物联网AI MicroPython传感器学习 之 TDS水质检测传感器

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一、产品简介

TDS是Total Dissolved Solids的缩写，中文名总溶解固体，也叫溶解性固体总量，他标识1升水中溶有多少毫克的可溶解性固体。一般来说，TDS值越高，表示水中含有的溶解物越多，水就越不干净；反之，TDS值越低代表水越干净。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。将TDS探头浸入水中测量水的TDS值。 该产品可应用于生活用水、水培等领域的水质检测。
TDS传感器外观及引脚如下图所示。


引脚定义

• 1：电源负极
• 2：电源正极
• 3：输出模拟信号
• 4：电源指示灯
• 5：TDS表笔接口

二、技术参数

• 工作电压：3.3V～5.5V
• 输出电流：0~2.3V
• 工作电流：3mA~6mA
• TDS测量范围：0~1000ppm
• TDS测量精度：±10%F.S.(25摄氏度）
• 工作温度：-10°C～65°C
• 存储温度：-20°C～80°C
• 模块重量：15g
• 板子尺寸：42mm x 32mm

注意：TDS表笔不能用于55摄氏度以上的水中
TDS探头放置位置不能太靠近容器边缘，否则会影响测量结果
TDS探头仅头部与导线为防水，可浸入水中，和信号转接板的连线接口处不防水

三、软件接口

TDS(adcObj,T) - 创建TDS传感器驱动对象

• 函数原型

tdsObj = TDS(adcObj,T=25)

• 参数说明
  参数类型必选参数？说明adcObjADC是传入ADC对象TNumber否水温，单位：摄氏度，默认值为25

• 返回值

TDS传感器对象成功，返回tdsObj对象；TDS传感器对象创建失败，抛出Exception

• 示例代码

from machine import ADC, Pin
import tds

# 初始化 ADC 类型的设备
adcObj = ADC(Pin(32))
tdsObj=tds.TDS(adcObj, T=26)print("tdsObj inited!")

• 输出

tdsObj inited!

getTDS() - 获取水质检测结果

• 函数功能：

获取当前水质检测结果

• 函数原型：

TDS.getTDS()

• 参数说明：

无

• 返回值：

测量水质并返回水质监测结果，单位：ppm

• 示例：

from machine import ADC, Pin
import tds

# 初始化 ADC 类型的设备
adcObj = ADC(Pin(32))
tdsObj=tds.TDS(adcObj, T=26)print("tdsObj inited!")
tds = tdsObj.getTDS()print("TDS measure result:", tds)

• 输出

tdsObj inited!
TDS measure result: 153

setTemperature() - 设置水温

• 函数功能：

设置当前水温

• 函数原型：

TDS.setTemperature(T)

• 参数说明：
  参数类型必选参数？说明TNumber是水温，单位：摄氏度
  相同水质下不同温度水的导电率是不同的，所以需要用水温对测量结果进行校准

• 返回值：

无

• 示例：

from machine import ADC, Pin
import tds

# 初始化 ADC 类型的设备
adcObj = ADC(Pin(32))
tdsObj=tds.TDS(adcObj, T=26)print("tdsObj inited!")

tdsObj.setTemperature(28)print("set temperature done")

tds = tdsObj.getTDS()print("TDS measure result:", tds)

• 输出

tdsObj inited!
set temperature done
TDS measure result: 151

四、接口案例

• 案例代码

from machine import ADC, Pin
import tds
import utime

# 初始化 ADC 类型的设备
adcObj = ADC(Pin(32))
tdsObj = tds.TDS(adcObj, T=26)print("tdsObj inited!")

tdsObj.setTemperature(28)print("set temperature done")whileTrue:
    tds = tdsObj.getTDS()print("TDS measure result:", tds)
    utime.sleep(1)

• 输出

tdsObj inited!
set temperature done
TDS measure result: 150
TDS measure result: 153
...

五、工作原理

TDS传感器检测的是“溶解性固体总量”，这些可溶解的物质有很多，包括钙、钠、镁离子和碳酸根离子、碳酸氢根离子、氯离子、硫离子等等。
TDS的检测原理是利用正负电极形成高低电场，让水中的离子向一定的电场方向移动，移动的离子流过的电流形成一定的数值，数值越大，水中的杂质和导电性离子就越多。不过水质条件会影响TDS检测的准确性，如水温太高就不行，同样的水质，温度越高TDS值也会越高。
进行TDS测量需要如下3个步骤：

1. 通过ADC接口读取TDS传感器引脚3的模拟电压测量结果，测量结果经过电压单位转换，用Vt标识，单位：V
2. 用温度值(T，单位：摄氏度)对电压测量结果进行校准,结果用Vc标识，计算公式：Vc=Vt_(1+0.02_(T - 25))
3. 将校准过后的电压转换成水质的ppm值，用T标识，计算公式：T=66.71 _ Vc _ Vc _ Vc - 127.93 _ Vc _ Vc + 428.7 _ Vc，单位：ppm

参考文献及购买链接

[1] TDS水质检测传感器购买链接