CN204902953U - Wifi联网的小盲区防爆智能超声波液位计 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的WIFI联网的小盲区防爆智能超声波液位计，包括一台主机和至少一台超声波探测器；所述主机由外壳和安装在外壳内的电路板组成；主机外壳左侧设置多个探测器接口，主机外壳右侧插接WiFi天线；所述主机电路板包括电源电路、485接口电路和ESP8266WiFi模块；所述超声波探测器包括外壳、安装在外壳内的电路板、超声波发射探头和超声波接收探头；所述超声波探测器的电路板包括单片机、超声波发射电路、超声波接收电路、485接口电路和温度传感器，超声波发射电路由余振抑制电路和升压驱动电路组成。本实用新型缩小了监测盲区，通过WIFI接入互联网实现数据监控数据上传和发布，降低成本，而且其通过铸铝外壳达到防爆的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及储液罐液位监控技术领域，特指一种WIFI联网的小盲区防爆智能超声波液位计。
背景技术
液位计是一种测量液体介质高低的仪表，目前常用的液位测量装置类型有浮子式，投入式（压力感应）、电容式、超声波、音叉振动式、磁浮式、声呐波，磁翻板、雷达等，其中超声波测距式液位计具有非接触、高精度、低故障率，适用性广等优点，具有良好的发展前景。
市面成熟的超声波液位计都针对大型水池等应用，其具有以下缺点：
一、其采用收发一体式传感器，适用距离远（五米以上）但价格高昂，不适合应用在小型储液罐的监控，探测超声波发射后需等待振膜的振动停止后再检测回波，等待的这段时间内超声波已传出一段距离，导致盲区（最小可探测距离）无法缩小，一般为30~50厘米以上，盲区太大导致超声波液位计应用在小型储液罐上变得不实用；
二、大部分超声波液位计的探头、设置面板，显示屏集成为一体，但其安装位置为液罐顶部，导致巡查及设置困难，而且对多点监控应用增加了不必要的成本；
三、远程管理成本高，需要有电脑或PLC等昂贵设备来转发才能将监控数据发布到云端，实现远程管理；
四、现有廉价超声波测距模块使用的是开放式探头，容易遭腐蚀，脏堵，并且可能产生电火花，不适合危险场合使用。
有鉴于此，本发明人专门设计了一种WIFI联网的小盲区防爆智能超声波液位计，本案由此产生。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种WIFI联网的小盲区防爆智能超声波液位计，其缩小了监测盲区，通过WIFI接入互联网实现数据监控数据上传和发布，降低成本，而且其通过铸铝外壳达到防爆的目的。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
WIFI联网的小盲区防爆智能超声波液位计，包括一台主机和至少一台超声波探测器；
所述主机由外壳和安装在外壳内的电路板组成；主机外壳左侧设置多个探测器接口，主机外壳右侧插接WiFi天线；所述主机电路板包括电源电路、485接口电路和ESP8266WiFi模块，485接口电路分别连接探测器接口和ESP8266WiFi模块，ESP8266WiFi模块还与WiFi天线连接；
所述超声波探测器包括外壳、安装在外壳内的电路板、超声波发射探头和超声波接收探头；所述超声波探测器外壳为铸铝外壳，超声波探测器外壳的底面开设两个安装孔，超声波发射探头和超声波接收探头分别安装在两个安装孔中，超声波探测器外壳的侧边安装一接头，该接头通过电缆线与主机的探测器接口连接；
所述超声波探测器的电路板包括单片机、超声波发射电路、超声波接收电路、485接口电路和温度传感器，超声波发射电路由余振抑制电路和升压驱动电路组成，余振抑制电路输出端接超声波发射探头，升压驱动电路的输入端和输出端分别连接单片机和余振抑制电路，超声波接收电路的输入端和输出端分别连接超声波接收探头和单片机，单片机还依次连接485接口电路和接头，温度传感器与单片机连接。
所述主机电路板还包括显示与控制模块，主机外壳上对应显示和控制模块安装显示屏和控制按键，显示和控制模块与ESP8266WiFi模块连接。
所述主机外壳右侧还开设多个功能扩展接口，功能扩展接口与ESP8266WiFi模块连接。
所述超声波探测器的电路板还包括稳压电路；所述超声波接收电路包括依次连接的放大电路、检波电路和比较器，放大电路输入端接超声波接收探头，比较器输出端接单片机。
所述超声波探测器的接头采用铸铝外壳。
所述超声波探测器外壳的四角分别开设一固定孔。
采用上述方案后，本实用新型使用时，主机向超声波探测器发送指令，超声波探测器的单片机通过485接口得到主机的探测命令，产生数个40Khz信号，经升压驱动电路之后变成峰值约为200伏特的高压驱动信号，由超声波发射探头转换为超声波并朝液面发射，发射完成后余振抑制电路立即作用，使电路中能量尽快耗尽，超声波遇到液面反射回来，被超声波接收探头回收，由超声波接收电路转换后返回至单片机，单片机记录发射和接收超声波的时间间隔，单片机通过温度传感器获取当前环境的温度，得出声波传输速度，从而得到液面距离（即液位），然后通过485接口电路将结果传回主机，主机通过WIFI模块将结果上传至云端服务器。
本实用新型具有以下优点：
一、本实用新型采用主机和超声波探测器分体式设计，主机负责控制和数据传输，超声波探测器负责数据探测和采集，主机和超声波探测器直接通过485电路进行通信，连接接头和探测器接口的电缆线可达1km以上，主机原理危险场所，不仅操作更方便，安全性也大大提高，还便于WIFI信号接收，其中超声波探测器可直接安装在小型液柜上；超声波探测器的采用铸铝外壳，可防爆、防水、防腐蚀，环境适应性强；
二、本实用性采用先进的ESP8266WiFi模块联网的方式进行数据的上传和发布，不仅提高了传输效率，还使数据更具时效性，能够及时上传，更便于远程监控，数据更安全，此外还降低了数据传输至云端服务器的成本；
三、本实用新型通过在超声波探测电路板的超声波发射电路中增加余振抑制电路，避免或减少振动时间，提高了声波收发精度及测距精度，达到了减小盲区的问题，具体可减少至3cm，而探测范围可达5m；
四、本实用新型一台主机可接多台超声波探测器，根据检测需要进行灵活搭配，超声波探测器由主机集中控制和管理，应用范围广。
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
附图说明
图1是本实用新型主机的结构示意图；
图2是本实用新型超声波探测器的结构示意图；
图3是本实用新型主机的电路板结构示意图；
图4是本实用新型超声波探测器电路板的结构示意图。
标号说明
主机1，主机外壳11，探测器接口111，WiFi天线112，显示屏113，控制按键114，功能扩展接口115，主机电路板12，ESP8266WiFi模块121，485接口电路122，电源电路123，显示与控制模块124，超声波探测器2，超声波探测器外壳21，安装孔211，接头212，固定孔213，超声波探测器电路板22，单片机221，超声波发射电路222，超声波接收电路223，485接口电路224，升压驱动电路225，余振抑制电路226，比较器227，检波电路228，放大电路229，温度传感器230，稳压电路231，超声波发射探头23，超声波接收探头24，电缆线3。
具体实施方式
如图1所示本实用新型揭示的WIFI联网的小盲区防爆智能超声波液位计，包括一台主机1和至少一台超声波探测器2；
主机1由外壳11和安装在外壳内的电路板12组成；主机外壳11左侧设置多个探测器接口111，主机外壳11右侧插接WiFi天线112；所述主机电路板12包括电源电路123、485接口电路122和ESP8266WiFi模块121，485接口电路122分别连接探测器接口111和ESP8266WiFi模块121，ESP8266WiFi模块121还与WiFi天线连接112；其中ESP8266WiFi模块自身集成了微控制器，可用C语言进行编程实现主机1的各项功能并连接上互联网，成本低廉，简单可靠；
超声波探测器2包括外壳21、安装在外壳内的电路板22、超声波发射探头23和超声波接收探头24；所述超声波探测器外壳21为铸铝外壳，铸铝外壳具有防爆、防水和防腐等优秀性能，超声波探测器外壳21的底面开设两个安装孔211，超声波发射探头23和超声波接收探头24分别安装在两个安装孔211中，超声波探测器外壳21的侧边安装一接头212，该接头212通过电缆线3与主机1的探测器接口111连接；
超声波探测器的电路板22包括单片机221、超声波发射电路222、超声波接收电路223、485接口电路224和温度传感器230，超声波发射电路222由余振抑制电路226和升压驱动电路225组成，余振抑制电路226输出端接超声波发射探头23，升压驱动电路225的输入端和输出端分别连接单片机221和余振抑制电路226，超声波接收电路223的输入端和输出端分别连接超声波接收探头24和单片机221，单片机221还依次连接485接口电路224和接头212，温度传感器230与单片机221连接。
本实施例中，主机电路板12还包括显示与控制模块124，主机外壳11上对应显示和控制模块124安装显示屏113和控制按键114，显示和控制模块124与ESP8266WiFi模块121连接。显示与控制模块124结合显示屏113和控制按键114提供人机交互功能，实时显示监控数据。
优选的，主机外壳11右侧还开设多个功能扩展接口115，功能扩展接口115与ESP8266WiFi模块121连接，功能扩展接口115用以引出ESP8266WiFi模块121自带的串口，模拟量采集口，数字IO等各类接口，实现低成本的物联网应用。
优选的，超声波探测器的电路板还包括稳压电路231；超声波接收电路223包括依次连接的放大电路229、检波电路228和比较器227，放大电路输入端接超声波接收探头，比较器输出端接单片机。
为了进一步加强超声波探测器2的防爆防水防腐蚀的特性，超其接头212也采用铸铝外壳。
超声波探测器外壳21的四角分别开设一固定孔213，该固定孔213优选为螺孔，其作用是方便超声波探测器2在液罐内的固定。
采用上述方案后，本实用新型使用时，主机1向超声波探测器2发送指令，超声波探测器2的单片机221通过485接口电路224得到主机1的探测命令，产生数个40Khz信号，经升压驱动电路225之后变成峰值约为200伏特的高压驱动信号，由超声波发射探头23转换为超声波并朝液面发射，发射完成后余振抑制电路226立即作用，使电路中能量尽快耗尽，超声波遇到液面反射回来，被超声波接收探头24回收，由超声波接收电路223转换后返回至单片机221，单片机221记录发射和接收超声波的时间间隔，单片机221通过温度传感器231获取当前环境的温度，得出声波传输速度，从而得到液面距离（即液位），然后通过485接口电路224和122将结果传回主机1，主机通过ESP8266WiFi模块121将结果上传至云端服务器。
上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。
Claims (5)
1.WIFI联网的小盲区防爆智能超声波液位计，其特征在于：WIFI联网的小盲区防爆智能超声波液位计，包括一台主机和至少一台超声波探测器；
所述主机由外壳和安装在外壳内的电路板组成；主机外壳左侧设置多个探测器接口，主机外壳右侧插接WiFi天线；所述主机电路板包括电源电路、485接口电路和ESP8266WiFi模块，485接口电路分别连接探测器接口和ESP8266WiFi模块，ESP8266WiFi模块还与WiFi天线连接；
所述超声波探测器包括外壳、安装在外壳内的电路板、超声波发射探头和超声波接收探头；所述超声波探测器外壳为铸铝外壳，超声波探测器外壳的底面开设两个安装孔，超声波发射探头和超声波接收探头分别安装在两个安装孔中，超声波探测器外壳的侧边安装一接头，该接头通过电缆线与主机的探测器接口连接；
所述超声波探测器的电路板包括单片机、超声波发射电路、超声波接收电路、485接口电路和温度传感器，超声波发射电路由余振抑制电路和升压驱动电路组成，余振抑制电路输出端接超声波发射探头，升压驱动电路的输入端和输出端分别连接单片机和余振抑制电路，超声波接收电路的输入端和输出端分别连接超声波接收探头和单片机，单片机还依次连接485接口电路和接头，温度传感器与单片机连接。
2.如权利要求1所述的WIFI联网的小盲区防爆智能超声波液位计，其特征在于：所述主机电路板还包括显示与控制模块，主机外壳上对应显示和控制模块安装显示屏和控制按键，显示和控制模块与ESP8266WiFi模块连接。
3.如权利要求1所述的WIFI联网的小盲区防爆智能超声波液位计，其特征在于：所述主机外壳右侧还开设多个功能扩展接口，功能扩展接口与ESP8266WiFi模块连接。
4.如权利要求1所述的WIFI联网的小盲区防爆智能超声波液位计，其特征在于：所述超声波探测器的电路板还包括稳压电路；所述超声波接收电路包括依次连接的放大电路、检波电路和比较器，放大电路输入端接超声波接收探头，比较器输出端接单片机。
5.如权利要求1所述的WIFI联网的小盲区防爆智能超声波液位计，其特征在于：所述超声波探测器外壳的四角分别开设一固定孔。
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| CN108955826A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-12-07 | 中山市知科应用科技研究有限公司 | 一种集差压式和声波式为一体的液位监测装置 |
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2015
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