_SKU_SEN0244_模拟TDS传感器 - jimaobian/DFRobotWikiCn GitHub Wiki

模拟TDS传感器

简介

TDS(Total Dissolved Solids),中文名总溶解固体,又称溶解性固体总量,表明1升水中溶有多少毫克溶解性固体。一般来说,TDS值越高,表示水中含有的溶解物越多,水就越不洁净。因此,TDS值的大小,可作为反映水的洁净程度的依据之一。 常用的TDS检测设备为TDS笔,虽然价格低廉,简单易用,但不能把数据传给控制系统,做长时间的在线监测,并做水质状况分析。使用专门的仪器,虽然能传数据,精度也高,但价格很贵。为此,我们专门推出了这款arduino兼容的TDS传感器,连接至arduino控制器后,就可用于测量水的TDS值。 该产品专为arduino设计,即插即用,使用简单方便。3.3~5.5V的宽电压供电,0~2.3V的模拟信号输出,使得这款产品兼容5V、3.3V控制系统,能非常方便的接到现成的控制系统中使用。测量用的激励源采用交流信号,可有效防止探头极化,延长探头寿命的同时,也增加了输出信号的稳定性。TDS探头为防水探头,可长期浸入水中测量。 该产品可应用于生活用水、水培等领域的水质检测。有了这个传感器,就可轻松DIY一套TDS检测仪了,轻松检测水的洁净程度,为你的水质把好关。

产品参数

信号转接板

  • 输入电压:3.3~5.5V
  • 输出信号:0~2.3V
  • 工作电流: 3~6mA
  • TDS测量范围:0~1000ppm
  • TDS测量精度:±10% F.S.(25℃)
  • 尺寸:42*32mm
  • 模块接口:PH2.0-3P
  • 电极接口:XH2.54-2P

TDS探头

  • 探针数量:2
  • 总体长度:83cm
  • 连线接口:XH2.54-2P
  • 颜色:黑色
  • 其他:防水探头

引脚说明

| | | | ---------------------------------------------------------------- | | | :TDS传感器信号转接板管脚定义 | |

标号 名称 功能描述
1 - 电源输入负极
2 + 电源输入正极(3.3~5.5V)
3 A 模拟信号输出端(0~2.3V)
4 Probe TDS探头接口
5 LED 电源指示灯

TDS传感器信号转接板管脚定义

基础教程

本教程将演示如何使用这款产品测量水的TDS值。请认真阅读本教程,注意步骤与细节。

warning_yellow.png

TDS探头不能用于55℃以上的水中。

TDS探头放置位置不能太靠近容器边缘,否则会影响示数。

TDS探头头部与导线为防水,可浸入水中,但连线接口处与信号转接板不防水,请注意使用。 |

准备

  • 硬件
    • 1 x ArduinoUNO控制板(或类似的控制板)
    • 1 x TDS传感器信号转接板
    • 1 x TDS探头
    • 1 x 被测溶液
    • 1 x 3PIN传感器连接线(或若干 杜邦线)
  • 软件

接线图

如下图所示,先将TDS探头接到信号转接板上,再将信号转接板与Arduino主控器连接。连线完毕后,上传样例代码至Arduino主控器。 SEN0244_application_0.png

样例代码

|

/***************************************************
 DFRobot Gravity: Analog TDS Sensor / Meter For Arduino
 <https://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Gravity:_Analog_TDS_Sensor_/_Meter_For_Arduino_SKU:_SEN0244>

 Created 2017-8-22
 By Jason <[email protected]@dfrobot.com>

 GNU Lesser General Public License.
 See <http://www.gnu.org/licenses/> for details.
 All above must be included in any redistribution

 /***********Notice and Trouble shooting***************
 1. This code is tested on Arduino Uno and Leonardo with Arduino IDE 1.0.5 r2 and 1.8.2.
 2. More details, please click this link: <https://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Gravity:_Analog_TDS_Sensor_/_Meter_For_Arduino_SKU:_SEN0244>
 ****************************************************/

#define TdsSensorPin A1
#define VREF 5.0      // analog reference voltage(Volt) of the ADC
#define SCOUNT  30           // sum of sample point
int analogBuffer[SCOUNT];    // store the analog value in the array, read from ADC
int analogBufferTemp[SCOUNT];
int analogBufferIndex = 0,copyIndex = 0;
float averageVoltage = 0,tdsValue = 0,temperature = 25;

void setup()
{
    Serial.begin(115200);
    pinMode(TdsSensorPin,INPUT);
}

void loop()
{
   static unsigned long analogSampleTimepoint = millis();
   if(millis()-analogSampleTimepoint > 40U)     //every 40 milliseconds,read the analog value from the ADC
   {
     analogSampleTimepoint = millis();
     analogBuffer[analogBufferIndex] = analogRead(TdsSensorPin);    //read the analog value and store into the buffer
     analogBufferIndex++;
     if(analogBufferIndex == SCOUNT)
         analogBufferIndex = 0;
   }
   static unsigned long printTimepoint = millis();
   if(millis()-printTimepoint > 800U)
   {
      printTimepoint = millis();
      for(copyIndex=0;copyIndex<SCOUNT;copyIndex++)
        analogBufferTemp[copyIndex]= analogBuffer[copyIndex];
      averageVoltage = getMedianNum(analogBufferTemp,SCOUNT) * (float)VREF / 1024.0; // read the analog value more stable by the median filtering algorithm, and convert to voltage value
      float compensationCoefficient=1.0+0.02*(temperature-25.0);    //temperature compensation formula: fFinalResult(25^C) = fFinalResult(current)/(1.0+0.02*(fTP-25.0));
      float compensationVolatge=averageVoltage/compensationCoefficient;  //temperature compensation
      tdsValue=(133.42*compensationVolatge*compensationVolatge*compensationVolatge - 255.86*compensationVolatge*compensationVolatge + 857.39*compensationVolatge)*0.5; //convert voltage value to tds value
      //Serial.print("voltage:");
      //Serial.print(averageVoltage,2);
      //Serial.print("V   ");
      Serial.print("TDS Value:");
      Serial.print(tdsValue,0);
      Serial.println("ppm");
   }
}
int getMedianNum(int bArray[], int iFilterLen)
{
      int bTab[iFilterLen];
      for (byte i = 0; i<iFilterLen; i++)
      bTab[i] = bArray[i];
      int i, j, bTemp;
      for (j = 0; j < iFilterLen - 1; j++)
      {
      for (i = 0; i < iFilterLen - j - 1; i++)
          {
        if (bTab[i] > bTab[i + 1])
            {
        bTemp = bTab[i];
            bTab[i] = bTab[i + 1];
        bTab[i + 1] = bTemp;
         }
      }
      }
      if ((iFilterLen & 1) > 0)
    bTemp = bTab[(iFilterLen - 1) / 2];
      else
    bTemp = (bTab[iFilterLen / 2] + bTab[iFilterLen / 2 - 1]) / 2;
      return bTemp;
}

|}

结果

样例代码上传完毕后,打开Arduino IDE的串口监视器。将TDS探头插入需要测量的水中,轻轻搅拌几下,观察串口监视器上面打印的数值,此数值就是水的TDS值。如下图所示。 TdsShowNumber.png

进阶教程

通过上述的基础教程,可方便的得到溶液的TDS值。但由于TDS探头的个体差、不同主控的差异、未进行温补等原因,会导致测量值有较大的误差。因此,如要获得更精确的TDS值,在测量之前,需要进行校准。另外,推荐接上温度传感器,以进行温补补偿,提高精度。 通常情况下,TDS值为电导率值的一半,即:TDS = EC / 2. 接线图和基础教程一致。 校准过程中,需要用到一瓶已知电导率值或TDS值的溶液,如1413us/cm标准缓冲液,换算成TDS值为707ppm左右。也可采用TDS笔测量得到TDS值。 下面将演示如何进行校准。

样例代码

下载Arduino库文件,点击下载 如何安装库文件,点击链接

|

/***************************************************
 DFRobot Gravity: Analog TDS Sensor/Meter
 <https://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Gravity:_Analog_TDS_Sensor_/_Meter_For_Arduino_SKU:_SEN0244>

 ***************************************************
 This sample code shows how to read the tds value and calibrate it with the standard buffer solution.
 707ppm(1413us/cm)@25^c standard buffer solution is recommended.

 Created 2018-1-3
 By Jason <[email protected]@dfrobot.com>

 GNU Lesser General Public License.
 See <http://www.gnu.org/licenses/> for details.
 All above must be included in any redistribution.
 ****************************************************/

 /***********Notice and Trouble shooting***************
 1. This code is tested on Arduino Uno with Arduino IDE 1.0.5 r2 and 1.8.2.
 2. Calibration CMD:
     enter -> enter the calibration mode
     cal:tds value -> calibrate with the known tds value(25^c). e.g.cal:707
     exit -> save the parameters and exit the calibration mode
 ****************************************************/

#include <EEPROM.h>
#include "GravityTDS.h"

#define TdsSensorPin A1
GravityTDS gravityTds;

float temperature = 25,tdsValue = 0;

void setup()
{
    Serial.begin(115200);
    gravityTds.setPin(TdsSensorPin);
    gravityTds.setAref(5.0);  //reference voltage on ADC, default 5.0V on Arduino UNO
    gravityTds.setAdcRange(1024);  //1024 for 10bit ADC;4096 for 12bit ADC
    gravityTds.begin();  //initialization
}

void loop()
{
    //temperature = readTemperature();  //add your temperature sensor and read it
    gravityTds.setTemperature(temperature);  // set the temperature and execute temperature compensation
    gravityTds.update();  //sample and calculate
    tdsValue = gravityTds.getTdsValue();  // then get the value
    Serial.print(tdsValue,0);
    Serial.println("ppm");
    delay(1000);
}

|}

校准步骤

  • 样例代码上传完毕后,打开Arduino IDE的串口监视器。

  • 清洗TDS探头,然后用吸水纸吸干。插入到已知电导率值或TDS值的溶液中,轻轻搅拌,等待读数稳定。如没有已知电导率值或TDS值的溶液,也可使用TDS笔进行测量,得到TDS值。

  • 输入“enter”指令,进入校准模式,如下图所示:

Tds_cal1.png

  • 输入“cal:TDS值”进行校准。如本例采用的是707ppm的标准液,则在串口监视器中输入“cal:707”。如下图所示:

Tds_cal2.png

  • 输入“exit”指令,保存校准参数,并退出校准模式,如下图所示。

Tds_cal3.png

  • 校准完毕之后就可用于实际的测量。

Mind+(基于Scratch3.0)图形化编程

1、下载及安装软件。下载地址:http://www.mindplus.cc 详细教程:Mind+基础wiki教程-软件下载安装 2、切换到“上传模式”。 详细教程:Mind+基础wiki教程-上传模式编程流程 3、“扩展”中选择“主控板”中的“Arduino Uno”。 "扩展"“传感器”中搜索选择“TDS传感器”。详细教程:Mind+基础wiki教程-加载扩展库流程 4、进行编程,程序如下图: 5、菜单“连接设备”,“上传到设备” 6、程序上传完毕后,打开串口即可看到数据输出。详细教程:Mind+基础wiki教程-串口打印

常见问题

| 问:该传感器有温度补偿功能吗? 怎么进行温度补偿? |

答:TDS探头不带温度补偿,但样例代码中预留了温度补偿算法,没有温度传感器时,temperature变量默认25℃。您可以外接一款防水的温度传感器,将温度传感器数值更新temperature变量,即可进行自动温度补偿。

| 更多问题及有趣的应用,可以 访问论坛 进行查阅或发帖。 |

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