專利名稱：智能化地下水位水溫測(cè)試記錄儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
智能化地下水位水溫測(cè)試記錄儀涉及一種地質(zhì)勘探儀器，特別適用于水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)測(cè)量。
持續(xù)地觀測(cè)地下水水位和水溫是水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)以及地下水資源管理工作中的兩項(xiàng)重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的測(cè)量器具是分別使用測(cè)鐘(測(cè)水位)和玻璃制溫度計(jì)(測(cè)水溫)進(jìn)行單參數(shù)測(cè)量。目前，有一種多點(diǎn)遙測(cè)水位計(jì)(YS－100型)，是用機(jī)械方式測(cè)量水位，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)無(wú)線電發(fā)射至觀察站。這種儀器的缺點(diǎn)在于(1)儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高；(2)只能測(cè)量水位單個(gè)參數(shù)，效率低；(3)野外條件復(fù)雜，儀器可靠性低；(4)數(shù)據(jù)處理繁瑣，費(fèi)時(shí)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種可靠性很高，能在野外自動(dòng)定時(shí)測(cè)量計(jì)錄水位和水溫兩種參數(shù)，通過(guò)接口裝置可將數(shù)據(jù)直接讀入計(jì)算機(jī)的水位水溫測(cè)試記錄儀。
本實(shí)用新型的目的是采用下列措施實(shí)現(xiàn)的。結(jié)合單片機(jī)的HALT方式，采用小型繼電器進(jìn)行自身電路的負(fù)載控制，實(shí)現(xiàn)了儀器在野外電池供電條件下，長(zhǎng)期自動(dòng)地定時(shí)測(cè)量和記錄。
采用單片機(jī)技術(shù)，應(yīng)用集成電路和CMOS的RAM芯片來(lái)采獲、處理和記錄數(shù)據(jù)，使得儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了成本，增加了測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性和可靠性，具備微機(jī)接口功能。
采用壓力傳感器和溫度傳感器同裝于本儀器中，實(shí)現(xiàn)了地下水位水溫同時(shí)測(cè)量和記錄。
本實(shí)用新型是由一個(gè)園筒形外殼、單片微機(jī)系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、電源和記錄載體這五部分組成。外殼用金屬材料制作，其功能系裝容整個(gè)儀器系統(tǒng)，并保證水下工作時(shí)的密封性能。單片微機(jī)系統(tǒng)由單片機(jī)和一些集成電路組成，其功能系統(tǒng)根據(jù)事先寫入的程序控制儀器的全部工作，包括對(duì)電源負(fù)荷的控制，對(duì)測(cè)試時(shí)刻的控制，對(duì)測(cè)試操作順序的控制以及計(jì)算處理所測(cè)得的數(shù)據(jù)。傳感系統(tǒng)由壓力傳感器和溫度傳感器及其相應(yīng)電路組成，其功能系將水位水溫?cái)?shù)值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸入單片微機(jī)系統(tǒng)。記錄載體是一塊帶后備電池的CMOS－RAM芯片，可以拆卸，其功能是將處理后的水位水溫?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，將這個(gè)芯片拆卸下來(lái)，通過(guò)接口裝置，則可將儀器在此期間測(cè)試記錄的水位水溫?cái)?shù)據(jù)讀入計(jì)算機(jī)或其它數(shù)據(jù)處理設(shè)備。電源部份由大號(hào)電池和電池夾組成，其功能是保證儀器各個(gè)部份工作的電源供給。
圖1智能化地下水位水溫測(cè)試記錄儀組裝示意圖圖2智能化地下水位水溫測(cè)試記錄儀單片微機(jī)系統(tǒng)邏輯框圖圖3智能化地下水位水溫測(cè)試記錄儀實(shí)施例的主時(shí)序圖
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明智能化地下水位水溫測(cè)試儀的工作原理。
本實(shí)用新型利用繼電器7和單片機(jī)1的HALT方式進(jìn)行自身電路的負(fù)載控制，使儀器以三種不同的電源負(fù)荷狀態(tài)工作(1)工作狀態(tài)，此時(shí)全部電路接入電源，電源負(fù)荷最大；(2)復(fù)蘇狀態(tài)，此時(shí)電路的主要電源負(fù)荷均被繼電器7切斷，但單片機(jī)1仍處于正常工作狀態(tài)，總電源負(fù)荷較工作狀態(tài)要小很多；(3)休眠狀態(tài)，單片機(jī)通過(guò)指令進(jìn)入HALT方式，此時(shí)電源負(fù)荷最小。
儀器由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)到復(fù)蘇狀態(tài)是靠分頻器11產(chǎn)生的中斷信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。在復(fù)蘇狀態(tài)，儀器用事先在程序中給定的測(cè)試時(shí)間間隔(中斷次數(shù))與現(xiàn)中斷累計(jì)次數(shù)比較，若到達(dá)測(cè)試時(shí)刻，繼電器7接通各部份電源，儀器進(jìn)入工作狀態(tài)。若未到達(dá)測(cè)試時(shí)刻，則通過(guò)指令使單片機(jī)1回到HALT，儀器返回休眠狀態(tài)。
儀器進(jìn)入工作狀態(tài)后，分別啟動(dòng)壓力傳感器9和溫度傳感器10，經(jīng)壓力傳感信號(hào)放大器8和溫度傳感放大器10的放大處理后，將反映水位水溫的模擬信號(hào)經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換器5變換成數(shù)字信號(hào)，并讀入單片機(jī)1，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后寫入RAM芯片3，此時(shí)儀器完成了一次測(cè)試，回到休眠狀態(tài)，等待下一個(gè)中斷信號(hào)。
以下結(jié)合圖3所示的主時(shí)序圖，對(duì)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
將單片微機(jī)系統(tǒng)，傳感系統(tǒng)，電源和記錄載體置于一園形外殼里，密封好，用鋼絲繩懸固于欲觀察井孔內(nèi)水面下某一高度處，進(jìn)行水位水溫測(cè)試和記錄，可定時(shí)持續(xù)自動(dòng)測(cè)試和記錄三個(gè)月至一年時(shí)限，時(shí)滿則將儀器提到地面上，更換RAM芯片，再放入井中繼續(xù)工作。將記錄有水位水溫測(cè)試數(shù)據(jù)的RAM芯片，通過(guò)微機(jī)接口裝置讀入計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步存儲(chǔ)，計(jì)算處理和供需要者使用。工作過(guò)程如下。
在AB時(shí)段，使用E電源的大電流負(fù)荷，A／D轉(zhuǎn)換器5，壓力傳感信號(hào)放大器8，溫度傳感信號(hào)放大器12，壓力傳感器9，溫度傳感器10均被繼電器7的常開接點(diǎn)切斷，此時(shí)單片微機(jī)1已事先用指令置于HALT狀態(tài)，RAM3處于未選中，故電源功耗很小，整個(gè)儀器處于休眠狀態(tài)。在B時(shí)刻，由分頻器11輸出一時(shí)鐘中斷信號(hào)，啟動(dòng)單片微機(jī)1的INT端，使單片微機(jī)退出HALT，此時(shí)，總電流略有上升，儀器處于復(fù)蘇狀態(tài)。在C時(shí)刻，單片微機(jī)通過(guò)其P通道啟動(dòng)繼電器7，E上升，儀器開始進(jìn)入工作狀態(tài)，經(jīng)過(guò)適當(dāng)延時(shí)至D后，單片微機(jī)啟動(dòng)壓力傳感信號(hào)放大器8的片選，量程固定后在E時(shí)復(fù)回，此時(shí)壓力傳感信號(hào)已經(jīng)以適當(dāng)?shù)姆党霈F(xiàn)在A／D轉(zhuǎn)換器5的輸入端，在F時(shí)刻，單片微機(jī)通過(guò)其P通道將經(jīng)轉(zhuǎn)換后的壓力數(shù)據(jù)讀入，經(jīng)過(guò)處理，在G時(shí)刻寫入RAM3中，在H時(shí)刻，單片微機(jī)啟動(dòng)溫度信號(hào)放大器12的片選，在I時(shí)刻將溫度數(shù)據(jù)讀入單片微機(jī)，在J時(shí)刻將經(jīng)過(guò)處理的溫度數(shù)據(jù)寫入RAM3中，至此，儀器完成了一次測(cè)試和記錄。在K時(shí)刻釋放繼電器7，儀器進(jìn)入復(fù)蘇狀態(tài)，在L時(shí)刻單片微機(jī)通過(guò)HALT指令，使儀器又進(jìn)入休眠狀態(tài)，以期待下一次時(shí)針中斷信號(hào)，將開始重復(fù)上述測(cè)試記錄過(guò)程。如此周而復(fù)始地持續(xù)工作三個(gè)月至一年。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)。
(1)具有智能化功能，本實(shí)用新型由于采用單片微機(jī)技術(shù)，全部電路由十余片集成電路組成，從而簡(jiǎn)化了儀器結(jié)構(gòu)，降低了儀器造價(jià)，增加了可靠性，使該儀器具有以往任何同類儀器都不具備的智能化功能。
(2)具有微機(jī)接口功能，由于采用CMOS的RAM芯片記錄數(shù)據(jù)，使本實(shí)用新型增加了數(shù)據(jù)的精確性和可靠性，改變了以往直讀式紙錄的記錄方式，降低了工作成本，而且具有以往任何同類儀器都不具備的微機(jī)接口功能。
(3)自動(dòng)化程度高，功耗低，由于本實(shí)用新型采用單片微機(jī)的HALT方式，小型繼電器進(jìn)行自身電路的負(fù)載控制，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)儀器工作的完全自動(dòng)化，功耗極小，這是以往任何同類儀器所不及的。
(4)可靠性高，本實(shí)用新型由于采用壓力傳感器和溫度傳感器分別測(cè)量水位和水溫，避免了以往同類儀器使用機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件測(cè)量所造成的誤差，從而提高了儀器的可靠性和精度。


序號(hào)名稱實(shí)施例中元器件1單片微機(jī)80C392地址鎖存器2XCD40423RAM6116CP－3
4門電路CD4081，CD40695A／D轉(zhuǎn)換器ADC08096繼電器驅(qū)動(dòng)電路CD401077繼電器JRC1458壓力傳感信號(hào)放大器LM324LM158DAC08329 壓力傳感器 ZQ－Y0A／0.4MPa10溫度傳感器LM3411分頻器12溫度傳感信號(hào)放大器LM32權(quán)利要求1.一種智能化地下水位水溫測(cè)試記錄儀，由園筒形外殼，單片微機(jī)系統(tǒng)，壓力傳感器，溫度傳感器，電源和RAM芯片五部分組成，其特征在于儀器的測(cè)試和記錄全過(guò)程由單片微機(jī)系統(tǒng)控制，由分頻器輸出一時(shí)鐘中斷信號(hào)，啟動(dòng)單片微機(jī)，用單片微機(jī)分別啟動(dòng)壓力傳感信號(hào)放大器和溫度信號(hào)放大器，壓力和溫度測(cè)試信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后讀入單片微機(jī)，計(jì)算，處理后寫入RAM芯片，電源使用大號(hào)電池，供給儀器各個(gè)部分工作用。
2.如權(quán)利要求1所述的智能化地下水位水溫測(cè)試記錄儀，其特征在于單片微機(jī)系統(tǒng)具有自身電路負(fù)載控制，通過(guò)對(duì)繼電器的控制，使儀器各部分裝置的電源僅在測(cè)試時(shí)刻才得以接通，通過(guò)單片微機(jī)的HALT方式，使儀器在大部分時(shí)間僅消耗極小的電源。
3.如權(quán)利要求1所述的智能化地下水位水溫測(cè)試記錄儀，其特征在于由分頻器產(chǎn)生一較長(zhǎng)時(shí)間間隔的中斷信號(hào)，單片微機(jī)系統(tǒng)對(duì)中斷的次數(shù)進(jìn)行累計(jì)，并與予先設(shè)定的反映測(cè)試時(shí)間間隔的次數(shù)比較，若符合則接通繼電器，儀器開始一次測(cè)試和記錄。
專利摘要一種智能化地下水位水溫測(cè)試記錄儀，由一個(gè)圓筒形外殼，單片微機(jī)系統(tǒng)，傳感系統(tǒng)，電源和記錄載體(RAM芯片)組成。單片微機(jī)系統(tǒng)根據(jù)事先寫入的程序控制儀器的全部工作，包括對(duì)電源負(fù)荷，測(cè)試時(shí)刻，操作順序，計(jì)算處理所測(cè)得數(shù)據(jù)的控制。傳感系統(tǒng)所測(cè)得壓力和溫度信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器，單片微機(jī)處理，存入RAM芯片，電池供電可持續(xù)工作三個(gè)月至一年，RAM芯片所存數(shù)據(jù)通過(guò)接口裝置可直接輸入計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和使用。
文檔編號(hào)E21B47/06GK2032652SQ8721479
公開日1989年2月15日 申請(qǐng)日期1987年11月2日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月2日
發(fā)明者陸廣 申請(qǐng)人:江西省地質(zhì)礦產(chǎn)局環(huán)境地質(zhì)大隊(duì)