CN214586514U - 一种应用于非接触式水位测量装置的控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于非接触式水位测量装置的控制器，它包括数据采集单元、通信单元、控制处理单元，数据采集单元、通信单元、控制处理单元分别集成在PCB基板上，相邻的两个PCB基板之间通过连接器进行连接；数据采集单元包括数据采集模块；通信单元包括通信天线接口、SIM卡接口；控制处理单元包括微处理器、调试接口、数据传输接口、电源接口。本实用新型的控制器通过将控制处理单元与数据采集单元、通信模块集成于分别集成在PCB板上并连接于一体，实现控制器的功能设置、水位采集及采集数据输出，通过数据传输接口下载升级程序，并通过调试接口外接调试端进行功能调试，以实现水位测量装置的功能升级或者功能修复。

Description

一种应用于非接触式水位测量装置的控制器

技术领域

本实用新型涉及水位监测领域，特别涉及一种应用于非接触式水位测量装置的控制器。

背景技术

水位测量装置主要用于渠道的水位数据采集；目前市面上的水位测量装置主要为接触式，接触式水位测量装置的测量精度和寿命容易受到水质影响，特别是腐蚀性强的污水，导致接触式水位测量装置的使用场景受到了一定的限制。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于提供一种应用于非接触式水位测量装置的控制器，它通过将控制处理单元与数据采集单元、通信单元分别集成在PCB板上，并通过连接器将各PCB板进行连接于一体，实现渠道水位采集及采集数据输出，并通过调试接口外接调试端，对控制器的功能进行调试，以解除水位测量装置在使用过程中的故障。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种应用于非接触式水位测量装置的控制器，包括数据采集单元、通信单元、控制处理单元，数据采集单元、通信单元、控制处理单元分别集成在PCB基板上，相邻的两PCB基板之间通过连接器进行连接，所述数据采集单元包括数据采集模块；所述通信单元设置有通讯模块、SIM卡，通讯模块上设计有SIM卡接口；所述控制处理单元包括微处理器、调试接口、数据传输接口、电源接口。

优选的，所述控制处理单元还包括干簧管接口。

优选的，控制处理单元还包括JTAG接口，JTAG接口分为主接口和辅助接口。

通过以上进一步的优化，实现程序下载时或者对水位测量装置的功能升级及功能修复的接口选择，提升水位测量装置运行效率。

优选的，所述调试接口为蓝牙调试接口，并在控制处理单元设置有与蓝牙调试接口对应的蓝牙模块。

通过以上进一步的优化，方便对蓝牙模块运行状态的测试，实现短距离无线通信。

优选的，所述控制处理单元上还包括有状态指示灯接口。

增加状态指示灯接口的功能在于，在调试工作中，能通过外接的调试灯直接了解调试状态。

优选的，所述控制处理单元与数据采集单元之间的连接器为板载连接器，板载连接器为50位双排针直针，排针间距为0.5mm；所述控制处理单元与通信模块之间的连接器为排针连接器，排针连接器为10位双排针直针，排针间距为2.0mm。

优选的，所述控制处理单元还包括状态指示灯；所述指示灯至少为三个，每个信号指示灯的颜色不同。

增加指示灯的功能在于，通过指示灯能直观的了解用以显示电源、网络、蓝牙等信号的状态，电源、网络、蓝牙等是否接通。

优选的，相邻的两个PCB基板之间设置有支撑单元，所述支撑单元为至少一根立柱，立柱分为独立的支撑柱和连接柱，支撑柱及连接柱的中心设置有连接孔，连接杆穿过连接孔将支撑柱和连接柱连接于一体。

在相邻的两个PCB基板之间设置支撑单元，主要是用于固定PCB基板，避免水位测量装置在使用过程中由于外力的作用而导致控制器收到损坏。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型的控制器通过将控制处理单元与数据采集单元、通信模块集成于分别集成在PCB板上，并通过连接器将各PCB板进行连接于一体，实现控制器的功能设置，以控制水位测量装置实现渠道水位采集及采集数据输出，当控制器出现故障时，可以通过数据传输接口外接显示设备读取设备运行日志信息，同时也可以通过数据传输接口下载升级程序，并通过调试接口外接调试端进行功能调试，以实现水位测量装置的功能升级或者功能修复。

2、本实用新型的控制器中控制处理单元上还设置有JTAG接口，JTAG接口主要用于下载程序，水位测量装置的控制器可以先通过JTAG接口下载程序，实现水位测量装置功能的原始设置，而当水位测量装置投入使用状态后，水位测量装置的功能功能升级或者功能修复等可以通过数据传输接口进行程序下载予以实现。

3、本实用新型的控制器中还设置有干簧管接口，通过干簧管接口可以连接干簧管，干簧管内部为真空，当感受到一定强度的磁场后内部触点闭合或断开，这样即可通过无接触的方式实现了对水位测量装置的开启。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

通信单元1、控制处理单元2、数据采集单元3、排针连接器4、板载连接器5、支撑单元6、SIM卡接口1-1、通信天线接口1-2、蓝牙调试接口2-1、蓝牙模块2-2、数据传输接口2-3、调试指示灯接口2-4、辅助接口2-5、干簧管接口2-6、信号指示灯2-7、主接口2-8、微处理器2-9、电源接口2-10、雷达模块3-1

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。下面将结合附图和具体实施对本发明作进一步说明。

参见图1，一种应用于非接触式水位测量装置的控制器，包括通信单元1、控制处理单元2、数据采集单元3，通信单元1主要设置有通讯模块，通讯模块集成在第一PCB基板上，控制处理单元2成在第二PCB基板上，数据采集单元3集成在第三PCB基板上，相邻的两个PCB基板之间通过连接器进行连接，其中第二PCB基板与第三PCB基板之间的连接器为板载连接器5，板载连接器5为50位双排针直针，排针间距为0.5mm；第一PCB基板与第二PCB基板之间的连接器为排针连接器4，排针连接器4为10位双排针直针，排针间距为2.0mm。通过板载连接器5实现第二PCB基板与第三PCB基板之间电流及信号的传输。通过排针连接器4实现第一PCB基板与第二PCB基板之间电流及信号的传输。

控制处理单元2包括微处理器2-9、调试接口、数据传输接口2-3、电源接口2-10、干簧管接口2-6；微处理器2-9、调试接口、数据传输接口2-3、电源接口2-10、干簧管接口2-6集成在第二PCB基板上。本实施例中的微处理器2-9采用STM32L4R5集成芯片，芯片上集成32-512KB的Flash存储器或6-64KB的SRAM存储器，在工作状态中能采用低功耗模式运行。数据传输接口2-3具有数据输出及下载程序的功能，可以输出控制器的运行状况；所述电源接口2-10通过外接供电装置，为控制器提供电能。通过干簧管接口2-6连接干簧管，干簧管内部为真空，当感受到一定强度的磁场后内部触点闭合或断开，这样即可通过非接触的方式实现了对水位测量装置的开启。当然微处理器2-9也可以采用但不限于STM32L4R5集成芯片，以实现控制器的运行及数据存储功能。

通讯模块上设计有SIM卡接口1-1、通信天线接口1-2，在SIM卡接口1-1上插上SIM卡，或者是直接将SIM卡固定焊装在SIM卡接口1-1上，实现水位测量装置与移动终端的无线数据收发。通讯模块有电平转换电路、通信芯片，电平转换电路将通信芯片输出信号的电平转换为和微处理器2-9电平一致，使通信芯片和微处理器2-9之间的通信正常进行。通过通信天线接口1-2外接通信天线实现水位测量装置通信信号的接收和发送。

本实用新型中的数据采集单元3以采用雷达模块3-1进行数据采集为例；雷达模块3-1集成在第三PCB基板上，雷达模块3-1主要包含雷达传感器、电平转换芯片，其中，雷达传感器实现雷达波的产生、发送、接收以及数据初步处理；电平转换芯片将雷达传感器输出信号的电平转换为和微处理器2-9电平一致，使传感器和微处理器2-9之间的通信正常进行。雷达模块3-1将采集的水位数据进行初步处理，然后将处理后的数据传输给控制处理单元2，控制处理单元2将接收的数据进行存储并通过通信单元1传输给近端或远端的终端。

为了固定第一PCB基板、第二PCB基板及第三PCB基板，在PCB基板之间设置有支撑单元6，支撑单元6将第一PCB基板、第二PCB基板及第三PCB基板分隔成三层，所述支撑单元6为至少一根立柱，立柱分为独立的支撑柱和连接柱，支撑柱及连接柱的中心设置有连接孔。在本实施例中，第一PCB基板、第三PCB基板的四个角设置有通孔，第二PCB基板与第一PCB基板及第三PCB基板上的通孔相应的位置上设置有过孔，通孔或过孔小于支撑柱及连接柱。将四根支撑柱设置在第一PCB基板、第二PCB基板的通孔或过孔相应的位置，将四根连接柱设置在第二PCB基板、第三PCB基板的通孔或过孔相应的位置，然后将连接杆穿过支撑柱及连接柱上的连接孔，即将第一PCB基板、第二PCB基板及第三PCB基板相对应固定。保证了控制器在使用过程中，或在外力作用下的各PCB基板的位置稳定性。由于铜质材料加工精度高，稳定性好，在本实施例中，立柱采用铜质材料制成，当然也可以采用其他材料制成。

工作原理：控制器先通过数据传输接口2-3下载程序，实现水位测量装置功能的原始设置，以致水位测量装置能够达到需求功能。当水位测量装置投入使用状态后，通过强磁性开关设备靠近干簧管接口2-6外接的干簧管，触发控制器处于开启状态，数据采集单元3所采集的数据输出至控制处理单元2，通过控制处理单元2中微处理器2-9进行数据存储及数据处理，同时通过通信单元1将处理后的采集数据向外端发送。当控制器的运行出现故障时，可以通过数据传输接口2-3外接显示设备读取水位测量装置的运行日志信息，同时也可以通过数据传输接口2-3下载修复程序或升级程序，并通过调试接口外接调试端进行功能调试，以实现水位测量装置的功能修复或者功能升级。

进一步的，在第二PCB基板上还集成JTAG接口。JTAG接口主要用于下载程序，JTAG接口相对数据传输接口2-3下载程序的速度较快，同时可以实现水位测量装置的单步调试和在线仿真功能，能满足控制器在研发或批量生产阶段中大量程序下载。JTAG接口分为主接口2-8和辅助接口2-5，主接口2-8用于外接程序编辑设备，辅助接口2-5用于选择是否通过JTAG接口进行程序下载。辅助接口2-5由两个金属插针组成，当两个金属插针短路连接时，辅助接口2-5处于短接状态，水位测量装置的控制器则通过数据传输接口2-3下载程序，当两个金属插针未连通时，辅助接口2-5处于断接状态，水位测量装置的控制器则通过JTAG接口进行程序下载。控制器在使用过程中，可以先通过JTAG接口下载程序，来实现水位测量装置功能的原始设置，而当水位测量装置投入使用状态后，不需要下载大量程序时，水位测量装置的功能升级或者功能修复等可以通过数据传输接口2-3进行程序下载予以实现。

进一步的，将调试接口设置为蓝牙调试接口2-1，并在第二PCB基板上设置有与蓝牙调试接口2-1对应的蓝牙模块2-2。蓝牙调试接口2-1通过线缆与电脑中的开发软件连接，测试蓝牙模块2-2的运行状态，实现短距离无线通信。控制器可以实现短距离的信号收发及实现参数配置。当控制器出现故障时，将移动终端置于蓝牙模块2-2的信号识别范围内，开启移动终端的蓝牙，即可查找故障原因。

进一步的，在第二PCB基板上设置有调试指示灯接口2-4。调试指示灯接口2-4外接调试指示灯，以在控制器处于调试的状态下显示水位测量装置运行是否正常。

进一步的，在第二PCB基板上设置有信号指示灯2-7，信号指示灯2-7至少为三个，每个信号指示灯2-7的颜色不同，用以显示电源、网络、蓝牙等信号的状态，如当电源、网络、蓝牙接通后，电源信号指示灯、网络信号指示灯、蓝牙信号指示灯则处于点亮状态，否则，信号指示灯则为熄灭状态。通过信号指示灯2-7的状态，即可判断电源、网络、蓝牙等是否接通。

Claims (8)

1.一种应用于非接触式水位测量装置的控制器，包括数据采集单元、通信单元、控制处理单元，其特征在于：数据采集单元、通信单元、控制处理单元分别集成在PCB基板上，相邻的两个PCB基板之间通过连接器进行连接；

所述数据采集单元包括数据采集模块；

所述通信单元设置有通讯模块、SIM卡，通讯模块上有SIM卡接口；

所述控制处理单元包括微处理器、调试接口、数据传输接口、电源接口。

2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于：所述控制处理单元还包括干簧管接口。

3.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于：所述控制处理单元还包括JTAG接口，JTAG接口分为主接口和辅助接口。

4.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于：所述调试接口为蓝牙调试接口，并在控制处理单元设置有与蓝牙调试接口对应的蓝牙模块。

5.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于：所述控制处理单元上还包括有状态指示灯接口。

6.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于：所述控制处理单元与数据采集单元之间的连接器为板载连接器，板载连接器为50位双排针直针，排针间距为0.5mm；所述控制处理单元与通信模块之间的连接器为排针连接器，排针连接器为10位双排针直针，排针间距为2.0mm。

7.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于：所述控制处理单元还包括指示灯；所述指示灯至少为三个，每个信号指示灯的颜色不同。

8.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于：相邻的两个PCB基板之间设置有支撑单元，所述支撑单元为至少一根立柱，立柱分为独立的支撑柱和连接柱，支撑柱及连接柱的中心设置有连接孔，连接杆穿过连接孔将支撑柱和连接柱连接于一体。

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