TDScc（外科医生的反渗透净水机的控制主板）系列连载—

很幸运地我在网络上获得了瑞萨电子（Renesas Electronics）公开的全套RL78/G11 TDS水质测试笔资料。

（详见：

https://www.renesas.com/zh-cn/solutions/renesas-easygo/example/demo-set.html#rl78g11-tds-water-quality-tester ）

电路原理图

TDS测量以及温度测量流程图

TDS计算的源程序（关键是温度补偿的参数！）

void R_TDS_Calculate(uint16_t adcr_average_value)

{

uint16_t tds_resister, siemens_value;

float electornic_conductor,temperature;

g_tds_ProbeShortConnect = 0;

adcr_average_value = adcr_average_value - 15;

if(adcr_average_value >= 0x3e6)

{

g_tds_Value = 0;

}

else if(adcr_average_value <= 10)

{

g_tds_ProbeShortConnect = 1;

}

else

{

tds_resister = (uint32_t)adcr_average_value * 1500 / (1024 - adcr_average_value);

siemens_value = POLAR_CONSTANT / tds_resister;

temperature = g_Temperature[0] + (float)g_Temperature[1] / 10;

if (g_Temperature[0] <= 10)

{

electornic_conductor = siemens_value / (0.0169 * temperature + 0.5583);

}

else if (g_Temperature[0] <= 20)

{

electornic_conductor = siemens_value / (0.018 * temperature + 0.5473);

}

else if (g_Temperature[0] <= 30)

{

electornic_conductor = siemens_value / (0.0189 * temperature + 0.5281);

}

else

{

electornic_conductor = siemens_value / (0.022 * temperature + 0.45);

}

g_tds_Value = electornic_conductor * TDS_COEFFICIENT / 100;

}

难题：RL78/G11型号MCU无足够IO以扩展出对系统多个继电器、电磁阀的控制。唯有消化其原理后选择其它适用MCU来组建系统。

我的TDS检测方案

考虑51系列单片机比较普及（其实是我根本什么都不会，手头有本单片机入门书《爱上单片机》（杜洋），觉得行，就决定了），故选用带AD功能的STC12C2052AD搭建实验电路。

电路设计

电路特点。STC12C2052AD的P1.5（经R8分压后的TDS）与P1.6（TB）强推挽输出驱动方波电压至TDS探测电极，P1.7为ADC状态，将TDS端（电极间导电的水等效于电阻，与R8形成分压）的电压模数变换。C2为滤波电容。考虑目标水样TDS较低，电阻值达数十k（本例探头下），故R8分压电阻较参考电路为大（10到20k），以在8位ADC下能在低TDS区间有较高分辨率。

困难

1.无法照搬转换系数TDS_COEFFICIENT 。因为探头导电面积、探头距离等会直接影响到检测出来的电压，进而影响结果。这影响关系的计算非常复杂。另外，考虑到DIY的条件，统一探头材质、尺寸是非常不现实的。但情况并不悲观，因为我们检测TDS变化才是关键，精确度不重要！所以，直接用已知TDS值的水去标定（就是确定计算系数）会简单、可行。你手头应该就有一只TDS检测笔吧，几十块钱而已。没的就去买。

2.8位的51MCU运算能力太弱了，特别是浮点运算！庆幸的是，TDS结果肯定不会太大，产水能到255ppm（0xff）或99（两位LED数码管显示）就非常恐怖了。我轻易就把运算都变换成8位或16位整形的简单运算了，而且对精度和溢出都作了很好的考虑。

源代码（节选）

unsigned char tds_ads_v = 0 ; //TDS平均ADC值

unsigned char TDS = 0 ; //TDS值

unsigned char TEMP = 0 ; //温度值

sbit TA=P1^5 ; //P1^5与P1^6输出驱动电压

sbit TB=P1^6 ;

#define K_TDS 90 //TDS转换系数（需按探头参数调整）

void TDS_Calculate(u8 tds_v)

{

unsigned int tk = 0 ;

unsigned int tds_t = 0 ;

if( tds_v > 252 ) //下限

{

TDS = 0 ;

}

else if( tds_v < 10 ) //上限

{

TDS = 99 ;

}

else

{

if (TEMP <= 10)

{

tk = 17 * TEMP + 558 ;

}

else if (TEMP <= 20)

{

tk = 18 * TEMP + 547 ;

}

else if (TEMP <= 30)

{

tk = 19 * TEMP + 528 ;

}

else

{

tk = 22 * TEMP + 450 ;

}

tds_t = 255 - tds_v ;

tds_t <<= 8 ; //左移位8次，扩大被除数可多保留有效位。

tds_t = tds_t / tk ;

tds_t = tds_t * K_TDS ; //乘后再除，增加得数有效值

TDS = tds_t / tds_v ;

}

上面是第一代（试验版）方案。而在第3代控制板，采用了新的驱动电路，只需使用两个IO端口，而且能够在负脉冲周期也能采样一次，所以速度加倍。同时，这两个端口驱动一个由两个MOS管构成的与门电路，作为蜂鸣器的驱动。总的效果就是节省了端口之余还增加了功能，同时检测速度还加倍。当然，编程难度会增加。

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