目前，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注環(huán)境問(wèn)題，水健康是最重要的。水質(zhì)檢測(cè)參數(shù)有很多，比如TDS、PH、濁度，還有其他的水文參數(shù)比如水深、水溫等等。
構(gòu)建水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)，總的思路是選擇幾個(gè)待檢測(cè)的參數(shù)，然后分別用相應(yīng)的傳感器進(jìn)行測(cè)量，再將轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)傳輸給主控制器，主控制器通過(guò)AD采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換，可以獲得準(zhǔn)確的測(cè)量值。這里總結(jié)了本設(shè)計(jì)中使用的幾個(gè)傳感器。
總?cè)芙夤腆w，總?cè)芙夤腆w的中文名稱(chēng)，也稱(chēng)為總?cè)芙夤腆w，表示1升水中溶解固體的毫克數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，TDS值越高，水中溶解的物質(zhì)越多，水越不干凈。雖然TDS在某些情況下不能有效反映水質(zhì)，但作為一個(gè)可快速檢測(cè)的參數(shù)，目前仍可作為一個(gè)有效的水質(zhì)反映參數(shù)進(jìn)行參考。
日常生活中常見(jiàn)的TDS檢測(cè)設(shè)備有TDS筆等，但作為成熟的產(chǎn)品，我們只能對(duì)其進(jìn)行操作，無(wú)法從其獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)到MCU，作為手持設(shè)備也無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間保持在線監(jiān)測(cè)。因此，有必要選擇一個(gè)TDS傳感器模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。當(dāng)然這個(gè)模塊可以自己做，但是你需要了解測(cè)量電極的特性，對(duì)模擬功率放大器有更深的了解，這里就不贅述了。我在淘寶上買(mǎi)了一個(gè)即插即用模塊。其實(shí)現(xiàn)在淘寶上有很多。我當(dāng)時(shí)選擇這個(gè)的原因是挑挑揀揀。我發(fā)現(xiàn)這個(gè)信息是最全面的，包括STM 32、51、ZigBee、Arduino平臺(tái)的套路，甚至可以直接使用。雖然我對(duì)51比較熟悉，但可能以后還想在其他平臺(tái)上試試，很不錯(cuò)。
選擇這款傳感器模塊的參數(shù)：寬電壓電源3.3-5V，模擬信號(hào)輸出0-2.3V，使得這款產(chǎn)品兼容5V和3.3V控制系統(tǒng)，可以輕松連接現(xiàn)成的控制系統(tǒng)使用。這個(gè)很重要，因?yàn)镾TM32的電源電壓是3.3V，STM 51的電源電壓是5 V，如果傳感器的測(cè)量電壓超過(guò)3.3V，就不能直接在STM32上使用。
同時(shí)，由于TDS本質(zhì)上測(cè)量的是水中離子的數(shù)量，電極實(shí)際測(cè)量的是水的電導(dǎo)率，溫度的變化對(duì)這一測(cè)量結(jié)果影響很大，因此需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。校準(zhǔn)這是一個(gè)大問(wèn)題。本來(lái)想測(cè)試一下自己，最后還是放棄了，基本不可能實(shí)現(xiàn)控制變量的自校準(zhǔn)。最后我仔細(xì)研究了給的配套套路，里面的公式加了溫度補(bǔ)償，太棒了！在此插入圖片描述
相信大家對(duì)pH都很熟悉，學(xué)過(guò)化學(xué)的都知道它代表液體的PH值，0~14。同樣，工業(yè)級(jí)PH變送器價(jià)格太貴，完全超出了我們貧困生的承受能力，所以還是萬(wàn)能淘寶，找PH傳感器模塊。就是買(mǎi)TDS的那家店。他家主要做傳感器模塊，主營(yíng)業(yè)務(wù)是水質(zhì)檢測(cè)，所以還是他的。
購(gòu)買(mǎi)的PH傳感器模塊也適用于5V平臺(tái)和3.3V平臺(tái)，可以通過(guò)模塊上的電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)。然而，校準(zhǔn)需要匹配的標(biāo)準(zhǔn)酸堿度溶液。校準(zhǔn)相對(duì)簡(jiǎn)單：因?yàn)镻H與輸出電壓曲線成正比。兩點(diǎn)可以決定一條直線。他的校準(zhǔn)溶液是三瓶，分別是4.0、6.86和9.18。
0-5V平臺(tái)：PH4.0對(duì)應(yīng)3V，PH9.18對(duì)應(yīng)2.12V，PH6.86對(duì)應(yīng)2.52v。
0-3.3V平臺(tái)：PH4.0對(duì)應(yīng)2.2V，PH9.18對(duì)應(yīng)1.3V，PH6.86對(duì)應(yīng)1.7V。
渾濁是很好理解的。選用的濁度傳感器模塊利用光學(xué)原理，通過(guò)溶液的透過(guò)率和散射率綜合判斷濁度。傳感器內(nèi)部是一個(gè)紅外線管。當(dāng)光通過(guò)一定量的水時(shí)，光的透射取決于水的污染程度。水越臟，傳播的光就越少。光接收端將透射光的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流，透射光越多，電流越大，而透射光越少，電流越小。濁度傳感器模塊將傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，電壓輸出范圍為0 ~ 5V。
所以需要注意的是，如果是在STM32平臺(tái)上使用，需要通過(guò)外部AD來(lái)完成，因?yàn)樗旧頇z測(cè)不到3.3V以上的電壓，或者是購(gòu)買(mǎi)模塊的賣(mài)家提供的另一種方案。他們制作了一個(gè)集成電路模塊，用于將5V輸出轉(zhuǎn)換為3.3V，可以將電壓信號(hào)從0到5V線性轉(zhuǎn)換為0到3.3V，這樣STM32就可以使用自己的AD采集。我沒(méi)有用是因?yàn)檫@個(gè)設(shè)計(jì)用了51，不過(guò)我覺(jué)得這個(gè)方法比外置AD模塊方便一點(diǎn)。
因?yàn)門(mén)DS和PH都可以溫度校正，所以這兩個(gè)模塊都有DS18B20溫度接口，插上DS18B20就可以使用。了解了原理之后，硬件就好說(shuō)了，因?yàn)檫@三個(gè)傳感器模塊的輸出都是電壓信號(hào)，使用的MCU是STC12C5A60S2，有自己的AD，所以把模塊的信號(hào)線接到AD引腳P1就可以了。
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