使用松弛振荡器的总溶解固体计

什么是 TDS？

在讨论如何使用我们的 8 位 MCU 测量总溶解固体 （TDS） 之前，让我们简要解释一下什么是 TDS。TDS是决定给定水源质量的关键因素，可以理解为水中存在无机或不溶性盐和少量有机物。杂质含量越高，溶液的导电性就越强，这可以通过使用测量溶液中离子数量的电导率探头进行定量。例如，通过在水中加入盐，水分子分离钠离子和氯离子，从而提高溶液的电导率。这使得电流很容易被这些离子带入溶液中。

那么，为什么要关心TDS？TDS可以通过测量存在的某些杂质的量来量化水质。溶解了过量这些物质的水对人类和环境有毒。高水平的TDS会干扰污水处理的有效性，导致城市管道中不必要的堆积，导致农作物的不安全施肥，并最终影响标准饮用水。

实施 TDS 测量工具

现在我们已经介绍了什么是TDS以及它们如何影响我们的日常生活，让我们谈谈如何使用8位MCU实现TDS测量工具。测量TDS的方法之一是使用分压器，如图1所示。在该电路中，受污染的水充当可变电阻，可变电阻两端的电压可以使用模数转换器（ADC）测量。根据这些值，可以计算出 TDS。使用分压器，可以用最少的电路在很宽的范围内测量TDS值。TDS的缺点之一是系统的精度会随着时间的推移而降低，因为腐蚀会通过称为电解的过程在探针上积聚，这导致需要定期清洁和/或重新校准探头。此外，电解会导致H2O分裂，导致形成少量的氢气和氧气，这可能是危险的。

图1：分压器电路

另一种可用于测量TDS值的方法是使用运算放大器（op amp）作为弛豫振荡器，如图2所示。为了理解这种方法如何测量TDS值，让我们简要讨论什么是松弛振荡器。用于产生此结构的电路由一个电容器、多个电阻器和一个运算放大器组成。最初，运算放大器的输入不平衡。为了纠正不平衡，运算放大器沿一个方向推动或拉动输出。发生这种情况时，输出发生偏移，运算放大器必须开始向相反方向移动，以尝试抵消这种变化。输出在此状态下开始振荡。这最终会在运算放大器的输出端产生脉冲。

松弛振荡器通过显着降低探头上积聚的腐蚀速率来提高TDS仪表的长期稳定性，因为探头在零和正之间调节，从而减少了离子对探头的吸引力。

TDS探头作为运算放大器的输入连接，并充当可变电阻（图1中的R2）。电容的输入值（图1中的C2）决定了振荡器的振荡速度。通过改变该电容值，可以修改频率范围。

然后，运算放大器产生的脉冲可由捕获/比较/PWM（CCP）外设捕获。CCP捕获运算放大器输出，然后可用于计算脉冲时间段并转换为TDS值。

图2：松弛振荡器电路

分压器电路和松弛振荡器电路都提供了使用我们的8位MCU测量TDS值的解决方案。

审核编辑：郭婷