专利名称：过江隧道水位检测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种连续水位检测器，特别是一种具有网络接口的水位 连续检测器。
背景技术：
现有的水位检测装置大多采用开关电路或者是采用细化水位等级的水位 检测装置，其水位检测精度较低，水位检测等级有限。
例如申请号为200620014471.9的实用新型专利公开的，名称为《一种水 位检测装置》的水位检测装置就是采用细化水位等级的方法，并对以往的装 置进行了许多优化，但仍然不能满足高精度连续水位的测量。
为了满足过江隧道水位检测中对连续水位进行精确检测的要求，需要一 种具有连续水位精确检测的装置，以便能将过江隧道中水沟内汲水的具体水 位数值精确检测出来。
为了便于进行以太网络远程监控，需要在水位检测装置中增加网络通信 功能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种过江隧道水位检测器，具有连续水位精 确检测功能，并能通过以太网对水位进行远程监控。
本实用新型所解决的问题可以采用以下技术方案来实现
过江隧道水位检测器包括水位传感模块、A/D转换模块、微型处理器，
其特征在于，还包括以太网接口模块，所述水位传感模块包括超声波发射模 块、超声波接收模块和超声波测距模块，超声波发射模块和超声波接收模块 分别与超声波测距模块连接超声波测距模块，超声波测距模块产生的包含距
离信息的模拟信号传递给A/D转换模块，由A/D转换模块转化为数字信号，传递给对数字信号进行分析处理的微型处理器，微型处理器分析处理后的数 据传递给以太网接口模块。
所述微型处理器是单片机。
所述以太网接口模块采用TCP/IP协议通讯。
所述以太网接口模块包括以太网控制芯片、隔离滤波器、以太网RJ-45 接口，以太网控制芯片接收微型处理器传来的控制信号以及数据，以太网控 制芯片在微型处理器的控制下，对数据进行处理，并将处理后的数据传入隔 离滤波器，隔离滤波器对数据信号进行隔离和滤波后，将数据信号传入以太 网RJ-45接口，以太网RJ-45接口将数据信号传入以太网。
上述的过江隧道水位检测器，将水位传感模块采集的信息转化为数字量 信号，并且传入以太网，最终传输给远程控制端，因此过江隧道水位检测器 可视为一个简易的网络终端。
这样就不需要再为了将采集到的数据传递到远处的数据终端单独铺设很 长的通信线路；也不需要为了实现电话线数据传输或标准RS_232和RS一485 总线数据传输而专门设置PC机。
所述单片机为自带A/D转换模块的单片机，单片机里还包括看门狗模块。
采用这种单片机可以减少多个芯片，从而可以减少电路连线、增加稳定 性和减少干扰。
所述超声波发射模块采用谐振频率为30kHz到50kHz的超声波发射模块。 实践表明谐振频率为30kHz到50kHz的超声波发射模块产生的超声波在过江 隧道水位检测中具有很好的精度和抗干扰性。
图1是本实用新型的整体结构示意框图。
图2是本实用新型的水位传感模块的电路原理图。
图3是本实用新型的具有网络接口的数据传输控制电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
如图1所示，过江隧道水位检测器包括水位传感模块1、与所述水位传感
模块1连接的自带A/D转换模块的单片机U3、与所述自带A/D转换模块的 单片机连接的以太网接口模块3。
水位传感模块1对隧道水位进行测量和数据采集后输出模拟信号，自带 A/D转换模块的单片机U3将该水位模拟信号转换成数字信号、并输给以太网 接口模块3，对数字信号进行处理，并将其输出给以太网。
如图2所示，水位传感模块1包括主要由非门或者与非门构成的超声波 发射模块、主要由放大滤波电路构成的超声波接收模块和主要由RS触发器构 成的超声波测距模块。
用NE555低频振荡器调制40kHz的高频信号，由G5、 G6、 Rl、可变电 阻RP1、电容C2构成的高频振荡电路产生的高频信号通过超声波传感器MA1 以声能形式辐射出去。辐射波遇到被检测水位就形成反射波，被超声波传感 器MA2接收，接收信号由功率放大电路进行放大，输出反射波的电平信号。 反射波的电平与被检测物体远近有关，距离不同时电平差别约几时分贝以上， 为此电路中增设可变增益放大器Al对电平进行调整。调整的信号在由G8、 G9、 R9、 RP5、 C11构成的定时控制电路和触发芯片U2共同作用下转化为与 距离相对应得电压模拟信号。
本实施例中所述的与非门Gl、 G2、 G3、 G4、 G5、 G6采用与非门74F04, 触发电路中的RS触发器采用CD4043BC。
如图3所示，与距离相对应的电压模拟信号输入自带A/D转换模块的单 片机U3的PCA3/PWM3/P2.4端口 ，通过所述自带A/D转换模块的单片机U3 的A/D转换功能输出数字信号。
自带A/D转换模块的单片机U3的Pl端口与以太网控制芯片U4的SD 数据端口接连。以太网控制芯片U4的复位引脚RST直接与自带A/D转换模 块的单片机U3的复位引脚相连，都使用自带看门狗输出高电平复位信号。
以太网控制芯片U4的数据发送、数据接收引脚TXO-、 TXO+、 RXI-和 RXI+通过隔离滤波器U6以太网RJ-45接口 U7相接；EEPROM串行数据端 口引脚EECS、 EECK、 EEDO和EEDI与"即插即用"配置芯片U5相连；端口 SPEED# 、 DUP# 、 LIGKACT弁与发光二极管Ll、 L2、 L3相连用于显 示以太网控制芯片U4的数据存储和传输状态。
本实施例中所述的自带A/D转换模块的单片机U3采用的是 STC12C5410AD,以太网控制芯片U4采用的是DM9000，"即插即用"配置芯 片U5采用的是GM93C46,隔离滤波器U6采用的是FC-518LS，网络接口采用 的是RJ-45。
所述超声波传感器MA1、 MA2还可以采用MA40B7或者MA40S4;超声波 发送电路还可以采用由74HC14或者74HC4060或者74HC00构成，超声波接收 电路还可以采用由TA7120或者MA40LIR或者GJM4580或者GJM567构成；自 带A/D转换模块的单片机U3还可以采用HT46R47或者C8051F0或者ADuc8系 列；以太网控制芯片U4还可以采用CM8900或者RTL8019AS。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优 点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述 实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型 精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进 都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权 利要求书及其等效物界定。
权利要求1. 过江隧道水位检测器包括水位传感模块、A/D转换模块、微型处理器，其特征在于，还包括以太网接口模块，所述水位传感模块包括超声波发射模块、超声波接收模块和超声波测距模块，超声波发射模块和超声波接收模块分别与超声波测距模块连接，超声波测距模块产生的包含距离信息的模拟信号传递给A/D转换模块，由A/D转换模块转化为数字信号，传递给对数字信号进行分析处理的微型处理器，微型处理器分析处理后的数据传递给以太网接口模块。
2. 根据权利要求1所述的过江隧道水位检测器，其特征在于，所述微型 处理器是单片机。
3. 根据权利要求1所述的过江隧道水位检测器，其特征在于，所述以太 网接口模块包括以太网控制芯片、隔离滤波器、以太网RJ-45接口，以太网控 制芯片接收微型处理器传来的控制信号以及数据，以太网控制芯片在微型处 理器的控制下，对数据进行处理，并将处理后的数据传入隔离滤波器，隔离 滤波器对数据信号进行隔离和滤波后，将数据信号传入以太网RJ-45接口，以 太网RJ-45接口将数据信号传入以太网。
4. 根据权利要求2所述的过江隧道水位检测器，其特征在于，所述单片 机为自带A/D转换模块的单片机，单片机里还包括看门狗模块。
5. 根据权利要求1所述的过江隧道水位检测器，其特征在于，所述超声 波发射模块采用谐振频率为30kHz到50kHz的超声波发射模块。
专利摘要过江隧道水位检测器涉及一种连续水位检测器，特别是一种具有网络接口的水位连续检测器。本实用新型可视为一个简易的网络终端。不需要再为了将采集到的数据传递到远处的数据终端单独铺设很长的通信线路；也不需要为了实现电话线数据传输或标准RS_232和RS_485总线数据传输而专门设置PC机。单片机为自带A/D转换模块的单片机，单片机里还包括看门狗模块。减少多个芯片，从而可以减少电路连线、增加稳定性和减少干扰。实践表明所采用的谐振频率为30kHz到50kHz的超声波发射模块产生的超声波在过江隧道水位检测中具有很好的精度和抗干扰性。
文档编号H04L12/28GK201229199SQ200820057950
公开日2009年4月29日 申请日期2008年4月30日 优先权日2008年4月30日
发明者邵丽华, 龚兆岗 申请人:上海海事大学;上海邦达电子系统工程有限公司