什么是 TDS？

在討論如何使用我們的 8 位 MCU 測量總溶解固體 （TDS） 之前，讓我們簡要解釋一下什么是 TDS。TDS是決定給定水源質量的關鍵因素，可以理解為水中存在無機或不溶性鹽和少量有機物。雜質含量越高，溶液的導電性就越強，這可以通過使用測量溶液中離子數量的電導率探頭進行定量。例如，通過在水中加入鹽，水分子分離鈉離子和氯離子，從而提高溶液的電導率。這使得電流很容易被這些離子帶入溶液中。

那么，為什么要關心TDS？TDS可以通過測量存在的某些雜質的量來量化水質。溶解了過量這些物質的水對人類和環境有毒。高水平的TDS會干擾污水處理的有效性，導致城市管道中不必要的堆積，導致農作物的不安全施肥，并最終影響標準飲用水。

實施 TDS 測量工具

現在我們已經介紹了什么是TDS以及它們如何影響我們的日常生活，讓我們談談如何使用8位MCU實現TDS測量工具。測量TDS的方法之一是使用分壓器，如圖1所示。在該電路中，受污染的水充當可變電阻，可變電阻兩端的電壓可以使用模數轉換器（ADC）測量。根據這些值，可以計算出 TDS。使用分壓器，可以用最少的電路在很寬的范圍內測量TDS值。TDS的缺點之一是系統的精度會隨著時間的推移而降低，因為腐蝕會通過稱為電解的過程在探針上積聚，這導致需要定期清潔和/或重新校準探頭。此外，電解會導致H2O分裂，導致形成少量的氫氣和氧氣，這可能是危險的。

圖1：分壓器電路

另一種可用于測量TDS值的方法是使用運算放大器（op amp）作為弛豫振蕩器，如圖2所示。為了理解這種方法如何測量TDS值，讓我們簡要討論什么是松弛振蕩器。用于產生此結構的電路由一個電容器、多個電阻器和一個運算放大器組成。最初，運算放大器的輸入不平衡。為了糾正不平衡，運算放大器沿一個方向推動或拉動輸出。發生這種情況時，輸出發生偏移，運算放大器必須開始向相反方向移動，以嘗試抵消這種變化。輸出在此狀態下開始振蕩。這最終會在運算放大器的輸出端產生脈沖。

松弛振蕩器通過顯著降低探頭上積聚的腐蝕速率來提高TDS儀表的長期穩定性，因為探頭在零和正之間調節，從而減少了離子對探頭的吸引力。

TDS探頭作為運算放大器的輸入連接，并充當可變電阻（圖1中的R2）。電容的輸入值（圖1中的C2）決定了振蕩器的振蕩速度。通過改變該電容值，可以修改頻率范圍。

然后，運算放大器產生的脈沖可由捕獲/比較/PWM（CCP）外設捕獲。CCP捕獲運算放大器輸出，然后可用于計算脈沖時間段并轉換為TDS值。

圖2：松弛振蕩器電路

分壓器電路和松弛振蕩器電路都提供了使用我們的8位MCU測量TDS值的解決方案。

審核編輯：郭婷