CN117311229B - 一种用于水浸传感器的智能微控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于水浸传感器的智能微控制系统及其控制方法，智能微控制系统的微控制单元包括：标定模块、监测模块、修正模块以及报警模块；水浸传感器浸入恒温的水中，探测机构的两端电极与水接触后，微控制单元提供定值电压，使两端电极之间形成通电回路，监测模块测出水浸传感器的供电通路中的返回电流，通过标定模块建立安全裕度值与返回电流的对应关系，确立报警电流阈值，报警模块向外发出水浸信号；两端电极发生腐蚀回路电阻增大，监测模块所测返回电流值减小，利用修正模块调节安全裕度值，修正所测的返回电流值达到报警电流阈值。本发明能够调节返回电流阈值，延缓和平衡电极间的电解现象，提高传感器检测的灵敏性和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及水浸传感器控制技术领域，尤其涉及一种用于水浸传感器的智能微控制系统及其控制方法。
背景技术
漏水传感器种类繁多，除了基于流量计、压力感应器之外，更为简单、经济的选择是基于电导变化，输出高低电平信号的传感装置。前者可集成于水管、水箱等设备，后者一般用于直接检测特定区域是否有水(或其他导电液体)。从结构上，基于电导变化的漏水传感器又分为绳式和点式水浸两大类(见图1)。绳式水浸的探测机构主体为水浸绳，绳上嵌有两根螺旋缠绕但互不接触的导电线缆作为回路的两极，浸于水中时形成导电回路，点式水浸的探测机构为互不接触的金属电极(如铜片等)，同样利用导电回路的通断检测漏水状况。从应用场景看，绳式水浸适用于形状不规则区域的漏水检测，点式水浸则用于单点或狭小区域的漏水检测，后者在成本上具有一定优势。
现有水浸传感器检测到超过阈值的电流值，引起电平信号变化，再作为数字信号发送到网关或管理主机等边设备，发出报警信息。在传感器整个生命周期中，由于持续发送直流或交流的电压信号，当探测机构长时间处于导通状态时，电极会由于电化学反应发生腐蚀，增加了电极电阻，使得检测的电流阈值发生波动，严重影响传感器的检测灵敏度，以及传感器使用寿命。
为此，我们设计出了一种用于水浸传感器的智能微控制系统及其控制方法来解决以上问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的水浸传感器探测机构的电极受电化学反应发生腐蚀，影响电极材料导电性平衡，降低传感器检测灵敏度及使用寿命的缺点，而提出的一种用于水浸传感器的智能微控制系统及其控制方法，其目的是提供水浸传感器的微控制单元的标定机制，实现电极材料的导电性和耐腐蚀性平衡，提高使用寿命，以及提升水浸传感器检测的准确性。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于水浸传感器的智能微控制系统，包括用于对水浸传感器进行智能化调节控制的微控制单元，所述微控制单元接入水浸传感器的电压放大电路或交直流转换调制电路中的任意一种电路中，微控制单元包括：
标定模块，对水浸传感器上探测机构的所检测的返回电流进行标定；
监测模块，获取水浸传感器上探测机构两端电极供电回路中的返回电流；
修正模块，根据监测模块获取的返回电流值，修正所监测到的返回电流值，使返回电流值达到水浸传感器的报警电流阈值；
报警模块，向外发出水浸报警信号；
转换模块，调节电极端的电压极性，转换探测机构两端电极的极性；
瞬时开关，切断微控制单元对探测机构两端电极的供电；
水浸传感器浸入恒温的水中，探测机构的两端电极与水接触后，微控制单元提供定值电压，使两端电极之间形成通电回路，监测模块测出水浸传感器的供电通路中的返回电流，通过标定模块建立安全裕度值与返回电流的对应关系，确立报警电流阈值，报警模块向外发出水浸信号；两端电极发生腐蚀回路电阻增大，监测模块所测返回电流值减小，利用修正模块调节安全裕度值，修正所测的返回电流值达到报警电流阈值。
进一步的，所述标定模块包括存储子模块、数据处理子模块以及参数配置子模块，所述存储子模块与所述监测模块建立数据传输连接，将监测模块所获取的返回电流数据存储记录，所述数据处理子模块对存储记录在存储子模块的返回电流数据进行处理，根据监测模块在一定时间内所获取的电阻值与返回电流的数据，拟合出两者的线性关系，利用所述参数配置子模块根据电阻值与返回电流的线性关系，配置调节系数，建立安全裕度值与返回电流的对应关系。
进一步的，所述监测模块内置磁通门电流传感器，所述磁通门电流传感器的磁芯穿过探测机构两端电极供电回路中的通电导体，通过测量通电导体中返回电流产生的磁通量，并根据与磁芯上感应的次级电流产生的磁通量的差分，测算出通电导体中的返回电流，磁通门电流传感器的输出端与所述标定模块和报警模块建立数据传输连接。
进一步的，所述修正模块基于所述标定模块对探测机构上的两端电极供电通路中的标定的报警电流阈值，当所述监测模块获取的返回电流减小，通过修正模块调节安全裕度值自动修正监测模块获取的返回电流值，使所获取的返回电流值达到返回电流阈值。
进一步的，所述报警模块外接报警蜂鸣器及警示灯，并通过设置在微控制单元上的通讯终端，采用无线传输方式向外界报送浸水信号。
一种用于水浸传感器的智能微控制系统的控制方法，所述控制方法包括以下内容：
S101，水浸传感器的报警电流阈值的建立，水浸传感器浸入恒温的水中，微控制单元提供定值电压U，监测模块测出此时通电回路的总电阻Rk及返回电流阈值Ik，返回电流阈值Ik即为水浸传感器的报警电流阈值；
S102，水浸传感器检测灵敏度的标定，微控制单元持续提供定值电压U，监测模块连续测量通电回路的电阻值Rt及返回电流It，建立电阻值Rt与返回电流It的对应关系函数以及安全裕度值γ与返回电流It的对应关系；
S103，水浸传感器检测灵敏度的修正，随着水浸传感器使用时间的增加，探测机构上的两端电极发生电化学反应，电极被腐蚀，通电回路的电阻增大，通过修正模块调节安全裕度值γ自动修正返回电流It，达到返回电流阈值Ik；
S104，通过微控制单元调节电压信号的波形和频率，降低脉冲信号占空比，利用微控制单元的定时器功能定期对通电电路进行开断控制，实现降低脉冲信号占空比调节，减缓探测机构两端电极的电化学反应；
S105，当监测模块监测到水浸传感器的探测机构两端电极通电回路上的返回电流达到电流阈值，水浸传感器向外界发出报警信号后，通过微控制单元中的瞬时开关切断微控制单元对探测机构两端电极的供电；
S106，微控制单元通过转换模块调节电极端的电压极性，转换探测机构两端电极的极性。
进一步的，所述S101中，水浸传感器浸入恒定在二十五摄氏度的水中，水浸传感器上探测机构的两端电极与水接触后，通过水浸传感器内的微控制单元，提供定值电压U，使两端电极之间形成通电回路，监测模块测出此时通电回路的总电阻Rk及返回电流阈值Ik，则有U＝Rk*Ik，返回电流阈值Ik即为水浸传感器的报警电流阈值，水浸传感器探测机构两端电极的回路电流达到返回电流阈值Ik时，即通过报警模块向外发出水浸信号。
进一步的，所述S102中，水浸传感器检测灵敏度的标定，利用标定模块对水浸传感器进行标定，将水浸传感器的探测机构长时间浸入水中，水浸传感器内的微控制单元继续提供定值电压U，随着时间的推移，探测机构上的两端电极发生电化学反应，两端电极之间形成通电回路电阻值逐渐增大，存储子模块记录t时刻下所对应的电阻值Rt以及电流值It的数据，并利用数据处理子模块进行处理，在任意时刻t下，电阻值Rt与返回电流It的对应关系函数U＝γRt*It，γ表示调节返回电流的安全裕度值，通过参数配置子模块建立安全裕度值γ与返回电流It的对应关系，完成对水浸传感器检测灵敏度的标定。
进一步的，所述S103中，水浸传感器检测灵敏度的修正，为了保持对返回电流阈值Ik检测的准确性，确保随着水浸传感器使用时间的增加，探测机构上的两端电极发生电化学反应，电极被腐蚀后，对所检测的返回电流的灵敏性保持不变，返回电流It等价于电流阈值Ik，即It＝Ik，则通过微控制单元的监测模块获取探测机构两端电极的供电回路中返回电流It，根据安全裕度值γ与返回电流It通的对应关系，通过修正模块调节安全裕度值γ自动修正返回电流It，达到返回电流阈值Ik，完成对水浸传感器检测灵敏度的修正。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用本发明所提出的微控制单元，在水浸传感器的使用中，增加标定和修正机制，可调节返回电流阈值，适配于不同接触电阻率的电极材质的水浸传感器，即便电极材质的电阻率存在批次间差异，也可通过统一标定和修正一次性解决，配置过程灵活方便，极大的提高传感器检测的灵敏性；通过调节电压信号的波形和频率，降低脉冲信号占空比，通过瞬时开关对供电通路断开防护以及转换模块调节转换探测机构两端电极的极性，延缓和平衡电极间的电解现象，提高电极使用寿命，从而延长水浸传感器的使用寿命。
附图说明
图1为本实施例中提出的一种用于水浸传感器的智能微控制系统组成关系示意图；
图2为本实施例中提出的一种用于水浸传感器的智能微控制方法的简介图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，一种用于水浸传感器的智能微控制系统，该智能微控制系统主要建立在微控制单元上对水浸传感器进行智能控制，微控制单元用于对水浸传感器进行智能化调节控制的，微控制单元接入水浸传感器的电压放大电路或交直流转换调制电路中的任意一种电路中。
微控制单元包括：标定模块，对水浸传感器上探测机构的所检测的返回电流进行标定；监测模块，获取水浸传感器上探测机构两端电极供电回路中的返回电流；修正模块，根据监测模块获取的返回电流值，修正所监测到的返回电流值，使返回电流值达到水浸传感器的报警电流阈值；报警模块，向外发出水浸报警信号；转换模块，调节电极端的电压极性，转换探测机构两端电极的极性；瞬时开关，切断微控制单元对探测机构两端电极的供电。
水浸传感器浸入恒温的水中，探测机构的两端电极与水接触后，微控制单元提供定值电压，使两端电极之间形成通电回路，监测模块测出水浸传感器的供电通路中的返回电流，通过标定模块建立安全裕度值与返回电流的对应关系，确立报警电流阈值，报警模块向外发出水浸信号；两端电极发生腐蚀回路电阻增大，监测模块所测返回电流值减小，利用修正模块调节安全裕度值，修正所测的返回电流值达到报警电流阈值，修正模块基于标定模块对探测机构上的两端电极供电通路中的标定的报警电流阈值，当监测模块获取的返回电流减小，通过修正模块调节安全裕度值自动修正监测模块获取的返回电流值，使所获取的返回电流值达到返回电流阈值，通过报警模块外接的报警蜂鸣器及警示灯提供现场警示报警，此外通过设置在微控制单元上的通讯终端，采用无线传输方式向外界报送浸水信号。
具体的，标定模块包括存储子模块、数据处理子模块以及参数配置子模块，所述存储子模块与所述监测模块建立数据传输连接，将监测模块所获取的返回电流数据存储记录，所述数据处理子模块对存储记录在存储子模块的返回电流数据进行处理，根据监测模块在一定时间内所获取的电阻值与返回电流的数据，拟合出两者的线性关系，利用所述参数配置子模块根据电阻值与返回电流的线性关系，配置调节系数，建立安全裕度值与返回电流的对应关系。
对于探测机构的两端电极与水接触后，微控制单元提供定值电压，使两端电极之间形成通电回路时，监测模块能够精确的测出水浸传感器的供电通路中的返回电流，在本实施所提出的监测模块为内置磁通门电流传感器，其中磁通门电流传感器的磁芯穿过探测机构两端电极供电回路中的通电导体，通过测量通电导体中返回电流产生的磁通量，并根据与磁芯上感应的次级电流产生的磁通量的差分，测算出通电导体中的返回电流，磁通门电流传感器的输出端与所述标定模块和报警模块建立数据传输连接。
参加图2，在本实施例中，在上述微控制单元所建立的智能微控制系统的基础上，又提出了一种用于水浸传感器的控制方法，该控制方法包括以下内容：
S101，水浸传感器的报警电流阈值的建立，水浸传感器浸入恒温的水中，保持水温恒定在二十五摄氏度，水浸传感器上探测机构的两端电极与水接触后，通过水浸传感器内的微控制单元，提供定值电压U，使两端电极之间形成通电回路，监测模块测出此时通电回路的总电阻Rk及返回电流阈值Ik，则有U＝Rk*Ik，返回电流阈值Ik即为水浸传感器的报警电流阈值，水浸传感器探测机构两端电极的回路电流达到返回电流阈值Ik时，即通过报警模块向外发出水浸信号。
S102，水浸传感器检测灵敏度的标定，利用标定模块对水浸传感器进行标定，将水浸传感器的探测机构长时间浸入水中，水浸传感器内的微控制单元继续提供定值电压U，随着时间的推移，探测机构上的两端电极发生电化学反应，两端电极之间形成通电回路电阻值逐渐增大，存储子模块记录t时刻下所对应的电阻值Rt以及电流值It的数据，并利用数据处理子模块进行处理，在任意时刻t下，电阻值Rt与返回电流It的对应关系函数U＝γRt*It，γ表示调节返回电流的安全裕度值，通过参数配置子模块建立安全裕度值γ与返回电流It的对应关系，完成对水浸传感器检测灵敏度的标定。
S103，水浸传感器检测灵敏度的修正，为了保持对返回电流阈值Ik检测的准确性，确保随着水浸传感器使用时间的增加，探测机构上的两端电极发生电化学反应，电极被腐蚀后，对所检测的返回电流的灵敏性保持不变，返回电流It等价于电流阈值Ik，即It＝Ik，则
随后通过微控制单元的监测模块获取探测机构两端电极的供电回路中返回电流It，再根据安全裕度值γ与返回电流It通的对应关系，通过修正模块调节安全裕度值γ自动修正返回电流It，达到返回电流阈值Ik，完成对水浸传感器检测灵敏度的修正。
若使用的电极材质与水的接触电阻率变化，更换水浸传感器的探测机构或材质老化，则需要擦除原有标定信息，按照上述步骤，重新对水浸传感器检测灵敏度进行标定和修正。
S104，调节电压信号的波形和频率，通过微控制单元调节电压信号的波形和频率，降低脉冲信号占空比，从而降低探测机构两端电极的腐蚀度；具体的，在PCB设计制作时，将微控制单元接入电压放大电路或交直流转换调制电路，通过电压放大电路或交直流转换调制电路实现信号调节。
S105，供电通路断开防护，利用微控制单元的定时器功能定期对电压电路进行开断控制，实现降低脉冲信号占空比调节；
当防护单元中的监测模块监测到水浸传感器的探测机构被水浸形成通路，水浸传感器向外界发出报警信号后，通过微控制单元中的瞬时开关切断微控制单元对探测机构两端电极的供电，保护减少电极浸水时的实际通电时间，从而提高其使用寿命；
S106，电压极性转换保护，微控制单元还可通过转换模块调节电极端的电压极性，从而转换探测机构两端电极的极性。具体地，将微控制单元的转换模块接入电压极性电路，并对其进行定期开断，实现水浸电极上的电压极性定期切换。在不影响检测效果的前提下，平衡电极间的电解现象，进一步提高电极使用寿命。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于水浸传感器的智能微控制系统，其特征在于，包括用于对水浸传感器进行智能化调节控制的微控制单元，所述微控制单元接入水浸传感器的电压放大电路或交直流转换调制电路中的任意一种电路中，微控制单元包括：标定模块，对水浸传感器上探测机构的所检测的返回电流进行标定；监测模块，获取水浸传感器上探测机构两端电极供电回路中的返回电流；修正模块，根据监测模块获取的返回电流值，修正所监测到的返回电流值，使返回电流值达到水浸传感器的报警电流阈值；报警模块，向外发出水浸报警信号；转换模块，调节电极端的电压极性，转换探测机构两端电极的极性；瞬时开关，切断微控制单元对探测机构两端电极的供电；
水浸传感器浸入恒温的水中，探测机构的两端电极与水接触后，微控制单元提供定值电压，使两端电极之间形成通电回路，监测模块测出水浸传感器的供电通路中的返回电流，通过标定模块建立安全裕度值与返回电流的对应关系，确立报警电流阈值，报警模块向外发出水浸信号；两端电极发生腐蚀回路电阻增大，监测模块所测返回电流值减小，利用修正模块调节安全裕度值，修正所测的返回电流值达到报警电流阈值；
所述标定模块包括存储子模块、数据处理子模块以及参数配置子模块，所述存储子模块与所述监测模块建立数据传输连接，将监测模块所获取的返回电流数据存储记录，所述数据处理子模块对存储记录在存储子模块的返回电流数据进行处理，根据监测模块在一定时间内所获取的电阻值与返回电流的数据，拟合出两者的线性关系，利用所述参数配置子模块根据电阻值与返回电流的线性关系，配置调节系数，建立安全裕度值与返回电流的对应关系。
2.根据权利要求1所述的一种用于水浸传感器的智能微控制系统，其特征在于，所述监测模块内置磁通门电流传感器，所述磁通门电流传感器的磁芯穿过探测机构两端电极供电回路中的通电导体，通过测量通电导体中返回电流产生的磁通量，并根据与磁芯上感应的次级电流产生的磁通量的差分，测算出通电导体中的返回电流，磁通门电流传感器的输出端与所述标定模块和报警模块建立数据传输连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于水浸传感器的智能微控制系统，其特征在于，所述修正模块基于所述标定模块对探测机构上的两端电极供电通路中的标定的报警电流阈值，当所述监测模块获取的返回电流减小，通过修正模块调节安全裕度值自动修正监测模块获取的返回电流值，使所获取的返回电流值达到返回电流阈值。
4.根据权利要求1所述的一种用于水浸传感器的智能微控制系统，其特征在于，所述报警模块外接报警蜂鸣器及警示灯，并通过设置在微控制单元上的通讯终端，采用无线传输方式向外界报送浸水信号。
5.根据权利要求1所述的一种用于水浸传感器的智能微控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下内容：
S101，水浸传感器的报警电流阈值的建立，水浸传感器浸入恒温的水中，微控制单元提供定值电压U，监测模块测出此时通电回路的总电阻Rk及返回电流阈值Ik，返回电流阈值Ik即为水浸传感器的报警电流阈值；
S102，水浸传感器检测灵敏度的标定，微控制单元持续提供定值电压U，监测模块连续测量通电回路的电阻值Rt及返回电流It，建立电阻值Rt与返回电流It的对应关系函数以及安全裕度值γ与返回电流It的对应关系；
S103，水浸传感器检测灵敏度的修正，随着水浸传感器使用时间的增加，探测机构上的两端电极发生电化学反应，电极被腐蚀，通电回路的电阻增大，通过修正模块调节安全裕度值γ自动修正返回电流It，达到返回电流阈值Ik；
S104，通过微控制单元调节电压信号的波形和频率，降低脉冲信号占空比，利用微控制单元的定时器功能定期对通电电路进行开断控制，实现降低脉冲信号占空比调节，减缓探测机构两端电极的电化学反应；
S105，当监测模块监测到水浸传感器的探测机构两端电极通电回路上的返回电流达到电流阈值，水浸传感器向外界发出报警信号后，通过微控制单元中的瞬时开关切断微控制单元对探测机构两端电极的供电；
S106，微控制单元通过转换模块调节电极端的电压极性，转换探测机构两端电极的极性。
6.根据权利要求5所述的一种用于水浸传感器的智能微控制系统的控制方法，其特征在于，所述S101中，水浸传感器浸入恒定在二十五摄氏度的水中，水浸传感器上探测机构的两端电极与水接触后，通过水浸传感器内的微控制单元，提供定值电压U，使两端电极之间形成通电回路，监测模块测出此时通电回路的总电阻Rk及返回电流阈值Ik，则有U＝Rk*Ik，返回电流阈值Ik即为水浸传感器的报警电流阈值，水浸传感器探测机构两端电极的回路电流达到返回电流阈值Ik时，即通过报警模块向外发出水浸信号。
7.根据权利要求5所述的一种用于水浸传感器的智能微控制系统的控制方法，其特征在于，所述S102中，水浸传感器检测灵敏度的标定，利用标定模块对水浸传感器进行标定，将水浸传感器的探测机构长时间浸入水中，水浸传感器内的微控制单元继续提供定值电压U，随着时间的推移，探测机构上的两端电极发生电化学反应，两端电极之间形成通电回路电阻值逐渐增大，存储子模块记录t时刻下所对应的电阻值Rt以及电流值It的数据，并利用数据处理子模块进行处理，在任意时刻t下，电阻值Rt与返回电流It的对应关系函数U＝γRt*It，γ表示调节返回电流的安全裕度值，通过参数配置子模块建立安全裕度值γ与返回电流It的对应关系，完成对水浸传感器检测灵敏度的标定。
8.根据权利要求5所述的一种用于水浸传感器的智能微控制系统的控制方法，其特征在于，所述S103中，水浸传感器检测灵敏度的修正，为了保持对返回电流阈值Ik检测的准确性，确保随着水浸传感器使用时间的增加，探测机构上的两端电极发生电化学反应，电极被腐蚀后，对所检测的返回电流的灵敏性保持不变，返回电流It等价于电流阈值Ik，即It＝Ik，则
通过微控制单元的监测模块获取探测机构两端电极的供电回路中返回电流It，根据安全裕度值γ与返回电流It通的对应关系，通过修正模块调节安全裕度值γ自动修正返回电流It，达到返回电流阈值Ik，完成对水浸传感器检测灵敏度的修正。
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