TDS的检测电路和检测方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103675023 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103675023 A (21)申请号 201210337744.3 (22)申请日 2012.09.12 G01N 27/00(2006.01) (71)申请人 珠海格力电器股份有限公司 地址 519070 广东省珠海市前山金鸡西路六 号 (72)发明人 刘俊辉 王彤 吴伟宾 曹小林 韦国刚 唐琳 (74)专利代理机构 北京康信知识产权代理有限 责任公司 11240 代理人 吴贵明 张永明 (54) 发明名称 TDS 的检测电路和检测方法 (57) 摘要 本发明公开了一种 TDS 的检测电路和检

2、测方 法。该检测电路包括 ： 水质探针 ； 具有三条支路的 TDS 检测单元， 第一支路的第一端与水质探针的 第一端相连接， 第二支路的第一端与水质探针的 第二端相连接， 第三支路的第一端与水质探针的 第一端和 / 或第二端相连接 ； 以及处理单元， 第一 输出端与第一支路的第二端相连接， 第二输出端 与第二支路的第二端相连接第一输入端与第三支 路的第二端相连接， 两输出端交替输出脉冲信号， 输入端用于获取TDS检测单元检测到的TDS信号。 通过本发明， 向水质探针的两端交替加载电压驱 动水质探针工作， 避免由于对水质探针持续加载 直流电压而导致的电解反应， 提高了水质 TDS 检 测精度、

3、避免检测时对水质的影响以及延长水质 探针的使用寿命。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103675023 A CN 103675023 A 1/2 页 2 1. 一种 TDS 检测电路， 其特征在于， 包括 ： 水质探针， 设置于水溶液中 ； TDS 检测单元， 具有第一支路、 第二支路和第三支路， 其中， 所述第一支路的第一端与所 述水质探针的第一端相连接， 所述第二支路的第一端与所述水质探针的第二端相连接， 所 述第三支路的第

4、一端与所述水质探针的第一端和 / 或第二端相连接 ； 以及 处理单元， 所述处理单元的第一输出端与所述第一支路的第二端相连接， 所述处理单 元的第二输出端与所述第二支路的第二端相连接， 所述处理单元的第一输入端与所述第三 支路的第二端相连接， 所述第一输出端与所述第二输出端用于交替输出脉冲信号， 所述第 一输入端用于获取所述 TDS 检测单元检测到的 TDS 信号。 2. 根据权利要求 1 所述的 TDS 检测电路， 其特征在于， 还包括 ： 感温包 ； 以及 温度检测单元， 与所述感温包和所述处理单元分别相连接， 用于采集所述水溶液的温 度， 其中， 所述处理单元还包括第二输入端， 所述第二

5、输入端与所述温度检测单元相连接， 所述处理单元还用于根据所述 TDS 信号和所述水溶液的温度确定所述水溶液的 TDS 值。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的 TDS 检测电路， 其特征在于， 所述第三支路包括 ： 整流电路， 与所述水质探针相连接 ； 以及 滤波电路， 第一端与所述整流电路相连接， 第二端与所述处理单元的第一输入端相连 接。 4. 根据权利要求 3 所述的 TDS 检测电路， 其特征在于， 所述滤波电路包括 ： 第一电容 （C1） ， 第一端连接所述整流电路， 所述第一电容 （C1） 的第二端接地 ； 第二电容 （C2） ， 第一端连接所述整流电路， 所述第二电容 （C2

6、） 的第二端接地 ； 第一电阻 （R1） ， 第一端连接所述整流电路， 所述第一电阻 （R1） 的第二端接地 ； 第二电阻 （R2） ， 第一端连接所述整流电路， 所述第二电阻 （R2） 的第二端连接所述处理 单元的第一输入端 （Q-TDS） ； 以及 第三电容 （C3） ， 第一端连接于第一节点， 所述第三电容 （C3） 的第二端接地， 其中， 所述 第一节点为所述第二电阻 （R2） 的第二端与所述处理单元之间的节点。 5. 根据权利要求 4 所述的 TDS 检测电路， 其特征在于， 所述整流电路包括 ： 第一二极管 （D1） ， 正极连接所述水质探针的第一端， 所述第一二极管 （D1） 的

7、负极连接 所述第一电容 （C1） 的第一端 ； 以及 第二二极管 （D2） ， 正极连接所述水质探针的第二端， 所述第二二极管 （D2） 的负极连接 所述第一电容 （C1） 的第一端。 6. 根据权利要求 4 所述的 TDS 检测电路， 其特征在于， 所述整流电路包括 ： 第三二极管 （D3） ， 正极连接所述水质探针的第一端或第二端， 所述第三二极管 （D3） 的 负极连接所述第一电容 （C1） 的第一端。 7. 根据权利要求 4 所述的 TDS 检测电路， 其特征在于， 所述整流电路包括 ： 第四二极管 （D4） ， 正极连接所述水质探针的第一端， 所述第四二极管 （D4） 的负极连接 所

8、述第一电容 （C1） 的第一端， 第五二极管 （D5） ， 正极接地， 所述第五二极管 （D5） 的负极连接所述水质探针的第二 权 利 要 求 书 CN 103675023 A 2 2/2 页 3 端 ； 第六二极管 （D6） ， 正极连接所述水质探针的第二端， 所述第六二极管 （D6） 的负极连接 所述第一电容 （C1） 的第一端 ； 以及 第七二极管 （D7） ， 正极接地， 所述第七二极管 （D7） 的负极连接所述水质探针的第一 端。 8. 根据权利要求 1 或 2 所述的 TDS 检测电路， 其特征在于， 所述第一支路包括第三电阻 （R3） ， 所述第三电阻 （R3） 的第一端与所述水

9、质探针的第 一端相连接， 所述第三电阻 （R3） 第二端与所述处理单元的第一输出端 （Q-A） 相连接 ； 以及 所述第二支路包括第四电阻 （R4） ， 所述第四电阻 （R4） 的第一端与所述水质探针的第 二端相连接， 所述第四电阻 （R4） 第二端与所述处理单元的第二输出端 （Q-B） 相连接。 9. 根据权利要求 2 所述的 TDS 检测电路， 其特征在于， 所述温度检测单元包括 ： 第四电容 （C4） ， 第一端连接所述感温包， 所述第四电容 （C4） 的第二端接地 ； 第五电容 （C5） ， 第一端连接所述感温包， 所述第五电容 （C5） 的第二端接地 ； 第五电阻 （R5） ， 第一

10、端连接所述感温包， 所述第五电阻 （R5） 的第二端接地 ； 第六电阻 （R6） ， 第一端连接所述感温包， 所述第六电阻 （R6） 的第二端连接所述处理单 元的第二输入端 （Q-T） ； 以及 第六电容 （C6） ， 第一端连接于第二节点， 所述第六电容 （C6） 的第二端接地， 其中， 所述 第二节点为所述第六电阻 （R6） 的第二端与所述处理单元之间的节点。 10. 一种 TDS 检测方法， 其特征在于， 包括 ： 交替加载电压至水质探针的两端， 以驱动所述水质探针检测水溶液的 TDS ； 获取所述水质探针检测到的电压信号， 以得到 TDS 信号 ； 以及 根据所述 TDS 信号确定所述

11、水溶液的 TDS 值。 11. 根据权利要求 10 所述的 TDS 检测方法， 其特征在于， 还包括 ： 采集所述水溶液的温度， 其中， 根据所述TDS信号确定所述水溶液的TDS值包括 ： 根据所述TDS信号和所述水溶 液的温度确定所述水溶液的 TDS 值。 权 利 要 求 书 CN 103675023 A 3 1/8 页 4 TDS 的检测电路和检测方法 技术领域 0001 本发明涉及水处理领域， 具体而言， 涉及一种 TDS 的检测电路和检测方法。 背景技术 0002 溶解性总固体 （TDS， Total Dissolved Solids） 是指溶解于水中的固体的总量， 测 量单位为 pa

12、rts per millions 或 mg/L、 milligram/Liter， 物理意义为 1 升水中溶有多少 毫克溶解性总固体。通俗的讲， TDS 值代表了水中溶解物杂质含量， TDS 值越大， 说明水中的 杂质含量大， 水质差， 反之， 杂质含量小， 水质好。 0003 目前， 对于水质最有效的衡量标准便是水的 TDS 值的大小， 由于 TDS 值越大， 水的 导电性也越好， 其电导率值也越大 ； TDS 值越小， 导电性越差， 电导率也越小， 因而， 能够通 过采样电路获取水的导电程度来得到水的 TDS 值。 0004 现阶段， 饮用水的水质检测需要国家检测机关或者相应的检测机构使用

13、专用的、 精密的检测仪器来对水质进行检测和分析， 但是， 由于专用的、 精密的检测仪器成本昂贵， 很难在包括净水机、 饮水机等产品上得到普及。而采用现有技术中的采样电路时， 由于水 质探针两个针头一端会持续被加载一个直流电压， 导致水质探针针头在水中会发生电解反 应， 在电解反应中， 水质探针加载电压一端的针头会持续的失去电子， 促使水质探针加载电 压一端的针头进而损耗， 从而影响水质探针的使用寿命 ； 同时， 在电解反应的发生过程中， 水中的离子浓度 （水质探针针头附近的离子浓度） 会随着电解反应的持续而发生变化， 从而 影响检测精度 ； 第三， 持续性的电解反应会促使水中增加大量有害的离子

14、及离子化合物， 影 响水质的纯净度， 且增加了水体的污染。 0005 针对相关技术中对 TDS 检测时存在电解反应而影响水质探针的使用寿命、 影响检 测精度以及影响水质纯净度的问题， 目前尚未提出有效的解决方案。 发明内容 0006 本发明的主要目的在于提供一种 TDS 的检测电路和检测方法， 以解决对 TDS 检测 时存在电解反应而影响水质探针的使用寿命、 影响检测精度以及影响水质纯净度的问题。 0007 为了实现上述目的， 根据本发明的一个方面， 提供了一种 TDS 检测电路。 0008 根据本发明的TDS检测电路包括 ： 水质探针， 设置于水溶液中 ； TDS检测单元， 具有 第一支路、

15、 第二支路和第三支路， 其中， 第一支路的第一端与水质探针的第一端相连接， 第 二支路的第一端与水质探针的第二端相连接， 第三支路的第一端与水质探针的第一端和 / 或第二端相连接 ； 以及处理单元， 处理单元的第一输出端与第一支路的第二端相连接， 处理 单元的第二输出端与第二支路的第二端相连接， 处理单元的第一输入端与第三支路的第二 端相连接， 第一输出端与第二输出端用于交替输出脉冲信号， 第一输入端用于获取 TDS 检 测单元检测到的 TDS 信号。 0009 进一步地， 该检测电路还包括 ： 感温包 ； 以及温度检测单元， 与感温包和处理单元 分别相连接， 用于采集水溶液的温度， 其中，

16、处理单元还包括第二输入端， 第二输入端与温 说 明 书 CN 103675023 A 4 2/8 页 5 度检测单元相连接， 处理单元还用于根据 TDS 信号和水溶液的温度确定水溶液的 TDS 值。 0010 进一步地， 第三支路包括 ： 整流电路， 与水质探针相连接 ； 以及滤波电路， 第一端 与整流电路相连接， 第二端与处理单元的第一输入端相连接。 0011 进一步地， 滤波电路包括 ： 第一电容， 第一端连接整流电路， 第一电容的第二端接 地 ； 第二电容， 第一端连接整流电路， 第二电容的第二端接地 ； 第一电阻， 第一端连接整流 电路， 第一电阻的第二端接地 ； 第二电阻， 第一端连

17、接整流电路， 第二电阻的第二端连接处 理单元的第一输入端 ； 以及第三电容， 第一端连接于第一节点， 第三电容的第二端接地， 其 中， 第一节点为第二电阻的第二端与处理单元之间的节点。 0012 进一步地， 整流电路包括 ： 第一二极管， 正极连接水质探针的第一端， 第一二极管 的负极连接第一电容的第一端 ； 以及第二二极管， 正极连接水质探针的第二端， 第二二极管 的负极连接第一电容的第一端。 0013 进一步地， 整流电路包括 ： 第三二极管， 正极连接水质探针的第一端或第二端， 第 三二极管的负极连接第一电容的第一端。 0014 进一步地， 整流电路包括 ： 第四二极管， 正极连接水质探

18、针的第一端， 第四二极管 的负极连接第一电容的第一端， 第五二极管， 正极接地， 第五二极管的负极连接水质探针的 第二端 ； 第六二极管， 正极连接水质探针的第二端， 第六二极管的负极连接第一电容的第一 端 ； 以及第七二极管， 正极接地， 第七二极管的负极连接水质探针的第一端。 0015 进一步地， 第一支路包括第三电阻， 第三电阻的第一端与水质探针的第一端相连 接， 第三电阻第二端与处理单元的第一输出端相连接 ； 以及第二支路包括第四电阻， 第四 电阻的第一端与水质探针的第二端相连接， 第四电阻第二端与处理单元的第二输出端相连 接。 0016 进一步地， 温度检测单元包括 ： 第四电容，

19、第一端连接感温包， 第四电容的第二端 接地 ； 第五电容， 第一端连接感温包， 第五电容的第二端接地 ； 第五电阻， 第一端连接感温 包， 第五电阻的第二端接地 ； 第六电阻， 第一端连接感温包， 第六电阻的第二端连接处理单 元的第二输入端 ； 以及第六电容， 第一端连接于第二节点， 第六电容的第二端接地， 其中， 第 二节点为第六电阻的第二端与处理单元之间的节点。 0017 为了实现上述目的， 根据本发明的另一方面， 提供了一种 TDS 检测方法。 0018 根据本发明的 TDS 检测方法包括 ： 交替加载电压至水质探针的两端， 以驱动水质 探针检测水溶液的 TDS ； 获取水质探针检测到的

20、电压信号， 以得到 TDS 信号 ； 以及根据 TDS 信号确定水溶液的 TDS 值。 0019 进一步地， 该TDS检测方法还包括 ： 采集水溶液的温度， 其中， 根据TDS信号确定水 溶液的 TDS 值包括 ： 根据 TDS 信号和水溶液的温度确定水溶液的 TDS 值。 0020 通过本发明， 采用包括以下部分的 TDS 检测电路 ： 设置于水溶液中的水质探针 ； 具 有第一支路、 第二支路和第三支路的 TDS 检测单元， 其中， 第一支路的第一端与水质探针的 第一端相连接， 第二支路的第一端与水质探针的第二端相连接， 第三支路的第一端与水质 探针的第一端和 / 或第二端相连接 ； 以及处

21、理单元， 处理单元的第一输出端与第一支路的 第二端相连接， 处理单元的第二输出端与第二支路的第二端相连接， 处理单元的第一输入 端与第三支路的第二端相连接， 第一输出端与第二输出端用于交替输出脉冲信号， 第一输 入端用于获取 TDS 检测单元检测到的 TDS 信号， 通过处理单元交替输出脉冲信号向水质探 说 明 书 CN 103675023 A 5 3/8 页 6 针的两端交替加载电压， 避免由于对水质探针持续加载直流电压而导致的电解反应， 解决 了对 TDS 检测时存在电解反应而影响水质探针的使用寿命、 影响检测精度以及影响水质纯 净度的问题， 进而达到了提高水质 TDS 检测精度、 避免检

22、测时对水质的影响以及延长水质 探针使用寿命的效果。 附图说明 0021 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解， 本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。在附图中 ： 0022 图 1 是根据本发明第一实施例的 TDS 检测电路的原理框图 ； 0023 图 2 是根据本发明第二实施例的 TDS 检测电路的原理框图 ； 0024 图 3 是不同温度下的水质采样值 -TDS 曲线示意图 ； 0025 图 4 是根据本发明第一实施例的 TDS 检测电路的连接示意图 ； 0026 图 5 是根据本发明第二实施例的 TDS 检测电路的连接示意图 ； 00

23、27 图 6 是根据本发明第三实施例的 TDS 检测电路的连接示意图 ； 0028 图 7 是根据本发明第四实施例的 TDS 检测电路的连接示意图 ； 以及 0029 图 8 是根据本发明实施例的 TDS 检测方法的流程图。 具体实施方式 0030 需要说明的是， 在不冲突的情况下， 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 0031 图 1 是根据本发明第一实施例的 TDS 检测电路的原理框图， 如图 1 所示， 该 TDS 检 测电路包括水质探针、 TDS 检测单元和处理单元。 0032 水质探针设置于水溶液中， 通过驱动电压信号驱动，

24、用于检测水溶液的 TDS， 其中， 该驱动电压信号能够在水质探针的两端交替加载电压。具体地， 驱动电压信号由处理单元 产生， 该处理单元具有第一输出端和第二输出端， 两个输出端交替输出脉冲信号， 且第一输 出端经由 TDS 检测单元的第一支路与水质探针的第一端相连接， 第二输出端经由 TDS 检测 单元的第二支路与水质探针的第二端相连接， 其中， 当第一输出端输出高电平时， 水质探针 的第一端为高电平， 第二端为低电平 ； 当第二输出端输出高电平时， 水质探针的第二端为高 电平， 第一端为低电平， 从而实现交替加载电压到水质探针的两端。 0033 水质探针在驱动电压信号的驱动下， 产生表征水溶

25、液 TDS 的检测电压， TDS 检测单 元的第三支路一端连接水质探针， 另一端连接至处理单元的第一输入端， 第三支路采集水 质探针产生的检测电压以形成TDS信号， 并将该TDS信号输入至处理单元， 以使处理单元根 据该 TDS 信号确定水溶液的 TDS 值。 0034 其中， 处理单元在逻辑上包括信号发生部分和信号处理部分， 可分别由不同的芯 片实现， 也可由同一芯片实现。 0035 在该实施例中， 通过处理单元的两个输出口交替输出脉冲信号， 来交替加载电压 至水质探针的两端， 从而避免对水质探针持续加载直流电压而导致水质探针在水溶液中发 生电解反应， 进而提高了水质 TDS 检测精度、 避

26、免检测时对水质的影响并能够延长水质探 针的使用寿命。 说 明 书 CN 103675023 A 6 4/8 页 7 0036 采用该实施例提供的 TDS 检测电路， 避免使用直流电压来为水质探针提供电压驱 动信号， 从而能够防止水质探针在对饮用水进行水质检测的时候发生电解反应， 电解析出 的离子和离子化合物对饮用水产生二次污染， 且水质探针的检测针头可使用食品级安全检 测材料， 进一步保证水质检测的精准度和防止其在水中发生化学反应。 0037 由于该实施例能够避免水质探针在水中产生电解的反应现象， 所以能够延长水质 探针的使用寿命 ； 同时， 交替式的电压驱动可以稳定的促使水质探针进行 TDS

27、 值的采样， 不 会由于电解反应导致水质离子浓度发生变化， 而干扰水质探针检测时的采样精度。这种交 替式的电压驱动方式类似于交流驱动， 检测的都是 1/f（f 为脉冲信号的频率） 时刻的采 样值， 快速采样可以避免因为水体中产生出来的离子或者液体的流动性对采样稳定性的影 响。 0038 图 2 是根据本发明第二实施例的 TDS 检测电路的原理框图， 如图 2 所示， 该 TDS 检 测电路包括水质探针、 TDS 检测单元、 感温包、 温度检测单元和处理单元。 0039 其中， 水质探针设置于水溶液中， 通过驱动电压信号驱动， 用于检测水溶液的 TDS， 该驱动电压信号由处理单元产生， 并经由

28、TDS 检测单元加载至水质探针， 以交替加载电压 至水质探针的两端。水质探针在驱动电压信号的驱动下， 产生表征水溶液 TDS 的检测电压， TDS检测单元采集水质探针产生的检测电压以形成TDS信号， 并将该TDS信号输入至处理单 元。 0040 在水质探针检测水溶液 TDS 的同时， 通过设置感温包实时检测水溶液的温度。温 度检测单元与感温包和处理单元分别相连接， 采集感温包检测到的水溶液的温度， 并将检 测到的温度输入至处理单元， 处理单元根据水溶液的温度和TDS信号确定水溶液的TDS值。 0041 经发明人研究发现， 如图 3 所示， 对于相同的水质 TDS， 当水温不同时， TDS 信号

29、对 应的 TDS 采样值不同， 例如， 当 TDS 为 25mg/L 时， 水温为 1时获得的采样值为 185， 而水温 为25时获得的采样值小于175， 因而， 在水质TDS检测时， 如果不考虑水温的影响， 那么处 理单元确定的 TDS 不准确。 0042 在该实施例中， 将水溶液溶液的温度作为确定TDS的条件， 以克服水温对TDS准确 性的影响， 从而提高了水质 TDS 检测的准确性。 0043 优选地， 处理单元根据水溶液的温度和 TDS 采样值 （TDS 信号对应的采样值） 确定 水溶液的 TDS 值时， 首先根据水溶液的温度修正水质采样值， 然后根据修正后的采样值以 及预设的采样值-

30、TDS曲线， 确定水溶液的TDS， 其中， 当预设的采样值-TDS曲线是水温为第 一温度时的采样值 -TDS 曲线时， 根据水溶液的温度修正水质采样值包括采用以下公式修 正 ： 0044 TDS_AD修正后=TDS_AD修正前+（T水-T1） % T 0045 其中， TDS_AD修正后为修正后的水质采样值， TDS_AD修正前为获取到的水质采样值， T水 为水溶液的温度， T1为第一温度， T 为预设补偿温度。 0046 如图 3 所示， 由于水溶液的温度小于 20时， 相同 TDS 下， 不同温度时测得的水质 采样值差异较大， 进一步优选地， 当水溶液的温度小于 20时， 处理单元采样上述

31、修正采样 值的方法确定水溶液的 TDS 值。 0047 例如， 通过检测水质 TDS 的专用电导仪 （精度高、 价格昂贵） 检测 1和 10下不 同 TDS 值时的水质采样值， 得到预设的采样值 -TDS 曲线， 当水溶液的温度为 4时， 处理 说 明 书 CN 103675023 A 7 5/8 页 8 单元接收到 TDS 信号后， 对 TDS 信号对应的采样值进行修正 ： TDS_AD修正后=TDS_AD修正前+ （4-1） %2， 然后通过 1下的采样值 -TDS 曲线确定水溶液的 TDS ； 当水溶液的温度为 15 时， 处理单元接收到 TDS 信号后， 对 TDS 信号对应的采样值进

32、行修正 ： TDS_AD修正后=TDS_AD修 正前+（15-10） %2， 然后通过 10下的采样值 -TDS 曲线确定水溶液的 TDS。 0048 优选地， 处理单元预设多个温度范围， 不同温度范围对应不同的基准温度， 预存有 每个基准温度时的采样值 -TDS 曲线， 处理单元根据水溶液的温度和 TDS 采样值 （TDS 信号 对应的采样值） 确定水溶液的 TDS 值时， 先确定水溶液的温度处于哪一个温度范围， 然后根 据确定的温度范围确定水溶液的温度对应的基准温度， 最后根据水质采样值和确定的基准 温度的采样值 -TDS 曲线， 确定水溶液的 TDS。 0049 如图 3 所示， 由于水

33、溶液的温度大于或等于 20时， 相同 TDS 下， 不同温度时测得 的水质采样值差异较小， 则采用相近温度时的水质采样值代替实际获取的水质采样值来确 定水溶液的 TDS， 方法简单且对 TDS 的准确性影响小， 因此， 进一步优选地， 当水溶液的温度 大于或等于 20时， 处理单元采样上述预设多个基准温度的方法确定水溶液的 TDS 值。 0050 例如， 预设的某个温度范围为 27 31， 该温度范围对应的基准温度为 29， 通 过检测水质TDS的专用电导仪 （精度高、 价格昂贵） 检测29下不同TDS时的水质采样值， 得 到预设的采样值-TDS曲线， 当水溶液的温度为28时， 处理单元确定水

34、温处于2731， 进而确定基准温度为29， 最后根据水质采样值和29的采样值-TDS曲线， 确定水溶液的 TDS。 0051 采用上述的优选实施例， 只需预存基准温度下的采样值 -TDS 曲线， 并在不同水溶 液温度采用不同的方法确定水溶液的TDS值， 便可准确的得到水溶液的TDS值， 通过简易检 测电路即可实现复杂设计仪器检测效果， 简单方便， 节省 TDS 的检测成本。 0052 图 4 是根据本发明第一实施例的 TDS 检测电路的连接示意图， 如图 4 所示， TDS 检 测电路的水质探针CN1用于检测水溶液的TDS， 其驱动电压信号由处理单元经由TDS检测单 元提供。 0053 处理单

35、元通过单片机 （图中未示出） 实现， 具有第一输出口 Q-A、 第二输出口 Q-B 和 第一输入口 Q-TDS。 0054 TDS 检测单元的第一支路包括第三电阻 R3， 第三电阻 R3 的第一端与水质探针 CN1 的第一端相连接， 第三电阻 R3 的第二端连接至单片机的第一输出口 Q-A。 0055 TDS 检测单元的第二支路包括第四电阻 R4， 第四电阻 R4 的第一端与水质探针 CN1 的第二端相连接， 第四电阻 R4 第二端连接至单片机的第二输出口 Q-B。 0056 TDS检测单元的第三支路包括第一二极管D1、 第二二极管D2、 第一电容C1、 第二电 容 C2、 第三电容 C3、

36、第一电阻 R1 和第二电阻 R2， 其中， 第一二极管 D1 的正极连接水质探针 CN1 的第一端， 第一二极管 D1 的负极连接第一电容 C1 的第一端 ； 第二二极管 D2 的正极连 接水质探针 CN1 的第二端， 第二二极管 D2 的负极连接第一电容 C1 的第一端 ； 第一电容 C1 的第一端与第一二极管 D1 和第二二极管 D2 的负极均连接， 第一电容 C1 的第二端接地 ； 第 二电容 C2 和第一电阻 R1 分别与第一电容 C1 并联 ； 第二电阻 R2 的第一端与第一二极管 D1 和第二二极管 D2 的负极均连接， 第二电阻 R2 的第二端连接单片机的第一输入口 Q-TDS

37、； 在 第二电阻R2的第二端与单片机之间设置一个节点， 第三电容C3的第一端连接至该节点， 第 三电容 C3 的第二端接地。 说 明 书 CN 103675023 A 8 6/8 页 9 0057 该电路的工作原理如下 ： 当检测电路中的第一输入口 Q-A 输入高电平时， 对应的 第二输入口 Q-B 输入为低电平， 然后由第三电阻 R3 与测量溶液的电导率加第四电阻 R4 总 阻值来进行分压， 电压经过第一二极管 D1， 并经过滤波第一电容 C1 和第二电容 C2 进行滤 波， 然后经过第二电阻 R2（即限流电阻） 和第三电容 C3（即滤波电容） 并由芯片检测口进行 电压检测 ； 反之， 当检

38、测电路中的第二输入口 Q-B 输入高电平时， 对应的第一输入口 Q-A 输 入为低电平， 然后由第四电阻R4与测量溶液的电导率加第三电阻R3总阻值来进行分压， 电 压经过第二二极管D2， 并经过滤波第一电容C1和第二电容C2进行滤波， 然后经过第二电阻 R2 和第三电容 C3 并由芯片检测口进行电压检测， 第一电阻 R1 为第一电容和第二电容的放 电电阻， 并且电路输入高低电平的频率为 50KHz。 0058 单片机通过两个输出口交替输出一定频率的脉冲信号， 例如正弦波脉冲信号或矩 形波脉冲信号， 来交替加载电压到水质探针的两端， 从而避免持续的直流作用导致水质探 针在水溶液中发生电解反应。

39、0059 图 5 是根据本发明第二实施例的 TDS 检测电路的连接示意图， 如图 5 所示， TDS 检 测电路的水质探针CN1用于检测水溶液的TDS， 其驱动电压信号由处理单元经由TDS检测单 元提供。 0060 处理单元通过单片机 （图中未示出） 实现， 具有第一输出口 Q-A、 第二输出口 Q-B 和 第一输入口 Q-TDS。 0061 TDS 检测单元的第一支路包括第三电阻 R3， 第三电阻 R3 的第一端与水质探针 CN1 的第一端相连接， 第三电阻 R3 的第二端连接至单片机的第一输出口 Q-A。 0062 TDS 检测单元的第二支路包括第四电阻 R4， 第四电阻 R4 的第一端与

40、水质探针 CN1 的第二端相连接， 第四电阻 R4 第二端连接至单片机的第二输出口 Q-B。 0063 TDS检测单元的第三支路包括第三二极管D3、 第一电容C1、 第二电容C2、 第三电容 C3、 第一电阻 R1 和第二电阻 R2， 其中， 第三二极管 D3 的正极连接水质探针 CN1 的第一端， 第三二极管 D3 的负极连接第一电容 C1 的第一端 ； 第一电容 C1 的第一端与第三二极管 D3 的负极连接， 第一电容 C1 的第二端接地 ； 第二电容 C2 和第一电阻 R1 分别与第一电容 C1 并 联 ； 第二电阻 R2 的第一端与第三二极管 D3 的负极连接， 第二电阻 R2 的第二

41、端连接单片机 的第一输入口 Q-TDS ； 在第二电阻 R2 的第二端与单片机之间设置一个节点， 第三电容 C3 的 第一端连接至该节点， 第三电容 C3 的第二端接地。 0064 该电路的工作原理如下 ： 当检测电路中的第一输入口 Q-A 输入高电平时， 对应的 第二输入口 Q-B 输入为低电平， 然后由第三电阻 R3 与测量溶液的电导率加第四电阻 R4 总 阻值来进行分压， 电压经过第三二极管 D3， 并经过滤波第一电容 C1 和第二电容 C2 进行滤 波， 然后经过限流电阻 R2 和滤波电容 C3 并由芯片检测口进行电压检测 ； 反之， 当检测电路 中的第二输入口Q-B输入高电平时， 对

42、应的第一输入口Q-A输入为低电平， 然后由第四电阻 R4与测量溶液的电导率加第三电阻R3总阻值来进行分压， 电压经过第三二极管D3， 并经过 滤波第一电容 C1 和第二电容 C2 进行滤波， 然后经过限流电阻 R2 和滤波电容 C3 并由芯片 检测口进行电压检测 ； 第一电阻 R1 为第一电容和第二电容的放电电阻， 并且电路输入高低 电平的频率为 50KHz。 0065 图 6 是根据本发明第三实施例的 TDS 检测电路的连接示意图， 如图 6 所示， TDS 检 测电路的水质探针CN1用于检测水溶液的TDS， 其驱动电压信号由处理单元经由TDS检测单 说 明 书 CN 103675023 A

43、 9 7/8 页 10 元提供。 0066 处理单元通过单片机 （图中未示出） 实现， 具有第一输出口 Q-A、 第二输出口 Q-B 和 第一输入口 Q-TDS。 0067 TDS 检测单元的第一支路包括第三电阻 R3， 第三电阻 R3 的第一端与水质探针 CN1 的第一端相连接， 第三电阻 R3 的第二端连接至单片机的第一输出口 Q-A。 0068 TDS 检测单元的第二支路包括第四电阻 R4， 第四电阻 R4 的第一端与水质探针 CN1 的第二端相连接， 第四电阻 R4 第二端连接至单片机的第二输出口 Q-B。 0069 TDS 检测单元的第三支路包括第四二极管 D4、 第五二极管 D5、

44、 第六二极管 D6、 第 七二极管 D7、 第一电容 C1、 第二电容 C2、 第三电容 C3、 第一电阻 R1 和第二电阻 R2， 其中， 第 四二极管 D4 的正极连接水质探针 CN1 的第一端， 第四二极管 D4 的负极连接第一电容 C1 的 第一端 ； 第五二极管 D5 的正极接地， 第五二极管 D5 的负极连接水质探针 CN1 的第二端 ； 第 六二极管 D6 的正极连接水质探针 CN1 的第二端， 第六二极管 D6 的负极连接第一电容 C1 的 第一端 ； 第七二极管 D7 的正极接地， 第七二极管 D7 的负极连接水质探针 CN1 的第一端 ； 第 一电容 C1 的第一端与第四二

45、极管 D4 和第六二极管 D6 的负极分别相连接， 第一电容 C1 的 第二端接地 ； 第二电容C2和第一电阻R1分别与第一电容C1并联 ； 第二电阻R2的第一端与 第四二极管 D4 和第六二极管 D6 的负极均连接， 第二电阻 R2 的第二端连接单片机的第一输 入口 Q-TDS ； 在第二电阻 R2 的第二端与单片机之间设置一个节点， 第三电容 C3 的第一端连 接至该节点， 第三电容 C3 的第二端接地。 0070 该电路的工作原理如下 ： 当检测电路中的第一输入口 Q-A 输入高电平时， 对应的 第二输入口 Q-B 输入为低电平， 然后由第三电阻 R3 与测量溶液的电导率加第四电阻 R4

46、 总 阻值来进行分压， 电压经过第四二极管 D4， 并经过滤波第一电容 C1 和第二电容 C2 进行滤 波， 然后经过限流电阻 R2 和滤波电容 C3 并由芯片检测口进行电压检测 ； 反之， 当检测电路 中的第二输入口Q-B输入高电平时， 对应的第一输入口Q-A输入为低电平， 然后由第四电阻 R4与测量溶液的电导率加第三电阻R3总阻值来进行分压， 电压经过第六二极管D6， 并经过 滤波第一电容 C1 和第二电容 C2 进行滤波， 然后经过限流电阻 R2 和滤波电容 C3 并由芯片 检测口进行电压检测 ； 第一电阻 R1 为第一电容和第二电容的放电电阻， 并且电路输入高低 电平的频率为 50KH

47、z。 0071 图 7 是根据本发明第四实施例的 TDS 检测电路的连接示意图， 该实施例包括图 4 至图 6 中任意实施例提供的水质探针和 TDS 检测单元， 还包括感温包 CN2 和温度检测电路。 0072 处理单元通过单片机 （图中未示出） 实现， 具有第一输出口Q-A、 第二输出口Q-B、 第 一输入口 Q-TDS 和第二输入口 Q-T。 0073 其中， 该实施例中的 TDS 检测单元在上文中已做详细描述， 此处不再重复。如图 7 所示， 温度检测单元包括第四电容 C4、 第四电容 C5、 第六电容 C6、 第五电阻 R5 和第六电阻 R6， 其中， 第四电容 C4 的一端连接感温包

48、， 另一端接地 ； 第五电容 C5 和第五电阻 R5 分别于 第四电容 C4 并联 ； 第六电阻 R6 的第一端与 CN2 连接， 第六电阻 R6 的第二端连接单片机的 第二输入口 Q-T ； 在第六电阻 R6 的第二端与单片机之间设置一个节点， 第六电容 C6 的第一 端连接至该节点， 第六电容 C6 的第二端接地。 0074 该电路的工作原理如下 ： 感温包的一端接 +5V 电源， 另一端接滤波电容、 放电电阻 和限流电阻。当温度不同， 即感温包中的热敏电阻所呈现出来的阻值也不同， 即 +5V 经过热 说 明 书 CN 103675023 A 10 8/8 页 11 敏电阻分压后的电压经过

49、第四电容 C4 和第五电容 C5 进行滤波， 再经过限流电阻 R6 和滤波 电容C6， 然后由芯片检测端口进行电压检测。 第五电阻R5为第四电容和第五电容的放电电 阻， 并且电路输入高低电平的频率为 50KHz， 0075 在水质探针检测水溶液TDS的同时， 通过设置感温CN2包实时检测水溶液的温度， 单片机根据水溶液的温度和 TDS 信号确定水溶液的 TDS 值。 0076 图 7 是根据本发明实施例的 TDS 检测方法的流程图， 如图 7 所示， 该方法包括如下 的步骤 S102 至步骤 S106 ： 0077 步骤 S102 ： 交替加载电压至水质探针的两端， 以驱动水质探针检测水溶液的 TDS， 其中， 水质探针设置于水溶液中， 通过驱动电压信号驱动， 该驱动电压信号能够在水质探针 的两端交替加载电压。 0078 步骤 S104 ： 获取水质探针检测到的电压信号， 以得到 TDS 信号。 0079 水质探针在驱