专利名称：能穿过千米高山的远程无线遥控水泵装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及远程遥控、无线数字通信，具体的是能穿过千米高山的远程无线遥控
水泵装置
背景技术：
无线遥控常用的有红外线、无线电(电磁波)、声波等技术。与红外技术相比，蓝牙 无需对准就能传输数据，传输距离小于10米(红外的传输距离在几米以内)。而在信号放 大器的帮助下，通讯距离甚至可达100米左右。目前市场上远程无线遥控是基于蓝牙总线 的遥控技术，最具代表的是遥测、遥信、遥调及遥控，系统功能齐全但投资大，且无线通信距 离较短。 —般具有高障碍的无线遥控，特别是穿越千米高山的高障碍的无线遥控，在发射 器和接收器之间的最高处加中继器，才能保证发射和接收的准确性；但是施工困难并且中 继器的电源很难解决。 若选侧30MHz以下的短波业余频率，由于发射的信号遇到高障碍时，会自动穿越 高空的电离层，再折射到接收器，因此，发射和接收的准确性直接受天气的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种超短波的结构简单、不需另加中继器、不需布传输线、不 受天气环境影响、通信穿透力强，且具有安装方便、灵活、成本低廉，适应多种电压等级的一 款能穿过千米高山的远程无线遥控水泵装置。 为了克服一般远程无线通信受天气环境影响大、通信质量较差、加中继增强
信号不方便等缺点，本发明的技术方案是这样解决的能穿过千米高山的远程无 线遥控水泵装置，本发明的特殊之处在于该装置由水池C箱体中的开关电源分别与第一转 换电路板、第一电台和急停开关连接，第一转换电路板分别又与第一电台和急停开关连接， 水池C箱体分别与传感器和交流220V电源连接； 在水泵P箱体中的开关电源分别与第二转换电路板、第二电台和控制主板电路连 接，第二转换电路板与第二电台连接，三相固态继电器与控制主电路板连接，并和旁路三相 真空开关并联连接，水泵P箱体分别与水泵和交流380V电源连接； 所述第二转换电路板(04)中的控制泵的输出第一匹配电路与第一光耦芯片连 接，并与K1接线端子排接口连接，单片机分别与第一光耦芯片和第二光耦芯片连接，控制 泵的输出第二匹配电路与第二光耦芯片连接，控制泵的输出第二匹配电路与第二光耦芯片 连接，并与K1接线端子排接口连接，三极管电路组分别与继电器和K1接线端子排接口连 接；晶振模块和复位模块均与单片机连接，max232芯片作为中间桥梁分别与RS232第一串 行通信K2接口和单片机连接； 所述的第一转换电路板的K3接线端子排接口分别与关泵信号第一匹配模块和开 泵信号第二匹配模块连接，关泵信号电位器分别与第一关泵信号第一匹配模块和关泵信号
4笫三光耦芯片连接，开泵信号电位器分别与开泵信号第二匹配模块和开泵信号第四光耦 芯片连接，非门电路分别与关泵信号第三光耦芯片和开泵信号第四光耦芯片连接，非门电 路、晶振模块、单片机复位模块均与第二单片机连接，串口信号转换模分别与第二单片机和 RS232第二串行通信K4接口连接，单片机复位按钮与单片机复位模块连接，第二单片机分 别与关泵指示灯和开泵指示灯连接； 所述控制主电路板的K5接线端子排接口与变压器连接，变压器与整流桥连接，整 流桥与滤波电路连接，滤波电路分别与开泵上水控制电路和关泵控制电路连接，开泵上水 控制电路与第一继电器模块连接，第一继电器模块保护电路与第一继电器模块连接，关泵 控制电路与第二继电器模块连接，继电器模块保护电路与第二继电器模块连接，K6接线端 子排接口与开泵上水控制电路、关泵控制电路、第一继电器模块、第二继电器模块连接。
所述水泵P箱体内的第二转换电路板的Kl接线端子排接口与控制主电路板的K6 接线端子排接口连接，RS232第一串行通信K2接口与电台连接，控制主电路板的K5接线端 子排接口与交流220V连接，控制主电路板的K6接线端子排接口与开关电源的12V电压连 接，Kl接线端子排接口与开关电源的5V电压连接，三相固态继电器输入接380/660/1140V 交流电源，三相固态继电器输出端与水泵连接。 所述水池C箱体内的第一转换电路板的K3接线端子排接口分别与外部水位传感 器S和开关电源的5V电压连接，RS232第二串行通信K4接口与第一电台连接。
两个箱体之间天线发、收的无线数字传输波为可逆数字传输波，水泵的工作状态 和水池水位状态在水池C箱体处显示。 控制主电路板与三相固态继电器的控制端连接，三相固态继电器输入接 380/660/1140V交流电源，三相固态继电器与水泵连接。第一转换电路板和第二转换电路板 以单片机为核心，水池C箱体和水泵P箱体之间采用业余频段无线数字通信方式，
两个箱体之间天线发、收(或收、发)的无线数字传输波是可逆的，水泵的工作状 态和水池水位状态在水池侧箱体C处显示，实现了穿过千米高山水池和水泵直线距离8000 米之内的远程无线遥控。所述装置可以应用在穿过千米高山的远程自动遥控设备。
本发明与现有技术相比，具有超短波性能，结构简单、不需另加中继器、不需布传 输线、不受天气环境影响、通信穿透力强，且安装方便、灵活、成本低廉的特点，适应多种电 压等级的能穿过千米高山的远程无线遥控水泵装置。用户可根据被控设备的功率及电压 等级选用，广泛应用于山间水井非饮用水池(直线距离2000米，相隔千米高山，绕山步行约 8000米)的无线远程遥控，运行状态准确可靠。
图1为本发明装置结构示意框图； 图2为水泵侧的转换电路板结构示意原理框图； 图3为水池侧的转换电路板结构示意原理框图； 图4为控制主电路板结构示意框图； 图5为水泵侧的转换电路板原理图； 图6为水池侧的转换电路板原理图； 图7控制主电路板原理图。
具体实施例方式
附图为本发明的实施例。 下面结合附图对发明内容作进一步说明 参照图1所示，水池C箱体中的开关电源001分别与第一转换电路板01、第一电台 02和急停开关002连接，第一转换电路板01分别又与第一电台02和急停开关002连接，水 池C箱体分别与传感器S和交流220V电源连接； 在水泵P箱体中的开关电源003分别与第二转换电路板04、第二电台03和控制 主电路板05连接，第二转换电路板04与第二电台03连接，三相固态继电器06与控制主电 路板05连接，并和旁路三相真空开关电路004并联连接，水泵P箱体分别与水泵M和交流 380V电源连接； 图2所示，在水泵P箱体中的开关电源003分别与第二转换电路板04、第二电台 03和控制主电路板05连接，第二转换电路板04与第二电台03连接，三相固态继电器06与 控制主电路板05连接，并和旁路三相真空开关电路004并联连接，水泵P箱体分别与水泵 M和交流380V电源连接； 所述第二转换电路板04中的控制泵的输出第一匹配电路1与第一光耦芯片4连 接，并与Kl接线端子排接口 12连接，第一单片机7分别与第一光耦芯片4和第二光耦芯片 5连接，控制泵的输出第二匹配电路2与第二光耦芯片5连接，并与Kl接线端子排接口 12 连接，三极管电路组3分别与继电器6和K1接线端子排接口 12连接；晶振模块(9)和复位 模块11均与第一单片机7连接，max232芯片8作为中间桥梁分别与RS232第一串行通信 K2接口 10和第一单片机7连接； 图3所示，所述的第一转换电路板01的接线端子排接口 13即第三串行通信K3分 别与关泵信号第一匹配模块27和开泵信号第二匹配模块28连接，关泵信号电位器14分别 与关泵信号第一匹配模块27和关泵信号第三光耦芯片15连接，开泵信号电位器17分别与 开泵信号第二匹配模块28和开泵信号第四光耦芯片16连接，非门电路18分别与关泵信号 笫三光耦芯片15和开泵信号第四光耦芯片16连接，非门电路18、晶振模块20、单片机复位 模块22均与第二单片机19连接，串口信号转换模21分别与第二单片机19和RS232第二 串行通信K4接口 24连接，单片机复位按钮23与单片机复位模块22连接，第二单片机19 分别与关泵指示灯25和开泵指示灯26连接； 图4所示，所述的控制主电路板05的K5接线端子排接口 32与变压器29连接，变 压器29与整流桥30连接，整流桥30与滤波电路31连接，滤波电路31分别与开泵上水控 制电路33和关泵控制电路34连接，开泵上水控制电路33与第一继电器模块36连接，第一 继电器模块保护电路35与第一继电器模块36连接，关泵控制电路34与第二继电器模块38 连接，第二继电器模块保护电路37与第二继电器模块38连接，K6接线端子排接口 39与开 泵上水控制电路33、关泵控制电路34、第一继电器模块36、第二继电器模块38连接。
图5所示，所述水泵侧的转换电路板原理图，光耦芯片Ul的输入端分别与电阻Rl 和电阻R2连接，Rl的另一端与+12V电源连接，R2的另一端接12V地；U1的输出端分别与 电阻R3和地(即GND)连接。光耦芯片U2的输入端的分别与电阻R4和电阻R5连接，R4另 一端与+12V电源连接，R5另一端接12V的地；U2的输出端分别与电阻R6和GND连接。电阻R3的另一端和电阻R6的另一端均与单片机芯片U3的1和2端连接。U3的20端与GND 连接，31端接VCC(即+5V) ，9端与电容Cl和按扭Sl的一端以及电阻R7的一端连接，C1和 Sl的另一端均与VCC连接，R7的另一端接GND ;U3的18端与电容C3和电容C8连接，19端 与C2和C8的另一端连接，而C2和C3的另一端接GND。 U3的10端与MAX232芯片U4的9 端连接，U3的11端与U4的10端连接。U3的5端分别与三极管Ql的发射级和电阻R9连 接，R9另一端接GND。 Ql的基极接电阻R8， Ql的集电极与VCC和Jl-l的一端，Jl-l的另 一端与R8的另一端。继电器Jl的两端分别接接线端子排Kl的5和6。 U4的1端和3端 分别与电容C6两端连接，U4的4端和5端分别与电容C7两端连接，U4的2端和电容C4连 接，C4的另一端分别与U4的16端与VCC连接；U4的6端与电容C5的连接，U4的13端、11 端、15段和电容C5另一端均与地连接，U4的7端与K2的2端，8端接K2的3端，串行通信 K2的5端与GND连接。Kl接线端子排的1与VCC连接，2与+12V连接，3与R5上端的7连 接，4与R2上端的4连接，K1的5和6与Jl的两端连接，7与12V的地连接，8与GND连接。
图6所示，所述水池侧的转换电路板原理图，单片机芯片U5的1端与指示灯ZD1 连接，ZD1的另一端与R10连接，R10的另一端与VCC连接；U5的2端与指示灯ZD2连接， ZD2的另一端与Rll连接，Rll的另一端与VCC连接；U5的12端与非门U7的2端连接，U7 的1端分别与光耦芯片U9的输入端和R16连接，R16的另一端接接线端子排K3的3端，U9 的另一输入端与VCC连接，U9的输出端分别与电阻R17和K3的2端连接，R17的另一端与 电位器R18连接，R18的另一端与VCC连接；U5的13端分别与光耦芯片U8的输入端和电阻 R13的一端连接，U8的另一输入端与GND连接，R13另一端与VCC连接，U8的输出端分别与 电阻R14和K3的3端连接，R14另一端与电位器R15的一端连接，R15另一端与K3的3端 连接；9端与电容Cll和按钮S2 —端以及R12 —端连接，Cll和S2另一端与VCC连接，R12 的另一端与GND连接。18端与电容C10和电容C16 —端连接，19端与电容C9和C16的另 一端连接，而C9和C10的另一端与GND连接；U5的10端与MAX232芯片U6的9端连接，11 端与U6的10端连接。U6的1端和3端与电容C12连接，4端和5端与电容C15连接，2端 和11端与电容C13连接，电容C13的一端与VCC连接，6端与C14的一端连接，C14另一端 与U6的15端共地，7端与串行通信K4的2端连接，8端与K4的3端连接，11端、13端、15 端接地。接线端子排K3的1与VCC连接，4与GND连接。 图7所示，所述为控制主电路板电路原理图。接线端子排K5的1端与变压器T1 原边的一端连接，K5的2端与Tl原边的另一端连接；二极管Dl的一端与二极管D4的一端 连接，并与Tl副边的一端连接；二极管D2的一端和二极管D3的一端连接，并与Tl副边的 一端连接；D3的另一端和D4的另一端连接，并与C17的一端连接。三极管Q3的e端分别 与二极管D5的一端、D4的一端、三极管Q5的e端、D8的一端、D9的一端、接线端子排K6的 8端连接，并与地(GND)连接；D1的另一端和D2的另一端连接，并分别与电容C17另一端、 电阻R20的一端、继电器线圈J2的一端、C18的一端、二极管D7的一端、电阻R21的一端、 继电器J3的一端、电容C19的一端、二极管D10的一端、K6的1端连接。电阻R19的一端 与Q3的b端相连，R19的另一端与K6的4端相连；Q3的c端与Q2的b端相连；R20的另一 端与D5的另一端相连；Q2的e端与D6的另一端相连；Q2的c端与J2的另一端，C18的另 一端，二极管D7的另一端连接；电阻R22的一端与K6的7端连接；R22的另一端与Q5的b 端连接；三极管Q5的b端与电阻R21的另一端、D8的另一端、三极管Q4的b端相连；Q4的e端与D9的另一端连接；Q4的c端分别与J3的另一端，C19的另一端，D10的另一端连接； J3的常开触点的一端与K6的2端连接，另一端与K6的3端连接；J3的常开触点的一端与 K6的5端连接，另一端与K6的6端连接。
所述装置具体操作为 1)、将水池的水位传感器信号线与水池C箱体的笫一转换电路板01的K3接线端 子排接口 (13)连接。 2)、将水池C箱体中的开关电源的L和N端子分别与交流220V的火线和零线连接。
3)、将水泵P箱体的A、B、C三相与水井边380V三相交流电源连接，小写a、b、c三 相与水泵的三相供电端子连接。 4)、将水泵P箱体中的开关电源的L和N端子分别与交流220V的火线和零线连接。
5)、在装置工作时，必须将水泵P箱体中旁路三相真空开004关搬至下方(与交流 380V断开)。 6)、若从水泵P箱体检修或停止工作时，必须在水泵P箱体内先断开急停按钮，然 后将旁路三相真空开关004合上。检修完毕，先将旁路三相真空开关004搬至下方(与交 流380V断开)，再按下急停按钮(工作状态)，最后按一下转换电路板的复位键，即可恢复 到正常状态。 7)、若从水池C箱体检修或清理水池时，必须把水池C箱体内急停按钮打到急停状 态(左侧)。检修完毕后，必须把急停按钮打到工作状态(右侧)，然后按一下转换电路板 的复位键，即可恢复到正常状态。 8)、水池C箱体的笫一电台02和水泵P的笫二电台02必须接避雷线到大地(避 雷针必须高于天线)。
装置特点 1)、所述装置结构简单，不需另加中继器，不需布传输线，且具有安装方便、灵活、 成本低廉，能适应多种电压等级即380V/660V/1140V，是一款能穿越复杂高障碍远程无线 遥控水泵装置。 2)、所述装置在135MHz-143MHz内选用超短波业余频段，能过穿越千米高山，虽然 在同功率发射接收的距离稍小于短波，但受天气影响小。若选侧30MHz以下的短波业余频 率，由于发射的信号遇到高障碍时，会自动穿越高空的电离层，再折射到接收器，因此，发射 和接收的准确性直接受天气的影响。 3)、笫一转换电路板和笫二转换电路板均采用以STC89C51的单片机为核心设计 电路，分别与笫一电台02和笫二电台03之间的通信采用RS232方式；两个电台之间采用无 线数字传输，其抗干扰能力高于开关量的传输。 4)、所述装置的水泵P箱体中带有旁路三相真空开关，当装置检修或停止工作时， 水泵仍可以正常工作。 5)、能从水泵P箱体或水池C箱体内特设的急停按钮可用人工停止或启动。
所述装置节能、环保，只要更换传感器，调节所属的转换电路板01中的14和17电 位器，则可将所述装置用于锅炉、风机类的其他设备的远程无线遥控。
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权利要求
一种能穿过千米高山的远程无线遥控水泵装置，该装置由水池C箱体和水泵P箱体组成。其特征在于所述水池C箱体中的开关电源(001)分别与第一转换电路板(01)、第一电台(02)和急停开关(002)连接，第一转换电路板(01)分别又与第一电台(02)、急停开关(002)连接，水池C箱体分别与传感器(S)和交流220V电源连接；所述在水泵P箱体中的开关电源(003)分别与第二转换电路板(04)、第二电台(03)和控制主电路板(05)连接，第二转换电路板(04)与第二电台(03)连接，三相固态继电器(06)与控制主电路板(05)连接，并和旁路三相真空开关(004)并联连接，水泵P箱体分别与水泵(M)和交流380V电源连接；所述第二转换电路板(04)中的控制泵的输出第一匹配电路(1)与第一光耦芯片(4)连接，并与K1接线端子排接口(12)连接，第一单片机(7)分别与第一光耦芯片(4)和第二光耦芯片(5)连接，控制泵的输出第二匹配电路(2)与第二光耦芯片(5)连接，并与K1接线端子排接口(12)连接，三极管电路组(3)分别与继电器(6)和K1接线端子排接口(12)连接；晶振模块(9)和复位模块(11)均与第一单片机(7)连接，max232芯片(8)作为中间桥梁分别与RS232第一串行通信K2接口(10)和第一单片机(7)连接；所述的第一转换电路板(01)的K3接线端子排接口(13)分别与关泵信号第一匹配模块(27)和开泵信号第二匹配模块(28)连接，关泵信号电位器(14)分别与第一关泵信号第一匹配模块(27)和关泵信号第三光耦芯片(15)连接，开泵信号电位器(17)分别与开泵信号第二匹配模块(28)和开泵信号第四光耦芯片(16)连接，非门电路(18)分别与关泵信号第三光耦芯片(15)和开泵信号第四光耦芯片(16)连接，非门电路(18)、晶振模块(20)、单片机复位模块(22)均与第二单片机(19)连接，串口信号转换模(21)分别与第二单片机(19)和RS232第二串行通信K4接口(24)连接，单片机复位按钮(23)与单片机复位模块(22)连接，第二单片机(19)分别与关泵指示灯(25)和开泵指示灯(26)连接；所述的控制主电路板(05)的K5接线端子排接口(32)与变压器(29)连接，变压器(29)与整流桥(30)连接，整流桥(30)与滤波电路(31)连接，滤波电路(31)分别与开泵上水控制电路(33)和关泵控制电路(34)连接，开泵上水控制电路(33)与第一继电器模块(36)连接，第一继电器模块保护电路(35)与第一继电器模块(36)连接，关泵控制电路(34)与第二继电器模块(38)连接，继电器模块保护电路(37)与第二继电器模块(38)连接，K6接线端子排接口(39)与开泵上水控制电路(33)、关泵控制电路(34)、第一继电器模块(36)、第二继电器模块(38)连接。
2. 根据权利要求1所述的能穿过千米高山的远程无线遥控水泵装置，其特征在于水泵 P箱体内的第二转换电路板(04)的K1接线端子排接口 (12)与控制主电路板(05)的K6接 线端子排接口 (39)连接，RS232第一串行通信K2接口 (10)与电台(03)连接，控制主电路 板(05)的K5接线端子排接口 (32)与交流220V连接，控制主电路板(05)的K6接线端子排 接口 (39)与开关电源(003)的12V电压连接，Kl接线端子排接口 (12)与开关电源(003) 的5V电压连接，三相固态继电器(06)输入接380/660/1140V交流电源，三相固态继电器 (06)输出端与水泵连接。
3. 根据权利要求1所述的能穿过千米高山的远程无线遥控水泵装置，其特征在于水池 C箱体内的第一转换电路板(01)的K3接线端子排接口 (13)分别与外部水位传感器(S)和 开关电源(001)的5V电压连接，RS232第二串行通信K4接口 (24)与第一电台(02)连接。
4.根据权利要求1所述的能穿过千米高山的远程无线遥控水泵装置，其特征在于两个 箱体之间天线发、收的无线数字传输波为可逆数字传输波，水泵的工作状态和水池水位状 态在水池C箱体第一转换板电路(01)处显示。
全文摘要
本发明公开了能穿越千米高山的远程无线遥控水泵装置。装置由水池箱体和水泵箱体组成。水池箱体中开关电源与转换电路板1、电台1和急停开关连接，转换电路板1与电台1、急停开关连接，水池箱体与传感器和交流电源连接；水泵箱体中开关电源与转换电路板2、电台2和控制主电路板2连接，三相固态继电器与控制主电路板连接，并和旁路三相真空开关并联连接，水泵箱体与抽水泵和三相交流电源连接。箱体用业余频段无线数字通信，水泵和水池水位工作状态在水池箱体处显示，结构简单、不需另加中继器、不需布传输线、不受天气环境影响、通信穿透力强，安装方便、灵活、成本低，实现穿过千米高山水池和水泵直线距离8000米之内的远程无线遥控。
文档编号G08C17/00GK101737338SQ20091021939
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月9日 优先权日2009年12月9日
发明者侯媛彬, 宋春峰, 李政平, 王维, 秦国柱, 赵婧婧, 郝利波, 郭娜娜, 郭建彪, 闫珍雷 申请人:西安科技大学