本发明涉及智能家居技术领域，尤其是涉及一种tds检测装置及净水壶。
背景技术：
tds(totaldissolvedsolids，总溶解固体)，又称溶解性固体总量，测量单位为ppm(partpermillion)，即毫克/升(mg/l)，它表明1升水中溶有多少毫克溶解性固体。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，反之，说明水中的杂质含量小。
tds检测是指测量水中溶解的总固体的含量。tds值与电导率成正比关系，基于此，tds检测的主要过程是，在水中插入一对电极，通电之后在电场的作用下，带电离子产生一定方向的移动，使电极间的水溶液产生电流，测量两电极间的电压，由电压换算为水溶液的电导率，再由电导率换算为tds值，从而完成tds检测。
目前，tds检测一般采用电池供电、按钮激活方式来启动，由于人工按下启动按钮启动tds检测装置后，无论是否需要进行tds检测，tds检测装置均处于高功耗的工作模式，这样会导致电能消耗大、电池的使用时间短、tds检测装置的寿命短。另外，长期在两个电极上加同一方向的电压会导致极化现象，电极上会产生电解质，影响测量精度和水质。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种tds检测装置及净水壶，以减少电能消耗，延长tds检测装置的寿命，以及缓解极化现象，提高测量精度，减少对被测水体水质的影响。
第一方面，本发明实施例提供了一种tds检测装置，包括：微控制单元mcu控制器、以及分别与所述mcu控制器连接的水质探针、采样电阻、触发电阻和电源；
所述水质探针包括第一电极和第二电极，所述电源的高电平端与所述触发电阻的一端连接，所述触发电阻的另一端与所述第一电极连接，所述第二电极与所述电源的低电平端连接，以在所述水质探针插入被测水体中时使所述电源、所述触发电阻、所述水质探针和所述被测水体形成电流回路；
所述触发电阻和所述第一电极的连接端与所述mcu控制器的第一接口连接，所述mcu控制器用于通过所述第一接口获取形成电流回路时所述触发电阻产生的触发信号，启动所述tds检测装置的检测模式；
所述第二电极和所述电源的连接端与所述mcu控制器的第二接口连接；所述采样电阻连接在所述第二电极和所述mcu控制器的采样接口之间；所述mcu控制器还用于在所述检测模式下，通过所述第一接口和所述第二接口分别输出方向反向的脉冲信号，并通过所述采样电阻采集所述第一电极和所述第二电极之间的电压数据，输出与所述电压数据对应的tds值。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述tds检测装置还包括与所述mcu控制器连接的定时器；
所述mcu控制器还用于在启动所述检测模式的同时启动所述定时器，当接收到所述定时器发送的中断信号时关闭所述检测模式，并启动所述tds检测装置的待机模式。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述tds检测装置还包括滤波电路，所述第二电极通过所述滤波电路与所述电源的低电平端连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述mcu控制器包括两个脉冲宽度调制pwm模块，两个所述pwm模块分别与所述第一接口和所述第二接口一一对应连接；两个所述pwm模块用于产生两个方向相反的频率周期性变化的脉冲信号。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述tds检测装置还包括电源监测模块；
所述电源监测模块分别与所述电源和所述mcu控制器连接，用于为所述电源提供过放电保护，以及当监测到所述电源处于充电状态时，向所述mcu控制器发送充电信号；所述mcu控制器还用于接收到所述充电信号后，启动所述tds检测装置的检测模式。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述tds检测装置还包括与所述电源连接的usb充电模块，所述usb充电模块用于为所述电源提供usb充电方式。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述tds检测装置还包括显示屏；所述显示屏分别与所述电源和所述mcu控制器连接，用于显示所述tds值。
结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述tds检测装置还包括计时模块；所述计时模块分别与所述电源和所述mcu控制器连接，用于计算所述tds检测装置的使用时间。
结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述tds检测装置还包括功能按钮；所述功能按钮分别与所述电源和所述mcu控制器连接，用于提供开关机功能、使用时间查询功能和重置功能。
第二方面，本发明实施例还提供一种净水壶，包括壶本体和如上述第一方面的tds检测装置；所述tds检测装置设置在所述壶本体内。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例中，tds检测装置包括：微控制单元mcu控制器、以及分别与mcu控制器连接的水质探针、采样电阻、触发电阻和电源；水质探针包括第一电极和第二电极，在水质探针插入被测水体中时，电源、触发电阻、水质探针和被测水体形成电流回路，且形成电流回路时触发电阻与第一电极的连接端的电压从高变低，产生触发信号；触发电阻和第一电极的连接端与mcu控制器的第一接口连接，mcu控制器用于通过第一接口获取该触发信号，启动tds检测装置的检测模式，并在该检测模式下，通过第一接口和第二接口分别输出方向反向的脉冲信号，并通过采样电阻采集第一电极和第二电极之间的电压数据，输出与该电压数据对应的tds值。这样，在水质探针遇水后自动启动检测模式，未遇水时不会自动启动检测模式，可以避免tds检测装置一直处于高功耗的检测模式，从而减少电能消耗，延长该装置的寿命；在tds检测过程中，通过第一接口和第二接口分别输出方向反向的脉冲信号，缓解了极化现象，从而提高了测量精度，减少了对被测水体水质的影响。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的tds检测装置的第一种结构示意图；
图2为本发明实施例提供的tds检测装置的电路原理图；
图3为本发明实施例提供的tds检测装置的第二种结构示意图；
图4为本发明实施例提供的净水壶的结构示意图。
图标：
110-mcu控制器；111-第一接口；112-第二接口；113-采样接口；120-水质探针；121-第一电极；122-第二电极；130-采样电阻；140-触发电阻；150-电源；301-tds检测电路模块；302-纽扣锂电池；303-dw01+8205a锂电监测模块；304-bq2057cusb充电模块；305-ssd1306oled显示模块；306-ds1302计时模块；41-tds检测装置；42-壶本体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前tds检测一般采用电池供电、按钮激活方式来启动，无论是否需要进行tds检测，tds检测装置均处于高功耗的工作模式，导致电池的使用时间短、tds检测装置的寿命短。基于此，本发明实施例提供的一种tds检测装置及净水壶，可以避免tds检测装置一直处于高功耗的检测模式，减少电能消耗，延长tds检测装置的寿命，以及缓解极化现象，提高测量精度，减少对被测水体水质的影响。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种tds检测装置进行详细介绍。
实施例一：
图1为本发明实施例提供的tds检测装置的第一种结构示意图，如图1所示，该tds检测装置包括：mcu(microcontrollerunit，微控制单元)控制器110、以及分别与mcu控制器110连接的水质探针120、采样电阻130、触发电阻140和电源150。
水质探针120包括第一电极121和第二电极122，电源150的高电平端与触发电阻140的一端连接，触发电阻140的另一端与第一电极121连接，第二电极122与电源150的低电平端连接，以在水质探针120插入被测水体中时使电源150、触发电阻140、水质探针120和被测水体形成电流回路。
触发电阻140和第一电极121的连接端与mcu控制器110的第一接口111连接，mcu控制器110用于通过第一接口111获取形成电流回路时触发电阻140产生的触发信号，启动tds检测装置的检测模式。
第二电极122和电源150的连接端与mcu控制器110的第二接口112连接；采样电阻130连接在第二电极122和mcu控制器110的采样接口113之间；mcu控制器110还用于在检测模式下，通过第一接口111和第二接口112分别输出方向反向的脉冲信号，并通过采样电阻130采集第一电极121和第二电极122之间的电压数据，输出与该电压数据对应的tds值。
具体地，为了延长tds检测装置的寿命，该装置设置有两种工作模式：高功耗的检测模式和低功耗的待机模式，在检测模式下该装置进行高功耗的tds检测，在待机模式下该装置可以仅提供一些基本的计时功能，以降低该装置的功耗(耗电量可以低至0.00001瓦/小时)。第一接口111为mcu控制器110的复用的io(inputoutput，输入输出)口，在待机模式下，第一接口111用于获取外部输入的电压信号；在检测模式下，第一接口111用于向外输出脉冲信号。第二接口112也是mcu控制器110的io口，用于向外输出与第一接口111输出的脉冲信号方向相反的脉冲信号。电源150可以为经市电转换的直流电源，也可以为电池，电池包括干电池和蓄电池，电源150优选为纽扣锂电池。
上述tds检测装置遇水自动启动检测模式的原理如下：当水质探针120未遇水时，水质探针120暴露在空气中，而空气相当于绝缘体，这样该装置无法形成电流回路，第一接口111获取到电源150高电平端的电压信号；当水质探针120插入被测水体中时，由于水是导电的，被测水体相当于一定电阻的导体，这样该装置中的电源150、触发电阻140和水质探针120通过被测水体就形成电流回路，形成电流回路后触发电阻140就产生了一定的压降，第一接口111获取到电压信号会降低；mcu控制器110通过第一接口111获取到由高变低的电压信号后，确定接收到触发信号，并启动tds检测装置的检测模式。这样，在水质探针120遇水后自动启动检测模式，未遇水时不会自动启动检测模式，可以避免tds检测装置一直处于高功耗的检测模式，从而减少电能消耗，提高电池的使用时间，延长该装置的寿命。
进一步地，上述tds检测装置还包括与mcu控制器110连接的定时器。mcu控制器110在启动检测模式的同时会启动该定时器。定时器在到达预设时间时会向mcu控制器110发送中断信号，其中，定时器的预设时间可以根据实际需求设置，这里不做限定。mcu控制器110当接收到定时器发送的中断信号时关闭上述检测模式，并启动上述tds检测装置的待机模式。这样，该tds检测装置在启动检测模式后，可以自动定时关闭高功耗的检测模式，启动低功耗的待机模式，进一步避免了tds检测装置一直处于高功耗的检测模式，减少了电能消耗，延长了该装置的寿命。
上述tds检测装置的检测原理如下：在上述检测模式下，mcu控制器110控制第一接口111输出脉冲信号(例如200hz的脉冲频率)，该脉冲信号为脉冲电压信号，同时控制第二接口112输出反方向的脉冲信号。当第二接口112电位为高，第一接口111电位为低时，电流从第二接口112流向第一接口111，此时通过采样电阻130将第二电极122相对于第一电极121的电压采样到mcu控制器110的ad(analogtodigital，模拟转换数字)采样接口113中，mcu控制器110将采集的电压数据转换为数字量，并通过预存的电压数据与tds值的对应关系，将该数字量转换成tds值输出；当第二接口112电位为低，第一接口111电位为高时，该装置不进行tds检测，而进行消除水质探针120的极化现象工作。其中，当电流从第二接口112流向第一接口111时，电流通过被测水体，该被测水体可等效为一定的电阻值，采集的电压数据与该电阻值成一定的比例关系，该电阻值又与被测水体的电导率成一定的比例关系，被测水体的电导率又与tds值成正比关系，因此，根据采集的电压数据可以换算得到被测水体的tds值，且不同tds检测装置中存储的电压数据与tds值的对应关系均为经过预先测算矫正后得到的。由于第一接口111和第二接口112均以高低脉冲的模式输出电压，因此在第一电极121和第二电极122之间并不会出现极化现象，大大提高了水质探针120的使用寿命以及减少了水质探针120极化后对测量精度和被测水体水质的影响。
综上，本发明实施例中，在水质探针遇水后自动启动检测模式，在启动检测模式后自动定时关闭高功耗的检测模式，启动低功耗的待机模式，可以避免tds检测装置一直处于高功耗的检测模式，从而减少电能消耗，提高电池的使用时间，延长该装置的寿命；在tds检测过程中，通过第一接口和第二接口分别输出方向反向的脉冲信号，缓解了极化现象，从而提高了测量精度，减少了对被测水体水质的影响。
为了减少杂波对检测结果的影响，上述tds检测装置还包括滤波电路，第二电极122通过滤波电路与电源150的低电平端连接。这里对具体的滤波电路不作限定，可以根据实际需要选用合适的滤波电路。
图2为本发明实施例提供的tds检测装置的电路原理图，如图2所示，该装置采用3v的直流电源供电，r12_1为触发电阻140(阻值可以选为10mω)，tdsio1为第一接口111，tdsio2为第二接口112，r12为限流电阻，电极a为第一电极121，电极b为第二电极122，r14与c10(电容为1nf)、r15组成了滤波电路，r13为采样电阻130(200表示阻值可以选为20ω)，an1为采样接口113，r15为分压电阻。
在一个具体的实施例中，采用图2所示的电路原理图，r12的阻值取100ω，r14的阻值取1000ω时，通过采样接口113采集的电压数据(采样电压值)与tds值的对应关系如下：
当3v＞采样电压值≥2.56v时，tds值＝2319.42144-采样电压值/3×4096×0.21121；
当2.56v＞采样电压值≥2.34v时，tds值＝2319.42144-采样电压值/3×4096×0.36313；
当2.34v＞采样电压值≥2.19v时，tds值＝2319.42144-采样电压值/3×4096×0.566265；
当2.19v＞采样电压值＞0v时，tds值＝2319.42144-采样电压值/3×4096×0.478261。
为了进一步提高极化现象的消除效果，mcu控制器110包括两个脉冲宽度调制pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)模块，两个pwm模块分别与第一接口111和第二接口112一一对应连接；两个pwm模块用于产生两个方向相反的频率周期性变化的脉冲信号，还可以分别控制输出电压的大小。由于采用相同频率的脉冲信号时仍然可能产生一定的极化现象，本实施例通过输出频率可变的交变信号，能够更大程度上的消除极化现象，提高消除效果。
当电源150为蓄电池时，为了防止蓄电池过度放电导致电池的损坏，以及提供充电激活检测模式的功能，上述tds检测装置还包括电源监测模块。电源监测模块分别与电源150和mcu控制器110连接，用于为电源150提供过放电保护，以及当监测到电源150处于充电状态时，向mcu控制器110发送充电信号；mcu控制器110还用于接收到充电信号后，启动tds检测装置的检测模式。用户可以选择是否启用充电激活功能，在该功能启用状态下，针对因过放电保护功能关闭检测模式的情况，当电源150充电时，即可自动启动检测模式，为用户提供了方便，进一步满足了用户的个性化需求。
为了方便用户为电源150充电，上述tds检测装置还包括与电源150连接的usb(universalserialbus，通用串行总线)充电模块，usb充电模块用于为电源150提供usb充电方式。
为了方便用户查看检测结果，上述tds检测装置还包括显示屏；显示屏分别与电源150和mcu控制器110连接，用于显示检测的tds值。
鉴于上述装置在未被激活的情况下(待机状态下)，仍需要进行计时工作，上述tds检测装置还包括外部连接的计时模块；计时模块分别与电源150和mcu控制器110连接，用于计算tds检测装置的使用时间。计时模块可以使该装置实现计时功能。
进一步地，上述tds检测装置还包括功能按钮；功能按钮分别与电源150和mcu控制器110连接，用于提供开关机功能、使用时间查询功能和重置功能。该功能按钮可以为一个，也可以为多个。在一个实施例中，该功能按钮为一个，短时间按压(短按)该功能按钮可实现开机功能，长时间按压(长按)该功能按钮可实现关机功能，短按+长按该功能按钮可实现重置功能，开机后短按该功能按钮可实现使用时间查询功能，其中，这里的短按/长按的时间范围为事先设定好的。
图3为本发明实施例提供的tds检测装置的第二种结构示意图，如图3所示，该tds检测装置中，采用由水质探针120、采样电阻130、触发电阻140组成的tds检测电路模块301，纽扣锂电池302，dw01+8205a锂电监测模块303，bq2057cusb充电模块304，ssd1306oled(organiclight-emittingdiode，有机发光二极管)显示模块305以及ds1302计时模块306。
具体地，上述整个装置采用外部纽扣电池供电方式，因为整个装置采用密封结构，所以纽扣电池一经使用，便无法拆卸，因此在电池供电环路上采用dw01和8205a的锂电监测模块，作用在于防止纽扣电池的过度放电导致电池的损坏，使整个装置的使用寿命大幅度增加。其次采用外部usb充电方式来对锂电池进行充电，方便用户充电。
因为整个装置依靠纽扣电池供电，因此在耗电方面进行了特别的处理，根据mcu的特性，采用外部激活的工作方式，具体方式为：当未遇水且未充电状态下，整个装置处于低功耗的待机模式，在该模式下，耗电量为0.00001瓦/小时，极大地提高了电池的使用时间；在该装置遇水、充电或者功能按钮被按下时，装置被激活(启动检测模式)，通过tds检测电路模块301进行检测，实时地显示在oled屏幕上，此阶段持续时间大概为10秒(该时间仅是一个示例，对此不做限定)。通过这种激活的工作方式，不仅提高了装置的使用时间，而且也使tds检测装置的寿命得到了延长。该装置外部还连接了一个以ds1302为主的计时模块，能够实现计时的功能。
实施例二：
图4为本发明实施例提供的净水壶的结构示意图，如图4所示，该净水壶包括壶本体42和如上述实施例一的tds检测装置41；tds检测装置41设置在壶本体42内，tds检测装置41优选采用嵌入式方式设置。
本发明实施例中，在水质探针遇水后自动启动检测模式，在启动检测模式后自动定时关闭高功耗的检测模式，启动低功耗的待机模式，可以避免tds检测装置一直处于高功耗的检测模式，从而减少电能消耗，提高电池的使用时间，延长该装置的寿命；在tds检测过程中，通过第一接口和第二接口分别输出方向反向的脉冲信号，缓解了极化现象，从而提高了测量精度，减少了对被测水体水质的影响。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的净水壶的具体工作过程，可以参考前述tds检测装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明实施例提供的净水壶，与上述实施例提供的tds检测装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。