一种基于gsm的水位报警器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于GSM的水位报警器，涉及信号报警领域，包括：第一水位探头、第二水位探头、探头故障自检模块、第一水位检测模块、第二水位检测模块、微处理器、声光报警模块以及GSM模块；探头故障自检模块包括减法器和窗口比较器。本实用新型不仅可以实现水位报警功能，同时，具有水位探头故障自检能力，有效提醒用户更换发生故障的探头。本实用新型相对于现有技术，系统可靠性更好、更安全，可以有效提高用户的生命财产安全。
【专利说明】
一种基于GSM的水位报警器
技术领域
[0001]本实用新型涉及信号报警领域，特别是涉及一种基于GSM的水位报警器。
【背景技术】
[0002]在生活和工业生产中，水位测量是一个重要测量项目，包括水库水位测量、工业生产投料的水位测量、太阳能水塔的水位测量等等。水位报警器是对水位过载或低载的报警，对水位控制以及危险警示都具有积极作用。
[0003]在现有技术中，已发展了成熟的水位报警技术，但仍然处在一些问题。例如，现有水位报警的探头一般为耐腐蚀、耐生锈的合金导体，它可以有效提高探头的使用寿命。但是，单探头的报警探头存在一些不安全因素，可以设想，一个工业水位控制，如果探头发生生锈或其它故障，造成了水位测量误报，这将导致企业生产受损。又例如，水库的水位报警器，由于探头的故障，水位已经超过堤坝的警戒线而未报警，这将可能导致洪涝灾害。
[0004]综上，现有单探头的水位报警器，存在不安全因素，即当探头发生故障，而未进行报警提示，从而将人类的财产和人身安全陷入危险。
【实用新型内容】
[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于GSM的水位报警器，克服单探头水位报警器因探头失灵而危害生命财产安全的问题。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于GSM的水位报警器，包括:第一水位探头、第二水位探头、探头故障自检模块、第一水位检测模块、第二水位检测模块、微处理器、声光报警模块以及GSM模块；
[0007]值得一提的是，在本实用新型一实施例中，声光报警模块主要用于常规的水位报警，GSM模块主要用于探头故障反馈，当探头发生故障时，发送短信通知用户。
[0008]第一水位探头引一导线连接探头故障自检模块的第一输入端;第二水位探头引一导线连接探头故障自检模块的第二输入端；第一水位探头引一导线连接第一水位检测模块;第二水位探头引一导线连接第二水位检测模块;微处理器的第一输入端口连接探头故障自检模块的输出端，微处理器的第二输入端口连接第一水位检测模块的输出端;微处理器的第三输入端口连接第二水位检测模块的输出端;微处理器的第一输出端口连接声光报警模块，微处理器的第二输出端口连接GSM模块;探头故障自检模块包括减法器和窗口比较器。
[0009]本实用新型提供一种基于GSM水位报警器，不仅具有水位报警功能，还具有探头故障自检功能。探头故障自检模块包含减法器和窗口比较器，即先将两个探头的电压进行减法运算，然后将结果输入窗口比较器；当结果在设定的窗口电压之内，则探头正常，当结果在设定的窗口电压之外则为故障。
[0010]进一步而言，减法器包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二十一电阻、第二十二电阻以及第一运算放大器芯片；
[0011]第二电阻连接于第一电阻与第一运算放大器芯片的反相输入端之间，第一电阻的另一端接地，第三电阻连接于第一运算放大器芯片的输出端与反相输入端之间，第五电阻连接于第四电阻与第一运算放大器芯片的同相输入端之间，第四电阻另一端接地;第六电阻一端连接第一运算放大器芯片的同相输入端，另一端连接第二十一电阻、第二十二电阻，第二十一电阻另一端连接电源，第二十二电阻另一端接地;其中，探头故障自检模块的第一输入端位于第一电阻与第二电阻之间，探头故障自检模块的第二输入端位于第四电阻与第五电阻之间。
[0012]本实用新型利用运算放大器芯片及周边电路构成减法器，两个探头电压分别输入同相输入端和反向输入端并进行电压减法运算。同时，第二十一电阻、第二十二电阻提供基准电压，避免失真。
[0013]进一步而言，窗口比较器包括第二运算放大器芯片、第三运算放大器芯片、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、上拉第十一电阻、上拉第十二电阻、与非门；
[0014]第二运算放大器芯片的反相输入端与第三运算放大器芯片的同相输入端并联，并连接于减法器的第一运算放大器芯片的输出端;第七电阻一端连接于第二运算放大器芯片的同相输入端，另一端连接电源;第八电阻一端连接于第二运算放大器芯片的同相输入端，另一端接地;第九电阻一端连接于第三运算放大器芯片的反相输入端，另一端连接电源;第十电阻一端连接于第三运算放大器芯片的反相输入端，另一端接地；
[0015]上拉第十一电阻一端连接于第二运算放大器芯片的输出端，另一端连接电源；上拉第十二电阻一端连接于第三运算放大器芯片的输出端，另一端连接电源;第二运算放大器芯片的输出端连接与非门的第一输入端，第三运算放大器芯片的输出端连接与非门的第二输入端，与非门的输出端为探头故障自检模块的输出端。
[0016]减法器输出电压附带有基准电压，即可在基准电压上下波动，利用窗口比较模块判定输出电压的波动是否超出阈值;超出阈值即存在探头故障。此外，上拉电阻可以提高运算放大器芯片的输出驱动能力。
[0017]进一步而言，第一水位检测模块包含第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻和第一比较器芯片；第十三电阻一端连接第一水位探头，另一端连接第一比较器芯片的正相输入端;第十四电阻一端连接第一比较器芯片的正相输入端，另一端接地;第十五电阻一端连接第一比较器芯片的反相输入端，另一端连接电源;第十六电阻一端连接第一比较器芯片的反相输入端，另一端接地;第一比较器芯片的输出端是第一水位检测模块的输出端；
[0018]第二水位检测模块包含第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻和第二比较器芯片；第十七电阻一端连接第二水位探头，另一端连接第二比较器芯片的正相输入端;第十八电阻一端连接第二比较器芯片的正相输入端，另一端接地;第十九电阻一端连接第二比较器芯片的反相输入端，另一端连接电源；第二十电阻一端连接第二比较器芯片的反相输入端，另一端接地;第二比较器芯片的输出端是第二水位检测模块的输出端。
[0019]水位检测模块是根据水位不同，水位探头具有不同的电位，将水位探头的电位与基准电压比较，高于基准电压则判定水位上升到设定值，低于基准电压则判定水位未上升到设定值。
[0020]综上，本实用新型包含两个放置高度基本相同的水位探头，探头故障自检模块将水的电阻值转化为电压值，测试两个水位探头的电压值;当一个水位探头发生故障时，两个水位探头的电压差将大于设定值，并发送给微处理器，微处理器将探头故障信息发送给管理者，并提醒管理者更换探头。
[0021]本实用新型的有益效果是:本实用新型不仅可以实现水位报警功能，同时，具有水位探头故障自检能力，有效提醒用户更换发生故障的探头。本实用新型相对于现有技术，系统可靠性更好、更安全，可以有效提高用户的生命财产安全。
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型一【具体实施方式】的电路原理示意图；
[0023]图2是本实用新型一实施方式中探头故障自检模块的电路图；
[0024]图3是本实用新型一实施方式中第一水位检测模块的电路图；
[0025]图4是本实用新型一实施方式中第二水位检测模块的电路图；
[0026]图5是本实用新型一实施方式中微处理器的电路图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:
[0028]如图1所示，本实用新型提供了一种基于GSM的水位报警器，包括:第一水位探头1、第二水位探头2、探头故障自检模块3、第一水位检测模块4、第二水位检测模块5、微处理器
6、声光报警模块7以及GSM模块8;第一水位探头I与第二水位探头2放置的高度差小于等于I cm；
[0029]值得一提的是，在本实用新型一实施例中，声光报警模块7主要用于常规的水位报警，GSM模块8主要用于探头故障反馈，当探头发生故障时，发送短信通知用户。
[0030]第一水位探头I引一导线连接探头故障自检模块3的第一输入端;第二水位探头2引一导线连接探头故障自检模块3的第二输入端;第一水位探头I引一导线连接第一水位检测模块4;第二水位探头2引一导线连接第二水位检测模块5;微处理器的第一输入端口连接探头故障自检模块3的输出端，微处理器的第二输入端口连接第一水位检测模块4的输出端;微处理器的第三输入端口连接第二水位检测模块5的输出端;微处理器的第一输出端口连接声光报警模块7，微处理器的第二输出端口连接GSM模块8;
[0031 ]探头故障自检模块3包括减法器31和窗口比较器32。
[0032]本实用新型提供一种基于GSM水位报警器，不仅具有水位报警功能，还具有探头故障自检功能。探头故障自检模块3包含减法器31和窗口比较器32，即先将两个探头的电压进行减法运算，然后将结果输入窗口比较器32;当结果在设定的窗口电压之内，则探头正常，当结果在设定的窗口电压之外则为故障。
[0033]如图2所示，在本实施例中，减法器31包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22以及第一运算放大器芯片Ul ；
[0034]第二电阻R2连接于第一电阻Rl与第一运算放大器芯片Ul的反相输入端之间，第一电阻Rl的另一端接地，第三电阻R3连接于第一运算放大器芯片Ul的输出端与反相输入端之间，第五电阻R5连接于第四电阻R4与第一运算放大器芯片Ul的同相输入端之间，第四电阻R4另一端接地;第六电阻R6—端连接第一运算放大器芯片Ul的同相输入端，另一端连接第二 i^一电阻R21、第二十二电阻R22，第二 ^^一电阻R21另一端连接5V电压，第二十二电阻R22另一端接地;其中，探头故障自检模块3的第一输入端位于第一电阻Rl与第二电阻R2之间，探头故障自检模块3的第二输入端位于第四电阻R4与第五电阻R5之间。
[0035]在本实施例中，窗口比较器32包括第二运算放大器芯片U2、第三运算放大器芯片U3、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第^^一上拉电阻Rl 1、第十二上拉电阻R12、与非门U4;
[0036]第二运算放大器芯片U2的反相输入端与第三运算放大器芯片U3的同相输入端并联，并连接于减法器31的第一运算放大器芯片Ul的输出端；第七电阻R7—端连接于第二运算放大器芯片U2的同相输入端，另一端接5V电压;第八电阻R8—端连接于第二运算放大器芯片U2的同相输入端，另一端接地;第九电阻R9—端连接于第三运算放大器芯片U3的反相输入端，另一端接5V电压；第十电阻RlO—端连接于第三运算放大器芯片U3的反相输入端，另一端接地；
[0037]第十一上拉电阻Rll—端连接于第二运算放大器芯片U2的输出端，另一端连接5V电源；第十二上拉电阻R12—端连接于第三运算放大器芯片U3的输出端，另一端连接5V电源;第二运算放大器芯片U2的输出端连接与非门U4的第一输入端，第三运算放大器芯片U3的输出端连接与非门U4的第二输入端，与非门U4的输出端为探头故障自检模块3的输出端。在本实施例中，上拉电阻可以提高运算放大器芯片的输出驱动能力。
[0038]如图3、图4所示，在本实施例中，第一水位检测模块4包含第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16和第一比较器芯片U5;第十三电阻R13—端连接第一水位探头I，另一端连接第一比较器芯片U5的正相输入端；第十四电阻R14—端连接第一比较器芯片U5的正相输入端，另一端接地;第十五电阻R15—端连接第一比较器芯片U5的反相输入端，另一端连接5V电压；第十六电阻R16—端连接第一比较器芯片U5的反相输入端，另一端接地;第一比较器芯片U5的输出端是第一水位检测模块4的输出端;第二水位检测模块5包含第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20和第二比较器芯片U6;第十七电阻R17—端连接第二水位探头2，另一端连接第二比较器芯片U6的正相输入端；第十八电阻R18—端连接第二比较器芯片U6的正相输入端，另一端接地;第十九电阻R19—端连接第二比较器芯片U6的反相输入端，另一端连接5V电压；第二十电阻R20—端连接第二比较器芯片U6的反相输入端，另一端接地;第二比较器芯片U6的输出端是第二水位检测模块5的输出端。
[0039]在本实施例的减法器31中，电源电压为5V，地电位为0V;第一电阻R1、第四电阻R4的阻值为5kQ，第二电阻R2、第三电阻R3、第五电阻R5、第六电阻R6的阻值为1kQ，第二十一电阻R21、第二十二电阻R22的阻值为2kQ，第一运算放大器芯片Ul的型号为AD8051;
[0040]在本实施例的窗口比较器32中，第七电阻R7、第十电阻RlO的阻值为4.9kQ，第八电阻R8、第九电阻R9的阻值为5.1k Ω ;当窗口比较器32的输入电压介于2.45V与2.55V之间，窗口比较器32的输出逻辑为O;当窗口比较器32的输入电压小于等于2.45V或大于等于2.55V，窗口比较器32的输出逻辑为I;第^^一电阻Rll、第十二电阻R12的阻值为1kQ，第二运算放大器芯片U2、，第三运算放大器芯片U3的型号为LM339;与非门U4的型号为74HC00;[0041 ]在本实施例的第一水位检测模块4和第二水位检测模块5中，第十三电阻R13、第十七电阻R17的阻值为IkQ，R14、R15、R16、R18、R19、R20的阻值为80kQ，第一比较器芯片U5、第二比较器芯片U6型号为LM339。
[0042]如图5所示，在本实施例中，微处理器6的主控芯片为AT89C2051，GSM模块8为TC35模块，AT89C2051与TC35模块通过串口通信。
[0043]综上，本实用新型包含两个放置高度基本相同的水位探头，探头故障自检模块将水的电阻值转化为电压值，测试两个水位探头的电压值;当一个水位探头发生故障时，两个水位探头的电压差将大于设定值，并发送给微处理器，微处理器将探头故障信息发送给管理者，并提醒管理者更换探头。本实用新型不仅可以实现水位报警功能，同时，具有水位探头故障自检能力，有效提醒用户更换发生故障的探头。本实用新型相对于现有技术，系统可靠性更好、更安全，可以有效提高用户的生命财产安全。
[0044]以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种基于GSM的水位报警器，其特征在于，包括:第一水位探头(I)、第二水位探头(2)、探头故障自检模块(3)、第一水位检测模块(4)、第二水位检测模块(5)、微处理器(6)、声光报警模块(7)、GSM模块(8)以及电源模块(9); 所述第一水位探头(I)连接所述探头故障自检模块(3)的第一输入端;所述第二水位探头(2)连接所述探头故障自检模块(3)的第二输入端;所述第一水位探头(I)连接所述第一水位检测模块(4);所述第二水位探头(2)连接所述第二水位检测模块(5);所述微处理器的第一输入端口连接所述探头故障自检模块(3)的输出端，所述微处理器的第二输入端口连接所述第一水位检测模块(4)的输出端;所述微处理器的第三输入端口连接所述第二水位检测模块(5)的输出端;所述微处理器的第一输出端口连接所述声光报警模块(7)，所述微处理器的第二输出端口连接所述GSM模块(8); 所述探头故障自检模块(3)包括减法器(31)和窗口比较器(32)。2.如权利要求1所述的一种基于GSM的水位报警器，其特征在于:所述减法器(31)包括第一电阻(Rl)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第二十一电阻(R21)、第二十二电阻(R22)以及第一运算放大器芯片(Ul); 所述第二电阻(R2)连接于第一电阻(Rl)与第一运算放大器芯片(Ul)的反相输入端之间，所述第一电阻(Rl)的另一端接地，所述第三电阻(R3)连接于第一运算放大器芯片(Ul)的输出端与反相输入端之间，所述第五电阻(R5)连接于第四电阻(R4)与第一运算放大器芯片(Ul)的同相输入端之间，所述第四电阻(R4)另一端接地;所述第六电阻(R6) —端连接第一运算放大器芯片(Ul)的同相输入端，另一端连接所述第二十一电阻(R21)、第二十二电阻(R22)，所述第二十一电阻(R21)另一端连接电源，所述第二十二电阻(R22)另一端接地；其中，所述探头故障自检模块(3)的第一输入端位于第一电阻(Rl)与第二电阻(R2)之间，所述探头故障自检模块(3)的第二输入端位于第四电阻(R4)与第五电阻(R5)之间。3.如权利要求2所述的一种基于GSM的水位报警器，其特征在于:所述窗口比较器(32)包括第二运算放大器芯片(U2)、第三运算放大器芯片(U3)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第十电阻(RlO)、第十一上拉电阻(Rll)、第十二上拉电阻(R12)、与非门(U4)； 所述第二运算放大器芯片(U2)的反相输入端与所述第三运算放大器芯片(U3)的同相输入端并联，并连接于所述减法器(31)的所述第一运算放大器芯片(Ul)的输出端;所述第七电阻(R7) —端连接于所述第二运算放大器芯片(U2)的同相输入端，另一端连接电源;所述第八电阻(R8) —端连接于所述第二运算放大器芯片(U2)的同相输入端，另一端接地;所述第九电阻(R9) —端连接于所述第三运算放大器芯片(U3)的反相输入端，另一端连接电源;所述第十电阻(RlO)—端连接于所述第三运算放大器芯片(U3)的反相输入端，另一端接地； 所述第十一上拉电阻(Rll)—端连接于所述第二运算放大器芯片(U2)的输出端，另一端连接电源;所述第十二上拉电阻(R12) —端连接于所述第三运算放大器芯片(U3)的输出端，另一端连接电源;所述第二运算放大器芯片(U2)的输出端连接所述与非门(U4)的第一输入端，所述第三运算放大器芯片(U3)的输出端连接所述与非门(U4)的第二输入端，所述与非门(U4)的输出端为所述探头故障自检模块(3)的输出端。4.如权利要求1所述的一种基于GSM的水位报警器，其特征在于:所述第一水位检测模块(4)包含第十三电阻(R13)、第十四电阻(R14)、第十五电阻(R15)、第十六电阻(R16)和第一比较器芯片(U5);所述第十三电阻(R13) —端连接第一水位探头(I)，另一端连接第一比较器芯片(U5)的正相输入端;所述第十四电阻(R14)—端连接第一比较器芯片(U5)的正相输入端，另一端接地;所述第十五电阻(R15)—端连接第一比较器芯片(U5)的反相输入端，另一端连接电源;所述第十六电阻(R16)—端连接第一比较器芯片(U5)的反相输入端，另一端接地;所述第一比较器芯片(U5)的输出端是所述第一水位检测模块(4)的输出端； 所述第二水位检测模块(5)包含第十七电阻(R17)、第十八电阻(R18)、第十九电阻(R19)、第二十电阻(R20)和第二比较器芯片(U6);所述第十七电阻(R17)—端连接第二水位探头(2)，另一端连接第二比较器芯片(U6)的正相输入端;所述第十八电阻(R18) —端连接第二比较器芯片(U6)的正相输入端，另一端接地;所述第十九电阻(R19)—端连接第二比较器芯片(U6)的反相输入端，另一端连接电源;所述第二十电阻(R20)—端连接第二比较器芯片(U6)的反相输入端，另一端接地;所述第二比较器芯片(U6)的输出端是所述第二水位检测模块(5)的输出端。
【文档编号】G01F23/00GK205679295SQ201620564057
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月13日 公开号201620564057.9, CN 201620564057, CN 205679295 U, CN 205679295U, CN-U-205679295, CN201620564057, CN201620564057.9, CN205679295 U, CN205679295U
【发明人】李佳
【申请人】重庆广播电视大学, 李佳