CN212364258U - 智能水情检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种检测设备，特别涉及到一种结构简单、功耗低的智能水情检测装置。LCD显示模块、PH传感器、测距传感器以及键盘控制模块均与MCU连接；PH传感器和测距传感器均通过减法电路模块降压后接入MCU，PH传感器和测距传感器向减法电路模块输入2.8V～3.8V的传感器电压信号，通过减法电路模块降压为0.3V～1.3V的低电压信号输入MCU。本实用新型在电子设备中加入智能水情检测装置，通过MCU、电源模块、LCD显示模块、PH传感器、测距传感器以及键盘控制模块等的配合，能够方便地进行水情检测，而且具有结构简单、检测准确的特点。减法电路模块的设计，能够方便地将传感器信号的高电压方便地转化为MCU需要的低电压信号，方便进行信号的处理，使得检测方便准确。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种检测设备，特别涉及到一种结构简单、功耗低的智能水情检测装置。
背景技术
水情检测系统具有重要的实际意义。一方面可以道水情信息进行实时监测，为防汛抗灾提供准确、及时的数据信息。另一方面PH测量被广泛应用于环保、污水处理、科研、制药、发酵、化工、养殖、自来水等领域。该仪器也是食品厂、饮用水厂办QS、HACCP认证中的必备检验设备。现有技术中，传感器检测的信号一般电压较大，造成控制芯片的功耗变高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：将传感器信号采集的高电压信号转化为MCU需要的低电压信号。因此，本申请的发明点是：在传感器与MCU之间增设减法电路模块。
本实用新型通过下述技术方案实现：智能水情检测装置，包括MCU、电源模块、LCD显示模块、PH传感器、测距传感器以及键盘控制模块，所述的电源模块与所述的MCU连接，为其供电；所述的LCD显示模块、PH传感器、测距传感器以及键盘控制模块均与所述的 MCU连接；所述的PH传感器和测距传感器均通过减法电路模块降压后接入MCU，所述的 PH传感器和测距传感器向减法电路模块输入2.8V～3.8V的传感器电压信号，通过减法电路模块降压为0.3V～1.3V的低电压信号输入MCU。
进一步的，为更好地实施本实用新型，特别采用如下述设置：所述的减法电路模块包括运算放大器U，该运算放大器U的正向输入端依次连接R3和传感器电压信号输入端，该运算放大器U的反向输出端通过R2连接到正向输出端，正向输出端作为信号电压输出端接入 MCU，反向输出端和R2的连接点依次连接有R1和基准电压输入端；所述的R3和正向输入端的连接点连接有R4，该R4的另一端接地。
进一步的，为更好地实施本实用新型，特别采用如下述设置：所述的R1、R2、R3以及R4均为1KΩ。
进一步的，为更好地实施本实用新型，特别采用如下述设置：所述的MCU采用Msp430 处理器。
进一步的，为更好地实施本实用新型，特别采用如下述设置：所述的测距传感器采用超声波传感器。
进一步的，为更好地实施本实用新型，特别采用如下述设置：所述的超声波传感器采用 HC-SR04超声波传感器。
进一步的，为更好地实施本实用新型，特别采用如下述设置：所述的PH传感器采用E-201-C型PH玻璃电极传感器。
进一步的，为更好地实施本实用新型，特别采用如下述设置：所述的LCD显示模块采用 LCD12864显示屏。
进一步的，为更好地实施本实用新型，特别采用如下述设置：所述的电源模块还包括有采用L7805稳压芯片的稳压电路。
本实用新型具有如下的优点和有益效果：本实用新型在电子设备中加入智能水情检测装置，通过MCU、电源模块、LCD显示模块、PH传感器、测距传感器以及键盘控制模块等的配合，能够方便地进行水情检测，而且具有结构简单、检测准确的特点。减法电路模块的设计，能够方便地将传感器信号的高电压方便地转化为MCU需要的低电压信号，方便进行信号的处理，使得检测方便准确。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。
图1为本实用新型的智能水情检测装置的一种结构框图；
图2为本实用新型的智能水情检测装置的减法电路模块的一种电路图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
实施例：
如图1、图2所示，本实用新型的智能水情检测装置，包括MCU、电源模块、LCD显示模块、PH传感器、测距传感器以及键盘控制模块，所述的电源模块与所述的MCU连接，为其供电；所述的LCD显示模块、PH传感器、测距传感器以及键盘控制模块均与所述的MCU 连接；所述的PH传感器和测距传感器均通过减法电路模块降压后接入MCU，所述的PH传感器和测距传感器向减法电路模块输入2.8V～3.8V的传感器电压信号，通过减法电路模块降压为0.3V～1.3V的低电压信号输入MCU。
本实用新型在电子设备中加入智能水情检测装置，通过MCU、电源模块、LCD显示模块、PH传感器、测距传感器以及键盘控制模块等的配合，能够方便地进行水情检测，而且具有结构简单、检测准确的特点。减法电路模块的设计，能够方便地将传感器信号的高电压方便地转化为MCU需要的低电压信号，方便进行信号的处理，使得检测方便准确，并且大大地降低了功耗，节约了电能，对于野外的检测工作具有重要的意义。所述的键盘控制模块，主要设计有开关键、唤醒键以及切换键。
作为优选的，在上述实施例的基础上，为进一步更好地实施本实用新型，所述的减法电路模块包括运算放大器U，该运算放大器U的正向输入端依次连接R3和传感器电压信号输入端，该运算放大器U的反向输出端通过R2连接到正向输出端，正向输出端作为信号电压输出端接入MCU，反向输出端和R2的连接点依次连接有R1和基准电压输入端；所述的R3 和正向输入端的连接点连接有R4，该R4的另一端接地。这样设计以后，将基准电压输入端输入2.5V基准电压，当传感器电压信号输入端输入电压2.8V～3.8V的信号电压的时候，通过减法电路模块可以获取0.3V～1.3V模拟信号，能够方便MCU进行AD采样。采用减法运算后，虽然电路较为复杂，但是经过减法电路模块后将传感器电压信号降为低电压，再进入 MCU处理,功耗小。值得注意的是，为了方便测量和处理所述的R1、R2、R3以及R4均采用相同阻值，一般可以采用1KΩ。
作为优选的，在上述实施例的基础上，为进一步更好地实施本实用新型，所述的MCU 采用Msp430处理器。具有工作电压低，功耗低的特点,特别适用于长期用电池供电的设备。 16位度很高的AD采样；灵活的时钟使用模式，使得成本低。
所述的测距传感器可以采用其他传感器如采用红外线传感器，通过发射红外线，接收红外线经过一系列计算得出水位，但是这种方式对于野外环境来说影响因素较多，测量不准确，因此作为优选的方式是，所述的测距传感器采用超声波传感器，通过声波的发送和反馈精确地计算出水位。
作为优选的，在上述实施例的基础上，为进一步更好地实施本实用新型，所述的超声波传感器采用HC-SR04超声波传感器，具有性能稳定,测度距离精确的优点。
作为优选的，在上述实施例的基础上，为进一步更好地实施本实用新型，所述的PH传感器采用E-201-C型PH玻璃电极传感器，这种复合带温补电极，适合于测量介质温度波动较大的场合,抗干扰性较强，采样精度能达到系统要求，本方案达到了利用传感器输出模拟信号，再用温度校验以及两点校验法进行校验，以便于达到更高的精度。
作为优选的，在上述实施例的基础上，为进一步更好地实施本实用新型，所述的LCD显示模块采用LCD12864显示屏。Msp430超低功耗系列微型处理器作为系统主控中心，采集超声波的数字信号以及电源电压和PH传感器的模拟信号，在经过精密的转换和计算获得PH值和水位高度，通过PMOS场效应管控制导通实现超低功耗运行，在需要检测的时候通过按键唤醒检测，并在降低功耗过后的LCD12864显示屏上显示。
作为优选的，在上述实施例的基础上，为进一步更好地实施本实用新型，所述的电源模块还包括有采用L7805稳压芯片的稳压电路，具有稳定性好,瞬态响应速度快,可靠性高的优点。
作为一种优选的实施方式，系统需要实现显示电源电压值、PH值、水位高度值，还需要在不测量时进入低功耗的待机模式。在程序设计时，利用按键模块的按键实现单片机进入和退出低功耗模式。
在正常工作模式中，利用发射超声波和反馈超声波两次超声脉冲时间间隔求得水位，使用AD采样得到PH电压和电源电压，通过数据转换后将电源电压、PH值、水位高度值在液晶上进行显示。在待机工作模式中，将系统中主要电路的电源关闭，包括LCD12864显示屏的背光，仅留下Msp430的供电电路，使系统电流小于50uA。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.智能水情检测装置，包括MCU、电源模块、LCD显示模块、PH传感器、测距传感器以及键盘控制模块，所述的电源模块与所述的MCU连接，为其供电；所述的LCD显示模块、PH传感器、测距传感器以及键盘控制模块均与所述的MCU连接；其特征在于：所述的PH传感器和测距传感器均通过减法电路模块降压后接入MCU，所述的PH传感器和测距传感器向减法电路模块输入2.8V～3.8V的传感器电压信号，通过减法电路模块降压为0.3V～1.3V的低电压信号输入MCU。
2.根据权利要求1所述的智能水情检测装置，其特征在于：所述的减法电路模块包括运算放大器U，该运算放大器U的正向输入端依次连接R3和传感器电压信号输入端，该运算放大器U的反向输出端通过R2连接到正向输出端，正向输出端作为信号电压输出端接入MCU，反向输出端和R2的连接点依次连接有R1和基准电压输入端；所述的R3和正向输入端的连接点连接有R4，该R4的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的智能水情检测装置，其特征在于：所述的R1、R2、R3以及R4均为1KΩ。
4.根据权利要求1所述的智能水情检测装置，其特征在于：所述的MCU采用Msp430处理器。
5.根据权利要求1所述的智能水情检测装置，其特征在于：所述的测距传感器采用超声波传感器。
6.根据权利要求5所述的智能水情检测装置，其特征在于：所述的超声波传感器采用HC-SR04超声波传感器。
7.根据权利要求1所述的智能水情检测装置，其特征在于：所述的PH传感器采用E-201-C型PH玻璃电极传感器。
8.根据权利要求1所述的智能水情检测装置，其特征在于：所述的LCD显示模块采用LCD12864显示屏。
9.根据权利要求1所述的智能水情检测装置，其特征在于：所述的电源模块还包括有采用L7805稳压芯片的稳压电路。
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