一种检测电路及检测系统的制作方法

本实用新型实施例涉及水质检测技术，尤其涉及一种检测电路及检测系统。

背景技术：

随着经济的高速发展，人们生活水平的提高，人们对饮食健康越来越被重视。其中，人们对水质的健康与安全就是饮食健康中重要的一部分。

目前，为了更直观地看到饮用水是否安全，可采用TDS(Total dissolved solids，溶解性固体总量)作为检测标准。一般来说，TDS值可在一定程度上反映水质，通常TDS值越低，表明水中的重金属离子等可溶性盐类越少，水质越纯。但对TDS的精准检测是一项比较专业且复杂的技术，对于一些净水器公司来说，在实际的具体操作中是比较困难的。同时专用的、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。

技术实现要素：

本实用新型提供一种检测电路及检测系统，以解决现有技术中对TDS进行检测的操作复杂、成本高的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种检测电路，包括：水质探针、主控电路和溶解性固体总量TDS检测电路；所述TDS检测电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一电容；

其中，所述第一电阻的第一端与所述水质探针的第一端相连，所述第一电阻的第二端与所述主控电路的第一输出端相连；

所述第二电阻的第一端与所述第三电阻的第一端相连，并均与所述水质探针的第二端相连；所述第二电阻的第二端与所述主控电路的第二输出端相连；

所述第三电阻的第二端与所述第一电容的第一端相连，并均与所述主控电路的第一输入端相连；所述第一电容的第二端接地；

所述主控电路的第三输出端与终端设备的输入端相连，用于将所述TDS检测电路所检测的TDS信号发送至所述终端设备。

进一步地，所述主控电路包括：微控制器、串口电路和模数转换器；所述串口电路和所述模数转换器，均内嵌于所述微控制器中；

所述微控制器的第一输入端，用于接收所述TDS检测电路所输出的模拟电压信号；

所述微控制器的用于输出模拟电压信号的第二端与所述模数转换器的第一端相连；所述模数转换器的用于输出数字信号的第二端与所述微控制器的第三端相连；所述数字信号是对所述模拟电压信号进行模数转换得到；

所述微控制器的用于输出与所述数字信号对应的TDS值的第四端，与所述串口电路的第一端相连；所述串口电路通过第三输出端将所述TDS值发送至终端设备。

进一步地，所述主控电路的第一输出端和所述主控电路的第二输出端，用于交替输出脉冲信号。

进一步地，所述模数转换器为12位的A/D转换器。

进一步地，所述水质探针为钛合金材质的TDS水质探针。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种检测系统，包括：终端设备和如第一方面任一所述的检测电路；

其中，所述检测电路的第三输出端与所述终端设备的输入端相连，用于将溶解性固体总量TDS检测电路所检测到的TDS信号发送至所述终端设备。

进一步地，所述终端设备为对水溶液的TDS值进行检测的仪器设备。

本实用新型通过第一电阻的第一端与水质探针的第一端相连，第一电阻的第二端与主控电路的第一输出端相连；以及第二电阻的第一端与第三电阻的第一端相连，并均与水质探针的第二端相连；第二电阻的第二端与主控电路的第二输出端相连；以及第三电阻的第二端与第一电容的第一端相连，并均与主控电路的第一输入端相连；第一电容的第二端接地；以及主控电路的第三输出端与终端设备的输入端相连，用于将TDS检测电路所检测的TDS信号发送至终端设备的技术手段，解决了现有技术中对TDS进行检测的操作复杂、成本高的技术问题，实现了将检测电路与需要TDS检测的终端设备相连后，就可以让终端设备检测到TDS值，同时，无需改变终端设备的内部结构，仅需在终端设备的电控板上引出一个串口和检测电路进行通讯，就可简易精准地检测到TDS值。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种检测电路的电路图；

图2是本实用新型实施例一提供的一种检测电路的原理框图；

图3是本实用新型实施例二提供的一种检测系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本实用新型实施例一提供的一种检测电路的电路图，本实施例可适用于对水质进行简易精准检测的情况。如图1所示，该检测电路具体包括：水质探针101、主控电路102和TDS检测电路103。其中，TDS检测电路103包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一电容C1。

其中，第一电阻R1的第一端与水质探针101的第一端相连，第一电阻R1的第二端与主控电路102的第一输出端TDS-N相连；

第二电阻R2的第一端与第三电阻R3的第一端相连，并均与水质探针101的第二端相连；第二电阻R2的第二端与主控电路的第二输出端TDS-P相连；

第三电阻R3的第二端与第一电容C1的第一端相连，并均与主控电路102的第一输入端TDS-I相连；第一电容C1的第二端接地GND；

主控电路102的第三输出端TX与终端设备104的输入端相连，用于将TDS检测电路103所检测的TDS信号发送至终端设备104。

图2是本实用新型实施例一提供的一种检测电路的原理框图。如图2所示，该检测电路包括：水质探针101、主控电路102和溶解性固体总量TDS检测电路103。

具体来说，水质探针101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，其中，该驱动电压信号能够在水质探针101的两端交替加载驱动电压。具体地，驱动电压信号由主控电路102产生，该主控电路102具有第一输出端TDS-N和第二输出端TDS-P，两个输出端交替输出脉冲信号，且第一输出端TDS-N经由TDS检测电路103的第一电阻R1与水质探针101的第一端相连，第二输出端TDS-P经由TDS检测电路103的第二电阻R2与水质探针101的第二端相连，其中，当第一输出端TDS-N输出高电平时，水质探针101的第一端为高电平，第二端为低电平；当第二输出端TDS-P输出高电平时，水质探针101的第二端为高电平，第一端为低电平，从而实现交替加载驱动电压到水质探针101的两端。

然后，水质探针101在驱动电压信号的驱动下，产生表征水溶液DTS的检测电压，TDS检测电路103的第三电阻R3的第一端连接水质探针101的第二端，第二端与主控电路102的第一输入端TDS-I相连，第三电阻R3和第一电容C1所组成的电路采集水质探针101产生的检测电压以形成TDS信号，并将TDS信号通过TDS检测电路的第一输出端TDS-I输入至主控电路102，以使主控电路102根据该TDS信号确定水溶液的TDS值。一般而言，TDS信号可以通过第二电阻R2两端的模拟电压信号表示。

在实施例中，通过主控电路102的两个输出端交替输出脉冲信号，来交替加载电压至水质探针101的两端，避免对水质探针101持续加载直流电压而导致水质探针101在水溶液中发生电解反应，并造成水质探针101的极化以及避免了电解析出的离子堆积在水质探针的一端，进而提高了TDS的检测精度以及延长了水质探针101的使用寿命。

如图1所示，检测电路的水质探针101用于检测水溶液的TDS，其驱动电压信号由主控电路102经由TDS检测电路103提供。主控电路102通过单片机实现，具有第一输出端TDS-N、第二输出端TDS-P和第一输入端TDS-I。

在实施例中，主控电路102包括：微控制器、串口电路和模数转换器；串口电路和模数转换器，均内嵌于微控制器中。其中，微控制器的第一输入端，用于接收TDS检测电路103所输出的模拟电压信号，微控制器的用于输出模拟电压信号的第二端与模数转换器的第一端相连；模数转换器的用于输出电压信号的第二端与微控制器的第三端相连；数字信号是对模拟电压信号进行模数转换得到；微控制器的用于输出数字信号对应的TDS值的第四端，与串口电路的第一端相连；串口电路通过第三输出端将TDS值发送至终端设备104。其中，微控制器的用于输出模拟电压信号的第二端和微控制器的用于输出数字电压信号的第四端可为同一个端口。

该检测电路的工作原理如下：当TDS检测电路103中的第一输入端TDS-N输入高电平时，对应的第二输入端TDS-P输入低电平，然后由第一电阻R1、被测水溶液的电导率和第二电阻R2进行分压，然后通过TDS检测电路103的第一输出端TDS-I使主控电路102获取检测到第二电阻R2的电压，即模拟电压信号，以实现电压检测；反之，当TDS检测电路103中的第二输入端TDS-P输入高电平时，对应的第一输入端TDS-N输入低电平，然后由第二电阻R2、被测水溶液的电导率和第一电阻R1进行分压，然后通过TDS检测电路103的第一输出端TDS-I使主控电路102获取检测到的第二电阻R2的电压，即模拟电压信号，以实现电压检测。其中，第三电阻R3用于限流；第一电容C1用于滤波。

然后，TDS检测电路103将所检测到的模拟电压信号发送至主控电路102，并由主控电路102对模拟电压信号进行模数转换和计算处理。具体是：主控电路102中的模数转换器对模拟电压信号进行模数转换，以得到数字信号，并由主控电路102中的微处理器计算出数字信号对应水溶液的TDS值，并通过主控电路102中的串口电路将TDS值发送至终端设备104。

其中，主控电路102还包括第二输入端RX，其可与终端设备104的输出端相连，用于接收终端设备104所发送的信息；主控电路102还包括电源端VCC，以对检测电路的各个电路进行供电；主控电路102还包括接地端GND。其中，主控电路102为一个控制芯片，该控制芯片是一个带有串口电路和12位A/D转换器的单片机，串口电路用于和终端设备104进行外部通讯，A/D转换器用于将模拟电压信号转换为数字信号。

在本实施例中，采用主控电路102的第一输出端TDS-N和第二输出端TDS-P交替输出驱动电压信号以计算出TDS值的具体过程为：先由主控电路102的第一输出端TDS-N输出高电平，第二输出端TDS-P输出低电平，然后延时若干毫秒，并由TDS检测电路103将所检测到的第二电阻R2的两端模拟电压信号发送至主控电路102，主控电路102对模拟电压信号进行模数转换，以得到对应的数字信号；然后再由主控电路102的第二输出端TDS-P输出高电平，第一输出端TDS-N输出低电平，延时若干毫秒，并由TDS检测电路103将所检测到的第二电阻R2的两端模拟电压信号发送至主控电路102，主控电路102对模拟电压信号进行模数转换，以得到对应的数字信号，此过程记为一次采样。然后采用上述方法连续采样若干次，并用冒泡排序法计算出第二电阻R2的两端模拟电压信号对应的数字值(数字值是与数字信号一一对应的)的平均值，记为AD。其中，采用冒泡排序法进行计算，是为了提高所采样的AD值的可靠性。其中，本实施例中，对第二电阻R2的两端模拟电压信号连续进行5次采样，每次可获取两个第二电阻R2的两端模拟电压信号对应的数字值。

其中，本实施例中，模数转换器为12位的A/D转换器，水质探针101为钛合金材质的TDS水质探针。因模数转换器为12位的，则本实施例中AD的最大值为4095。

具体地，TDS检测电路103将所检测到的各个参数发送至主控电路102，并由主控电路102根据如下公式计算得到TDS值。理论上，水溶液的电导率和TDS值之间并不呈线性关系，但在有限的水溶液的溶度区段内，可采用如下的线性公式进行计算：TDS＝K*1/2。其中，K＝Q/R，Q为电导池常数，其取值和水质探针有关；R为水质探针两端之间的电阻值。由此，可得到TDS的计算公式为：TDS＝Q/2R。其中，R＝(4095*10*R2-AD*(R2+R1))/AD，其中，4095表示12位AD的最大值，为一个定值；10表示连续采样5次所获取的第二电阻R2的两端模拟电压信号对应数字值的个数；AD表示第二电阻R2的两端模拟电压信号对应数字值的平均值；R1为第一电阻的阻值；R2为第二电阻的阻值。由上述公式，可计算得出TDS值、AD值和Q之间的关系式为：TDS＝(5000*AD/(40950*51-AD*(51+10)))*Q。

在此需要说明的是，由于水质探针101的材质和结构有所不同，导致采用不同材质和结构的水质探针101，其电导池常数也存在差异性，若所检测到的TDS值存在偏差，可根据预设协议并通过串口电路来适应地调整电导池常数Q，以得到精准的TDS值。

本实施例的技术方案，通过第一电阻的第一端与水质探针的第一端相连，第一电阻的第二端与主控电路的第一输出端相连；以及第二电阻的第一端与第三电阻的第一端相连，并均与水质探针的第二端相连；第二电阻的第二端与主控电路的第二输出端相连；以及第三电阻的第二端与第一电容的第一端相连，并均与主控电路的第一输入端相连；第一电容的第二端接地；以及主控电路的第三输出端与终端设备的输入端相连，用于将TDS检测电路所检测的TDS信号发送至终端设备的技术手段，解决了现有技术中对TDS进行检测的操作复杂、成本高的技术问题，实现了将检测电路与需要TDS检测的终端设备相连后，就可以让终端设备检测到TDS值，同时，无需改变终端设备的内部结构，仅需在终端设备的电控板上引出一个串口和检测电路进行通讯，就可简易精准地检测到TDS值的技术效果。

实施例二

图3是本实用新型实施例二提供的一种检测系统的结构框图，如图3所示，该检测系统包括：终端设备104和检测电路10。

其中，检测电路10的第三输出端与终端设备104的输入端相连，用于将溶解性固体总量TDS检测电路所检测到的TDS信号发送至终端设备104。其中，终端设备104为对水溶液的TDS值进行检测的仪器设备。

具体来说，当终端设备104需对水溶液的TDS进行检测时，可直接在终端设备104的电控板上引出一个串口和检测电路10的串口电路进行相连，然后通过检测电路10中的TDS检测电路对水溶液的TDS信号进行检测，并通过主控电路对TDS信号进行转换以得到对应的TDS值，并通过串口电路的第三输出端将所得到的TDS值发送至终端设备104，从而达到了以较低成本简易精准地检测出水溶液的TDS值的目的。

本实施例的技术方案，通过检测电路的第三输出端与终端设备的输入端相连，将TDS检测电路所检测到的TDS信号发送至终端设备的技术手段，实现了将检测电路与需要TDS检测的终端设备相连后，就可以让终端设备检测到TDS值，同时，无需改变终端设备的内部结构，仅需在终端设备的电控板上引出一个串口和检测电路进行通讯，就可简易精准地检测到TDS值的技术效果。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。