專利名稱：智能多級液位顯示控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于測量與控制領域，特別涉及對液位的測量與控制。
目前，對液位的顯示和控制，要么很簡單，只能顯示和控制兩個液位；要么很復雜，如ZL94243359.9，無線遙測水塔水位監控器。它雖然能顯示和控制多個液位，但是調試較難，造價甚高。
本實用新型的目的是設計一種結構簡單，容易調試，造價較低的智能多級液位顯示控制器。
該智能多級液位顯示控制器包括1．液位傳感器；2．單片微機；3．液位顯示電路；4．控制輸出電路；其特征是1.1、液位傳感器(1)由與電源正極相連的、置于水箱底部的電極A和置于水箱中不同高度的電極an組成，位于不同高度的電極an通過電阻Rn與單片微機(2)的一組I/O口相連，同時，電極an通過電阻Rn′接地(其中n＞2)；2.1、單片微機(2)的時鐘電路由電阻R21與電容C21串聯后，其電阻R21接電源VCC，電容C21接地GND，其連線中點接單片微機的OSC1腳；單片微機(2)的復位電路由電阻R22和按鍵S1串聯后，電阻R22接電源VCC，按鍵S1接地GND，其連線中點接單片微機(2)的另一SET腳；單片微機(2)的VCC端接電源，GND端接地，PA0-7、PB0-6、PC0-5均為I/O口；3.1、液位顯示電路由數字顯示電路(3)或/和光柱顯示電路(3′)組成；4.1、控制輸出電路由單片微機(2)的一組(M個)輸出口與電阻RM、開集電極三極管VM組成，或者由單片微機(2)的一組(M個)輸出口與電阻RM′、三極管VM′和繼電器KM組成(其中M≥1)；5．該智能多級液位顯示控制器還包括由電阻R51與按鍵S2串聯后，電阻R51接單片微機(2)的VCC腳(電源)，按鍵S2接單片微機(2)的GND腳(地)，其連線中點接單片微機(2)的某一輸入口，與單片微機(2)內的電可擦除存儲器(E2PROM)組成液位設定電路(5)。
液位數字顯示電路(3)由單片微機的I/O口(PB2.3.4)、三位七段發光數碼管LED1、三極管V31～V33和電阻R31～R33組成位驅動電路；由單片微機的I/O口(PA0-7)通過電阻(R34～R311)連接發光數碼管LED1組成段驅動電路；光柱顯示電路(3′)由單片微機n個I/O口通過n個電阻與n個發光二極管相連，發光二極管的另一端接三極管(V34)的集電極，三極管(V34)的基極通過電阻(R322)接單片微機(2)的某個I/O口，三極管(V34)的發射極接地(其中n＞2)。
該實用新型由于在水箱內不同高度設置電極an，因此可對液位進行多級顯示與控制。液位設定電路簡單，操作方便。
該實用新型既可用于高位水箱，也可用于地下蓄水池。
圖1為本實用新型的結構框圖，圖2為三位發光數碼管示意圖，圖3為實施例的電路圖，圖4為實施例的液位設定程序流程圖(子程序)，圖5為實施例的運行控制程序流程圖。
實施例該實施例用于顯示和控制高位水箱的水位。其電路結構如圖3所示。
水箱內的液位傳感器(1)由置于水箱底部的電極A和置于不同高度的十個電極an(a1～a10)組成，相鄰電極間的高度差均為整個液位高度的1/10。電極a1～a10分別通過電阻Rn(R111～R120)與單片微機(2)的I/O口(PA0～PA7,PB0～PB1)相連，同時，電極a1～a10通過電阻Rn′(R11～R110)接地。
單片微機(2)的時鐘電路由電阻R21與電容C21串聯后，其中點接單片微機(2)的OSC1腳，復位電路由電阻R22和按鍵S1串聯，其中點接單片微機(2)的SET腳，上述電阻R21和R22端均接單片微機(2)的VCC腳(電源)，而電容C21和按鍵S1均接單片微機(2)的GND腳(接地)，PA0-7、PB0-6、PC0-5均為I/O口。
液位顯示電路由數字顯示電路(3)或/和光柱顯示電路(3′)組成。液位數字顯示電路(3)由單片微機的I/O口(PB2～PB4)和三位七段發光數碼管LED1、三極管(V31～V33)和電阻(R31～R33)組成位驅動電路。其中三極管(V31～V33)的集電極接電源，發射極接發光數碼管，基極通過電阻(R31～R33)接單片微機(2)的輸出口PB2、PB3、PB4。由單片微機(2)的I/O口(PA0-7)通過電阻(R34～R311)接發光數碼管LED1組成段驅動電路。液位光柱顯示電路(3′)由單片微機(2)的I/O口(PA0-7、PB0-1)通過電阻(R312～R321)與發光二極管(V35～V314)相連，發光二極管(V35～V314)的另一端接三極管(V34)的集電極，三極管V34的基極通過電阻R322接單片微機(2)的I/O口(PB5)，三極管(V34)的發射極接地。
控制輸出電路由單片微機(2)的一組輸出口(PC0-5)分別通過電阻R41～R46)與三極管(V41～V46)的基極相連，三極管(V41～V46)的發射極接地，集電極作為輸出端；或者，由單片微機(2)的一組輸出口(PC0-5)分別通過電阻R41′～R46′與三極管V41′～V46′的基極相連，三極管V41′～V46′的發射極接地，集電極接繼電器(K41～K46)的線圈，由繼電器(K41～K46)的觸點作為輸出端。
液位設定電路(5)由電阻R51與按鍵S2串聯后，電阻R51接單片微機(2)的VCC腳(電源)，按鍵S2接單片微機(2)的GND腳(地)，其連線中點接單片微機(2)的PB6腳，與單片微機(2)內的電可擦除存貯器(E2PROM)組成。
本實施例的工作原理如下利用水的導電性，在水箱中被水淹沒的探頭(電極an)通過水與電極A相連變為高電平，此高電平通過電阻網絡R11～R110,R111～R120加到單片微機(2)的對應I/O口上，沒被水淹沒的探頭對應的I/O口為低電平。單片微機(2)檢測到傳感器(1)送來的高電平后，令相對應的I/O口輸出高電平，以驅動液位數字顯示電路的發光數碼管LED1，實現液位數字顯示；同時，單片微機輸出的高電平亦驅動液位光柱顯示電路的發光二極管V35～V314，實現液位光柱顯示。設定電路(5)根據實際需要設定被控液位。例如，本實施例用于向水箱(池)內注水時的液位顯示和控制，可設定水滿時液位數字顯示為100％，液位光柱顯示電路中的10只發光二極管全亮。這時，單片微機輸出停泵信號，停止向水箱內注水；水位下降到一定位置，如達到整個水位高度的60％時，液位數字顯示為60％，6只發光二極管點亮，這時，單片機輸出啟泵信號，開始向水箱內注水；水位下降到警戒位置，如達到整個水位的40％時，液位數字顯示40％，4只發光二極管點亮，單片機發出聲光報警。當單片微機檢測到上述位置時，將通過控制輸出電路輸出停泵信號、啟泵信號和報警信號。這些信號可以由三極管V41～V46的開集電極輸出，或者由繼電器K41～K46的常開或常閉觸點輸出。
下面，參照圖4說明液位設定程序流程圖。
該實施例用于向高位水箱供水，須設定上限液位(停泵)、下限液位(啟泵)和報警液位。
液位設定模塊由電阻R51、按鍵S2和單片微機內的電可擦除存貯器E2PROM組成，E2PROM用來存貯設定數據，設定由鍵S2完成。圖2為本實施例用于顯示液位的三位發光數碼管示意圖。其中第3位數碼管的1、2、3段分別表示上限液位、下限液位和報警液位。第2位、第1位數碼管用于顯示液位相對于最高液位的百分數，以10遞增(或遞減)。
液位設定程序如下按下設定鍵S2，第3位數碼管的1段閃爍，上限液位的設定值顯示在第2位、第1位數碼管上。如按下設定鍵S2不松手，則第3位數碼管的1、2、3段的顯示以t1(如0.5秒)的時間間隔循環出現，同時相應段的設定值出現在第2位、第1位數碼管上。松手后，第3位的顯示停在哪段就表示可以對該段的液位重新設定，即進入設定狀態。若在t2時間內(如1秒內)再按鍵S2一次，液位設定值增加10(即10％)；若按下設定鍵S2不松手，則數值以t3(如0.2秒)時間間隔連續增加。若超過t2(如1秒)不按鍵S2，則退出設定狀態，并將設定值寫到E2PROM中。按上述方法完成上限液位、下限液位、報警液位的設定。
下面參照圖5說明水泵運行控制過程。
在正常情況下，液位設定應滿足1段(上限液位)＞2段(下限液位)＞3段(報警液位)。當液位達到或高于1段設定值(上限液位)時，傳感器送出上限液位信號，液位數字顯示裝置顯示100％，光柱顯示裝置10個光柱全亮。單片微機發出停泵信號由控制輸出電路的三極管V41～V46中的某個三極管集電極輸出或由集電極帶動的繼電器K41-K46中的某組觸點輸出。同樣，當液位達到或低于2段設定值(下限液位)時，給出下限液位信號；當液位達到或低于3段設定值(報警液位)時，給出報警信號。單片機可以自動控制水泵啟動或發出聲光報警信號。
該實施例可對水箱內的任意液位進行顯示，并可根據需要對液位進行設定與控制，只須按一個鍵(S2)即可進行液位設定，操作簡便易行。
權利要求1．一種智能多級液位顯示控制器，它包括(1)、液位傳感器；(2)、單片微機；(3)、液位顯示電路；(4)、控制輸出電路；其特征是(1.1)、液位傳感器(1)由與電源正極相連、置于水箱底部的電極A和置于水箱內不同高度的電極an組成，處于不同高度的電極an通過電阻Rn與單片微機的一組I/O口相連，同時，電極an通過Rn′接地(其中n＞2)；(2.1)、單片微機(2)的時鐘電路由電阻R21與電容C21串聯后其電阻R21端接電源VCC，其電容C21端接地GND，其連線中點接單片微機的OSC1腳；單片微機的復位電路由電阻R22和按鍵S1串聯后，電阻R22端接電源，按鍵S1端接地GND，其連線中點接單片微機的SET腳，單片微機的VCC端接電源，GND端接地，PA0～7、PB0～6和PC0～5為I/O口；(3.1)、液位顯示電路由數字顯示電路(3)和/或光柱顯示電路(3′)組成；(4.1)、控制輸出電路由單片微機的一組(M個)輸出口與電阻RM和開集電極三極管VM組成，或者由單片微機的一組(M個)輸出口與電阻RM′、三極管VM′和繼電器KM組成(其中M≥1)；(5.1)該智能多級液位顯示控制器還包括由電阻R51與按鍵S2串聯后，電阻R51接單片微機(2)的VCC腳(電源)，按鍵S2接單片微機(2)的GND腳(地)，其連線的中點接單片微機(2)的某一輸入口(I/O口)與單片微機(2)內的電可擦除存儲器(E2PROM)組成液位設定電路(5)。
2.根據權利要求1所說的智能多級液位顯示控制器，其特征是所說的液位數字顯示電路(3)由單片微機的I/O口(PB2.3.4)、三位七段發光數碼管LED1、三極管V31～V33和電阻R31～R33組成位驅動電路；由單片微機的I/O口(PA0-7)通過電阻(R34～R311)連接發光數碼管LED1組成段驅動電路；光柱顯示電路(3′)由單片微機n個I/O口通過n個電阻與n個發光二極管相連，發光二極管的另一端接三極管(V34)的集電極，三極管(V34)的基極通過電阻(R322)接單片微機(2)的某個I/O口，三極管(V34)的發射極接地(其中n＞2)。
專利摘要一種智能多級液位顯示控制器。它解決了現有技術中或者只能顯示和控制兩個液位,或者雖能顯示和控制多個液位,但調試困難的問題。它包括置于水箱內的多級傳感器、單片微機、液位設定電路、液位顯示電路和控制輸出電路。它可對水箱內的多個液位進行顯示與控制,并可根據需要任意設定待控制的液位,設定操作簡單易行。該實用新型既可對高位水箱,又可對地下蓄水池的水位進行顯示與控制。
文檔編號G01F23/24GK2328000SQ9820269
公開日1999年7月7日 申請日期1998年4月1日 優先權日1998年4月1日
發明者查恩玉, 謝勇 申請人:查恩玉, 謝勇