CN216772219U

CN216772219U - 多节点检测电路、多节点系统及多节点系统装置

Info

Publication number: CN216772219U
Application number: CN202122694141.6U
Authority: CN
Inventors: 郑彦朴
Original assignee: Guangzhou Xaircraft Technology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Xaircraft Technology Co Ltd
Priority date: 2021-11-04
Filing date: 2021-11-04
Publication date: 2022-06-17
Anticipated expiration: 2031-11-04

Abstract

本申请提供了一种多节点检测电路和多节点系统。多节点检测电路包括：分压电路，包括多个第一电阻以及分别与多个第一电阻并联连接的多个开关，多个第一电阻具有不同的阻值，多个开关用于在外物触发下闭合或断开，以根据不同节点的变化改变分压电路的等效电阻；处理装置，处理装置通过检测接口连接分压电路，用于检测分压电路的等效电压，并根据等效电压识别不同的节点。本申请的多节点检测电路，通过一个接口识别多节点检测电路中的各个节点，并且使分压电阻的电压呈等差数列的方式，使得相邻节点之间的电压差均衡，从而避免了因相邻节点的电压差过小而导致无法识别节点的情况。

Description

多节点检测电路、多节点系统及多节点系统装置

技术领域

本申请涉及检测电路领域，并且更为具体地，涉及一种多节点检测电路和多节点系统。

背景技术

多节点检测技术是指利用多个测量节点检测某些物理量变化的系统。例如，目前，可以利用多节点系统来检测液位或温度等物理量的变化，即通过检测或识别不同的节点来确定当前的物理量。

在检测或识别多节点系统中的不同节点时，一种方式是采用多个输入/输出(I/O)接口，每个I/O接口对应一个节点，然而，在识别的节点较多时，这种方式会占用较多的I/O资源。另一种方式是采用模拟数字转换器与分压电路结合，但是这种方式在受到外部干扰时存在无法正常识别节点的现象。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种多节点检测电路和多节点系统。

第一方面，本申请的实施例提供了一种多节点检测电路，包括：分压电路，包括多个第一电阻以及分别与多个第一电阻并联连接的多个开关，多个第一电阻具有不同的阻值，多个开关用于在外物触发下闭合或断开，以根据不同节点的变化改变分压电路的等效电阻；处理装置，处理装置通过检测接口连接分压电路，用于检测分压电路的等效电压，并根据等效电压识别不同的节点。

在本申请某些实施例中，多个第一电阻的阻值基于多个第一电阻分别与检测接口之间的距离呈线性递增或递减，以使得处理装置检测到的相邻节点之间的等效电压差大于预设阈值。

在本申请某些实施例中，多个第一电阻的阻值基于多个第一电阻分别与检测接口之间的距离等差数列设置，以使得处理装置检测到的相邻节点之间的电压差相同。

在本申请某些实施例中，分压电路通过第二电阻与电源连接，分压电路与第二电阻之间具有连接点，处理装置包括处理器和模拟数字转换器，处理器通过模拟数字转换器上的检测接口与连接点连接，以检测连接点上的电压作为等效电压。

在本申请某些实施例中，多个第一电阻中的每个第一电阻由至少一个电阻拼凑而成。

在本申请某些实施例中，多个第一电阻等距离排列。

第二方面，本申请的实施例提供了一种多节点系统，包括第一方面任一实施例的多节点检测电路。

在本申请某些实施例中，多节点系统为液位测量装置，外物为具有磁性的浮子，节点用于表征液位。

在本申请某些实施例中，多节点系统为按键检测电路。

在本申请某些实施例中，多节点系统为总线系统。

在本申请某些实施例中，多节点系统为物料箱。

本申请的多节点检测电路，通过一个接口识别多节点检测电路中的各个节点，并且使分压电阻的电压呈等差数列的方式，使得相邻节点之间的电压差均衡，从而避免了因相邻节点的电压差过小而导致无法识别节点的情况。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的液位检测系统的结构示意图。

图2为本申请一实施例提供的多节点检测电路的电路结构示意图。

图3为本申请另一实施例提供的多节点检测电路的电路结构示意图。

图4为本申请一实施例提供的液位测量装置的结构示意图。

图5为本申请另一实施例提供的液位测量装置的结构示意图。

图6为本申请一实施例提供的多节点检测电路的多个第一电阻的阻值大小的示意图。

图7为本申请一实施例提供的多节点检测电路的各节点分压大小的示意图。

图8为采用相同电阻串联的分压方式时各节点的等效电阻的电压的示意图。

图9a为本申请一实施例提供的物料箱一个视角的结构示意图。

图9b为本申请一实施例提供的物料箱另一个视角的结构示意图。

图9c为本申请一实施例提供的物料箱的检测机构一个视角的结构示意图。

图9d为本申请一实施例提供的物料箱的检测机构另一个视角的结构示意图。

图10a为本申请一实施例提供的药箱的结构示意图。

图10b为本申请一实施例提供的药箱的测量组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的实施例。虽然附图中显示了本申请的某些实施例，然而应当理解的是，本申请可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本申请。应当理解的是，本申请的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本申请的保护范围。

多节点系统可以采用模拟数字转换器(Analog to Digital Converter，ADC)与分压电路相结合的方式，例如，通过一个ADC接口结合多个相同阻值的电阻串联而成的分压电路来实现。这种方式实现简单，而且与采用多个I/O接口的多节点系统相比，尤其对于节点数量较大的情况，能够节省大量的I/O资源。然而，本申请的发明人在长期研究过程中发现，这种方式在受到外部干扰时存在无法正常识别节点的现象，而这种现象是因为相邻节点之间的电压差不均衡造成的。由于分压方式是采用多个相同电阻串联的方式，假设第一个节点的电压是U，则第二个节点电压是1/2*U，第三个节点的电压是1/3*U，第N个节点的电压是1/N*U，即节点的电压与节点的序号为反比例函数，可以用y＝k/x+b来表示。这样，距离ADC接口越远，相邻节点之间的电压差就越小，稍微有点干扰就无法正常区分。当然，也可以用更高位的ADC来解决这个问题，但成本更高，而且对于距离较大的节点，并没有必要采用更高位的ADC，造成不必要的浪费。由于ADC的最大电压量程是一个常量，资源是有限的，如果一对相邻节点之间的电压差大，另一对相邻节点之间的电压差就会变小。

应理解，在多节点系统中，不同的节点对应不同的物理量，例如，在液位检测电路中，不同的节点对应液位。

图8为采用相同电阻串联的分压方式时各节点的等效电阻的电压的示意图，其中横坐标为节点序号，纵坐标为各个节点等效电阻的电压值，单位为伏特。如图8 所示，随着节点序号的增加，相邻节点之间的电压差越来越小，导致该分压电路稍微有些干扰就无法正常识别节点。

为了解决多节点系统难以准确识别节点的问题，本申请的实施例提供了一种多节点检测电路，将分压电阻的阻值按照等差数列设置，以使相邻节点之间的电压差趋于一致，即采用等差数例分压的方式，保证各个节点分到的资源均衡。

下面以液位检测系统为例说明本发明的应用场景。

图1为本申请一实施例提供的液位检测系统的结构示意图。

液位检测系统100是对盛放液体的容器的液位进行检测的系统。如图1所示，液位检测系统100可以包括开关110、液位检测电路120、控制器130以及显示器1 40。

开关110可以为液位传感器，与液位检测电路120连接，两者可以沿液位的高度方向并行设置，两者相互配合实现对液位的检测或识别。例如，液位传感器110 可以为霍尔传感器，用于设置有磁铁的浮子配合以检测液位；而液位检测电路120 包括ADC和分压电路，其中ADC的检测接口与分压电路连接，用于通过检测接口检测到的电压的变化来识别不同的液位，分压电路包括串联连接的分压电阻以及对应的开关构成的电路。当浮子随水位变化到某个高度时，浮子上的磁铁能够吸引分压电路中的对应开关(如霍尔传感器)动作，将一部分分压电阻从液位检测电路1 20中去除或者添加到液位检测电路120中，从而改变ADC的检测接口检测到的电压，并通过电压的不同来识别不同的液位。

图2为本申请一实施例提供的多节点检测电路的电路结构示意图。如图2所示，该多节点检测电路的电路结构包括分压电路210、第二电阻220和处理装置230。

分压电路210包括多个第一电阻211以及分别与多个第一电阻211并联连接的多个开关，多个第一电阻211具有不同的阻值，多个开关由用于表征不同节点的变化的外物触发，以根据不同节点的变化改变分压电路的等效电阻。第一电阻211的阻值大小可以表示为R_a1、R_a2……R_an。多个第一电阻211中的每个第一电阻211可以由至少一个常见电阻拼凑而成，例如，可以直接用一个常用电阻作为第一电阻2 11，也可以用一个以上的电阻进行串联和/或并联以形成相应阻值的第一电阻211。其中，对于每个第一电阻211并联的开关，该开关的一端可以与相应的第一电阻的一端连接，且该开关的另一端可以接地。

在一实施例中，分压电路210通过第二电阻220与电源连接，分压电路210与第二电阻220之间具有连接点。第二电阻220可以为定值电阻。第二电阻220也可以称为上拉电阻，第二电阻220的阻值大小用R_up表示。

处理装置230通过检测接口连接分压电路210，用于检测分压电路210的等效电压，并根据等效电压识别不同的节点。

在一实施例中，处理装置230包括模拟数字转换器231和处理器232，处理器 232通过模拟数字转换器231上的检测接口与连接点连接，以检测连接点上的电压 V_ADC作为等效电压。处理器232可以为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU) 或系统级芯片(Systemon Chip，SOC)。模拟数字转换器231用于将不同的电压值V_ADC转换成不同的信号，并由处理器232进行进一步处理。

在一实施例中，多个第一电阻211可以等距离排列。

设第一个节点的位置为a₁，a₁在第二电阻220与第一个第一电阻211之间(即 R_up与R_a1之间)，第二个节点的位置a₂在第一个第一电阻211和第二个第一电阻2 11之间(即R_a1与R_a2之间)，以此类推，最后一个节点的位置为a_N，总的节点的数量为N。ADC满量程电压为V_full，则相邻节点的间距为d＝(a_N-a₁)/(N-1)，a_N-a₁表示第一个节点与第N个节点之间的间距，因此第m个节点到第一个节点a₁的距离为(m-1)*d，可以计算出各个节点到第一个节点a₁的距离，其中，m为整数，且1 ≤m≤N。

在一实施例中，多个第一电阻211的阻值根据与检测接口之间的距离按照等差数列设置，以使得处理装置230检测到的相邻节点之间的电压差相同。

可选地，每个第一电阻211分别与一个开关并联，该开关可以由对应的外物控制闭合或断开，例如开关可以为干簧管，也可以为液位传感器或霍尔传感器，基于开关为霍尔传感器的情形，相应的外物可以为带有磁性的物体或配置有通电模块的无磁性金属导体。多个第一电阻211的等效电阻的阻值大小可以表示为R_dn。多个第一电阻211的等效电阻R_dn也可以称为下拉电阻R_dn，下拉电阻R_dn在各个开关的控制下呈现出不同的阻值大小。

由于输入到ADC的分压值V_ADC＝V_full*R_dn/(R_dn+R_up)，可以设置V_ADC为递增序列，此时设置R_up为定值，则根据R_dn＝V_ADC*R_up/(V_full-V_ADC)，可以相应计算出各个节点的R_dn值，再基于各个节点的R_dn值即可计算得到各个第一电阻211的阻值，例如，对于位于第m个节点和第m-1个节点之间的第一电阻211，其阻值可以通过 R_dn(m)-R_dn(m-1)计算得到，其中，R_dn(m)表示第m个节点处的等效电阻阻值，R_dn(m-1) 表示第m-1个节点处的等效电阻阻值。上述计算可以通过excel实现，也可以通过编程处理。

图7为本申请一实施例提供的多节点检测电路的多个第一电阻211的阻值大小的示意图，图8为本申请一实施例提供的多节点检测电路的各节点分压大小的示意图。如图7和图8所示，只需确定第一个节点的电压值、最后一个节点的电压值、总的节点的数量N、ADC的满量程电压V_full，最终各节点分压呈现的公式形态为 y＝kx+b，呈线性发展。

图3为本申请另一实施例提供的多节点检测电路的电路结构示意图。如图3所示，该电路结构包括分压电路310、第二电阻320和处理装置330。分压电路310 包括多个第一电阻311以及分别与多个第一电阻311并联连接的多个开关312，多个第一电阻311具有不同的阻值，多个开关312由用于表征不同节点的变化的外物触发，以根据不同节点的变化改变分压电路的等效电阻。处理装置230包括模拟数字转换器331和处理器332。关于分压电路310、多个第一电阻311、第二电阻320、处理装置330、模拟数字转换器331和处理器332的具体内容，可以参考上述实施例中关于分压电路210、多个第一电阻211、第二电阻220、处理装置230、模拟数字转换器231和处理器232的描述，为避免重复，此处不再赘述。

本申请的实施例提供了一种多节点系统，包括上述任一实施例的多节点检测电路；传感器，用于根据不同节点的变化控制多节点检测电路中的开关闭合或断开。

本申请的多节点检测电路可以应用在各种多节点系统中，例如液位测量装置。图4为本申请一实施例提供的液位测量装置的结构示意图，该液位测量装置的多节点检测电路的电路结构包括分压电路410、第二电阻420和处理装置430。分压电路410包括多个第一电阻411以及分别与多个第一电阻411并联连接的多个开关 412。该实施例的开关412可以为液位传感器，用以检测可以使液位传感器感应到并触发相应信号的外物，例如，在采用霍尔传感器作为液位传感器时，该外物可以是具备磁性的浮子，也可以是具备通电模块的无磁性金属浮子(无磁性金属浮子通过通电模块通电后，可引起磁场的变化，进而可以使得霍尔传感器感应到磁场变化而触发相应操作)。由此一来，当浮子随着液面漂浮到某个开关412的附近或外侧时，相应的开关412可以检测到浮子，进而被触发闭合，使得液面以下的开关对应的电阻都被短路，由此形成与液面液位对应的节点，并导致分压电路410的等效电阻的阻值发生变化，由此即可推断出液面所处的当前液位。关于分压电路410、多个第一电阻411、第二电阻420和处理装置430的具体内容，可以参考上述实施例中关于分压电路310、多个第一电阻311、第二电阻320和处理装置330的描述，为避免重复，此处不再赘述。

以下对本申请实施例提供的液位测量装置的液位检测原理进行说明：

如图4所示，当液位的高度在R_a(n-1)和R_an之间时，此时R_a1至R_a(n-1)的开关412 未检测到浮子，与R_a1至R_a(n-1)分别并联的各个开关412为断开状态；处于液位之下的R_an的开关412检测到浮子，与R_an并联的开关412闭合，分压电路410的等效电阻R_dn的阻值大小为处于液位之上的R_a1至R_a(n-1)的阻值的总和。通过将第一电阻411(即R_a1至R_an)的阻值设置为等差数列，可以匹配出线性的分压序列，便于处理装置430区分各个节点，进而准确识别出不同的液面高度。

如图5所示，当液位的高度在R_a1和R_a2之间时，此时R_a1的开关412未检测到浮子，与R_a1并联的开关412为断开状态；处于液位之下且位于液位附近的R_a2的开关412检测到浮子，与R_a2并联的开关412闭合，进而导致R_a2至R_an都被短路，分压电路410的等效电阻R_dn的阻值大小为处于液位之上的R_a1的阻值大小。通过将第一电阻411(即R_a1至R_an)的阻值设置为等差数列，匹配出线性的分压序列，便于处理装置430区分各个节点，准确识别出不同的液面高度。

本申请的多节点系统也可以为按键检测电路，不同的节点对应不同的按键，当按下某一按键时，该按键对应的分压电路210中的开关被短路，其他按键对应的开关则保持断开，且多个第一电阻211的阻值设置为等差数列，使下拉电阻R_dn在按下不同的按键时呈现不同的阻值，进而ADC将检测到的该按键对应的电压值V_ADC进行转换，再由处理器232识别出该电压值对应的按键，进而可以基于识别出的按键对应的按键信息进行后续响应操作，例如，当将该按键检测电路用于物联设备控制场景时，可以触发相应的物联设备关闭，但不限于该应用场景。

本申请的多节点系统也可以为总线系统，例如CAN总线或二总线，不同的节点对应总线上不同的器件。通过将多个第一电阻211的阻值设置为等差数列，各个器件具有不同的电压值V_ADC，对应不同的器件的ID。当某一器件出现故障时，处理器232可以通过检测到的电压值V_ADC判断发生故障的器件的ID。

本申请的多节点系统也可以应用在物料箱中，图9a、9b为本申请一实施例提供的物料箱的结构示意图，图9c、9d为该物料箱的检测机构的结构示意图。检测机构9100的检测架9110安装于物料箱910内，检测架9110包括连接块9111、第一承载杆9112和第二承载杆9113。第一承载杆9112和第二承载杆9113平行间隔设置，且均与连接块9111固定连接，连接块9111能够固定第一承载杆9112和第二承载杆9113的相对位置，防止第一承载杆9112相对于第二承载杆9113发生位移。物料箱910安装于机架920上，第一连接块9115设置于第二连接块9116的上方，第一连接块9115与箱体9200的进料口9202的侧壁固定连接，第二连接块9116 与箱体9200的底壁9201固定连接，以保证检测架9110与箱体9200的连接稳定可靠。发射组件9120和感应组件9130相对安装于检测架9110的两侧，发射组件9120 和感应组件9130之间设置有用于容置物料的填充空间9140，发射组件9120用于朝感应组件9130的方向发射检测光，感应组件9130用于接收检测光。检测机构9100 由于采用了相对安装于检测架9110两侧的发射组件9120和感应组件9130，所以能够准确高效地检测出物料箱910内的物料余量，提高植保作业的精准度和工作效率，使物料箱910内的物料余量可测。

本实施例中，发射器9122发出的感应光为一束光线，发射器9122和感应器9 132的数量均为多个，多个发射器9122平行且间隔均匀地设置于第一电路板9121 上，多个感应器9132平行且间隔均匀地设置于第二电路板9131上，每个发射器9 122的位置与一个感应器9132的位置相对应，即在箱体9200内没有盛装物料的情况下，每个发射器9122发出的一束检测光线能够被一个感应器9132接收到。不同的节点对应不同的剩余物料的高度，当物料箱中的物料位于某一高度时，该高度以下的感应器9132没有接收到对应的发射器9122发出的检测光线，对应的分压电路 210中的开关被短路，其他开关则保持断开，且多个第一电阻211的阻值设置为等差数列，使下拉电阻R_dn在不同的剩余物料高度下呈现不同的阻值，进而ADC将检测到的该高度对应的电压值V_ADC进行转换，再由处理器232识别出该电压值对应的物料余量。

在一些实施例中，本申请的物料箱可以是用于盛放药液的药箱，也可以是用于盛放颗粒物的料箱。在物料箱为药箱时，针对液位测量的场景，还可以采用上述液位测量装置实现对药液液位的测量。

图10a为本申请一实施例提供的药箱的结构示意图，包括药箱本体10100、盖体10200和测量组件10300。药箱本体10100可以形成为具有大体呈倒L形截面的结构，以具有相对较大的容积并能够方便地安装至一些设备上(例如无人机机体)。盖体10200和测量组件10300可以安装至形成在药箱本体10100上的安装孔10110。通常地，该安装孔10110形成在药箱本体10100的顶壁上，作为注入药液的注液孔。在药箱本体10100内的药液喷洒完或少于预定量时，可以拆下盖体10200和测量组件10300，并通过该安装孔10110注入药液。

图10b为本申请一实施例提供的药箱的测量组件的结构示意图。结合图10a和图10b所示，在安装状态下，测量组件10300可以穿过安装孔10110延伸至药箱本体10100内，以便实时测量其中的液位、药液温度等参数，液位测量原理可参见上述液位测量装置的检测原理，为避免重复，在此不再赘述。盖体10200连接至安装孔10110并将测量组件10300压紧固定至药箱本体10100(的安装孔10110中)。典型地，药箱本体10100的安装孔10110外周壁上可以形成有外螺纹，盖体10200的内周壁形成有内螺纹，由此可以通过将盖体10200拧紧至安装孔10110而将测量组件10300压紧固定并封闭该安装孔10110。在其他可选实施方式中，盖体10200也可以通过卡接等方式连接至安装孔10110。

本申请的多节点检测电路的可拓展性强，通过一个接口识别多节点检测电路中的各个节点，并且使分压电阻的电压呈等差数列的方式，使得相邻节点之间的电压差均衡，从而避免了因相邻节点的电压差过小而导致无法识别节点的情况。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种多节点检测电路，其特征在于，包括：

分压电路，包括多个第一电阻以及分别与所述多个第一电阻并联连接的多个开关，所述多个第一电阻具有不同的阻值，所述多个开关用于在外物触发下闭合或断开，以根据不同节点的变化改变所述分压电路的等效电阻；

处理装置，所述处理装置通过检测接口连接所述分压电路，用于检测所述分压电路的等效电压，并根据所述等效电压识别不同的节点。

2.根据权利要求1所述的多节点检测电路，其特征在于，所述多个第一电阻的阻值基于所述多个第一电阻分别与所述检测接口之间的距离呈线性递增或递减，以使得所述处理装置检测到的相邻节点之间的等效电压差大于预设阈值。

3.根据权利要求1所述的多节点检测电路，其特征在于，所述多个第一电阻的阻值基于所述多个第一电阻分别与所述检测接口之间的距离等差数列设置，以使得所述处理装置检测到的相邻节点之间的电压差相同。

4.根据权利要求1所述的多节点检测电路，其特征在于，所述分压电路通过第二电阻与电源连接，所述分压电路与所述第二电阻之间具有连接点，所述处理装置包括处理器和模拟数字转换器，所述处理器通过所述模拟数字转换器上的所述检测接口与所述连接点连接，以检测所述连接点上的电压作为所述等效电压。

5.根据权利要求1所述的多节点检测电路，其特征在于，所述多个第一电阻中的每个第一电阻由至少一个电阻拼凑而成。

6.根据权利要求1所述的多节点检测电路，其特征在于，所述多个第一电阻等距离排列。

7.一种多节点系统，其特征在于，包括如权利要求1至6中的任一项所述的多节点检测电路。

8.根据权利要求7所述的多节点系统，其特征在于，所述多节点系统为液位测量装置，所述外物为具有磁性的浮子或具备通电模块的非磁性金属浮子，所述节点用于表征液位。

9.根据权利要求7所述的多节点系统，其特征在于，所述多节点系统为按键检测电路。

10.根据权利要求7所述的多节点系统，其特征在于，所述多节点系统为总线系统。

11.根据权利要求7所述的多节点系统，其特征在于，所述多节点系统为物料箱。