，保持初始状态，电子水尺电路无需设置多个MOS管，简化了线路结构，同时，在需要自检时，可自行检测，在无水状况下同样可以进行自检，提高了电子水尺电路的可靠性和测试便捷性。
如图2至图3所示，在一个实施例中，开关选择电路10包括至少一个多通道模拟开关芯片，每一多通道模拟开关芯片包括n个信号输入端Y1～Yn、m个选择信号端S0～Sm、一个使能信号端IE和一个公共端COM，至少一个多通道模拟开关芯片上的若干个信号输入端分别与N个水位电极一一连接，各多通道模拟开关芯片的m个选择信号端和公共端COM分别与控制电路20的信号端连接；
每一多通道模拟开关芯片，用于根据控制电路20输出的开关选择信号依次连通若干个信号输入端和公共端COM，以及根据接收到的使能信号断开各信号输入端与公共端COM。
本实施例中，根据不同待测水体200的水位检测需求，水位电极的个数不同，为了满足不同的水位电极个数，可设置对应数量的多通道模拟开关芯片，如图2所示，当待测水体200的水位较低，所需水位电极数量较少，水位电极的个数N小于或者等于多通道模拟开关芯片的信号输入端的个数n时，此时，可设置一个多通道模拟开关芯片，M等于m，多通道模拟开关芯片的对应数量的信号输入端分别与N个水位电极一一连接，控制电路20根据接收到的控制指令对应输出M个开关选择信号至多通道模拟开关芯片的各选择信号端，从而依次控制多通道模拟开关芯片的各信号输入端与公共端COM依次连通，从而进行水位检测或者多通道模拟开关芯片的多通道的工作状态的检测。
如图3所示，当需要测量更高水位时，需设置更多的水位电极时，水位电极的个数N大于多通道模拟开关芯片的信号输入端的个数n，此时，可选择对应两个或者两个以上的多通道模拟开关芯片，每一个多通道模拟开关芯片连接对应数量的水位电极，从而将N个水位电极一一连接至对应的信号输入端，控制电路20通过对不同多通道模拟开关芯片分别依次输出不同组合的电平信号，使得连接至N个水位电极的各多通道模拟开关芯片的信号输入端依次与自身的公共端COM连通，从而输出对应的电平信号至控制电路20。
例如，当水位电极包括15个，每一多通道模拟开关芯片包括16个信号输入端，此时，可选择一个多通道模拟开关芯片，例如第一多通道模拟开关芯片U1和第二多通道模拟开关芯片，第一多通道模拟开关芯片U1的第一信号输入端至第十五信号输入端分别连接一个水位电极，控制电路20仅需输出一组变化的电平信号至该多通道模拟开关芯片，从而进行开关控制，当水位电极包括30个，一个多通道模拟开关芯片不能满足检测需求，此时，需要设置两个多通道模拟开关芯片，第一多通道模拟开关芯片连接16个水位电极，第二多通道模拟开关芯片连接14个水位电极，控制电路20输出分别输出两组不同组合的电路信号至两个多通道模拟开关芯片，从而对两个多通道模拟开关芯片进行分别控制，以保证与30个水位电极连接的30个水位电极上的电平信号依次变化。
同时，当各多通道模拟开关芯片初始上电或者未接收到各控制指令时，此时，电子水尺电路不进行水位检测或者开关选择电路的状态判断，控制电路20输出使能信号至各多通道模拟开关芯片，当各多通道模拟开关芯片接收到使能信号时，各多通道模拟开关芯片的各输入端均与公共端COM保持断开状态，使能信号可为高电平或者低电平，具体根据需求进行设定，当需要进行水位检测或者各多通道模拟开关芯片的状态判断时，控制电路20根据控制指令切换各多通道模拟开关芯片的使能信号端IE的电平状态，从而控制各多通道模拟开关芯片开始工作。
通过多通道模拟开关芯片实现多开关控制，无需设置多个MOS管结构，简化了线路结构同时降低了设计成本。
多通道模拟开关芯片的个数根据水位检测需求以及水位电极的个数对应设置，在此不做具体需求。
如图2至图3所示，在一个实施例中，控制电路20包括控制器22和至少一个信号处理电路21；
至少一个信号处理电路21分别与至少一个多通道模拟开关芯片的对应数量的公共端COM和控制器22电性连接，控制器22还分别与各多通道模拟开关芯片的m个选择信号端和使能信号端IE连接；
至少一个信号处理电路21，用于对各多通道模拟开关芯片的公共端COM传递的电平信号进行电平信号处理，并输出电平反馈信号至控制器22；
控制器22，用于：
当接收到自检控制指令时，输出自检控制信号至自检电路30和输出不同组合的电平信号至各多通道模拟开关芯片的m个选择信号端，以控制各多通道模拟开关芯片的m个选择信号端分别与自身的公共端COM依次连通，并根据接收到的电平信号判断N个水位电极和开关选择电路10的状态；以及
当接收到工作控制指令时，输出不同组合的电平信号至各多通道模拟开关芯片的m个选择信号端，以控制各多通道模拟开关芯片的m个选择信号端分别与自身的公共端COM依次连通，并根据位于预设水位区间最底部的水位电极至预设水位的水位电极传递的低电平确定待测水体200的水位；
当初始上电或者未接收到自检控制指令和工作控制指令时，输出使能信号控制各信号输入端分别与公共端COM断开。
本实施例中，信号处理电路21用于对开关选择电路10输出的电平信号进行电平处理，例如信号放大、电平翻转、整形等，信号处理电路21的个数可根据多通道模拟开关芯片的个数对应设置，例如，如图2所示，当多通道模拟开关芯片的个数为1时，此时可设置一个信号处理电路21，如图3所示，当多通道模拟开关的个数为多个时，信号处理电路21可配套设置多个，或者如图4所示，为了简化线路结构和降低设计成本，信号处理电路21同样设置一个，多个多通道模拟开关芯片的多个公共端COM的电平信号均通过信号处理电路21进行电平处理，控制器22实现控制电路20的功能，即根据工作控制指令输出一组或者多组不同组合电平信号至对应数量的多通道模拟开关芯片进行水位检测，或者根据自检控制信号输出自检控制信号至自检电路30，以及输出一组或者多组不同组合电平信号至对应对应数量的多通道模拟开关芯片进行各多通道模拟开关芯片的状态检测，实现自检功能。
同时，当各多通道模拟开关芯片初始上电或者未接收到各控制指令时，此时，电子水尺电路不进行水位检测或者开关选择电路的状态判断，控制器22输出使能信号至各多通道模拟开关芯片，当各多通道模拟开关芯片接收到使能信号时，各多通道模拟开关芯片的各输入端均与公共端COM保持断开状态，使能信号可为高电平或者低电平，具体根据需求进行设定，当需要进行水位检测或者各多通道模拟开关芯片的状态判断时，控制器22根据控制指令切换各多通道模拟开关芯片的使能信号端IE的电平状态，从而控制各多通道模拟开关芯片开始工作。
其中，信号处理电路21可根据信号处理需求对应设置，例如包括放大电路、整形电路212等，具体结构不限。
同样，为了匹配多通道模拟开关芯片，自检电路30可设置不同电路结构，如图3和图4所示，在一个实施例中，自检电路30包括至少一个自检单元31，每一自检单元31分别与控制器22和一个多通道模拟开关芯片电性连接；
每一自检单元31分别包括一个第二电子开关管Q12和n个下拉电阻R1～Rn，每一自检单元31的n个下拉电阻的第一端分别与每一多通道模拟开关芯片的n个信号输入端一一连接，每一自检单元31的n个下拉电阻的第二端共接并通过第二电子开关管Q12接地，每一自检单元31的的第二电子开关管Q12的受控端与控制器22的信号端连接。
当待测水体200的水位较低，所需水位电极数量较少，水位电极的个数N小于或者等于多通道模拟开关芯片的信号输入端的个数n时，此时，可设置一个多通道模拟开关芯片和一个自检单元31，自检单元31分别与多通道模拟开关芯片的N个信号输入端连接，控制电路20根据接收到的自检控制指令对应输出自检控制信号至第二电子开关管Q12，以及输出M个开关选择信号至多通道模拟开关芯片的各选择信号端，第二电子开关管Q12导通并接入低电平至各信号输入端，从而提供自检时的低电平，控制电路20进行多通道模拟开关芯片的多通道的工作状态的检测。
如图3所示，当需要测量更高水位时，需设置更多的水位电极时，水位电极的个数N大于多通道模拟开关芯片的信号输入端的个数n，此时，可选择对应两个或者两个以上的多通道模拟开关芯片和配套的自检单元31，每一自检单元31和每一个多通道模拟开关芯片连接对应数量的水位电极，控制电路20通过对不同自检单元31分别自检控制信号，从而为各多通道模拟开关芯片的对应信号输入端提供低电平，控制电路20进行多通道模拟开关芯片的多通道的工作状态的检测。
各下拉电阻用于在第二电子开关管Q12导通时实现电位下拉。
如图5所示，在一个实施例中，信号处理电路21包括开关延时电路211和整形电路212，开关延时电路211的信号输入端分别与若干个多通道模拟开关芯片的公共端COM连接，开关延时电路211的信号输出端与整形电路212的信号输入端连接，整形电路212的信号输出端与控制器22的信号端连接；
开关延时电路211，用于：
当接收到若干个多通道模拟开关芯片的公共端COM传递的低电平时延时导通，并输出高电平至整形电路212；
当未接收到低电平时关断，并输出低电平至整形电路212；
整形电路212，用于对开关延时电路211输出的电平信号进行整形稳压，并输出方波信号至控制器22。
本实施例中，延时开关电路211在接收到低电平时延时导通，避免出现瞬时脉冲信号，实现稳定波形的功能，整形电路212用于整形稳压，从而输出稳定的方波信号至控制器22，延时开关电路211可采用触发器或者对应的开关电路，在一个实施例中，开关延时电路211包括第一电阻R11、第一电阻R12、第一电容C1和第一电子开关管Q11；
第一电阻R11的第一端、第一电容C1的第一端和第一电子开关管Q11的第一端共接并与正电源端VCC连接，第一电阻R11的第二端、第一电容C1的第二端和第一电子开关管Q11的受控端共接构成开关延时电路211的信号输入端，电子开关管的第二端与第一电阻R12的第一端共接构成开关延时电路211的信号输出端，第一电阻R12的第二端接地，第一电阻R11和第一电容C1组成第一电子开关管Q11的开关延时电路211，预防第一电子开关管Q11瞬时的开关脉冲，稳定波形。
整形电路212可采用整形芯片，在一个实施例中，整形电路212包括用于信号整形的缓冲逻辑芯片，缓冲逻辑芯片起到波形整形以及增加驱动能力的功能。
如图7所示，在一个实施例中，电子水尺电路还包括电源模块40和通讯电路50，电源模块40分别与自检电路30、开关选择电路10和控制电路20电性连接，通讯电路50与控制电路20电性连接；
电源模块40，用于输出工作电源至自检电路30、开关选择电路10和控制电路20；
通讯电路50，用于连通上位机以及控制电路20并进行信号通讯。
电源模块40用于提供各模块的工作电源，保证各模块可靠上电工作，通讯电路50用于指令传输和水位检测参数的反馈以及开关选择电路10状态的反馈，电源模块40可选择电源转换电路或者电池，在一个实施例中，电源模块40为电池，同时，为了保证电子水尺电路持续工作，电池为可充电电池，电子水尺电路还包括对应的充电电路，同时，为了储存不同的控制信号对应的程序参数或者控制指令，在一个实施例中，电子水尺电路还包括存储模块，存储模块与控制电路20连接并进行信号的存储。
本发明还提出一种水位检测装置，该水位检测装置包括电子水尺电路，该电子水尺电路的具体结构参照上述实施例，由于本水位检测装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电子水尺电路，用于水位检测，其特征在于，包括：
接地电极，设于待测水体的底部并接地；
N个水位电极，在所述待测水体的预设水位区间内分别以预设水位差依次设置，各所述水位电极在通过水与所述接地电极连接时输出低电平；
开关选择电路，包括用于连接N个所述水位电极的N个信号输入端、与控制电路的信号端连接的M个选择信号端、一个使能信号端和一个公共端；
自检电路，分别与所述控制电路和所述开关选择电路的N个信号输入端一一电性连接，用于根据所述自检控制信号触发，并输出低电平至各所述水位电极；
所述控制电路，用于：
当接收到自检控制指令时，输出所述自检控制信号至所述自检电路和输出不同组合的电平信号至所述M个选择信号端，以控制所述N个信号输入端分别与所述公共端依次连通，并根据接收到的电平信号判断N个所述水位电极和所述开关选择电路的状态；以及
当接收到工作控制指令时，输出不同组合的电平信号至所述的M个选择信号端，以控制所述N个信号输入端分别与所述公共端依次连通，并根据位于预设水位区间最底部的水位电极至预设水位的水位电极传递的低电平确定所述待测水体的水位；
当初始上电或者未接收到所述自检控制指令和所述工作控制指令时，输出使能信号控制各所述信号输入端与所述公共端断开。
2.如权利要求1所述的电子水尺电路，其特征在于，所述开关选择电路包括至少一个多通道模拟开关芯片，每一所述多通道模拟开关芯片包括n个信号输入端、m个选择信号端、一个使能信号端和一个公共端，至少一个所述多通道模拟开关芯片上的若干个信号输入端分别与N个所述水位电极一一连接，各所述多通道模拟开关芯片的m个选择信号端、所述使能信号端和公共端分别与所述控制电路的信号端连接；
每一所述多通道模拟开关芯片，用于根据所述控制电路输出的开关选择信号依次连通若干个信号输入端和所述公共端，以及根据接收到的使能信号断开各所述信号输入端与所述公共端。
3.如权利要求2所述的电子水尺电路，其特征在于，所述控制电路包括控制器和至少一个信号处理电路；
至少一个所述信号处理电路分别与至少一个所述多通道模拟开关芯片的对应数量的公共端和所述控制器电性连接，所述控制器还分别与各所述多通道模拟开关芯片的m个选择信号端和使能信号端连接；
至少一个所述信号处理电路，用于对各所述多通道模拟开关芯片的公共端传递的电平信号进行电平信号处理，并输出电平反馈信号至所述控制器；
所述控制器，用于：
当接收到自检控制指令时，输出所述自检控制信号至所述自检电路和输出不同组合的电平信号至各所述多通道模拟开关芯片的m个选择信号端，以控制各所述多通道模拟开关芯片的m个选择信号端分别与自身的所述公共端依次连通，并根据接收到的电平信号判断所述开关选择电路的状态；以及
当接收到工作控制指令时，输出不同组合的电平信号至各所述多通道模拟开关芯片的m个选择信号端，以控制各所述多通道模拟开关芯片的m个选择信号端分别与自身的所述公共端依次连通，并根据位于预设水位区间最底部的水位电极至预设水位的水位电极传递的低电平确定所述待测水体的水位；
当初始上电或者未接收到所述自检控制指令和所述工作控制指令时，输出使能信号控制各所述信号输入端分别与所述公共端断开。
4.如权利要求2所述的电子水尺电路，其特征在于，所述信号处理电路包括开关延时电路和整形电路，所述开关延时电路的信号输入端分别与若干个所述多通道模拟开关芯片的公共端连接，所述开关延时电路的信号输出端与所述整形电路的信号输入端连接，所述整形电路的信号输出端与所述控制器的信号端连接；
所述开关延时电路，用于：
当接收到若干个所述多通道模拟开关芯片的公共端传递的低电平时延时导通，并输出高电平至所述整形电路；
当未接收到低电平时关断，并输出低电平至所述整形电路；
所述整形电路，用于对所述开关延时电路输出的电平信号进行整形稳压，并输出方波信号至所述控制器。
5.如权利要求4所述的电子水尺电路，其特征在于，所述开关延时电路包括第一电阻、第二电阻、第一电容和第一电子开关管；
所述第一电阻的第一端、所述第一电容的第一端和所述第一电子开关管的第一端共接并与正电源端连接，所述第一电阻的第二端、所述第一电容的第二端和所述第一电子开关管的受控端共接构成所述开关延时电路的信号输入端，所述电子开关管的第二端与所述第二电阻的第一端共接构成所述开关延时电路的信号输出端，所述第二电阻的第二端接地。
6.如权利要求4所述的电子水尺电路，其特征在于，所述整形电路包括用于信号整形的缓冲逻辑芯片。
7.如权利要求3所述的电子水尺电路，其特征在于，所述自检电路包括至少一个自检单元，每一所述自检单元分别与所述控制器和一个多通道模拟开关芯片电性连接；
每一所述自检单元分别包括一个第二电子开关管和n个下拉电阻，每一所述自检单元的n个下拉电阻的第一端分别与每一所述多通道模拟开关芯片的n个信号输入端一一连接，每一所述自检单元的n个下拉电阻的第二端共接并通过所述第二电子开关管接地，每一所述自检单元的的第二电子开关管的受控端与所述控制器的信号端连接。
8.如权利要求1所述的电子水尺电路，其特征在于，N个所述水位电极以相同水位差依次设置。
9.如权利要求1所述的电子水尺电路，其特征在于，所述电子水尺电路还包括电源模块和通讯电路，所述电源模块分别与所述自检电路、所述开关选择电路和所述控制电路电性连接，所述通讯电路与所述控制电路电性连接；
所述电源模块，用于输出工作电源至所述自检电路、所述开关选择电路和所述控制电路；
所述通讯电路，用于连通上位机以及所述控制电路并进行信号通讯。
10.一种水位检测装置，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的电子水尺电路。
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