测水笔的制作方法

本实用新型涉及测量领域，具体而言，涉及一种测水笔。

背景技术：

水是生命之源，人类在生产生活中都离不开水。在地球水圈中，可利用的淡水资源就只有河流、淡水湖和地下水的一部分，不到总量的1％。现如今随着社会经济的发展、科学的进步和人民生活水平的提高，环境污染越来越严重，其中，水环境污染最为严重。在水资源日益短缺的今天，水质问题受到了更多地关注，因此对水质进行测试能使我们更好地保护水资源。

而现有的测水笔往往在测量完成后需要人为地去查看获得该测水笔具体显示的读数，由于读数以及读数对应的水质标准往往比较复杂，不利于用户直观地了解所测量的水的水质。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种测水笔，以改善现有的测水笔不利于用户直观地了解所测量的水的水质的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种测水笔，与用户终端进行交互，测水笔包括：TDS采集模块、控制模块、短距离无线通信模块，所述TDS采集模块以及短距离无线通信模块均与所述控制模块相连接，所述TDS采集模块将待测溶液对应的输出频率发送给所述控制模块以使所述控制模块进行处理，所述控制模块将所述 输出频率进行处理后获得的TDS的值通过所述短距离无线通信模块发送至所述用户终端。

优选地，上述的测水笔，所述TDS采集模块包括多谐振荡电路，所述多谐振荡电路包括探针，所述探针与待测溶液相接触，所述多谐振荡电路根据所述待测溶液与探针构成的等效电阻，获得与所述待测溶液对应的输出频率，所述TDS采集模块将所述输出频率发送至所述控制模块。

所述探针与待测溶液可以构成一个等效电阻，多谐振荡电路可以获得该等效电阻的输出频率，即相当于获得待测溶液以及探针的输出频率，然后TDS采集模块将可以把输出频率发送给控制模块以供控制模块处理。

优选地，上述的测水笔，所述控制模块接收所述输出频率并根据所述输出频率、所述探针的有效长度、所述探针的有效横截面积以及所述多谐振荡电路中预定电容的值获得TDS的值。

具体地，所述控制模块可以根据输出频率、探针的有效长度、探针的有效横截面积以及多谐振荡电路中预定电容的值获得TDS的值。其中，探针的有效长度、探针的有效横截面积以及多谐振荡电路中预定电容的值是已知的，故TDS的值只与输出频率有关。所以获得输出频率以后就可以直接获得TDS的值了。

优选地，上述的测水笔，所述控制模块根据TDS＝(0.55～0.70)*f*L*C/0.722*S获得TDS的值，其中，f为与所述待测溶液对应的输出频率；L为所述探针的有效长度；C为所述多谐振荡电路中预定电容的值；S为所述探针的有效横截面积。

具体可以根据上述的公式获得TDS的值，在控制模块中录入相应的公式即可以使控制模块根据TDS采集模块获得的输出频率来计算出TDS的值。

优选地，上述的测水笔，所述多谐振荡电路还包括定时器，所述定时器的引脚与所述探针相连接。

具体地，所述定时器可以为555定时器，555定时器的DIS引脚以及THR引脚可以与探针相连接，而探针与待测溶液又可以形成等效电阻，故555定时器以及包括定时器的多谐振荡电路可以获得该等效电阻的输出频率。

优选地，上述的测水笔，所述控制模块包括A/D转换单元，所述A/D转换单元对所述TDS的值进行A/D转换，并将转换后的TDS的值发送给所述短距离无线通信模块。

所述控制模块可以根据输出频率获得TDS的值，所述控制模块通过模块内的A/D转换单元对TDS的值进行A/D转换后，可以将转换后的值发送给所述短距离无线通信模块。

A/D转换单元可以模拟量转换为数字量以方便用户对数字量更加直观地进行了解。

优选地，上述的测水笔，还包括温度采集模块，所述温度采集模块与所述控制模块相连接，所述温度采集模块将采集的温度数据发送至所述控制模块，所述控制模块对所述温度采集模块采集的温度数据进行处理后传递至所述短距离无线通信模块，所述短距离无线通信模块将接收到的数据发送至所述用户终端。

具体还可以包括温度采集模块，所述温度采集模块将采集到的温度数据发送给控制模块，控制模块对温度采集模块采集的温度进行处理并传递至短距离无线通信模块。

优选地，上述的测水笔，所述温度采集模块包括DS18B20温度传感器。

温度采集模块具体可以是DS18B20温度传感器，当然该温度采集模块还可以是其他型号的温度传感器，温度采集模块的具体类型不应该理解为是对本实用新型的限制。

优选地，上述的测水笔，所述控制模块包括MSP430G2553单片机。

具体地，所述控制模块具体可以是MSP430G2553单片机，当然，所述控制模块也可以是其他类型的单片机，例如STC89C52单片机，所述控制模块的具体类型不应该理解为是对本实用新型的限制。

优选地，上述的测水笔，所述短距离无线通信模块为蓝牙通信模块。

具体地，所述短距离无线通信模块还可以为其他的通信模块例如ZigBee模块，故短距离无线通信模块的具体类型不应该理解为是对本实用新型的限制。

本实用新型提供的测水笔与用户终端进行交互，并包括TDS采集模块、控制模块、短距离无线通信模块。TDS采集模块将待测溶液对应的输出频率发送给控制模块，以使所述控制模块进行处理。控制模块将输出频率进行处理后获得TDS的值，并将TDS的值传递至短距离无线通信模块。短距离无线通信模块将TDS的值发送至用户终端以便用户进行查看。与现有的测水笔相比，本实用新型实施例提供的测水笔有利于用户直观地了解所测量的水的水质。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对 于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的测水笔的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的TDS采集模块的电路图；

图3是本实用新型实施例提供的温度采集模块的电路图；

图4为本实用新型实施例提供的用户终端的界面图。

附图标记如下：

测水笔100；TDS采集模块110；多谐振荡电路111；温度采集模块120；控制模块130；A/D转换单元131；短距离无线通信模块140；用户终端200。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

请参照图1，图1示出了本实用新型实施例提供的一种测水笔100，该测水笔100可以与用户终端200进行交互，其包括TDS采集模块110、温度采集模块120、控制模块130和短距离无线通信模块140，TDS采集模块110以及温度采集模块120均与控制模块130相连接，控制模块130还与短距离无线通信模块140相连接。

TDS采集模块110包括多谐振荡电路111，详情请参见图2，多谐振荡电路111包括555定时器U1和两根探针(图未示)。555定时器U1的DIS引脚通过排针J1与两根探针中的一根探针相连接，555定时器U1的THR引脚通过排针J1与两根探针中的另一根探针相连接。555定时器U1的THR引脚通过导线依次经过电容C4、电容C3后与555定时器U1的Cvolt引脚相连接；555定时器U1的THR引脚与电容C4以及排针J1之间的位置引出一根导线与555定时器U1的TRIG引脚相连接。555定时器U1的GND引脚先与电容C3以及电容C4之间的导线连接后，再接地。

555定时器U1的Q引脚与三极管Q1的基极相连接，三极管Q1的发射极分别与555定时器U1的DIS引脚以及排针J1的第一引脚相连，三极管Q1的集电极则与555定时器U1的R引脚相连。555定时器U1的VCC引脚则分别与电源VCC、555定时器U1的R引脚以及三极管Q1的集电极相连。

温度采集模块120包括DS18B20温度传感器以及上拉电阻R1，详情请参见图3。DS18B20的Vcc引脚接电源Vcc，DS18B20的GND引脚接地，DS18B20的DA引脚通过上拉电阻R1与电源VCC相连。

可以理解，温度采集模块120可以为DS18B20温度传感器，也可以为其他的温度传感器，温度采集模块120的具体类型不应该理解为是对本实用新型的限制。

控制模块130包括A/D转换单元131，A/D转换单元131与多谐振荡电路111中的555定时器U1的Q引脚相连接；控制模块130还与温度采集模块120相连接。

控制模块130具体可以为MSP430G2553单片机，MSP430G2553单片机的A/D接口可以与555定时器U1的Q引脚相连接，MSP430G2553单片机的P1.7引脚与DS18B20的DA引脚相连接。

短距离无线通信模块140与控制模块130相连接。

短距离无线通信模块140具体可以为蓝牙通信模块。蓝牙通信模块可以为是BT05蓝牙模块，采用美国TI公司CC2541芯片，配置256Kb空间，遵循V4.0BLE蓝牙规范。该蓝牙模块支持AT指令，用户可根据需要更改串口波特率、设备名称、配对密码等参数，使用灵活。

所述短距离无线通信模块140还可以为其他的通信模块例如ZigBee模块，故短距离无线通信模块140的具体类型不应该理解为是对本实用新型的限制。

本实用新型实施例提供的测水笔100的工作原理是：将上述的两根探针放置于待测溶液中，多谐振荡电路111根据待测溶液与探针构成的等效电阻获得与待测溶液对应的输出频率，然后TDS采集模块110将获得的输出频率发送至控制模块130；控制模块130可以根据输出频率、探针的有效长度、探针的有效横截面积以及多谐振荡电路111中预定电容的值获得TDS的值。

具体地，可以根据TDS＝(0.55～0.70)*f*L*C/0.722*S获得TDS的值，其中，f为与所述待测溶液对应的输出频率；L为所述探针的有效长度；C为所述多谐振荡电路111中预定电容的值，具体为图2中电容C4的值；S为所述探针的有效横截面积。

导体的导电能力与导体的性质以及导体的长度和横截面积有关，关系为：其中R为电阻，L为导体的有效长度，S为导体的有效横截面积，ρ为电阻率。而电导的关系为：电导率K为电阻率的倒数，所以G＝KS/L。

由于TDS与电导率K之间存在显著地相关关系，溶解固体与电导之间的关系可用该经验公式估算：TDS＝(0.55～0.70)Ks。其中，Ks为25℃时水的电导率。

由f＝0.722/CR、ρ＝RS/L＝1/K以及TDS＝(0.55～0.70)Ks三式联立可得TDS＝(0.55～0.70)*f*L*C/0.722*S。其中f为输出频率，C为多谐振荡电路111中预定电容的值，R为电阻，ρ为电阻率，L为导体的有效长度，S为导体的有效横截面积，Ks为25℃时水的电导率。

因此，由TDS＝(0.55～0.70)*f*L*C/0.722*S可知，可以根据待测溶液的输出频率f得到TDS的值。

待测溶液的电导率受温度影响很大，溶液温度升高时，离子热运行加快，导电能力增加，溶液电导率增大；反之亦然。所以可以采用温度补偿方法，将任意温度的溶液进行温度补偿以补偿至基准温度25℃时该溶液的电导率。

当待测溶液的实际温度为25℃左右时，可以利用Ks＝Kt/[0.22t+0.45)]获得Ks，其中Ks为25℃时溶液的电导率，Kt为t℃下溶液的电导率，t为被测溶液的温度。

当待测溶液的实际温度距离25℃偏离较大时，应该根据不同的温度校正系数来进行计算，具体的温度补偿公式如下：

Ks＝Kt/(0.00169t+0.5583) 1℃≤t≤10℃

Ks＝Kt/(0.018t+0.5473) 10℃≤t≤20℃

Ks＝Kt/(0.00189t+0.5281) 20℃≤t≤30℃

Ks＝Kt/(0.022t+0.45) t≤1℃或t＞30℃

其中Ks为25℃时溶液的电导率，Kt为t℃下溶液的电导率，t为被测溶液的温度。

上述的温度补偿公式均可以存储于控制模块130，温度采集模块120可以获得待测溶液的实际温度并将获得的实际温度发送给所述 控制模块130，所述控制模块130根据上述的实际温度以及存储于控制模块130的温度补偿公式获得25℃时待测溶液的电导率。

请参见图4，图4示出了本实用新型实施例提供的用户终端200的界面图，短距离无线通信模块140将获得的TDS值发送至用户终端200，用户终端200接收并显示TDS值。其中的温馨提示可以表明TDS值所对应的水的品质，例如，当TDS值为13.0时，会显示“水质良好，可直接饮用”的提示。

短距离无线通信模块140具体可以为蓝牙通信模块。在具体使用该测水笔100以及与测水笔100交互的用户终端200时，可以将测水笔100有探针的一端放入待测液体，以使探针被完全浸泡在液体中，并开启该测水笔100。然后在用户终端200进入如图4示出的界面，并可以通过蓝牙的方式使用户终端200与该测水笔100连接。在一定时间后，测水笔100的如蓝牙通信模块将测试液体的TDS值传递至用户终端200，用户终端200接收并显示该TDS值。

如有需要，该测水笔100可以对室外的湖泊河流等水质进行检测。测水笔100的测试对应不应该理解为是对本实用新型的限制。

本实用新型提供的测水笔100与用户终端200进行交互，并包括TDS采集模块110、控制模块130、短距离无线通信模块140。TDS采集模块110将待测溶液对应的输出频率发送给控制模块130，以使所述控制模块130进行处理。控制模块130将输出频率进行处理后获得TDS的值，并将TDS的值传递至短距离无线通信模块140。短距离无线通信模块140将TDS的值发送至用户终端200以便用户进行查看。与现有的测水笔100相比，本实用新型实施例提供的测水笔100有利于用户直观地了解所测量的水的水质。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案 进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，指示的方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的方法或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。