一種基于gsm的水位報警器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于GSM的水位報警器，涉及信號報警領域，包括：第一水位探頭、第二水位探頭、探頭故障自檢模塊、第一水位檢測模塊、第二水位檢測模塊、微處理器、聲光報警模塊以及GSM模塊；探頭故障自檢模塊包括減法器和窗口比較器。本實用新型不僅可以實現水位報警功能，同時，具有水位探頭故障自檢能力，有效提醒用戶更換發生故障的探頭。本實用新型相對于現有技術，系統可靠性更好、更安全，可以有效提高用戶的生命財產安全。
【專利說明】
一種基于GSM的水位報警器
技術領域
[0001]本實用新型涉及信號報警領域，特別是涉及一種基于GSM的水位報警器。
【背景技術】
[0002]在生活和工業生產中，水位測量是一個重要測量項目，包括水庫水位測量、工業生產投料的水位測量、太陽能水塔的水位測量等等。水位報警器是對水位過載或低載的報警，對水位控制以及危險警示都具有積極作用。
[0003]在現有技術中，已發展了成熟的水位報警技術，但仍然處在一些問題。例如，現有水位報警的探頭一般為耐腐蝕、耐生銹的合金導體，它可以有效提高探頭的使用壽命。但是，單探頭的報警探頭存在一些不安全因素，可以設想，一個工業水位控制，如果探頭發生生銹或其它故障，造成了水位測量誤報，這將導致企業生產受損。又例如，水庫的水位報警器，由于探頭的故障，水位已經超過堤壩的警戒線而未報警，這將可能導致洪澇災害。
[0004]綜上，現有單探頭的水位報警器，存在不安全因素，即當探頭發生故障，而未進行報警提示，從而將人類的財產和人身安全陷入危險。
【實用新型內容】
[0005]有鑒于現有技術的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基于GSM的水位報警器，克服單探頭水位報警器因探頭失靈而危害生命財產安全的問題。
[0006]為實現上述目的，本實用新型提供了一種基于GSM的水位報警器，包括:第一水位探頭、第二水位探頭、探頭故障自檢模塊、第一水位檢測模塊、第二水位檢測模塊、微處理器、聲光報警模塊以及GSM模塊；
[0007]值得一提的是，在本實用新型一實施例中，聲光報警模塊主要用于常規的水位報警，GSM模塊主要用于探頭故障反饋，當探頭發生故障時，發送短信通知用戶。
[0008]第一水位探頭引一導線連接探頭故障自檢模塊的第一輸入端;第二水位探頭引一導線連接探頭故障自檢模塊的第二輸入端；第一水位探頭引一導線連接第一水位檢測模塊;第二水位探頭引一導線連接第二水位檢測模塊;微處理器的第一輸入端口連接探頭故障自檢模塊的輸出端，微處理器的第二輸入端口連接第一水位檢測模塊的輸出端;微處理器的第三輸入端口連接第二水位檢測模塊的輸出端;微處理器的第一輸出端口連接聲光報警模塊，微處理器的第二輸出端口連接GSM模塊;探頭故障自檢模塊包括減法器和窗口比較器。
[0009]本實用新型提供一種基于GSM水位報警器，不僅具有水位報警功能，還具有探頭故障自檢功能。探頭故障自檢模塊包含減法器和窗口比較器，即先將兩個探頭的電壓進行減法運算，然后將結果輸入窗口比較器；當結果在設定的窗口電壓之內，則探頭正常，當結果在設定的窗口電壓之外則為故障。
[0010]進一步而言，減法器包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第二十一電阻、第二十二電阻以及第一運算放大器芯片；
[0011]第二電阻連接于第一電阻與第一運算放大器芯片的反相輸入端之間，第一電阻的另一端接地，第三電阻連接于第一運算放大器芯片的輸出端與反相輸入端之間，第五電阻連接于第四電阻與第一運算放大器芯片的同相輸入端之間，第四電阻另一端接地;第六電阻一端連接第一運算放大器芯片的同相輸入端，另一端連接第二十一電阻、第二十二電阻，第二十一電阻另一端連接電源，第二十二電阻另一端接地;其中，探頭故障自檢模塊的第一輸入端位于第一電阻與第二電阻之間，探頭故障自檢模塊的第二輸入端位于第四電阻與第五電阻之間。
[0012]本實用新型利用運算放大器芯片及周邊電路構成減法器，兩個探頭電壓分別輸入同相輸入端和反向輸入端并進行電壓減法運算。同時，第二十一電阻、第二十二電阻提供基準電壓，避免失真。
[0013]進一步而言，窗口比較器包括第二運算放大器芯片、第三運算放大器芯片、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、上拉第十一電阻、上拉第十二電阻、與非門；
[0014]第二運算放大器芯片的反相輸入端與第三運算放大器芯片的同相輸入端并聯，并連接于減法器的第一運算放大器芯片的輸出端;第七電阻一端連接于第二運算放大器芯片的同相輸入端，另一端連接電源;第八電阻一端連接于第二運算放大器芯片的同相輸入端，另一端接地;第九電阻一端連接于第三運算放大器芯片的反相輸入端，另一端連接電源;第十電阻一端連接于第三運算放大器芯片的反相輸入端，另一端接地；
[0015]上拉第十一電阻一端連接于第二運算放大器芯片的輸出端，另一端連接電源；上拉第十二電阻一端連接于第三運算放大器芯片的輸出端，另一端連接電源;第二運算放大器芯片的輸出端連接與非門的第一輸入端，第三運算放大器芯片的輸出端連接與非門的第二輸入端，與非門的輸出端為探頭故障自檢模塊的輸出端。
[0016]減法器輸出電壓附帶有基準電壓，即可在基準電壓上下波動，利用窗口比較模塊判定輸出電壓的波動是否超出閾值;超出閾值即存在探頭故障。此外，上拉電阻可以提高運算放大器芯片的輸出驅動能力。
[0017]進一步而言，第一水位檢測模塊包含第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第十六電阻和第一比較器芯片；第十三電阻一端連接第一水位探頭，另一端連接第一比較器芯片的正相輸入端;第十四電阻一端連接第一比較器芯片的正相輸入端，另一端接地;第十五電阻一端連接第一比較器芯片的反相輸入端，另一端連接電源;第十六電阻一端連接第一比較器芯片的反相輸入端，另一端接地;第一比較器芯片的輸出端是第一水位檢測模塊的輸出端；
[0018]第二水位檢測模塊包含第十七電阻、第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻和第二比較器芯片；第十七電阻一端連接第二水位探頭，另一端連接第二比較器芯片的正相輸入端;第十八電阻一端連接第二比較器芯片的正相輸入端，另一端接地;第十九電阻一端連接第二比較器芯片的反相輸入端，另一端連接電源；第二十電阻一端連接第二比較器芯片的反相輸入端，另一端接地;第二比較器芯片的輸出端是第二水位檢測模塊的輸出端。
[0019]水位檢測模塊是根據水位不同，水位探頭具有不同的電位，將水位探頭的電位與基準電壓比較，高于基準電壓則判定水位上升到設定值，低于基準電壓則判定水位未上升到設定值。
[0020]綜上，本實用新型包含兩個放置高度基本相同的水位探頭，探頭故障自檢模塊將水的電阻值轉化為電壓值，測試兩個水位探頭的電壓值;當一個水位探頭發生故障時，兩個水位探頭的電壓差將大于設定值，并發送給微處理器，微處理器將探頭故障信息發送給管理者，并提醒管理者更換探頭。
[0021]本實用新型的有益效果是:本實用新型不僅可以實現水位報警功能，同時，具有水位探頭故障自檢能力，有效提醒用戶更換發生故障的探頭。本實用新型相對于現有技術，系統可靠性更好、更安全，可以有效提高用戶的生命財產安全。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型一【具體實施方式】的電路原理示意圖；
[0023]圖2是本實用新型一實施方式中探頭故障自檢模塊的電路圖；
[0024]圖3是本實用新型一實施方式中第一水位檢測模塊的電路圖；
[0025]圖4是本實用新型一實施方式中第二水位檢測模塊的電路圖；
[0026]圖5是本實用新型一實施方式中微處理器的電路圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明:
[0028]如圖1所示，本實用新型提供了一種基于GSM的水位報警器，包括:第一水位探頭1、第二水位探頭2、探頭故障自檢模塊3、第一水位檢測模塊4、第二水位檢測模塊5、微處理器
6、聲光報警模塊7以及GSM模塊8;第一水位探頭I與第二水位探頭2放置的高度差小于等于I cm；
[0029]值得一提的是，在本實用新型一實施例中，聲光報警模塊7主要用于常規的水位報警，GSM模塊8主要用于探頭故障反饋，當探頭發生故障時，發送短信通知用戶。
[0030]第一水位探頭I引一導線連接探頭故障自檢模塊3的第一輸入端;第二水位探頭2引一導線連接探頭故障自檢模塊3的第二輸入端;第一水位探頭I引一導線連接第一水位檢測模塊4;第二水位探頭2引一導線連接第二水位檢測模塊5;微處理器的第一輸入端口連接探頭故障自檢模塊3的輸出端，微處理器的第二輸入端口連接第一水位檢測模塊4的輸出端;微處理器的第三輸入端口連接第二水位檢測模塊5的輸出端;微處理器的第一輸出端口連接聲光報警模塊7，微處理器的第二輸出端口連接GSM模塊8;
[0031 ]探頭故障自檢模塊3包括減法器31和窗口比較器32。
[0032]本實用新型提供一種基于GSM水位報警器，不僅具有水位報警功能，還具有探頭故障自檢功能。探頭故障自檢模塊3包含減法器31和窗口比較器32，即先將兩個探頭的電壓進行減法運算，然后將結果輸入窗口比較器32;當結果在設定的窗口電壓之內，則探頭正常，當結果在設定的窗口電壓之外則為故障。
[0033]如圖2所示，在本實施例中，減法器31包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第二十一電阻R21、第二十二電阻R22以及第一運算放大器芯片Ul ；
[0034]第二電阻R2連接于第一電阻Rl與第一運算放大器芯片Ul的反相輸入端之間，第一電阻Rl的另一端接地，第三電阻R3連接于第一運算放大器芯片Ul的輸出端與反相輸入端之間，第五電阻R5連接于第四電阻R4與第一運算放大器芯片Ul的同相輸入端之間，第四電阻R4另一端接地;第六電阻R6—端連接第一運算放大器芯片Ul的同相輸入端，另一端連接第二 i^一電阻R21、第二十二電阻R22，第二 ^^一電阻R21另一端連接5V電壓，第二十二電阻R22另一端接地;其中，探頭故障自檢模塊3的第一輸入端位于第一電阻Rl與第二電阻R2之間，探頭故障自檢模塊3的第二輸入端位于第四電阻R4與第五電阻R5之間。
[0035]在本實施例中，窗口比較器32包括第二運算放大器芯片U2、第三運算放大器芯片U3、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第^^一上拉電阻Rl 1、第十二上拉電阻R12、與非門U4;
[0036]第二運算放大器芯片U2的反相輸入端與第三運算放大器芯片U3的同相輸入端并聯，并連接于減法器31的第一運算放大器芯片Ul的輸出端；第七電阻R7—端連接于第二運算放大器芯片U2的同相輸入端，另一端接5V電壓;第八電阻R8—端連接于第二運算放大器芯片U2的同相輸入端，另一端接地;第九電阻R9—端連接于第三運算放大器芯片U3的反相輸入端，另一端接5V電壓；第十電阻RlO—端連接于第三運算放大器芯片U3的反相輸入端，另一端接地；
[0037]第十一上拉電阻Rll—端連接于第二運算放大器芯片U2的輸出端，另一端連接5V電源；第十二上拉電阻R12—端連接于第三運算放大器芯片U3的輸出端，另一端連接5V電源;第二運算放大器芯片U2的輸出端連接與非門U4的第一輸入端，第三運算放大器芯片U3的輸出端連接與非門U4的第二輸入端，與非門U4的輸出端為探頭故障自檢模塊3的輸出端。在本實施例中，上拉電阻可以提高運算放大器芯片的輸出驅動能力。
[0038]如圖3、圖4所示，在本實施例中，第一水位檢測模塊4包含第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第十六電阻R16和第一比較器芯片U5;第十三電阻R13—端連接第一水位探頭I，另一端連接第一比較器芯片U5的正相輸入端；第十四電阻R14—端連接第一比較器芯片U5的正相輸入端，另一端接地;第十五電阻R15—端連接第一比較器芯片U5的反相輸入端，另一端連接5V電壓；第十六電阻R16—端連接第一比較器芯片U5的反相輸入端，另一端接地;第一比較器芯片U5的輸出端是第一水位檢測模塊4的輸出端;第二水位檢測模塊5包含第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十九電阻R19、第二十電阻R20和第二比較器芯片U6;第十七電阻R17—端連接第二水位探頭2，另一端連接第二比較器芯片U6的正相輸入端；第十八電阻R18—端連接第二比較器芯片U6的正相輸入端，另一端接地;第十九電阻R19—端連接第二比較器芯片U6的反相輸入端，另一端連接5V電壓；第二十電阻R20—端連接第二比較器芯片U6的反相輸入端，另一端接地;第二比較器芯片U6的輸出端是第二水位檢測模塊5的輸出端。
[0039]在本實施例的減法器31中，電源電壓為5V，地電位為0V;第一電阻R1、第四電阻R4的阻值為5kQ，第二電阻R2、第三電阻R3、第五電阻R5、第六電阻R6的阻值為1kQ，第二十一電阻R21、第二十二電阻R22的阻值為2kQ，第一運算放大器芯片Ul的型號為AD8051;
[0040]在本實施例的窗口比較器32中，第七電阻R7、第十電阻RlO的阻值為4.9kQ，第八電阻R8、第九電阻R9的阻值為5.1k Ω ;當窗口比較器32的輸入電壓介于2.45V與2.55V之間，窗口比較器32的輸出邏輯為O;當窗口比較器32的輸入電壓小于等于2.45V或大于等于2.55V，窗口比較器32的輸出邏輯為I;第^^一電阻Rll、第十二電阻R12的阻值為1kQ，第二運算放大器芯片U2、，第三運算放大器芯片U3的型號為LM339;與非門U4的型號為74HC00;[0041 ]在本實施例的第一水位檢測模塊4和第二水位檢測模塊5中，第十三電阻R13、第十七電阻R17的阻值為IkQ，R14、R15、R16、R18、R19、R20的阻值為80kQ，第一比較器芯片U5、第二比較器芯片U6型號為LM339。
[0042]如圖5所示，在本實施例中，微處理器6的主控芯片為AT89C2051，GSM模塊8為TC35模塊，AT89C2051與TC35模塊通過串口通信。
[0043]綜上，本實用新型包含兩個放置高度基本相同的水位探頭，探頭故障自檢模塊將水的電阻值轉化為電壓值，測試兩個水位探頭的電壓值;當一個水位探頭發生故障時，兩個水位探頭的電壓差將大于設定值，并發送給微處理器，微處理器將探頭故障信息發送給管理者，并提醒管理者更換探頭。本實用新型不僅可以實現水位報警功能，同時，具有水位探頭故障自檢能力，有效提醒用戶更換發生故障的探頭。本實用新型相對于現有技術，系統可靠性更好、更安全，可以有效提高用戶的生命財產安全。
[0044]以上詳細描述了本實用新型的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本實用新型的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本實用新型的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種基于GSM的水位報警器，其特征在于，包括:第一水位探頭(I)、第二水位探頭(2)、探頭故障自檢模塊(3)、第一水位檢測模塊(4)、第二水位檢測模塊(5)、微處理器(6)、聲光報警模塊(7)、GSM模塊(8)以及電源模塊(9); 所述第一水位探頭(I)連接所述探頭故障自檢模塊(3)的第一輸入端;所述第二水位探頭(2)連接所述探頭故障自檢模塊(3)的第二輸入端;所述第一水位探頭(I)連接所述第一水位檢測模塊(4);所述第二水位探頭(2)連接所述第二水位檢測模塊(5);所述微處理器的第一輸入端口連接所述探頭故障自檢模塊(3)的輸出端，所述微處理器的第二輸入端口連接所述第一水位檢測模塊(4)的輸出端;所述微處理器的第三輸入端口連接所述第二水位檢測模塊(5)的輸出端;所述微處理器的第一輸出端口連接所述聲光報警模塊(7)，所述微處理器的第二輸出端口連接所述GSM模塊(8); 所述探頭故障自檢模塊(3)包括減法器(31)和窗口比較器(32)。2.如權利要求1所述的一種基于GSM的水位報警器，其特征在于:所述減法器(31)包括第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)、第二十一電阻(R21)、第二十二電阻(R22)以及第一運算放大器芯片(Ul); 所述第二電阻(R2)連接于第一電阻(Rl)與第一運算放大器芯片(Ul)的反相輸入端之間，所述第一電阻(Rl)的另一端接地，所述第三電阻(R3)連接于第一運算放大器芯片(Ul)的輸出端與反相輸入端之間，所述第五電阻(R5)連接于第四電阻(R4)與第一運算放大器芯片(Ul)的同相輸入端之間，所述第四電阻(R4)另一端接地;所述第六電阻(R6) —端連接第一運算放大器芯片(Ul)的同相輸入端，另一端連接所述第二十一電阻(R21)、第二十二電阻(R22)，所述第二十一電阻(R21)另一端連接電源，所述第二十二電阻(R22)另一端接地；其中，所述探頭故障自檢模塊(3)的第一輸入端位于第一電阻(Rl)與第二電阻(R2)之間，所述探頭故障自檢模塊(3)的第二輸入端位于第四電阻(R4)與第五電阻(R5)之間。3.如權利要求2所述的一種基于GSM的水位報警器，其特征在于:所述窗口比較器(32)包括第二運算放大器芯片(U2)、第三運算放大器芯片(U3)、第七電阻(R7)、第八電阻(R8)、第九電阻(R9)、第十電阻(RlO)、第十一上拉電阻(Rll)、第十二上拉電阻(R12)、與非門(U4)； 所述第二運算放大器芯片(U2)的反相輸入端與所述第三運算放大器芯片(U3)的同相輸入端并聯，并連接于所述減法器(31)的所述第一運算放大器芯片(Ul)的輸出端;所述第七電阻(R7) —端連接于所述第二運算放大器芯片(U2)的同相輸入端，另一端連接電源;所述第八電阻(R8) —端連接于所述第二運算放大器芯片(U2)的同相輸入端，另一端接地;所述第九電阻(R9) —端連接于所述第三運算放大器芯片(U3)的反相輸入端，另一端連接電源;所述第十電阻(RlO)—端連接于所述第三運算放大器芯片(U3)的反相輸入端，另一端接地； 所述第十一上拉電阻(Rll)—端連接于所述第二運算放大器芯片(U2)的輸出端，另一端連接電源;所述第十二上拉電阻(R12) —端連接于所述第三運算放大器芯片(U3)的輸出端，另一端連接電源;所述第二運算放大器芯片(U2)的輸出端連接所述與非門(U4)的第一輸入端，所述第三運算放大器芯片(U3)的輸出端連接所述與非門(U4)的第二輸入端，所述與非門(U4)的輸出端為所述探頭故障自檢模塊(3)的輸出端。4.如權利要求1所述的一種基于GSM的水位報警器，其特征在于:所述第一水位檢測模塊(4)包含第十三電阻(R13)、第十四電阻(R14)、第十五電阻(R15)、第十六電阻(R16)和第一比較器芯片(U5);所述第十三電阻(R13) —端連接第一水位探頭(I)，另一端連接第一比較器芯片(U5)的正相輸入端;所述第十四電阻(R14)—端連接第一比較器芯片(U5)的正相輸入端，另一端接地;所述第十五電阻(R15)—端連接第一比較器芯片(U5)的反相輸入端，另一端連接電源;所述第十六電阻(R16)—端連接第一比較器芯片(U5)的反相輸入端，另一端接地;所述第一比較器芯片(U5)的輸出端是所述第一水位檢測模塊(4)的輸出端； 所述第二水位檢測模塊(5)包含第十七電阻(R17)、第十八電阻(R18)、第十九電阻(R19)、第二十電阻(R20)和第二比較器芯片(U6);所述第十七電阻(R17)—端連接第二水位探頭(2)，另一端連接第二比較器芯片(U6)的正相輸入端;所述第十八電阻(R18) —端連接第二比較器芯片(U6)的正相輸入端，另一端接地;所述第十九電阻(R19)—端連接第二比較器芯片(U6)的反相輸入端，另一端連接電源;所述第二十電阻(R20)—端連接第二比較器芯片(U6)的反相輸入端，另一端接地;所述第二比較器芯片(U6)的輸出端是所述第二水位檢測模塊(5)的輸出端。
【文檔編號】G01F23/00GK205679295SQ201620564057
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月13日 公開號201620564057.9, CN 201620564057, CN 205679295 U, CN 205679295U, CN-U-205679295, CN201620564057, CN201620564057.9, CN205679295 U, CN205679295U
【發明人】李佳
【申請人】重慶廣播電視大學, 李佳