水族箱中的TDS测量开源分享

描述

我有一个想法，通过改进我的鱼缸来建造一个智能水族箱。听起来难度很大：监控水量、自动换水、自动喂食等等。这些都是智能水族所需要的功能。

现在我计划做第一步——监测水质。水中含有大量杂质、污染物和化学物质。检查水中的 TDS 是监测水质的简单方法。

什么是 TDS

总溶解固体 (TDS) 表示水中溶解物质的总浓度。TDS 由无机盐和少量有机物组成。TDS 水平是水中存在的总溶解固体量。TDS水平的单位是PPM，1 PPM TDS代表它在1L水中有1毫克溶解固体。

 

TDS 如何影响鱼

鱼需要一个稳定的环境，其 TDS 和 PH 水平与水族箱或水族箱中的原始习惯相同。不同的鱼需要不同 TDS 的水。建议大多数淡水鱼生活在水中 400PPM~450PPM TDS。浓度太高会导致鱼类死亡并导致大量藻类大量繁殖。水中 TDS 含量低会影响鱼类的生长。总之，如果 TDS 超过正常水平，你可能需要帮助小鱼……

如何测试 TDS

测试水的电导率是测量水中 TDS 的常用方法。溶解的固体可以提高水的电导率，溶解的固体越多，水的电导率就越好。TDS 测量将指示矿物质、盐和其他化合物是否随着时间的推移而积累。

我购买了一个在线测量 TDS 的套件，它由 TDS 探头和转换器组成。转换器通过 TDS 探头测量水的电导率并将结果转换为电压信号。

 

 

对于控制器

除了 TDS 测量的传感器部分，我还必须准备一个控制器来接收结果和一个显示器来显示 TDS 水平。带ESP32的3.5英寸显示板是我过去完成许多项目的最佳选择。

除了 3.5 英寸电容式触控显示屏外，该模块还具有 WIFI 连接功能，我什至可以将我的任何结果更新到互联网上，这可能是我在项目进行时可能需要的。该板适合连接 TDS 转换器，因为它具有传感器/执行器的扩展，方便我的项目：

 

 

硬件连接

将 TDS 探头连接到 TDS 转换板。并通过以下连接将转换器和 ESP32 连接起来。TDS转换板输出模拟电压，所以ESP显示接口上有A/D的任何管脚都可以，我用的是IO36：

ESP32 <------> Converter
3V3 <------> VCC
GND <------> GND
IO36 <------> A0

 

然后用 USB 线为 ESP32 供电。

程序

我已经用 Arduino 对 ESP32 进行了编程以测量 TDS，代码在Github上可用

ESP32 必须接收 TDS 转换器输出的电压信号，并使用指定的公式计算：

tdsValue=(133.42*compensationVolatge*compensationVolatge*compensationVolatge - 255.86*compensationVolatge*compensationVolatge + 857.39*compensationVolatge)*0.5;

为了驱动显示器，需要安装库TFT-eSPI.h 。请参阅库中包含的示例（TFT_ring_meter），我对其进行了编程并得到了一些漂亮的显示。

xpos = 480 / 2 - 160, ypos = 0, gap = 15, radius = 170;
// Comment out above meters, then uncomment the next line to show large meter
ringMeter(value, 0, 1000, xpos, ypos, radius, "ppm", BLUE2RED); // Draw analogue meter

 

用例子编程得到很多图片。

 

组装和测试

编程完成后，我尝试测试自来水TDS，输出为144PPM，看起来还算合理。我用一些胶带将显示器和转换器固定在水箱壁上，并将 TDS 探头放在水中进行测量。这在测试中有点冒险，探针是防水的，而 PCBA 不是。

在鱼缸中测试了TDS，结果达到了超出范围的惊人数字。它高于 999PPM。看来我不仅要给鱼缸换水，还要清洗鱼缸。为了避免TDS的巨大变化可能对鱼不利，我取了一些脏水回去，TDS测量值为653PPM。

 

这个 TDS 监控可以提醒我手动更换水箱的水。为了自动换水，需要将控制器控制的一些水泵和阀门组装到水箱中，这是构建智能水族箱的下一步