CN109976394A - 一种无线智能水位控制器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线智能水位控制器及其控制方法，控制器包括有主机与副机，主机包括有主机无线传输模块、主机控制模块和主机电源模块，副机包括有副机无线传输模块、检测模块、副机控制模块和太阳能电源模块，主机控制模块与主机无线传输模块均与主机电源模块电连接，主机控制模块通过主机无线传输模块与副机无线传输模块与副机控制模块通讯连接，副机控制模块、检测模块和副机无线传输模块均与太阳能电源模块电连接，副机无线传输模块、检测模块均与副机控制模块通讯连接。通过检测模块对水塔或者水池进行水位的检测；通过副机的太阳能电源模块将太阳能转化为电能进行供电，无需拉电线连接室内，节省材料和人工成本，防止用电事故的发生，使用更安全。
Description
技术领域
本发明属于水位控制技术领域，特别涉及一种用于水池或水塔的无线智能水位控制器及其控制方法。
背景技术
水位控制器是指通过机械式或电子式的方法来进行高低水位的控制，可以控制电磁阀、水泵等，成为水位自动控制器或水位报警器，从而来实现半自动化或者全自动化。在水池或水塔中一般需要安装水位控制器，在水位下降时能够自动启动水泵供水。一般的水位控制器都是有线连接，需要从室内控制器拉220V交流电源线或者弱电信号线进行埋管或者裸露至水塔或水池位置安装,通过浮球或拉线开关来检测水位并实现抽水功能，但是，通过上述方式连接容易发生漏电事件，导致重大事故，使用不安全。
而且现有的水位控制器的室内主机通常都是半自动控制马达，抽水正常情况下不能显示水位提示。为了解决水位控制器在使用中出现问题的应急方法，初期安装时就要单独增加开关来给马达供电实现全人工抽水，这种方式不能检测水位，水塔或水池很容易溢水出来，或造成其它不必要的财产损失。
在专利申请号为CN201020158492.4的专利申请中，公开了一种电子式水位控制器，其使用市政交流电经降压电路降压，滤波稳压电路滤波和稳压，为执行电路提供工作所需的电源电压，在加热容器中预设一个基准水位，当加热容器中的水位高于或低于预设基准水位时，采样及交流平衡电路获取采样电极的信号电流并送至控制信号获取电路，该控制信号获取电路将电流转换为控制电压，送至执行电路，执行电路则对***的加热开关做出开或关的操作。
但是上述公开的一种电子式水位控制器，需要连接220V的市政交流电，容易发生漏电事件，导致重大事故，使用不安全。
发明内容
为解决上述问题，本发明目的在于提供一种无线智能水位控制器及其控制方法，该水位控制器的主机与副机通过无线连接传输数据，通过副机的太阳能电源模块将太阳能转化为电能进行供电，无需拉电线连接室内，节省材料和人工成本，防止用电事故的发生，使用更安全。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种无线智能水位控制器，包括有安装在室内的用于控制抽水的主机与安装在水塔或者水池上的用于进行水位探测的副机，所述主机与副机无线通信连接，且所述主机可控制副机进行水位探测；
所述主机包括有主机无线传输模块、用于控制抽水的主机控制模块和用于供电的主机电源模块，所述副机包括有副机无线传输模块、用于进行水位探测的检测模块、副机控制模块和用于将太阳能转化为电能的太阳能电源模块，所述主机控制模块与主机无线传输模块均与主机电源模块电连接，所述主机控制模块与主机无线传输模块通讯连接，所述主机无线传输模块与副机无线传输模块无线通信连接，所述副机控制模块、检测模块和副机无线传输模块均与太阳能电源模块电连接，所述副机无线传输模块、检测模块均与副机控制模块通讯连接。
在本发明中，该水位控制器的主机与副机通过无线连接传输数据，通过检测模块对水塔或者水池进行水位的检测，当检测到水位过高或者过低时，将信号传输至副机控制模块，副机控制模块通过副机无线传输模块与主机无线传输模块将信号传输至主机控制模块，然后通过主机控制模块控制外部抽水装置停止抽水或者进行抽水；上述过程可以通过现有的芯片来实现控制，通过副机的太阳能电源模块将太阳能转化为电能对副机控制模块、检测模块和副机无线传输模块进行供电，无需拉电线连接室内，防止用电事故的发生，使用更安全。
进一步地，所述主机电源模块包括有市电输入端、马达供电端、交流电管理单元和弱电源管理单元，所述市电输入端、马达供电端与弱电源管理单元均与交流电管理单元电连接，所述主机电源模块、主机无线传输模块均与弱电源管理单元电连接，所述主机控制模块通过交流电管理单元控制马达供电端的开关。在本发明中，所述主机电源模块通过市电输入端与外部220V的交流电导通，输入电流，通过交流电管理单元将导入的电流进行整流、降压后再输入弱电源管理单元与马达供电端，通过马达供电端提供电源至外部的抽水马达，通过弱电源管理单元进行滤波降低纹波后输出至主机电源模块和主机无线传输模块；通过上述设置，能够使电源更加稳定，通过马达供电端的设置，使主机控制模块可以控制马达供电端的开关，从而控制外部马达的抽水，主机控制模块可以采用现有的STM8S003芯片来控制，能够实现全智能自动控制马达抽水，当检测模块检测到水位过高或者水位过低时，主机控制模块通过控制马达供电端的开关来控制外部马达的停止抽水或者进行抽水，使用更方便。
进一步地，所述主机还包括有用于手动控制主机控制模块的按键模块与功能提示灯，所述功能提示灯与按键模块电连接，所述按键模块与弱电源管理单元电连接，所述按键模块、功能提示灯均与主机控制模块电连接。在本发明中，通过手动按压按键模块，能够对应控制主机控制模块进行抽水或者停止抽水的命令，功能提示灯可以有多种颜色，每种颜色与不同功能相对应，如按压按键模块中的抽水按键时，亮绿色，按压按键模块中的停止抽水按键时，亮红色，通过上述设置，能够在该水位控制器出现短时通讯故障时，根据实际情况手动按压按键模块执行半自动抽水，使用更方便。
进一步地，所述主机控制模块与主机无线传输模块通过SPI通讯连接，所述副机控制模块与副机无线传输模块通过SPI通讯连接。在本发明中，上述电路采用SPI通讯方式，并做了保密协议握手和地址码配对，避免相同产品会串扰。
进一步地，所述太阳能电源模块包括有太阳能板、电源管理单元和锂电池，所述太阳能板与电源管理单元电连接，所述电源管理单元与锂电池电连接，所述副机控制模块、副机无线传输模块、检测模块均与电源管理单元电连接。在本发明中，所述锂电池为18650锂电池，太阳能板将太阳能转化为电能，通过电源管理单元将电流进行降压后对电池进行充电，电源管理单元将电池内的低电压进行高频率升压后，再经过低功耗线性稳压兀型滤波电路传输至副机控制模块、副机无线传输模块和检测模块。
在本发明中，所述电源管理单元可以通过现有的LC6000和AS2106芯片配合实现上述功能。
本发明还提供一种无线智能水位控制器的控制方法，包括有以下步骤：
S1，太阳能电源模块将太阳能转化为电能传输至副机控制模块、副机无线传输模块和检测模块；
S2，检测模块进行水位检测；
S3，检测模块将水位信号传输至副机控制模块，副机控制模块将水位信号通过副机无线传输模块与主机无线传输模块传输至主机控制模块；
S4，主机控制模块进行水位信号判断，如果判断为水位过高，则主机控制模块控制切断马达供电端的电流，使外部抽水马达停止抽水；如果判断为水位过低，则主机控制模块控制恢复马达供电端的电流，使外部抽水马达进行抽水。在本发明中，通过上述控制方法操作简单，使该水位控制器能够通过太阳能供电，更环保、安全，而且能够全自动自动控制抽水马达抽水，使用更方便。
进一步地，步骤S1中，所述太阳能电源模块包括有太阳能板、电源管理单元和锂电池，所述太阳能板与电源管理单元电连接，所述电源管理单元与锂电池电连接，所述副机控制模块、副机无线传输模块、检测模块均与电源管理单元电连接，所述电源管理单元内设置有低功耗线性稳压兀型滤波电路，太阳能板将太阳能转化为电能，通过电源管理单元将电流进行降压后对电池进行充电，电源管理单元将电池内的低电压进行高频率升压后，再经过低功耗线性稳压兀型滤波电路传输至副机控制模块、副机无线传输模块和检测模块。在本发明中，通过上述设置使该水位控制器能够通过太阳能供电，使用更安全、方便。
本发明的有益效果在于：相比于现有技术，在本发明中，所述主机电源模块通过市电输入端与外部220V的交流电导通，输入电流，通过交流电管理单元将导入的电流进行整流、降压后再输入弱电源管理单元与马达供电端，通过马达供电端提供电源至外部的抽水马达，通过弱电源管理单元进行滤波降低纹波后输出至主机电源模块和主机无线传输模块；通过上述设置，能够使电源更加稳定，通过马达供电端的设置，使主机控制模块可以控制马达供电端的开关，从而控制外部马达的抽水，主机控制模块可以采用现有的STM8S003芯片来控制，能够实现全智能自动控制马达抽水，当检测模块检测到水位过高或者水位过低时，主机控制模块通过控制马达供电端的开关来控制外部马达的停止抽水或者进行抽水，使用更方便。
附图说明
图1是本发明所实施的一种无线智能水位控制器的主机的结构示意图。
图2是本发明所实施的一种无线智能水位控制器的副机的结构示意图。
图3是本发明所实施的一种无线智能水位控制器的控制方法的步骤流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1-3所示，本发明提供一种无线智能水位控制器，包括有安装在室内的用于控制抽水的主机与安装在水塔或者水池上的用于进行水位探测的副机，主机与副机无线通信连接，且主机可控制副机进行水位探测；
主机包括有主机无线传输模块、用于控制抽水的主机控制模块和用于供电的主机电源模块，副机包括有副机无线传输模块、用于进行水位探测的检测模块、副机控制模块和用于将太阳能转化为电能的太阳能电源模块，主机控制模块与主机无线传输模块均与主机电源模块电连接，主机控制模块与主机无线传输模块通讯连接，主机无线传输模块与副机无线传输模块无线通信连接，副机控制模块、检测模块和副机无线传输模块均与太阳能电源模块电连接，副机无线传输模块、检测模块均与副机控制模块通讯连接。
在本发明中，该水位控制器的主机与副机通过无线连接传输数据，通过检测模块对水塔或者水池进行水位的检测，当检测到水位过高或者过低时，将信号传输至副机控制模块，副机控制模块通过副机无线传输模块与主机无线传输模块将信号传输至主机控制模块，然后通过主机控制模块控制外部抽水装置停止抽水或者进行抽水；上述过程可以通过现有的芯片来实现控制，通过副机的太阳能电源模块将太阳能转化为电能对副机控制模块、检测模块和副机无线传输模块进行供电，无需拉电线连接室内，防止用电事故的发生，使用更安全。
在本实施例中，主机电源模块包括有市电输入端、马达供电端、交流电管理单元和弱电源管理单元，市电输入端、马达供电端与弱电源管理单元均与交流电管理单元电连接，主机电源模块、主机无线传输模块均与弱电源管理单元电连接，主机控制模块通过交流电管理单元控制马达供电端的开关。在本发明中，主机电源模块通过市电输入端与外部220V的交流电导通，输入电流，通过交流电管理单元将导入的电流进行整流、降压后再输入弱电源管理单元与马达供电端，通过马达供电端提供电源至外部的抽水马达，通过弱电源管理单元进行滤波降低纹波后输出至主机电源模块和主机无线传输模块；通过上述设置，能够使电源更加稳定，通过马达供电端的设置，使主机控制模块可以控制马达供电端的开关，从而控制外部马达的抽水，主机控制模块可以采用现有的STM8S003芯片来控制，能够实现全智能自动控制马达抽水，当检测模块检测到水位过高或者水位过低时，主机控制模块通过控制马达供电端的开关来控制外部马达的停止抽水或者进行抽水，使用更方便。
在本发明中，副机控制模块的主控芯片的型号也为STM8S003。
在本实施例中，主机还包括有用于手动控制主机控制模块的按键模块与功能提示灯，功能提示灯与按键模块电连接，按键模块与弱电源管理单元电连接，按键模块、功能提示灯均与主机控制模块电连接。在本发明中，通过手动按压按键模块，能够对应控制主机控制模块进行抽水或者停止抽水的命令，功能提示灯可以有多种颜色，每种颜色与不同功能相对应，如按压按键模块中的抽水按键时，亮绿色，按压按键模块中的停止抽水按键时，亮红色，通过上述设置，能够在该水位控制器出现短时通讯故障时，根据实际情况手动按压按键模块执行半自动抽水，使用更方便。
在本发明中，当该水位控制器的交流电管理单元自带30A大功率元器件电源控制电路给外部抽水马达供电，能够实时提示当前水位自动短电。如水位控制器出现短时通讯故障时，可根据水塔或水池容积大小来通过按键模块手动选择5分10分15分钟抽水程序执行半自动抽水，所选执行时间到了后会自动切断马达电源，在半自动抽水过程中通讯恢复正常时会自动检测水位并控制抽水。上述程序设置为现有技术。
在本实施例中，主机控制模块与主机无线传输模块通过SPI通讯连接，副机控制模块与副机无线传输模块通过SPI通讯连接。在本发明中，上述电路采用SPI通讯方式，并做了保密协议握手和地址码配对，避免相同产品会串扰。
在本实施例中，太阳能电源模块包括有太阳能板、电源管理单元和锂电池，太阳能板与电源管理单元电连接，电源管理单元与锂电池电连接，副机控制模块、副机无线传输模块、检测模块均与电源管理单元电连接。在本发明中，锂电池为18650锂电池，太阳能板将太阳能转化为电能，通过电源管理单元将电流进行降压后对电池进行充电，电源管理单元将电池内的低电压进行高频率升压后，再经过低功耗线性稳压兀型滤波电路传输至副机控制模块、副机无线传输模块和检测模块。
本发明在实际运用中，锂电池做了过放电和过充电设计，低2.7V就停止放电，高4.2V就停止充电。太阳能板的电路能自动充电控制，只要光线良好目视有1500米距离就能实时有效的对锂电池进行补充电量。
本发明在实际运用中，电源管理单元可以通过现有的LC6000和AS2106芯片配合实现上述功能，电路管理单元的电路上有过压和欠压保护设计能使该水位控制器稳定运行。为了应对阴雨天气能正常工作，电路管理单元的电路上还做了超低功耗设计和软件有睡眠算法。检测模块做了全智能水位检测并无线传输给室内主机，主机会自动做出抽水和停止抽水判断并自动切断马达电源及提示水位。室内主机的主机控制模块的芯片能够根据检测模块所传回的水位数据和马达工作时间设计了防止马达干烧功能，使用更安全。
本发明在实际运用中，副机和主机是经过RF传输数据来实现所有功能和控制。采用了FEC和交织编码和空中低速率传输，和FSK、GFSK、MSK调制方式及1％的数据包误差率和信道修正软件功能，增强抗干扰和远传输能力。
本发明还提供一种无线智能水位控制器的控制方法，包括有以下步骤：
S1，太阳能电源模块将太阳能转化为电能传输至副机控制模块、副机无线传输模块和检测模块；
S2，检测模块进行水位检测；
S3，检测模块将水位信号传输至副机控制模块，副机控制模块将水位信号通过副机无线传输模块与主机无线传输模块传输至主机控制模块；
S4，主机控制模块进行水位信号判断，如果判断为水位过高，则主机控制模块控制切断马达供电端的电流，使外部抽水马达停止抽水；如果判断为水位过低，则主机控制模块控制恢复马达供电端的电流，使外部抽水马达进行抽水。在本发明中，通过上述控制方法操作简单，使该水位控制器能够通过太阳能供电，更环保、安全，而且能够全自动自动控制抽水马达抽水，使用更方便。
在本实施例中，步骤S1中，太阳能电源模块包括有太阳能板、电源管理单元和锂电池，太阳能板与电源管理单元电连接，电源管理单元与锂电池电连接，副机控制模块、副机无线传输模块、检测模块均与电源管理单元电连接，电源管理单元内设置有低功耗线性稳压兀型滤波电路，太阳能板将太阳能转化为电能，通过电源管理单元将电流进行降压后对电池进行充电，电源管理单元将电池内的低电压进行高频率升压后，再经过低功耗线性稳压兀型滤波电路传输至副机控制模块、副机无线传输模块和检测模块。在本发明中，通过上述设置使该水位控制器能够通过太阳能供电，使用更安全、方便。
本发明的有益效果在于：相比于现有技术，在本发明中，主机电源模块通过市电输入端与外部220V的交流电导通，输入电流，通过交流电管理单元将导入的电流进行整流、降压后再输入弱电源管理单元与马达供电端，通过马达供电端提供电源至外部的抽水马达，通过弱电源管理单元进行滤波降低纹波后输出至主机电源模块和主机无线传输模块；通过上述设置，能够使电源更加稳定，通过马达供电端的设置，使主机控制模块可以控制马达供电端的开关，从而控制外部马达的抽水，主机控制模块可以采用现有的STM8S003芯片来控制，能够实现全智能自动控制马达抽水，当检测模块检测到水位过高或者水位过低时，主机控制模块通过控制马达供电端的开关来控制外部马达的停止抽水或者进行抽水，使用更方便。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种无线智能水位控制器，包括有安装在室内的用于控制抽水的主机与安装在水塔或者水池上的用于进行水位探测的副机，所述主机与副机无线通信连接，且所述主机可控制副机进行水位探测；
其特征在于所述主机包括有主机无线传输模块、用于控制抽水的主机控制模块和用于供电的主机电源模块，所述副机包括有副机无线传输模块、用于进行水位探测的检测模块、副机控制模块和用于将太阳能转化为电能的太阳能电源模块，所述主机控制模块与主机无线传输模块均与主机电源模块电连接，所述主机控制模块与主机无线传输模块通讯连接，所述主机无线传输模块与副机无线传输模块无线通信连接，所述副机控制模块、检测模块和副机无线传输模块均与太阳能电源模块电连接，所述副机无线传输模块、检测模块均与副机控制模块通讯连接。
2.根据权利要求1所述的无线智能水位控制器，其特征在于所述主机电源模块包括有市电输入端、马达供电端、交流电管理单元和弱电源管理单元，所述市电输入端、马达供电端与弱电源管理单元均与交流电管理单元电连接，所述主机电源模块、主机无线传输模块均与弱电源管理单元电连接，所述主机控制模块通过交流电管理单元控制马达供电端的开关。
3.根据权利要求2所述的无线智能水位控制器，其特征在于所述主机还包括有用于手动控制主机控制模块的按键模块与功能提示灯，所述功能提示灯与按键模块电连接，所述按键模块与弱电源管理单元电连接，所述按键模块、功能提示灯均与主机控制模块电连接。
4.根据权利要求1所述的无线智能水位控制器，其特征在于所述主机控制模块与主机无线传输模块通过SPI通讯连接，所述副机控制模块与副机无线传输模块通过SPI通讯连接。
5.根据权利要求1所述的无线智能水位控制器，其特征在于所述太阳能电源模块包括有太阳能板、电源管理单元和锂电池，所述太阳能板与电源管理单元电连接，所述电源管理单元与锂电池电连接，所述副机控制模块、副机无线传输模块、检测模块均与电源管理单元电连接。
6.一种无线智能水位控制器的控制方法，包括有以下步骤：
S1，太阳能电源模块将太阳能转化为电能传输至副机控制模块、副机无线传输模块和检测模块；
S2，检测模块进行水位检测；
S3，检测模块将水位信号传输至副机控制模块，副机控制模块将水位信号通过副机无线传输模块与主机无线传输模块传输至主机控制模块；
S4，主机控制模块进行水位信号判断，如果判断为水位过高，则主机控制模块控制切断马达供电端的电流，使外部抽水马达停止抽水；如果判断为水位过低，则主机控制模块控制恢复马达供电端的电流，使外部抽水马达进行抽水。
7.根据权利要求6所述的无线智能水位控制器的控制方法，其特征在于步骤S1中，所述太阳能电源模块包括有太阳能板、电源管理单元和锂电池，所述太阳能板与电源管理单元电连接，所述电源管理单元与锂电池电连接，所述副机控制模块、副机无线传输模块、检测模块均与电源管理单元电连接，所述电源管理单元内设置有低功耗线性稳压兀型滤波电路，太阳能板将太阳能转化为电能，通过电源管理单元将电流进行降压后对电池进行充电，电源管理单元将电池内的低电压进行高频率升压后，再经过低功耗线性稳压兀型滤波电路传输至副机控制模块、副机无线传输模块和检测模块。
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