DS203在设计数字水质传感器上的应用【参赛】

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                         DS203在设计数字水质传感器上的应用【参赛】

   本人从事电子设计工作，最近碰到一款电路简单，但算法复杂的产品，名称是数字水质传感器。随着人们的生活质量的提高，对水的质量要求也随之提高，在市场上我们经常可以看到各种类型的净水器，进水口是用普通的自来水，出水口能达到直饮水的质量。在净水器中使用了许多水质传感器，用来检测各个环节的TDS值，实际测量的是电导率，电导率衡量溶液导电的程度，测量电导率是一种极其广泛且有用的质量控制方法。监测水的纯度、控制饮用水和过程用水的质量、估算溶液中离子的总数等，全都可以通过电导率测量来实现。一般而言，测量电导率可以快速且廉价地确定溶液中离子的总浓度。然而，它

无法区分不同类型的离子，只能提供一个与所有离子的综合效应成正比的读数。本文介绍一款数字水质传感器的开发设计，实物如图：

数字水质传感器

控制板

水质传感器控制板

外型图片

本水质传感器的电路比较简单，如图：

MCU采用合泰的HT66F04C，这款芯片为8个引脚，内部具有12位ADC转换。为了搞清楚其工作原理，我把水质探头浸入准备的自来水中，此时的TDS值为28PPM，如图：

用DS203测量了水质探头的两个引脚，测得波形如下：


根据示波器上的波形，初步分析MCU的6脚是定时产生方波脉冲，而7脚是对应于6脚在输出高电平时对应的一个模拟量，为了验证我的分析是否正确，我往水中加了少许的盐，并搅拌均匀，此时的TDS值为105PPM，如图：


用DS203测量如下：


对比前面的一次测量，输入模拟量的幅值明显提升了。接着，我试着把水质探头捞出水面，测得的波形如下：


DS203显示输入的模拟量为零，于是，我得出结论：7脚输入的模拟量与水的TDS值成正比，并存在一个一一对应的函数关系，当然，这个值与温度有关。利用这款DS203的双通道模拟信号输入功能，使我快速的了解一个陌生产品的工作原理，为以后的开发打下了基础。
这里提一下，我手头上只有一条示波器探棒，我自制了一条探针，如图：

通过查看DS203的图纸，我发现模拟通道的地线连在一起，因此，我只要使用一条示波器探棒和一条简易的探针就可实现双通道的测量，实际效果还可以。   接下来，为进一步观察数字水质传感器的输入模拟信号，我调节DS203采样周期，并结合X轴的调节，观察到水质传感器的输入模拟信号的放大后的细节，如图：

X轴的调节功能还真管用，可以随时调节到想看波形的地方，而且可以在动态测量情况下进行，这个功能确实很好用，也很方便。在搞清所有功能后，接下来就可以按照功能来编写程序和调节了，在经过N次的测试和调试，我也完成了开发任务。接下来列一下这个产品的功能：一、      主要技术指标：1， TDS测试范围： 0~1000 单位PPm；2， 25度环境下TDS精度要求如下：±1%  （0~100PPm）  ±2%  （100~200PPm）±4.5% （200~400PPm）±8%  （≥400PPm）3， TDS温度补偿范围：0~63℃。（源水或净水实际测量温度）4， TDS检测有效工作条件：介质温度0~63℃5， 温度显示：-20~80℃,解析度为1℃，精度±1℃6， 信号输出以IIC标准模式输出，约定每次输出一组有效数据为6字节。前4个字节代表当前有效TDS值，后两字节代表有效温度值。所有数据均为十六进制格式。7， 供电电源 DC5V。8， 预留接口线为4条外接线，不小于0.5，并接一个中间连接插座。线序及颜色为VDD红、GND黑、SCL白、SDA蓝 二、      检测原理图： TDS采集芯片的IIC通讯说明：一、概述

本文主要阐述数字TDS采集芯片的IIC通讯控制说明，其IIC的通讯协议是遵循Philips公司的双向二线制串行通信IIC总线，符合《UM10204 I2C总线规范和用户手册》03版(2007年6月19日，NXP Semiconductors提供)。

二、器件说明

本器件是作为一个从器件来使用的，其通讯引脚定义为SDA（PA5）和SCL（PA6），与主控MCU的接线如下：

器件地址：

定义高7位作为IIC的器件地址（默认器件地址0x1d），随后为R/W位。这转化为0x3A写入，0x3B读取；目前本器件仅为读取，且读方式为多字节读；若器件地址不为0x1d,可通过上述方法计算出器件地址。

器件子地址：

00H   TDS值高位

01H   TDS值低位

02H   待定

03H   待定

04H   温度值高位

05H   温度值低位

06H   温度ADC采样值高位

07H   温度ADC采样值低位

08H   TDS值对应的ADC采样值高位

09H   TDS值对应的ADC采样值低位

其中00H~05H为普通用户读写数据，06H~09H为本器件设计调试时提供对比数据。08H~09H以每隔10（TDS的取值范围0~1000）为单位作出对应的ADC数据表中的一个数据。

器件地址修改：

可通过烧写器来修改器件的IIC地址，具体为修改EEPROM的地址00H中的数据来作为本器件的IIC地址。

最后，为感谢DS203为开发此款产品提供的方便，来一张测试时的合影：

cat_li

这个应用看其来很给力啊

依拉克星

这种方法是测一般的电子信号吧？？   示波器都可以测啦。。。