CN207923241U - 一种鱼塘液面监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种鱼塘液面监测装置。监测装置包括：单片机、超声波传感器、发射驱动电路、调理电路和显示器；超声波传感器包括发射探头和接收探头，均设置于鱼塘的上方；单片机的第一输出控制端与发射驱动电路连接；发射驱动电路与发射探头连接；接收探头的输出端与调理电路的输入端连接，调理电路的输出端与单片机的输入端连接，单片机根据接收的调理后的信号确定鱼塘的液面信息；单片机的第二输出控制端与显示器连接，单片机用于根据鱼塘的液面信息生成显示控制指令，并将显示控制指令传输至显示器；显示器根据显示控制指令显示鱼塘的液面信息。采用本实用新型的装置，能够实时监测鱼塘液面的高度，提高监测的精度，降低对鱼塘中鱼类的影响。

Description

一种鱼塘液面监测装置

技术领域

本实用新型涉及鱼类养殖领域，特别是涉及一种鱼塘液面监测装置。

背景技术

鱼类养殖生产过程中，对水平面高度往往存在严格的要求。通常需要工作人员定时的查看与检查鱼塘的液面，并相应的调节鱼塘中水的液面高度，因为鱼塘中水过多或过少时，会对鱼类的生长产生一定程度的影响。但是，目前鱼类养殖过程中，通过工作人员的定时检查，并不能及时发现鱼塘液面的变化，通常发现鱼塘液面出现问题时，液面过高或过低的情况已经持续了一段时间，已经对养殖的鱼类产生了影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种鱼塘液面监测装置，通过实时监测鱼塘液面的高度，在液面出现问题时及时的发现，以提高监测的精度，降低对鱼塘中鱼类的影响。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种鱼塘液面监测装置，所述监测装置包括：单片机、超声波传感器、发射驱动电路、调理电路和显示器；

所述超声波传感器包括发射探头和接收探头，所述发射探头和所述接收探头均设置于鱼塘的上方；

所述单片机的第一输出控制端与所述发射驱动电路连接；所述发射驱动电路与所述发射探头连接，所述发射驱动电路用于根据所述单片机的驱动控制信号驱动所述发射探头发射超声波；

所述接收探头用于接收所述发射探头发射的超声波，所述接收探头的输出端与所述调理电路的输入端连接，所述调理电路的输出端与所述单片机的输入端连接，所述调理电路用于对所述接收探头输出的信号进行调理，并将调理后的信号传输至所述单片机；所述单片机用于根据接收的调理后的信号确定鱼塘的液面信息；

所述单片机的第二输出控制端与所述显示器连接，所述单片机用于根据所述鱼塘的液面信息生成显示控制指令，并将所述显示控制指令传输至所述显示器；所述显示器根据所述显示控制指令显示所述鱼塘的液面信息。

可选的，所述监测装置还包括：第一计时器和第二计时器，所述第一计时器和所述第二计时器均与所述单片机连接；所述第一计时器用于对所述发射探头发射超声波至超声波信号中断之间的时间段进行计时；所述第二计时器用于对所述超声波信号中断至所述接收探头接收到信号的时间段进行计时。

可选的，所述发射探头发射超声波的周期为200μs，发射的超声波为连续发射的8个40KHz方波的脉冲群。

可选的，所述单片机为基于MSP430芯片的单片机。

可选的，所述发射驱动电路为基于MAX3232芯片的驱动电路。

可选的，所述监测装置还包括报警装置，所述报警装置与所述单片机的第三输出端连接；所述单片机还用于当所述单片机确定的所述鱼塘的液面信息高于或低于设定液面范围时，生成报警控制指令，并传输至所述报警装置；所述报警装置用于根据所述单片机生成的报警控制指令进行报警。

可选的，所述报警装置为报警灯，所述报警灯根据所述报警控制指令的不同显示不同的颜色，所述报警控制指令包括第一报警控制指令和第二报警控制指令，当所述鱼塘的液面信息高于设定液面范围时，所述单片机生成第一报警控制指令；当所述鱼塘的液面信息低于设定液面范围时，所述单片机生成第二报警控制指令。

可选的，所述报警装置为声音报警器，所述声音报警器根据所述报警控制指令的不同输出不同的报警声音，所述报警控制指令包括第一报警控制指令和第二报警控制指令，当所述鱼塘的液面信息高于设定液面范围时，所述单片机生成第一报警控制指令；当所述鱼塘的液面信息低于设定液面范围时，所述单片机生成第二报警控制指令。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

采用超声波传感器实时监测鱼塘液面的高度，并通过显示器实时显示液面信息，可以供工作人员随时了解鱼塘的液面信息。当鱼塘液面的高度高于或者低于设定液面范围时，触发报警装置进行报警，以提醒工作人员及时进行处理。避免鱼塘液面长时间处于过高或过低的状态影响鱼类的生长。因此，一方面实现鱼塘液面的实时监测，提高鱼塘液面监测的精度；另一方面可以及时发现鱼塘液面过高或过低的不良情况，进而提高了鱼塘液面监测的及时性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型鱼塘液面监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型鱼塘液面监测装置中单片机的电路示意图；

图3为本实用新型鱼塘液面监测装置中发射驱动电路的示意图；

图4为本实用新型鱼塘液面监测装置中调理电路的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型鱼塘液面监测装置的结构示意图。如图1所示，所述监测装置包括：单片机1、超声波传感器、发射驱动电路3、调理电路4和显示器5；

所述超声波传感器包括发射探头2-1和接收探头2-2，所述发射探头2-1和所述接收探头2-2均设置于鱼塘的上方；

所述单片机1的第一输出控制端与所述发射驱动电路3连接；所述发射驱动电路3与所述发射探头2-1连接，所述发射驱动电路3用于根据所述单片机1的驱动控制信号驱动所述发射探头2-1发射超声波；发射探头2-1发射超声波的周期为200μs，发射的超声波为连续发射的8个40KHz方波的脉冲群。

所述接收探头2-2用于接收所述发射探头2-1发射的超声波，所述接收探头2-2的输出端与所述调理电路4的输入端连接，所述调理电路4的输出端与所述单片机1的输入端连接，所述调理电路4用于对所述接收探头2-2输出的信号进行调理，并将调理后的信号传输至所述单片机1；所述单片机1用于根据接收的调理后的信号确定鱼塘的液面信息；

所述单片机1的第二输出控制端与所述显示器5连接，所述单片机1用于根据所述鱼塘的液面信息生成显示控制指令，并将所述显示控制指令传输至所述显示器5；所述显示器5根据所述显示控制指令显示所述鱼塘的液面信息。

所述监测装置还包括：第一计时器和第二计时器，所述第一计时器和所述第二计时器均与所述单片机1连接。所述第一计时器用于对所述发射探头2-1发射超声波至超声波信号中断之间的时间段进行计时。发射探头2-1发射超声波后第一计时器开始计时，当超声波接触鱼塘的液面时，超声波信号中断，第一计时器结束计时。所述第二计时器用于对所述超声波信号中断至所述接收探头2-2接收到信号的时间段进行计时。超声波接触鱼塘液面时，超声波信号中断，此时第二计时器开始计时，当超声波信号到达接收探头2-2时，也就是接收探头2-2接收到超声波信号时，第二计时器结束计时。此时，单片机可以根据第一计时器和第二计时器所记录的时间，以及不同介质中超声波传播的速度，计算得到鱼塘液面的高度。在计时器计时过程中，为消除压电换能器拖尾的旁瓣干扰，可以延时250μs接收中断信号。

所述监测装置还包括报警装置，所述报警装置与所述单片机的第三输出端连接；所述单片机还用于当所述单片机确定的所述鱼塘的液面信息高于或低于设定液面范围时，生成报警控制指令，并传输至所述报警装置；所述报警装置用于根据所述单片机生成的报警控制指令进行报警。

所述报警装置可以为报警灯，所述报警灯根据所述报警控制指令的不同显示不同的颜色，所述报警控制指令包括第一报警控制指令和第二报警控制指令，当所述鱼塘的液面信息高于设定液面范围时，所述单片机生成第一报警控制指令；当所述鱼塘的液面信息低于设定液面范围时，所述单片机生成第二报警控制指令。

所述报警装置还可以为声音报警器，所述声音报警器根据所述报警控制指令的不同输出不同的报警声音，所述报警控制指令包括第一报警控制指令和第二报警控制指令，当所述鱼塘的液面信息高于设定液面范围时，所述单片机生成第一报警控制指令；当所述鱼塘的液面信息低于设定液面范围时，所述单片机生成第二报警控制指令。

所述单片机1为基于MSP430芯片的单片机，如图2所示，图2为本实用新型鱼塘液面监测装置中单片机的电路示意图。图中为基于MSP430G2553的最小系统电路组成的单片机的示意图，MSP430系列单片机的时钟系统支持系统低功耗运行的需要。通过对三个内部时钟信号的运用，用户可很容易的选择功耗最低，效率最高的系统时钟方案。MSP430G2553单片机运行时可以不接外接晶振，由内部DCO提供时钟信号。

为了给超声波传感器提供足够的能量，既要保证接收信号幅度，又要缩短接收信号的长度，由MSP430G2553控制定时器的比较匹配模块产生频率为40KHz的8个脉冲的脉冲簇，并由MAX3232驱动换能器发射超声波，发射电路如图3所示，图3为本实用新型鱼塘液面监测装置中发射驱动电路的示意图。所述发射驱动电路3为基于MAX3232芯片的驱动电路。MAX3232采用专有低压差发送器输出级，利用双电荷泵在3.0V至5.5V电源供电时能够实现真正的RS-232性能，器件仅需四个0.1uF的外部小尺寸电荷泵电容,即可提供RS-232电平逻辑“1”为+5.5V(倍压电荷泵)和RS-232电平逻辑“0”为－5.5V(反相电荷泵)输出电压。

图4为本实用新型鱼塘液面监测装置中调理电路的示意图。如图4所示，包括：前置放大器与主放大器、多路反馈有源二阶带通滤波器和滞回比较器脉冲形成的电路。

超声波接收传感器利用正压电效应是将超声振动波转换成电信号，由于电信号非常弱，要通过前置放大器放大到一定幅度后，才能送给选频电路进行处理。根据超声波传感器的频率特性可知，超声波接收传感器应与输入阻抗高的前置放大器匹配，才能有较高的接收灵敏度。本实用新型选用两级放大器实现高增益线性放大器，可获得较高的接收灵敏度。

该放大器设计为反相交流放大器，很多交流放大器要求双电源供电，而本实用新型由SUB单电源供电，所以选用可单电源或双电源供电的LM324集成运算放大器。

在测量的距离较远时，所能接收的信号十分微弱，需要对其进行放大，在放大的过程中，干扰信号也同时进行了放大，用中心频率为40KHz有源二阶带通滤波器对信号进行选频，不但可以实现对有用的信号进行识别，还能提高抗干扰能力。多路反馈有源二阶带通滤波器(MFBP)主要特点是元器件的数量少，对元件的容差的灵敏度最低。

最后由施密特触发器构成脉冲形成电路触发MSP430G2553控制定时器的捕获比较模块。电压比较器是对输入信号进行鉴幅与比较的电路，可将任意波形转换成矩形波，所以它是测量电路、自动控制系统、信号处理和波形发生等电路中常用的基本单元。单限比较器具有电路结构简单，灵敏度高优点，但是主要缺点是抗干扰能力差，如果输入电压因受干扰或噪声的影响，单限比较器的输出端电压将会在高低电平之间频繁反复跳变，使电路不能稳定工作。滞回比较器因具有滞回特性，因而也就具有一定的抗干扰能力，从反相输入端输入信号的滞回比较器称为反相滞回比较器(下行滞回比较器)，从同相输入端输入信号的滞回比较器称为同相滞回比较器(上行滞回比较器)，本实用新型选用同相滞回比较器。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种鱼塘液面监测装置，其特征在于，所述监测装置包括：单片机、超声波传感器、发射驱动电路、调理电路和显示器；

所述超声波传感器包括发射探头和接收探头，所述发射探头和所述接收探头均设置于鱼塘的上方；

所述单片机的第一输出控制端与所述发射驱动电路连接；所述发射驱动电路与所述发射探头连接，所述发射驱动电路用于根据所述单片机的驱动控制信号驱动所述发射探头发射超声波；

所述接收探头用于接收所述发射探头发射的超声波，所述接收探头的输出端与所述调理电路的输入端连接，所述调理电路的输出端与所述单片机的输入端连接，所述调理电路用于对所述接收探头输出的信号进行调理，并将调理后的信号传输至所述单片机；所述单片机用于根据接收的调理后的信号确定鱼塘的液面信息；

所述单片机的第二输出控制端与所述显示器连接，所述单片机用于根据所述鱼塘的液面信息生成显示控制指令，并将所述显示控制指令传输至所述显示器；所述显示器根据所述显示控制指令显示所述鱼塘的液面信息。

2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括：第一计时器和第二计时器，所述第一计时器和所述第二计时器均与所述单片机连接；所述第一计时器用于对所述发射探头发射超声波至超声波信号中断之间的时间段进行计时；所述第二计时器用于对所述超声波信号中断至所述接收探头接收到信号的时间段进行计时。

3.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述发射探头发射超声波的周期为200μs，发射的超声波为连续发射的8个40KHz方波的脉冲群。

4.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述单片机为基于MSP430芯片的单片机。

5.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述发射驱动电路为基于MAX3232芯片的驱动电路。

6.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括报警装置，所述报警装置与所述单片机的第三输出端连接；所述单片机还用于当所述单片机确定的所述鱼塘的液面信息高于或低于设定液面范围时，生成报警控制指令，并传输至所述报警装置；所述报警装置用于根据所述单片机生成的报警控制指令进行报警。

7.根据权利要求6所述的监测装置，其特征在于，所述报警装置为报警灯，所述报警灯根据所述报警控制指令的不同显示不同的颜色，所述报警控制指令包括第一报警控制指令和第二报警控制指令，当所述鱼塘的液面信息高于设定液面范围时，所述单片机生成第一报警控制指令；当所述鱼塘的液面信息低于设定液面范围时，所述单片机生成第二报警控制指令。

8.根据权利要求6所述的监测装置，其特征在于，所述报警装置为声音报警器，所述声音报警器根据所述报警控制指令的不同输出不同的报警声音，所述报警控制指令包括第一报警控制指令和第二报警控制指令，当所述鱼塘的液面信息高于设定液面范围时，所述单片机生成第一报警控制指令；当所述鱼塘的液面信息低于设定液面范围时，所述单片机生成第二报警控制指令。