一种功能井水位控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及液位控制技术领域，具体涉及一种功能井水位控制装置。


背景技术：

2.现有技术中，电缆井是机械式浮球联动来控制液位，由于其结构复杂，存在铺设难度大的问题，从而导致用户安装不方便,安装成本高。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种功能井水位控制装置，解决机械式浮球液位控制装置铺设难度大，导致用户安装不方便,安装成本高的问题。
4.为达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.一种功能井水位控制装置，所述功能井水位控制装置用于根据功能井水位控制水泵抽水，包括：井下单元，其装设于功能井下，包括：电容检测模块，其包括彼此电连接的导体组和电容检测器，所述导体组装设于功能井的井壁，包括两个导体或一个导体与大地；所述电容检测器用于检测导体组的电容值；第一无线模块，其用于无线发送第一信号；第一控制器，其与所述电容检测模块和第一无线通讯模块电连接用于将所述电容值转换为第一信号；井外单元，其装设于功能井外，并与所述水泵电连接，其包括：第二无线模块，其用于无线接收第一信号并转发；控制开关，其用于控制所述水泵启闭；第二控制器，其与所述第二无线模块和控制开关电连接，用于在接收到第一信号后提取其中电容值，并在所述电容值高于第一阈值时控制所述控制开关开启，在所述电容值低于第二阈值时控制所述控制开关关闭。
6.基于第一技术方案，还设有第二技术方案，在第二技术方案中，所述井下单元还包括密封壳体和第一电池,所述第一电池与所述电容检测模块、所述第一无线模块和所述第一控制器电连接；所述密封壳体设于功能井的井壁上；所述第一电池、所述电容检测器、所述第一无线模块和所述第一控制器均装设于所述密封壳体内。
7.基于第一技术方案，还设有第三技术方案，在第三技术方案中，所述第一控制器包括fm33lc023u芯片，所述fm33lc023u芯片的第8引脚设有双向通讯接口，第4引脚设有检测模块使能开关，所述电容检测器包括fdc2112芯片，所述fdc2112芯片的第9引脚和第11引脚分别电连接所述导体组的两个导体或一个导体与大地，并通过第2引脚和第6引脚分别与所述fm33lc023u芯片的第8引脚和第4引脚电连接；所述fm33lc023u芯片通过所述检测模块使能开关控制所述fdc2112芯片启闭，所述fdc2112芯片将电容值通过所述双向通讯接口传输给所述fm33lc023u芯片。
8.基于第三技术方案，还设有第四技术方案，在第四技术方案中，所述fm33lc023u芯片的第11引脚至第14引脚设有第一spi通讯口，第21引脚设有发射使能控制端；所述第一无线模块包括第一lora-e19-433m20sc芯片，所述第一lora-e19-433m20sc芯片的第12引脚至
第15引脚与所述第一spi通讯口相适配电连接，第16引脚与所述fm33lc023u芯片的第21引脚电连接；所述fm33lc023u芯片将第一信号通过所述第一spi通讯口发送给所述第一lora-e19-433m20sc芯片，并通过发射使能控制端控制所述第一lora-e19-433m20sc芯片发射使能开启以使所述第一lora-e19-433m20sc芯片无线发送第一信号。
9.基于第一技术方案，还设有第五技术方案，在第五技术方案中，所述第二控制器包括fm33lc046u芯片，所述fm33lc046u芯片与所述控制开关电连接，所述fm33lc046u芯片的第24引脚至第27引脚设有第二spi通讯口，第22引脚设有接收使能控制端，所述第二无线模块包括第二lora-e19-433m20sc芯片，所述第二lora-e19-433m20sc芯片的第12引脚至第15引脚与所述第二spi通讯口相适配电连接，第17引脚与所述fm33lc046u芯片的第22引脚电连接；所述fm33lc046u芯片通过所述接收使能控制端控制所述第二lora-e19-433m20sc芯片接收使能开启以使所述第二lora-e19-433m20sc芯片无线接收所述第一无线模块发送的第一信号，并通过第二spi通讯口将第一信号转发给所述fm33lc046u芯片。
10.基于第五技术方案，还设有第六技术方案，在第六技术方案中，所述井外单元还包括控制开关保护电路和第二电池；所述fm33lc046u芯片的第20引脚设有固定频率发射端，所述固定频率发射端与所述控制开关保护电路电连接；所述第二电池通过所述控制开关保护电路与所述控制开关电连接；当所述电容值高于第一阈值时或所述电容值低于第二阈值时，所述固定频率发射端发出一固定频率信号，所述开关保护电路在接收到该固定频率信号后导通以使所述第二电池和所述控制开关连通，所述fm33lc046u芯片控制所述控制开关闭合或打开。
11.基于第六技术方案，还设有第七技术方案，在第七技术方案中，所述第二电池还与所述fm33lc046u芯片电连接。
12.基于第七技术方案，还设有第八技术方案，在第八技术方案中，所述第二电池还与外部电源连接，且所述第二电池与所述fm33lc046u芯片和所述开关保护电路并联。
13.基于第一技术方案，还设有第九技术方案，在第九技术方案中，所述井外单元还包括第三无线模块，所述第三无线模块分别与所述第二控制器和后台终端双向连接；所述后台终端通过所述第三无线模块接收所述第二控制器的信息，并通过所述第三无线模块控制所述第二控制器以使所述控制开关启闭。
14.由上述对本实用新型的描述可知，相对于现有技术，本实用新型具有的如下有益效果：
15.1、第一技术方案，通过设置井外单元和井下单元，其中井下单元包括电容检测模块、第一无线模块和第一控制器，电容检测模块包括导体组和电容检测器，导体组设于功能井的井壁，电容检测器检测导体组的电容值并发送给第一控制器，第一控制器将电容值转换为第一信号并传输给第一无线模块，由第一无线模块无线发送至井外的第二无线模块，第二无线模块将第一信号转发给第二控制器，第二控制器提取其中的电容值，并进行逻辑运算，若电容值高于第一阈值时控制所述控制开关开启，在所述电容值低于第二阈值时控制所述控制开关关闭，控制开关连接有水泵进行相应的抽水或停机的动作；
16.由于井下单元之间的数据通过无线发送至井外单元，且井下单元和井外单元结构简单，在铺设时，井下单元和井外单元可以独立铺设，减少铺设难度和铺设时间，从而减少铺设成本。
17.2、第二技术方案，通过密封壳体内设有第一电池、电容检测器、第一无线模块和第一控制器，以保护电子元件，防止电子元件受水汽影响或液位淹没导致电子元件损坏，导致用户需要时常更换，增加使用费用和人工成本；并且，由于井下单元不进行逻辑运算，本身耗电较低，设有第一电池供电，相比于外接电源，减少电源埋设成本或电源直接暴露于环境造成损坏的可能。
18.3、第三技术方案，通过第一控制器包括fm33lc023u芯片，电容检测器包括fdc2112芯片，fm33lc023u芯片的第8引脚设有双向通讯接口，第4引脚设有检测模块使能开关，并与fdc2112芯片连通从而实现电容值检测和传输至第一控制器，并且，通过双向通讯接口，fm33lc023u芯片能够与电容监测ic通讯，监测fm33lc023u芯片的工作状态，以异常时提醒维修。
19.4、第四技术方案，通过第一无线模块包括第一lora-e19-433m20sc芯片，第一lora-e19-433m20sc芯片与fm33lc023u芯片电连接，从而将第一信号转给第一lora-e19-433m20sc芯片并控制第一lora-e19-433m20sc芯片无线发送第一信号，且第一lora-e19-433m20sc芯片具有低功耗远距离传输的优点。
20.5、第五技术方案，通过第二无线模块包括第二lora-e19-433m20sc芯片，第二控制器包括fm33lc046u芯片，fm33lc046u芯片与第二lora-e19-433m20sc芯片和控制开关电连接，以控制第二lora-e19-433m20sc芯片接收第一信号，并提取第一信号的电容值，根据逻辑判断来控制控制开关是否开启，且第二lora-e19-433m20sc芯片具有低功耗远距离传输的优点。
21.6、第六技术方案，通过井外单元还包块开关保护电路和第二电池，第二电池通过控制开关保护电路与控制开关电连接，fm33lc046u芯片设有固定频率发射端与控制开关保护电路电连接，当电容值高于第一阈值时或电容值低于第二阈值时，fm33lc046u芯片的固定频率发射端发出一固定频率信号，开关保护电路在接收到该固定频率信号后导通以使第二电池和控制开关连通，fm33lc046u芯片才能控制控制开关闭合或打开，从而避免因故障随意开启，提高安全系数，在需要动作时，第二电池才连通控制开关，减少能源。
22.7、第七技术方案，通过第二电池与控制开关和fm33lc046u芯片电连接，fm33lc046u芯片和控制开关共用电池，减少电池的布设，降低成本。
23.8、第八技术方案，通过第二电池还与外部电源连接，且第二电池与fm33lc046u芯片和开关保护电路并联，当第二电池没电时，也能通过外部电源进行能源提供，直至第二电池充满或可使用，在切断外部电源，防止因第二电池没电，导致装置停止运行。
24.9、第九技术方案，通过第三无线模块分别与第二控制器和后台终端双向连接，后台终端通过第三无线模块接收第二控制器的信息，并通过第三无线模块控制第二控制器以使控制开关启闭，从而使后台终端也具备有随时控制控制开关启闭的功能，防止第一信号无法传输至井外单元或传输数据存在问题导致的财产损失。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其
他的附图。
26.图1为实施例一的电容检测模块的工作原理图；
27.图2为实施例一的第一控制器的工作原理图；
28.图3为实施例一的第一无线模块的工作原理图；
29.图4为实施例一的第二无线模块的工作原理图；
30.图5为实施例一的第二控制器的工作原理图；
31.图6为实施例一的控制开关的工作原理图；
32.图7为实施例一的控制开关保护电路的工作原理图；
33.图8为实施例一的外部电源输入和第二电池供电的原理图；
34.图9为实施例一的第三无线模块的原理图。
具体实施方式
35.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的优选实施例，且不应被看作对其他实施例的排除。基于本实用新型实施例，本领域的普通技术人员在不作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
37.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本发明的具体保护范围。
38.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”或“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。
39.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。
40.实施例一:
41.一种功能井水位控制装置，所述功能井水位控制装置用于根据功能井水位控制水泵抽水，包括井下单元和井外单元。
42.井下单元，其装设于功能井下，包括电容检测模块、第一控制器、第一无线模块、第一电池和密封壳体；
43.密封壳体设于功能井的井壁上，密封壳体内设有第一电池、电容检测器、第一无线模块和第一控制器，以保护电子元件，防止电子元件受水汽影响或液位淹没导致电子元件损坏，人员需要时常更换，增加使用费用和人工成本。
44.第一电池与电容检测模块、第一无线模块和第一控制器电连接以提供能源，相比
于外接电源，减少电源埋设成本或电源直接暴露于环境造成损坏的可能。
45.电容检测模块，其包括彼此电连接的导体组和电容检测器，导体组装设于功能井的井壁，电容检测器用于检测导体组的电容值并将电容值信息传输给第一控制器，当导体组包括两个导体时，检测两个导体的电容差，当水位变化时，两个导体间的电容差发生变化；当导体组包括一个导体与大地时，当水位与导体接触时，导体由干导体变成湿导体，导致电容变化。
46.参考图1电容检测模块的工作原理图，在本实施例中，电容检测器包括fdc2112芯片，fdc2112芯片的第9引脚和第11引脚分别电连接导体组的两个导体或一个导体与大地，从而实现电容值的检测；fdc2112芯片的第2引脚与第一控制器连接以通讯，第6引脚与第一控制器连接以受第一控制器控制启闭。
47.第一控制器，其与电容检测模块和第一无线通讯模块电连接用于将电容值转换为第一信号；参考图2的第一控制器的工作原理图，在本实施例中，第一控制器包括fm33lc023u芯片，fm33lc023u芯片的第8引脚设有双向通讯接口与fdc2112芯片的第2引脚电连接，fm33lc023u芯片的第4引脚设有检测模块使能开关与fdc2112芯片的第6引脚电连接；
48.使用时，fm33lc023u芯片通过检测模块使能开关控制fdc2112芯片启闭，fdc2112芯片将电容值通过双向通讯接口传输给fm33lc023u芯片从而实现电容值的传输，并且通过双向通讯接口，fm33lc023u芯片能够与电容监测ic通讯，监测fm33lc023u芯片的工作状态，以异常时提醒维修。
49.fm33lc023u芯片接收到电容值后，将电容值转换为第一信号，并传输给第一无线模块，由第一无线模块无线发送第一信号；
50.在本实施例中fm33lc023u芯片的第11引脚至第14引脚设有第一spi通讯口，第21引脚设有发射使能控制端；参考图3第一无线模块的工作原理图，第一无线模块包括第一lora-e19-433m20sc芯片，第一lora-e19-433m20sc芯片的第12引脚至第15引脚与第一spi通讯口相适配电连接，第16引脚与fm33lc023u芯片的第21引脚电连接；
51.fm33lc023u芯片将第一信号通过第一spi通讯口发送给第一lora-e19-433m20sc芯片，并通过发射使能控制端控制第一lora-e19-433m20sc芯片发射使能开启，第一lora-e19-433m20sc芯片发射无线发送第一信号。lora芯片具有低功耗和远距离传输的优点。
52.井外单元，其装设于功能井外，并与水泵电连接，其包括第二无线模块、控制开关、第二控制器、控制开关保护电路、第二电池和第三无线模块。
53.第二无线模块，其用于与第一无线模块无线连接以无线接收第一信号并将第一信号转发给第二控制器；参考图4第二无线模块的工作原理图；第二无线模块包括第二lora-e19-433m20sc芯片，第二lora-e19-433m20sc芯片的第12引脚至第15引脚与第二spi通讯口相适配电连接，第17引脚与fm33lc046u芯片的第22引脚电连接；
54.第二控制器，其与第二无线模块和控制开关电连接，用于在接收到第一信号后提取其中电容值，参考图5第二控制器的工作原理图，在本实施例中，第二控制器包括fm33lc046u芯片，fm33lc046u芯片与控制开关电连接，fm33lc046u芯片的第24引脚至第27引脚设有第二spi通讯口与第二lora-e19-433m20sc芯片的第12引脚至第15引脚电连接，第22引脚设有接收使能控制端与第二lora-e19-433m20sc芯片的第17引脚电连接。
55.fm33lc046u芯片通过接收使能控制端控制第二lora-e19-433m20sc芯片接收使能开启以使第二lora-e19-433m20sc芯片无线接收第一无线模块发送的第一信号，即第一lora-e19-433m20sc芯片发送的第一信号,并通过第二spi通讯口将第一信号转发给fm33lc046u芯片。lora芯片具有低功耗和远距离传输的优点。
56.fm33lc046u芯片提取第一信号中的电容值,并进行相应逻辑运算,若电容值高于第一阈值时控制控制开关开启，在电容值低于第二阈值时控制控制开关关闭,从而减少能耗。由于井外的fm33lc046u芯片进行主要逻辑判断，井下的fm33lc023u芯片进行信号转换和传输，不进行逻辑判断，则井下的fm33lc023u芯片耗能将更低，减少频繁跟换第一电池造成的人员负担。
57.在fm33lc046u芯片控制控制开关开启环节中,当出现故障控制开关随意开启时,用户排查问题困难、浪费能源且需要进行校正：
58.控制开关保护电路，用于防止控制开关随意开启，参考图7控制开关保护电路的工作原理图，fm33lc046u芯片的第20引脚设有固定频率发射端，控制开关保护电路于固定频率发射端电连接，且第二电池通过控制开关保护电路与控制开关电连接；
59.当电容值高于第一阈值时或电容值低于第二阈值时，fm33lc046u芯片的固定频率发射端发出一固定频率信号，开关保护电路在接收到该固定频率信号后导通以使第二电池和控制开关连通，fm33lc046u芯片才能控制控制开关闭合或打开，从而避免因故障随意开启，提高安全系数，在需要动作时，第二电池才连通控制开关，减少能源。
60.第二电池，参考图8外部电源输入和第二电池供电的原理图，第二电池与控制开关和fm33lc046u芯片电连接，fm33lc046u芯片和控制开关共用电池，减少电池的布设，降低成本。第二电池还与外部电源连接，且第二电池与fm33lc046u芯片和开关保护电路并联，当第二电池没电时，也能通过外部电源进行能源提供，直至第二电池充满或可使用，在切断外部电源，防止因第二电池没电，导致装置停止运行。
61.第三无线模块，参考图9第三无线模块的原理图，第三无线模块分别与第二控制器和后台终端双向连接，具体的，与第二控制器的fm33lc046u芯片双向连接。后台终端通过第三无线模块接收第二控制器的信息，并通过第三无线模块控制第二控制器以使控制开关启闭，从而使后台终端也具备有随时控制控制开关启闭的功能，防止第一信号无法传输至井外单元或传输数据存在问题导致的财产损失。
62.控制开关，其用于控制水泵启闭，根据实际排水需要，可设置多个控制开关，连接多个水泵从而达到更大的排水量，参考图6控制开关的工作原理图，多个控制开关均与fm33lc046u芯片连接。
63.与现有技术相比，本实用新型提供的一种功能井水位控制装置，通过设置井外单元和井下单元，其中井下单元包括电容检测模块、第一无线模块和第一控制器，电容检测模块包括导体组和电容检测器，导体组设于功能井的井壁，电容检测器检测导体组的电容值并发送给第一控制器，第一控制器将电容值转换为第一信号并传输给第一无线模块，由第一无线模块无线发送至井外的第二无线模块，第二无线模块将第一信号转发给第二控制器，第二控制器提取其中的电容值，并进行逻辑运算，若电容值高于第一阈值时控制所述控制开关开启，在所述电容值低于第二阈值时控制所述控制开关关闭，控制开关连接有水泵进行相应的抽水或停机的动作；
64.由于井下单元之间的数据通过无线发送至井外单元，且井下单元和井外单元结构简单，在铺设时，井下单元和井外单元可以独立铺设，减少铺设难度和铺设时间，从而减少铺设成本。
65.上述说明书和实施例的描述，用于解释本实用新型保护范围，但并不构成对本实用新型保护范围的限定。通过本实用新型或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本实用新型实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本实用新型的保护范围之内。