一種具有監(jiān)測tds水質(zhì)電源電路的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有監(jiān)測TDS水質(zhì)電源電路的方法，包括監(jiān)測電路，監(jiān)測電路包括：水質(zhì)探針、TDS電源電路、TDS檢測電路、溫度檢測補(bǔ)償電路和MCU控制處理器電路，水質(zhì)探針由兩根鈦合金探針?biāo)鶚?gòu)成，放置在被檢測的水溶液中，TDS電源電路給TDS檢測電路提供電源，TDS檢測電路有三個接口，分別接到水質(zhì)探針的兩端和MCU控制處理器電路，TDS檢測電路和放置在水溶液中的水質(zhì)探針構(gòu)成的電路將水的電導(dǎo)率轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。本發(fā)明測試準(zhǔn)確，可靠性高，能夠?qū)崿F(xiàn)長期實(shí)時檢測水質(zhì)。
【專利說明】
一種具有監(jiān)測TDS水質(zhì)電源電路的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種監(jiān)測方法，具體是一種具有監(jiān)測TDS水質(zhì)電源電路的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]總?cè)芙夤腆w(英文:Total dissolved solids，縮寫TDS)，TDS又稱溶解性固體總量，測量單位為毫克/升(mg/L)，它表明I升水中溶有多少毫克溶解性固體。通俗的講，TDS值代表了水中溶解物雜質(zhì)含量，TDS值越大，說明水中的雜質(zhì)含量大，水質(zhì)差，反之，雜質(zhì)含量小，水質(zhì)好。
[0003]目前對TDS值的大小是對水質(zhì)衡量的一個重要標(biāo)準(zhǔn)，TDS值越大，水中的離子數(shù)越多，導(dǎo)電性也越好，電導(dǎo)率值也越大，在相同的電場下電流越大；同理，TDS值越小，導(dǎo)電性越差，電導(dǎo)率也越小，在相同的電場下電流越小，因而，能夠通過采樣電路獲取水的導(dǎo)電程度來得到水的TDS值。
[0004]現(xiàn)階段，市面上的TDS檢測大都是手持式的TDS筆，測量時才取出被測液體，用TDS筆進(jìn)行測試，操作繁瑣，一些TDS測試設(shè)備容易受環(huán)境影響，測試精度不高，TDS筆長期置于水中，探針會被極化等，導(dǎo)致測量誤差大等問題，無法做到長期實(shí)時檢測。
[0005]基于上述原因，需要對現(xiàn)有技術(shù)的長期實(shí)時檢測TDS水質(zhì)電路進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，以滿足長期實(shí)時監(jiān)測的使用需求。另外該電路使用簡單，易于做成模塊在各相關(guān)產(chǎn)品中使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種具有監(jiān)測TDS水質(zhì)電源電路的方法，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0008]一種具有監(jiān)測TDS水質(zhì)電源電路的方法，包括監(jiān)測電路，監(jiān)測電路包括:水質(zhì)探針、TDS電源電路、TDS檢測電路、溫度檢測補(bǔ)償電路和MCU控制處理器電路，水質(zhì)探針由兩根鈦合金探針?biāo)鶚?gòu)成，放置在被檢測的水溶液中，TDS電源電路給TDS檢測電路提供電源，TDS檢測電路有三個接口，分別接到水質(zhì)探針的兩端和MCU控制處理器電路，TDS檢測電路和放置在水溶液中的水質(zhì)探針構(gòu)成的電路將水的電導(dǎo)率轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，溫度檢測補(bǔ)償電路實(shí)時檢測被測水的溫度，MCU控制處理器電路連接TDS電源電路，控制TDS電源電路的開斷，防止水質(zhì)探針上長時間有電流以致于TDS探頭極化，MCU控制處理器電路同時接收TDS檢測電路發(fā)送過來的脈沖以及溫度檢測補(bǔ)償電路反饋的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理運(yùn)算并輸出TDS值。
[0009]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述TDS電源電路包括:電阻Rl以及MOS管Ql，電阻Rl的一端連接電源VCC，電阻另外一端連接MOS管的柵極，同時MOS管的柵極連接到M⑶控制處理器電路的GP1I 口，MOS管的源極連接到電源VCC，MOS管的漏極連接TDS檢測電路的電源VCC_TDS以及TDS檢測電路中的雙輸入通道模擬開關(guān)U2的通道選擇輸入端。
[0010]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述TDS檢測電路，包括比較器Ul、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5，電容Cl以及雙輸入通道模擬開關(guān)U2，電阻R3—端連接電源VCC_TDS，電阻R3另一端連接電阻R2、電阻R4以及比較器Ul的V+輸入端；電阻R2的另一端則連接到地；電阻R4的另一端連接到比較器Ul的輸出端；電阻R5—端連接電源，電阻R5另一端連接到比較器Ul的輸出端；電容CI的一端連接到比較器UI的V-輸入端，電容CI另一端接地，比較器UI的輸出和V-分別連接到雙輸入通道模擬開關(guān)U2的兩個輸出，雙輸入通道模擬開關(guān)U2的另外兩個輸出接地，水質(zhì)探頭的兩端分別接到雙輸入通道模擬開關(guān)U2的兩個輸入端，比較器Ul的輸出端通過電阻R9連接到MCU控制處理器電路。
[0011]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述溫度檢測補(bǔ)償電路包括電阻R6以及溫度傳感器。
[0012]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述溫度檢測補(bǔ)償電路和與所述MCU控制處理器電路連接，溫度檢測補(bǔ)償電路用于采集所述水溶液的溫度，將數(shù)據(jù)反饋給MCU控制處理器電路進(jìn)行處理，最終對TDS值進(jìn)行補(bǔ)償。
[0013]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述比較器Ul型號為TS391。
[0014]作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案:所述雙輸入通道模擬開關(guān)U2型號為BL4684C。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明測試準(zhǔn)確，可靠性高，能夠?qū)崿F(xiàn)長期實(shí)時檢測水質(zhì)。
【附圖說明】
[0016]圖1為具有監(jiān)測TDS水質(zhì)電源電路的方法中監(jiān)測電路的電路原理框圖；
[0017]圖2為具有監(jiān)測TDS水質(zhì)電源電路的方法中中TDS電源電路的示意圖；
[0018]圖3為具有監(jiān)測TDS水質(zhì)電源電路的方法中TDS檢測電路的示意圖；
[0019]圖4為具有監(jiān)測TDS水質(zhì)電源電路的方法中溫度檢測電路的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021]請參閱圖1?4，本發(fā)明實(shí)施例中，一種具有監(jiān)測TDS水質(zhì)電源電路的方法，包括監(jiān)測電路，監(jiān)測電路包括:水質(zhì)探針、TDS電源電路、TDS檢測電路、溫度檢測補(bǔ)償電路和MCU控制處理器電路，水質(zhì)探針由兩根鈦合金探針?biāo)鶚?gòu)成，放置在被檢測的水溶液中，TDS電源電路給TDS檢測電路提供電源，TDS檢測電路有三個接口，分別接到水質(zhì)探針的兩端和MCU控制處理器電路，TDS檢測電路和放置在水溶液中的水質(zhì)探針構(gòu)成的電路將水的電導(dǎo)率轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，溫度檢測補(bǔ)償電路實(shí)時檢測被測水的溫度，MCU控制處理器電路連接TDS電源電路，控制TDS電源電路的開斷，防止水質(zhì)探針上長時間有電流以致于TDS探頭極化，MCU控制處理器電路同時接收TDS檢測電路發(fā)送過來的脈沖以及溫度檢測補(bǔ)償電路反饋的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理運(yùn)算并輸出TDS值;所述TDS電源電路包括:電阻Rl以及MOS管QI，電阻Rl的一端連接電源VCC，電阻另外一端連接MOS管的柵極，同時MOS管的柵極連接到MCU控制處理器電路的GP1I口，MOS管的源極連接到電源VCC，MOS管的漏極連接TDS檢測電路的電源VCC_TDS以及TDS檢測電路中的雙輸入通道模擬開關(guān)U2的通道選擇輸入端;所述TDS檢測電路，包括比較器U1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5，電容Cl以及雙輸入通道模擬開關(guān)U2，電阻R3—端連接電源VCC_TDS，電阻R3另一端連接電阻R2、電阻R4以及比較器Ul的V+輸入端；電阻R2的另一端則連接到地；電阻R4的另一端連接到比較器Ul的輸出端；電阻R5—端連接電源，電阻R5另一端連接到比較器Ul的輸出端；電容Cl的一端連接到比較器Ul的V-輸入端，電容Cl另一端接地，比較器Ul的輸出和V-分別連接到雙輸入通道模擬開關(guān)U2的兩個輸出，雙輸入通道模擬開關(guān)U2的另外兩個輸出接地，水質(zhì)探頭的兩端分別接到雙輸入通道模擬開關(guān)U2的兩個輸入端，比較器Ul的輸出端通過電阻R9連接到MCU控制處理器電路;所述溫度檢測補(bǔ)償電路包括電阻R6以及溫度傳感器;所述溫度檢測補(bǔ)償電路和與所述MCU控制處理器電路連接，溫度檢測補(bǔ)償電路用于采集所述水溶液的溫度，將數(shù)據(jù)反饋給MCU控制處理器電路進(jìn)行處理，最終對TDS值進(jìn)行補(bǔ)償;所述比較器Ul型號為TS391;所述雙輸入通道模擬開關(guān)U2型號為BL4684C。
[0022]水質(zhì)探針，由兩根鈦合金探針?biāo)鶚?gòu)成，放置于被測水溶液中；TDS電源電路給TDS檢測電路供電；TDS檢測電路分別接到水質(zhì)探針的兩端和MCU控制處理器電路，將水的電導(dǎo)率轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率信號f，輸入給MCU控制處理器電路，溫度檢測補(bǔ)償電路實(shí)時檢測被測水的溫度，并反饋給MCU控制處理器電路進(jìn)行處理。M⑶控制處理器電路連接TDS電源電路，控制TDS電源電路的開斷，防止水質(zhì)探針上長時間有電流以至于TDS探頭極化；同時接收TDS檢測電路發(fā)送過來的脈沖以及溫度檢測電路反饋的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理運(yùn)算并輸出TDS值。
[0023 ] 所述的TDS電源電路由MOS管構(gòu)成的開關(guān)電路，控制端柵極和MCU控制處理器電路相連，輸入端與電源相連，輸出端和TDS檢測電路電源以及TDS檢測電路中的模擬開關(guān)U2的通道選擇輸入端相連接。MCU控制處理器電路控制MOS管的開斷，決定了 TDS檢測電路電源的供應(yīng)，MOS管的輸出還控制TDS檢測電路中的模擬開關(guān)通道U2的選擇，當(dāng)MOS管導(dǎo)通時，TDS檢測電路工作，水質(zhì)探針的兩端和TDS檢測電路的兩端通過模擬開關(guān)U2相導(dǎo)通，放置在水溶液中的水質(zhì)探針和TD S檢測電路中的比較器UI的V—端連接的CI構(gòu)成一個RC電路，不斷的進(jìn)行充放電，將水的電導(dǎo)率變?yōu)轭l率信號f，輸入給MCU控制處理器電路進(jìn)行處理;RC電路充放電是一個積分過程，故環(huán)境等其他因素導(dǎo)致的水溶液瞬間的變化對整個過程影響不大，測試結(jié)果穩(wěn)定，可靠。當(dāng)MOS管關(guān)斷時，模擬開關(guān)U2通道切換，水質(zhì)探針兩端和TDS檢測電路的兩端斷開，水質(zhì)探針通過模擬開關(guān)U2直接接地，泄放掉水質(zhì)探針上多余的電荷，防止探針被極化。
[0024]所述的溫度檢測電路是由一個電阻和溫度傳感器組成，可以實(shí)時檢測被測水溶液的溫度，并反饋給MCU控制處理器電路，以便于MCU控制處理器電路實(shí)時、精確的計算出溫度補(bǔ)償后的TDS值。
[0025]所述的MCU控制處理器電路控制TDS電源電路的開斷、接收處理TDS檢測電路提供以及溫度檢測補(bǔ)償電路提供的數(shù)據(jù)，通過運(yùn)算，最終提供穩(wěn)定、精確的TDS值。
[0026]如圖2所示，TDS電源電路由一個MOS管和一個電阻構(gòu)成，MOS管的柵極連接M⑶控制處理器電路，MOS管的漏極連接電源，MOS管的源極連接到TDS檢測電路的電源上，給TDS檢測電路供電，同時MOS管的輸出還控制TDS檢測電路中的模擬開關(guān)U2通道的選擇。MCU控制處理器電路輸出一個脈沖波控制MOS管開斷，脈沖波的周期以及占空比可以根據(jù)實(shí)際情況，在可接受的時間范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)試輸出。只有當(dāng)MOS導(dǎo)通時，TDS檢測才開始工作，TDS檢測電路可以不必一直處于工作狀態(tài)，不必讓水質(zhì)探針上始終有電流通過，防止探針被極化。當(dāng)MOS管導(dǎo)通時，TDS檢測電路工作，水質(zhì)探針和TDS檢測電路構(gòu)成一個RC電路，將水的電導(dǎo)率變?yōu)轭l率信號，輸入給M⑶控制處理器電路進(jìn)行處理；當(dāng)MOS管關(guān)斷時，讓水質(zhì)探針可以直接接地，泄放掉水質(zhì)探針上多余的電荷，防止探針被極化。
[0027]圖3是TDS檢測電路，R2、R3和R4三個阻值相等的電阻構(gòu)成了比較器的比較基準(zhǔn)電壓；當(dāng)M⑶控制處理器電路控制TDS電源電路的MOS管導(dǎo)通時，TDS電源電路給TDS檢測電路供電時，同時水質(zhì)探針通過模擬開關(guān)和比較器Ul的輸出端Vout以及負(fù)輸入端V-連接。開始上電的時由于電容兩端的電壓不能突變，Vb = OV，Va>Vb，Vout = VCC_TDS，Va= 2/3*VCC_TDS。水質(zhì)探頭的兩個導(dǎo)體之間存在電場，水中的離子在電場的作用下移動，產(chǎn)生電流i，此時VCC_TDS經(jīng)過模擬開關(guān)以及放置在水中的水質(zhì)探針，給電容Cl進(jìn)行充電，電容Cl上的電壓公式:VB=l/CAidt，當(dāng)Vb彡Va的時，Vqut = 0，Va=1/3*VCC_TDS，此時Cl通過放置在水中的水質(zhì)探針，經(jīng)過模擬開關(guān)和比較器進(jìn)行放電，Cl上的電壓公式為:VB=l/C/tidt，直到Va彡VB，C1重新開始充電。TDS水質(zhì)的不同，水中的離子數(shù)不一樣，在電場作用下產(chǎn)生的電流不一樣，RC充放電時間不一樣，比較器Ul就會輸出一個和被測水溶液的TDS值相關(guān)的頻率f脈沖波，發(fā)送給MCU控制處理器電路。
[0028]電容Cl上電壓的增加和減少都是一個積分電路，故由于環(huán)境等問題導(dǎo)致水中的電解質(zhì)瞬間發(fā)生變化，后又恢復(fù)，對整個電路影響不大。另外可以通過調(diào)節(jié)Cl和R調(diào)節(jié)TDS檢測電路最優(yōu)的輸出頻率范圍，提高是測試的精度。
[0029]當(dāng)M⑶控制處理器電路關(guān)閉TDS電源電路的MOS管，TDS檢測電路不工作，此時水質(zhì)探針通過模擬開關(guān)直接連接到地，將探針上的電荷泄放到地上，可以防止長期工作探針極化以及對水的電解。實(shí)現(xiàn)長期實(shí)時監(jiān)測TDS水質(zhì)的功能。
[0030]M⑶控制處理器電路接收TDS檢測電路提供的穩(wěn)定的頻率信號，然后通過篩選，加權(quán)平均等方法，并結(jié)合溫度補(bǔ)償電路提供的數(shù)據(jù)，最終得到穩(wěn)定、精確的TDS值。
[0031]如圖4所示，電阻R6和溫度傳感器組成的溫度檢測電路，溫度補(bǔ)償電路為為現(xiàn)有技術(shù)，其具體電路連接關(guān)系和工作原理不在文中贅述。
[0032]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0033]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個實(shí)施方式僅包含一個獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有監(jiān)測TDS水質(zhì)電源電路的方法，其特征在于，包括監(jiān)測電路，監(jiān)測電路包括:水質(zhì)探針、TDS電源電路、TDS檢測電路、溫度檢測補(bǔ)償電路和MCU控制處理器電路，水質(zhì)探針由兩根鈦合金探針?biāo)鶚?gòu)成，放置在被檢測的水溶液中，TDS電源電路給TDS檢測電路提供電源，TDS檢測電路有三個接口，分別接到水質(zhì)探針的兩端和MCU控制處理器電路，TDS檢測電路和放置在水溶液中的水質(zhì)探針構(gòu)成的電路將水的電導(dǎo)率轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，溫度檢測補(bǔ)償電路實(shí)時檢測被測水的溫度，MCU控制處理器電路連接TDS電源電路，控制TDS電源電路的開斷，防止水質(zhì)探針上長時間有電流以致于TDS探頭極化，MCU控制處理器電路同時接收TDS檢測電路發(fā)送過來的脈沖以及溫度檢測補(bǔ)償電路反饋的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理運(yùn)算并輸出TDS值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有監(jiān)測TDS水質(zhì)電源電路的方法，其特征在于，所述TDS電源電路包括:電阻Rl以及MOS管Ql，電阻Rl的一端連接電源VCC，電阻另外一端連接MOS管的柵極，同時MOS管的柵極連接到M⑶控制處理器電路的GP1l 口，M0S管的源極連接到電源VCC，MOS管的漏極連接TDS檢測電路的電源VCC_TDS以及TDS檢測電路中的雙輸入通道模擬開關(guān)U2的通道選擇輸入端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有監(jiān)測TDS水質(zhì)電源電路的方法，其特征在于，所述TDS檢測電路，包括比較器Ul、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5，電容Cl以及雙輸入通道模擬開關(guān)U2，電阻R3—端連接電源VCC_TDS，電阻R3另一端連接電阻R2、電阻R4以及比較器Ul的V+輸入端；電阻R2的另一端則連接到地；電阻R4的另一端連接到比較器Ul的輸出端；電阻R5—端連接電源，電阻R5另一端連接到比較器Ul的輸出端；電容Cl的一端連接到比較器Ul的V-輸入端，電容Cl另一端接地，比較器Ul的輸出和V-分別連接到雙輸入通道模擬開關(guān)U2的兩個輸出，雙輸入通道模擬開關(guān)U2的另外兩個輸出接地，水質(zhì)探頭的兩端分別接到雙輸入通道模擬開關(guān)U2的兩個輸入端，比較器Ul的輸出端通過電阻R9連接到MCU控制處理器電路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有監(jiān)測TDS水質(zhì)電源電路的方法，其特征在于，所述溫度檢測補(bǔ)償電路包括電阻R6以及溫度傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有監(jiān)測TDS水質(zhì)電源電路的方法，其特征在于，所述溫度檢測補(bǔ)償電路和與所述MCU控制處理器電路連接，溫度檢測補(bǔ)償電路用于采集所述水溶液的溫度，將數(shù)據(jù)反饋給MCU控制處理器電路進(jìn)行處理，最終對TDS值進(jìn)行補(bǔ)償。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有監(jiān)測TDS水質(zhì)電源電路的方法，其特征在于，所述比較器Ul型號為TS391。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有監(jiān)測TDS水質(zhì)電源電路的方法，其特征在于，所述雙輸入通道模擬開關(guān)U2型號為BL4684C。
【文檔編號】G01N33/18GK105954485SQ201610278468
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】夏巨芳, 游萬燦, 王學(xué)民
【申請人】上海海納通物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司