CN217877900U - 一种高效低功耗电子水尺电路 - Google Patents

Abstract

一种高效低功耗电子水尺电路，包括等间距排列的水位检测子电路级联和微处理器，其中，水位检测子电路包括PMOS管，电阻，水位电极和公用接地电极，且水位检测子电路与微处理器间设置电流采样电阻，能够利用水体是否接触水位电极来决定PMOS管的导通与截止，并通过微处理器处理后，得到水位信息，区别于现有的三线制低边采样的方式，利用两线制高边采样的方式同样实现了对水位的检测功能，简化了原有的结构，为电子水尺的电路结构提供了一种新的选择。

Description

一种高效低功耗电子水尺电路

技术领域

本实用新型涉及水位测量技术领域，具体为一种高效低功耗电子水尺电路。

背景技术

电子水尺能够用于判断水深，且在很多水位监测工程中有应用，且现有电子水尺分为多种，其中，申请号为CN202010116367.5的一种三线并联式电子水尺电路中，介绍并公开了一种三线连接的电子水尺结构，能够完成对水位的检测，并且结构也比较简单，利用了低边采样的方式，实现了对水位的检测功能，但是在上述结构中，并没有针对于高边采样方式的结构介绍。

实用新型内容

为解决上述缺少高边采样方式进行水位检测的电路结构的问题，本实用新型提供了一种高效低功耗电子水尺电路。

本实用新型技术方案如下：

一种高效低功耗电子水尺电路，包括等间距排列的水位检测子电路级联和微处理器，所述水位检测子电路级联的第一级水位检测子电路包括PMOS管Q1，电阻S1、R1，第一水位电极和公用接地电极，所述PMOS管Q1的漏极连接电阻S1的一脚，所述电阻S1的另一脚连接至公用接地电极，所述PMOS管Q1的栅极与第一水位电极同时连接电阻R1的一脚，所述电阻R1的另一脚同时连接PMOS管Q1的源极和水位检测信号端V_ADC，所述水位检测信号端V_ADC同时连接所述微处理器的AD转换引脚和电阻RS的一脚，所述电阻RS另一脚同时连接VCC供电电压和微处理器的供电端，所述微处理器的接地端与公用接地电极连接并接地，所述第一级水位检测子电路的后续各级水位检测子电路与第一级水位检测子电路结构相同，能够利用水体是否接触水位电极来决定PMOS管的导通与截止，并通过微处理器处理后，得到水位信息。

作为优选，所述水位检测子电路级联设置在挠性电路板上。

作为优选，所述微处理器采用带有内部放大器的FM33LC系列单片机。

为了方便电池供电，所述水位检测子电路级联数量小于200时，所述VCC供电电压为3V。

为了应对不同级联级数的水位检测子电路，所述各级水位检测子电路的PMOS管源极与水位电极之间的电阻能够调节。

作为优选，所述微处理器集成A/D转换电路。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型为一种高效低功耗电子水尺电路，在原有三线制和四线制的基础上进行改进，提供了一种二线制结构，将原有的低边采样方式，更换为高边采样，电路连接结构更加简单，相同的级联的方式，能够具备原有的所有优点，能够在改进结构基础上，实现原有结构的功能，且区别于现有结构。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。

在附图中：

图1为本实用新型电路原理结构示意图；

具体实施方式

下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。

实施例

如图所示的一种高效低功耗电子水尺电路，包括等间距排列的水位检测子电路级联和微处理器，并且，所述微处理器采用带有内部放大器的FM33LC系列单片机。

本装置采用与现有技术相同原理进行检测，区别在于采样方式的不同，且具体体现为：

所述水位检测子电路级联的第一级水位检测子电路包括PMOS管Q1，电阻S1、R1，第一水位电极和公用接地电极，

则第二级水位检测子电路包括PMOS管Q2，电阻S2、R2，第二水位电极和公用接地电极

相应的，第N级水位检测子电路包括PMOS管QN，电阻SN、RN，第N水位电极和公用接地电极。

且上述水位检测子电路级联数量需要根据需求进行定制，并且，一般情况下，所述水位检测子电路级联数量小于200，且上述水位检测子电路级联数量小于200时，所述VCC供电电压为3V。

当上述水位电极未接触到水时，则PMOS管栅极、源极之间的电压约等于0V，PMOS管截止不导通。

而上述水位电极接触到水时，则水位电极产生电压，PMOS管导通。

根据PMOS管的状态，即可判断相应的水位电极是否有水。

原理与现有的公开结构相同，即通过PMOS管的导通与截止，判断相应位置的水位电极是否有水。

但是，本装置与现有的采样方式不同，且具体体现为，在上述结构基础上，进一步的。

所述PMOS管QN的漏极连接电阻SN的一脚，所述电阻SN的另一脚连接至公用接地电极；

所述PMOS管QN的栅极与第一水位电极同时连接电阻RN的一脚；

所述电阻RN的另一脚同时连接PMOS管QN的源极和水位检测信号端V_ADC；

所述水位检测信号端V_ADC同时连接所述微处理器的AD转换引脚和电阻RS的一脚，所述电阻RS另一脚同时连接VCC供电电压和微处理器的供电端；

与此同时，所述微处理器的接地端与公用接地电极连接并接地；

最终通过微处理器处理后，得到水位信息。

并且，为了方便进行对数据进行处理，得到水位信息，所述微处理器集成A/D转换电路，不再需要额外设置A/D转换器。

上述结构的运行原理为：

PMOS管在接触水时，会导通，相应的，VCC供电电压在经过电阻RS时，会产生电流，而电阻RS最为电流采样电阻，能够在高边完成对电流的采样，而且，单个PMOS管在导通时，能够记录到的电流大小为X的情况下，则多个PMOS管在导通时，能够记录到的电流大小为Y，并且Y为X的倍数，通过计算Y/X的数值，即可得出存在几个PMOS管导通，也就是能够得出几个水位电极接触水源，相应的，通过与其间距的计算，即可得出水位信息。

通过上述结构，即可在二线制的情况下，完成常规需要三线制或者四线制连接才能够完成的水位检测功能。

作为优选，所述水位检测子电路级联设置在挠性电路板上。挠性电路板体积小，重量轻，并且能够弯曲扭转等，非常适用于本装置使用。

最后，所述各级水位检测子电路的PMOS管源极与水位电极之间的电阻R1能够调节，可以根据情况进行选用，以便提高装置的适用性。

采用低导通电阻的PMOS管，导通时的电阻在几十毫欧的级别，电阻取值原则是Rx>>Sx>>Rs，以下为结合实际应用情况举例的计算过程：

例如Rs取值10欧姆，Sx(x的取值为1，2···N)取值为27K欧姆，Rx(x的取值为1，2···N)取1.2M欧姆；取VCC为3V，当第一电极浸水时，第一水位电极通过水的等效电阻Rg接到地，此时有微弱电流流过R1,当电流大于1uA时，R1上的压降为1.2V，此时Q1的Vgs电压为-1.2V，Q1的S与D导通，则会在S1上产生111uA的电流，则会在Rs上产生1.11mV的压降；同理，当水位升高到第二电极时，Q2也会导通，同样会在S2上产生111uA左右的电流，以此类推，当水位淹没第N个电极时，QN导通，SN上会产生约111uA的电流。尽管随着被淹没电极数的增加，由于Rs上的压降增大，会使流过Qx(x的取值为1，2···N)的电流稍有较小，但由于Sx>>Rs,这个减小是可以忽略的。这样通过把Rs上的压降进行放大，并进行AD转换，就可以得到水淹没的电极数，从而再根据已知的电极间距，推算出水位。

Claims (6)

1.一种高效低功耗电子水尺电路，其特征在于，包括等间距排列的水位检测子电路级联和微处理器，所述水位检测子电路级联的第一级水位检测子电路包括PMOS管Q1，电阻S1、R1，第一水位电极和公用接地电极，所述PMOS管Q1的漏极连接电阻S1的一脚，所述电阻S1的另一脚连接至公用接地电极，所述PMOS管Q1的栅极与第一水位电极同时连接电阻R1的一脚，所述电阻R1的另一脚同时连接PMOS管Q1的源极和水位检测信号端V_ADC，所述水位检测信号端V_ADC同时连接所述微处理器的AD转换引脚和电阻RS的一脚，所述电阻RS另一脚同时连接VCC供电电压和微处理器的供电端，所述微处理器的接地端与公用接地电极连接并接地，所述第一级水位检测子电路的后续各级水位检测子电路与第一级水位检测子电路结构相同，能够利用水体是否接触水位电极来决定PMOS管的导通与截止，并通过微处理器处理后，得到水位信息。

2.根据权利要求1所述的一种高效低功耗电子水尺电路，其特征在于，所述水位检测子电路级联设置在挠性电路板上。

3.根据权利要求1所述的一种高效低功耗电子水尺电路，其特征在于，所述微处理器采用带有内部放大器的FM33LC系列单片机。

4.根据权利要求1所述的一种高效低功耗电子水尺电路，其特征在于，所述水位检测子电路级联数量小于200时，所述VCC供电电压为3V。

5.根据权利要求1所述的一种高效低功耗电子水尺电路，其特征在于，所述各级水位检测子电路的PMOS管源极与水位电极之间的电阻能够调节。

6.根据权利要求1所述的一种高效低功耗电子水尺电路，其特征在于，所述微处理器集成A/D转换电路。

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