水质检测 — TDS模块

TDS检测水质

TDS(Total Dissolved Solids)，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。作为一种可快速检测的参数，TDS目前还是可以作为有效的水质情况反映参数来作为参考。
Qhebot的TDS模块如图：

读取TDS值的主要程序如下：


#define TdsSensorPin A0     //Nano接A6 ESP8266接A0 ESP32接A5或者其他ADC引脚
#define VREF 5.0            // ADC的模拟参考电压（Volt）
#define readCount 40        // 从ADC读取到的模拟值个数
#define SCOUNT  30          // 滤波之后的模拟值个数
int Buffer[SCOUNT];         // 将模拟值存储在数组中，从ADC读取
int BufferTemp[SCOUNT];
int BufferIndex = 0, copyIndex = 0;
float averageVoltage = 0, tdsValue = 0;
float temperature = 25;        //未添加温度补偿默认25℃
float compensationVolatge;        //修正后的电压用于实现温度补偿
float compensationCoefficient;    //温度补偿系数void setup()
{Serial.begin(115200);pinMode(TdsSensorPin, INPUT);
}void loop()
{TDS();delay(500);
}float TDS() {static unsigned long analogSampleTimepoint = millis();if (millis() - analogSampleTimepoint > 40U)  //每40毫秒，从ADC读取模拟值{analogSampleTimepoint = millis();for (int BufferIndex = 0; BufferIndex < readCount; BufferIndex++){Buffer[BufferIndex] = analogRead(TdsSensorPin);     //读取传感器输出引脚模拟电压存储到缓冲区//Serial.printf("Buffer[%d]: %d \n", BufferIndex, Buffer[BufferIndex]);}}static unsigned long printTimepoint = millis();if (millis() - printTimepoint > 800U) {printTimepoint = millis();for (copyIndex = 0; copyIndex < SCOUNT; copyIndex++)BufferTemp[copyIndex] = Buffer[copyIndex];//通过中值滤波算法读取更稳定的模拟值，并转换为电压值。getMedianNum见下averageVoltage = getMedianNum(BufferTemp, SCOUNT) * (float)VREF / 1024.0;//temperture待测溶液温度  compensationCoefficient温度校正系数//温度补偿公式: fFinalResult(25^C) = fFinalResult(current)/(1.0+0.02*(fTP-25.0));compensationCoefficient = 1.0 + 0.02 * (temperature - 25.0); //温度补偿compensationVolatge = averageVoltage / compensationCoefficient;//转换为电压值,根据标准曲线tdsValue = (133.42 * compensationVolatge * compensationVolatge * compensationVolatge - 255.86 * compensationVolatge * compensationVolatge + 857.39 * compensationVolatge) * 0.5;}//串口输出tdsValueSerial.printf("\n TDS Value:"); Serial.print(tdsValue); Serial.printf("ppm \n");
}

该程序是未添加温度补偿（默认水的温度是25℃），温度补偿只需将DS18B20模块获取的温度赋给全局变量temperature 即可。
上述程序中的中值滤波 getMedianNum 如下，也可以考虑使用其他滤波算法，如：算术平均滤波、滑动平均滤波等。

// 中值滤波     bArray[]数据源  iFilterLen数据个数
int getMedianNum(int bArray[], int iFilterLen)
{//  Serial.printf("\n滤波……");int bTab[iFilterLen];for (byte i = 0; i < iFilterLen; i++) {bTab[i] = bArray[i];
//    Serial.printf("\n bArray[%d]: %d ", 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]) {    //使升序排列便于取中值bTempbTemp = bTab[i];bTab[i] = bTab[i + 1];bTab[i + 1] = bTemp;}}}if ((iFilterLen & 1) > 0)                //和1相与判断奇偶bTemp = bTab[(iFilterLen - 1) / 2];   //奇数个元素取中值elsebTemp = (bTab[iFilterLen / 2] + bTab[iFilterLen / 2 - 1]) / 2;   //偶数个元素取中值return bTemp;
}

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