一种TDS测量电路、控制器模组及净水器[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 208314509 U(45)授权公告日 2019.01.01

(21)申请号 201820819792.9(22)申请日 2018.05.30

(73)专利权人 深圳拓邦股份有限公司

地址 518000 广东省深圳市南山区高新技

术产业园清华大学研究院B区403-414房(72)发明人 江宇飞　李友春　周楚雄　(74)专利代理机构 深圳盛德大业知识产权代理

事务所(普通合伙) 44333

代理人 贾振勇(51)Int.Cl.

G05B 19/042(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图2页

CN 208314509 U(54)实用新型名称

控制器模组及净水器一种TDS测量电路、

(57)摘要

本实用新型属于净水技术领域，提供了一种TDS测量电路、控制器模组及净水器，所述TDS测量电路包括单片机、两个测试探头、温度传感器、第一电阻和第二电阻；所述两个测试探头中的一个连接在所述单片机第四I/O端口上，另一个连接在所述第一电阻和第二电阻之间连接线上；测试时，所述单片机输出一种通电时间间隔为预定时长的、可正负极翻转的周期性激励源信号。本实用新型实施例通过单片机输出一种通电时间间隔为预定时长的、可正负极翻转的周期性激励源信号，使测试探头的电源极性反转，克服待测液的极化效应和电容效应，再用温度传感器测试待测液的温度后对不同温度下的待测液的TDS测量进行温度补偿，从而得到稳定、准确的测量数据。

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权　利　要　求　书

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1.一种TDS测量电路，其特征在于，所述电路包括：设置有若干I/O端口的单片机；两个测试探头；

连接在所述单片机第一I/O端口上的温度传感器；以及

串联在所述单片机第二I/O端口与第三I/O端口之间的第一电阻和第二电阻；所述两个测试探头中的一个连接在所述单片机第四I/O端口上，另一个连接在所述第一电阻和第二电阻之间的连接线上；

测试时，所述单片机可通过所述第三I/O端口与第四I/O端口之间的通道输出一种通电时间间隔为预定时长的、可正负极翻转的周期性激励源信号。

2.如权利要求1所述的一种TDS测量电路，其特征在于，所述电路还包括：一端连接在所述第一电阻和第二电阻之间的连接线上的第三电阻；所述两个测试探头中的一个连接在所述单片机第四I/O端口上，另一个连接在所述第三电阻的另一端。

3.如权利要求1所述的一种TDS测量电路，其特征在于，所述温度传感器包括：温度探头；

一端连接所述单片机第一I/O端口上，另一端连接温度探头的第四电阻；一端连接在所述第四电阻与温度探头之间的连接线上，另一端接地的电容；与电容并联的第五电阻。

4.如权利要求1所述的一种TDS测量电路，其特征在于，所述第二I/O端口或/和第三I/O端口为模数转换端口。

5.如权利要求3所述的一种TDS测量电路，其特征在于，所述第一I/O端口为模数转换端口。

6.一种控制器模组，其特征在于，所述模组包括权利要求1-5任一项所述的TDS测量电路。

7.一种净水器，其特征在于，所述净水器包括权利要求1-5任一项所述的TDS测量电路。

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一种TDS测量电路、控制器模组及净水器

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技术领域

[0001]本实用新型属于净水技术领域，尤其涉及一种TDS测量电路、控制器模组及净水器。

背景技术

[0002]现在总溶解固体(Total Dissolved Solids，TDS)测量时，是采用非对称性谐振电路，通过电容在两个暂稳态之间往返震荡，自主产生一定的频率和波形，由于待测液的不同浓度的介质会产生不同的阻值，导致震荡的频率不同，从而来检测水中的阻值的大小，但是这种非对称性谐振电路不能克服极化效应和电容效应，长时间的电化学反应累积会造成电极与附近待测液之间不再保持平衡状态并产生电位差，从而导致测量水质TDS时会出现数据漂移，精度不高的问题。实用新型内容

[0003]本实用新型实施例提供一种TDS测量电路，旨在解决测量水质TDS时会出现数据漂移，精度不高的问题。

[0004]本实用新型实施例是这样实现的，一种TDS测量电路，所述电路包括：[0005]设置有若干I/O端口的单片机；[0006]两个测试探头；

[0007]连接在所述单片机第一I/O端口上的温度传感器；以及

[0008]串联在所述单片机第二I/O端口与第三I/O端口之间的第一电阻和第二电阻；[0009]所述两个测试探头中的一个连接在所述单片机第四I/O端口上，另一个连接在所述第一电阻和第二电阻之间的连接线上；[0010]测试时，所述单片机可通过所述第三I/O端口与第四I/O端口之间的通道输出一种通电时间间隔为预定时长的、可正负极翻转的周期性激励源信号。[0011]进一步地，所述电路还包括：

[0012]一端连接在所述第一电阻和第二电阻之间的连接线上的第三电阻；[0013]所述两个测试探头中的一个连接在所述单片机第四I/O端口上，另一个连接在所述第三电阻的另一端。[0014]进一步地，所述温度传感器包括：[0015]温度探头；

[0016]一端连接所述单片机第一I/O端口上，另一端连接温度探头的第四电阻；[0017]一端连接在所述第四电阻与温度探头之间的连接线上，另一端接地的电容；[0018]与电容并联的第五电阻。[0019]进一步地，所述第二I/O端口或/和第三I/O端口为模数转换端口。[0020]进一步地，所述第一I/O端口为模数转换端口。[0021]本实用新型实施例还提供一种控制器模组，旨在解决测量水质TDS时会出现数据

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漂移，精度不高的问题。

[0022]本实用新型实施例是这样实现的，所述模组包括上述的TDS测量电路。[0023]本实用新型实施例还提供一种净水器，旨在解决测量水质TDS时会出现数据漂移，精度不高的问题。

[0024]本实用新型实施例是这样实现的，所述净水器包括上述的TDS测量电路。[0025]本实用新型实施例具有如下有益效果：本实用新型实施例通过单片机输出一种通电时间间隔为预定时长的、可正负极翻转的周期性激励源信号，使测试探头的电源极性反转，克服待测液的极化效应和电容效应，再用温度传感器测试待测液的温度后对不同温度下的待测液的TDS测量进行温度补偿，从而得到稳定、准确的测量数据。附图说明

[0026]图1是本实用新型一种TDS测量电路的一个实施例提供的电路图。

[0027]图2是本实用新型一种控制器模组的一个可选实施例提供的结构示意图。[0028]图3是本实用新型一种净水器的一个实施例提供的结构示意图。

具体实施方式

[0029]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。[0030]如图1所示，本实用新型实施例公开一种TDS测量电路，所述电路包括：[0031]设置有若干I/O端口的单片机MCU；[0032]两个测试探头(TDS1、TDS2)；

[0033]连接在所述单片机MCU第一I/O端口1上的温度传感器20；以及

[0034]串联在所述单片机MCU第二I/O端口2与第三I/O端口3之间的第一电阻R1和第二电阻R2；

[0035]所述两个测试探头(TDS1、TDS2)中的一个连接在所述单片机MCU第四I/O端口4上，另一个连接在所述第一电阻R1和第二电阻R2之间的连接线上；[0036]测试时，所述单片机MCU可通过所述第三I/O端口3与第四I/O端口4之间的通道输出一种通电时间间隔为预定时长的、可正负极翻转的周期性激励源信号。

[0037]所述单片机MCU还连接有一个用于显示TDS数值的显示装置(图中未示出)。[0038]本实用新型实施例的测试过程如下：[0039]第一步、用蒸馏水清洗测试探头(TDS1、TDS2)，擦干；[0040]第二步、通电，再将测试探头(TDS1、TDS2)直接待测液中，此时待测液相当于一个电导池，其中一个测试探头是正极，另一个测试探头为负极，电极两端与水形成原电池，并且此原电池的电动势与外加电压电动势反相，使得流过电极两端的电流会减小，相当于待测液的等效电阻阻值增大；[0041]第三步、进行测试，测试时，单片机MCU通过第三I/O端口3与第四I/O端口4之间的通道输出一种正负极翻转的、通电时间间隔预订时长的周期性激励源信号，不同的待测液的等效电阻不同，电导池的电压也会发生改变，在周期性激励源信号中固定的时间采样该

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电压信号，并通过第一电阻R1和第二电阻R2的分压作用，使测得的电压信号因待测液的等效电阻阻值变化而变化率最大。[0042]第四步、用温度传感器20测试待测液的温度后，对不同温度下的待测液的TDS测量进行温度补偿，再通过单片机MCU的A/D转换等数据处理，得出待测液的TDS数值并通过显示装置显示。

[0043]由于影响TDS测量精度的主要因素是极化效应、电容效应和温度补偿效应，而本实用新型实施例通过单片机MCU输出一种通电时间间隔为预定时长的、可正负极翻转的周期性激励源信号，使测试探头(TDS1、TDS2)的电源极性反转，克服待测液的极化效应和电容效应，再用温度传感器20测试待测液的温度后对不同温度下的待测液的TDS测量进行温度补偿，从而得到稳定、准确的测量数据。本实用新型实施例用较简的电路和较少的元器件，达到解决实际问题的目的，还节约了制造成本。[0044]本实用新型的一个可选实施例中，所述电路还包括：

[0045]一端连接在所述第一电阻R1和第二电阻R2之间的连接线上的第三电阻R3；[0046]所述两个测试探头(TDS1、TDS2)中的一个连接在所述单片机MCU第四I/O端口4上，另一个连接在所述第三电阻R3的另一端。[0047]串联一个R3电阻，可扩大TDS测量电路向下测量的下限，例如，本实用新型实施例中的TDS测量电路测量的待测液的等效电阻测量下限为100Ω，如果串联一个R3电阻，则可以扩大本实用新型实施例的TDS测量电路向下测量的下限，甚至可以达到0Ω。[0048]本实用新型的一个可选实施例中，所述温度传感器20包括：[0049]温度探头NTC1；

[0050]一端连接所述单片机MCU第一I/O端口1上，另一端连接温度探头NTC1的第四电阻R4；

[0051]一端连接在所述第四电阻R4与温度探头NTC1之间的连接线上，另一端接地的电容C1；

[0052]与电容C1并联的第五电阻R5。

[0053]温度传感器20是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，本实用新型实施例选用接触性温度传感器，接触性温度传感器根据受热元件的温度变化，阻值改变的特性，进而将物理量转换为电压信号来检测温度。该接触性温度传感器等价于一个阻值范围较大的滑动变阻器，为了达到较好的测量精度，设置一端连接在所述第四电阻R4与接线端子30之间的连接线上、另一端接地的电容C1及与电容C1并联的第五电阻R5进行滤波，提高测试稳定性。

[0054]本实用新型的一个可选实施例中，所述第二I/O端口2或/和第三I/O端口3为模数转换端口。模数转换端口可将测量TDS时输入的模拟信号转换单片机MCU可识别的数字信号。

[0055]本实用新型的一个可选实施例中，与所述温度传感器20连接的第一I/O端口1为模数转换端口。模数转换端口可将测量TDS时输入的模拟信号转换单片机MCU可识别的数字信号。

[0056]如图2所示，本实用新型实施例还公开了一种控制器模组，所述模组包括上述的TDS测量电路1、用于控制TDS测量电路1的控制模块2和用于显示测试结果的显示装置3。在

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本实用新型实施例中，所述控制器模组的TDS测量电路1用于直接测试待测液的TDS值；控制模块2用于控制TDS测量电路1，开始测试启动TDS测量电路1的单片机MCU，测试完成后关闭TDS测量电路1的单片机MCU停止测试；显示装置3用于在TDS测量电路1测试完待测液的TDS值对TDS测量电路1的测试结果进行显示。[0057]测试时，先将TDS测量电路1的两个测试探头(TDS1、TDS2)放入待测液中，控制模块2启动TDS测量电路1的单片机MCU，TDS测量电路1如上述步骤开始测试待测液的TDS值，完成测试后单片机MCU将测试值传输给显示装置3显示。本实用新型实施例控制器模组，用较简的电路和较少的元器件组成TDS测量电路，对待测液的TDS值进行测量，测量数据准确稳定，还节约了制造成本。

[0058]本实用新型的控制器模组主要用于可用于洗碗机或净水器等。[0059]如图3所示，本实用新型实施例还公开了一种净水器，所述净水器包括滤芯4、设置在滤芯4两端的出水口5和入水口6、用于测试出水口5和入水口6的水的TDS值的TDS测量电路1和用于控制TDS测量电路1的控制模块2。在本实用新型实施例中，所述净水器的滤芯4用于过滤水中的固体颗粒、杀灭细菌和滤除有害化学成分等，水从入水口6流入，经过滤芯4过滤后从出水口5流入；TDS测量电路1用于直接测试入水口6和出水口5的水的TDS值；控制模块2用于控制TDS测量电路1，开始测试启动TDS测量电路1的单片机MCU，测试完成后关闭TDS测量电路1的单片机MCU停止测试。

[0060]在净水器没有进行净水之前，先用TDS测量电路1测一次该水的TDS测量值，然后自来水在经过净水器净水之后，再使用TDS测量电路1测试一次TDS测量值，两次TDS测量值的变化就是净水器的作用效果。净水器中的TDS值测量过程与控制器模组相同。本实用新型实施例净水器，用较简的电路和较少的元器件组成TDS测量电路，对出水口5和入水口6的水的TDS值进行测量，测量数据准确稳定，还节约了制造成本。[0061]本实用新型每个实施例中的TDS测试电路，在测试时，都是先将TDS测量电路的两个测试探头(TDS1、TDS2)放入待测液中，启动TDS测量电路的单片机MCU，单片机MCU输出一种通电时间间隔为预定时长的、可正负极翻转的周期性激励源信号，使测试探头(TDS1、TDS2)的电源极性反转，克服待测液的极化效应；并利用单片机MCU本身的可调、高速等特性，控制激励源信号的脉冲时间周期等，以较高的频率信号极性源来克服待测液中的电容效应；再用温度传感器20测试待测液的温度后，对不同温度下测量的待测液的TDS值进行温度补偿，从而得到稳定、准确的测量数据；在测试过程中，TDS测量电路的第一电阻R1和第二电阻R2起分压作用，使测得的电压信号因待测液的等效电阻阻值变化而变化率最大，提高测量精度。完成测试后，单片机MCU将测试值传输给显示装置显示。[0062]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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图1

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