一种用于修正TDS探针测量误差的控制电路及方法技术

本发明专利技术提供一种用于修正TDS探针测量误差的控制电路及方法，电路包括温度及TDS采样模块、MCU微控制器模块及TDS误差修正辅助模块；各模块间采用电性连接方式。本发明专利技术提供的一种用于修正TDS探针测量误差的控制电路及方法，MCU微控制器模块通过软件编程的方式依据TDS探针误差修正算法及TDS探针温度补偿算法，实现对TDS探针测量误差的修正。本发明专利技术提供的技术方案在实际工业生产应用中，能够使TDS探针误差修正过程更具精确性、实时性及智能性的优势，有效地克服了采用TDS探针硬件修正误差方法中存在的修正精度低及误差修正范围受限的问题。本发明专利技术提供的技术方案还具有修正精度高及误差修正范围不受限等优势。

A Control Circuit and Method for Correcting Measurement Error of TDS Probe

The invention provides a control circuit and method for correcting TDS probe measurement error, which includes temperature and TDS sampling module, MCU microcontroller module and TDS error correction auxiliary module, and electric connection mode is adopted between each module. The MCU microcontroller module realizes the correction of TDS probe measurement error by software programming based on TDS probe error correction algorithm and TDS probe temperature compensation algorithm. The technical scheme provided by the invention can make the error correction process of TDS probe more accurate, real-time and intelligent, and effectively overcome the problems of low correction accuracy and limited error correction range in the hardware error correction method of TDS probe. The technical scheme provided by the invention also has the advantages of high correction accuracy and unlimited error correction range.

【技术实现步骤摘要】
一种用于修正TDS探针测量误差的控制电路及方法
本专利技术涉及水样TDS(Totaldissolvedsolids，总溶解固体)值测量技术及误差修正
，特别涉及一种用于修正TDS探针测量误差的控制电路及方法。
技术介绍
水样TDS(Totaldissolvedsolids，总溶解固体)是指水中总溶解性物质的浓度，TSD值的大小可以反映绝大多数水中有害重金属离子浓度的大小。目前，对于评判某一水质情况是否良好的最有效的手段便是利用TDS探针测量该水样中TDS值，并依据TDS值的大小进行判断，一般情况下水样的TDS值越小，其电导率值越小，代表水质越好，反之若水样的TDS值越高，则说明其电导率值就越大，故水质也越差。TDS探针在使用时由于受温度的影响会存在一定测量误差，目前现有的TDS探针误差修正方法普遍采用如图2所示的硬件误差修正方法，具体实施过程如下：(1)将NTC(NegativeTemperatureCoefficient，负温度系数)温度探针接入到探针插座J1上，NTC温度探针分别通过探针插座J1、电阻R1及电容C1与MCU微控制器模块的温度采样引脚Temper_AD耦接，实现对待测水样的当前温度值的采集，再通过查表的方式得到待测水样在当前温度值下对应的标准TDS采样值，即为TDSN。(2)将TDS探针接入到探针插座J1上，通过TDS_GND及TDS_VCC引脚对TDS探针供电，TDS探针供电引脚TDS_VCC分别与电位器R2、电阻R3及滤波电容C2耦接，MCU微控制器模块的TDS值采样引脚TDS_AD通过探针插座J1与TDS探针耦接，实现对待测水样在当前温度值下的TDS采样值的采集,实际TDS采样值即为TDSr。(3)若待测水样在当前温度值下的标准TDS采样值TDSN和实际TDS采样值TDSr的数值相差较大，说明TDS探针测量出现偏差，则通过改变电位器R2的阻值大小实现对TDS探针测量误差的修正。该种TDS探针误差硬件修正方法存在修正精度低、可靠性差以及因电位器R2长时间使用进而引发电位器R2老化失效的问题，此外由于电位器R2受其自身电阻阻值的限制，故采用改变电位器R2的阻值大小实现对TDS探针进行测量误差的修正还存在TDS探针误差修正范围受限的问题。
技术实现思路
为解决
技术介绍
中提到的现有的采用TDS探针硬件修正误差的方法实现对TDS探针测量误差的修正中存在“误差修正精度低、可靠性差以及在远离电位器修正区域时无法实现对TDS探针进行误差修正”的问题，本专利技术提供的一种用于修正TDS探针测量误差的控制电路，包括温度及TDS采样模块、MCU微控制器模块及TDS误差修正辅助模块；其中，所述MCU微控制器模块分别与所述温度及TDS采样模块以及所述TDS误差修正辅助模块耦接；所述温度及TDS采样模块用于采集待测水样的当前温度值及在所述当前温度值下的实际TDS采样值ADr；所述TDS误差修正辅助模块用于向所述MCU微控制器模块传输TDS探针测试开始指令以及向所述MCU微控制器模块传输待测水样在当前温度值下的标准TDS值TDSN；所述MCU微控制器模块用于将标准TDS值TDSN转换成对应的标准TDS等效电阻值RN；并分别计算待测水样在当前温度值下的实际TDS等效电阻值Rr以及标准TDS等效电阻值RN与实际TDS等效电阻值Rr间的差值△R，依据TDS探针误差修正公式及温度补偿公式完成对TDS探针测量误差的修正。进一步地，所述温度及TDS采样模块包括温度采样电路及TDS采样电路；所述TDS采样电路及所述温度采样电路分别与所述MCU微控制器模块的TDS采样引脚TDS_AD及温度采样引脚Temper_AD耦接；所述TDS误差修正辅助模块与所述MCU微控制器模块的串行通信引脚UART耦接。进一步地，所述温度采样电路包括NTC温度探针；所述NTC温度探针分别通过探针插座J1、电阻R1及电容C1与所述MCU微控制器模块的温度采样引脚Temper_AD耦接；用于采集待测水样的当前温度值。进一步地，所述TDS采样电路包括TDS探针；所述TDS探针通过所述探针插座J1与电源引脚TDS_VCC及TDS_GND耦接；所述TDS探针供电引脚TDS_VCC分别与电阻R3及滤波电容C2耦接；所述TDS探针通过所述探针插座J1与所述MCU微控制器模块的TDS采样引脚TDS_AD耦接；用于采集待测水样在所述当前温度值下的实际TDS采样值ADr。进一步地，所述MCU微控制器模块中设有的存储器为掉电存储器。本专利技术另外提供一种用于修正TDS探针测量误差的方法，采用如上任意所述的一种用于修正TDS探针测量误差的控制电路，包括以下误差修正步骤：步骤a、首先读取前一次TDS探针误差修正后保存的△R值；并测量待测水样的当前温度值Ts；利用MCU微控制器模块接收测试开始指令；若MCU微控制器模块接收到需要校准指令；则程序执行TDS探针标准误差修正程序，并首先获取标准TDS值TDSN，同时将原始的△R值清零；若MCU微控制器模块接收到不需要校准指令，则程序转去执行TDS正常采集程序；即转去执行步骤g；步骤b、采集待测水样在当前温度值下的实际TDS采样值ADr；根据公式Rr＝1000×ADr/(4096-ADr)，计算实际TDS等效电阻值Rr；步骤c、将标准TDS值TDSN转换成标准TDS采样值ADN；根据公式RN＝1000×ADN/(4096-ADN),计算当前温度值下的标准TDS等效电阻值RN；根据公式△R＝RN-Rr，计算待测水样在当前温度值下的标准TDS等效电阻值RN与实际TDS等效电阻值Rr之间的差值△R；步骤d、依据待测水样在当前温度值下的实际TDS等效电阻值Rr更新误差修正系数值K；根据公式RC＝Rr+△R×K；计算修正后的TDS等效电阻值RC；根据公式ADC＝4096×[(1-K)×Rr-K×RN]/[1000+(1-K)×Rr-K×RN]；计算修正后TDS采样值ADC；将修正后TDS采样值ADC转换为对应的TDS值TDSc；步骤e、根据公式TDSo＝TDSc/[1+K2×(Ts-25℃)×2.2％]；计算经过温度补偿后的TDS值TDSo；步骤f、若修正后的TDSo值与标准TDSN误差范围在±15PPM以内；则将差值△R保存，并发出误差修正完成信号；若二者间误差范围大于15PPM；则发出误差修正失败信号；最后将修正信息传输至TDS误差修正辅助模块中；步骤g、执行上述步骤a，若MCU微控制器模块接收到不需要校准指令，则程序转去执行TDS正常采集程序；首先执行步骤b得到实际TDS等效电阻值Rr,若前一次TDS探针误差修正时保存的△R值为零，则将实际TDS等效电阻值Rr转化成实际TDS值并赋值给修正后的TDS值TDSc；再执行步骤e得到温度补偿后的TDS值TDSo；并将修正信息传输至TDS误差修正辅助模块中；步骤h、执行上述步骤g，若前一次TDS探针误差修正时保存的△R值不为零,则执行步骤d得到修正后的TDS值TDSc；再执行步骤e计算经过温度补偿后的TDS值TDSo；并将修正信息传输至TDS误差修正辅助模块中。进一步地，在步骤d，依据待测水样在当前温度值下的实际TDS等效电阻值Rr更新误差修正系数值K的具体步骤包括：步骤d1、查找第一预存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于修正TDS探针测量误差的控制电路，其特征在于：包括温度及TDS采样模块、MCU微控制器模块及TDS误差修正辅助模块；所述MCU微控制器模块分别与所述温度及TDS采样模块以及所述TDS误差修正辅助模块耦接；所述温度及TDS采样模块用于采集待测水样的当前温度值及在所述当前温度值下的实际TDS采样值ADr；所述TDS误差修正辅助模块用于向所述MCU微控制器模块传输TDS探针测试开始指令以及向所述MCU微控制器模块传输待测水样在当前温度值下的标准TDS值TDSN；所述MCU微控制器模块用于将标准TDS值TDSN转换成对应的标准TDS等效电阻值RN；并分别计算待测水样在当前温度值下的实际TDS等效电阻值Rr以及标准TDS等效电阻值RN与实际TDS等效电阻值Rr间的差值△R，依据TDS探针误差修正公式及温度补偿公式完成对TDS探针测量误差的修正。

【技术特征摘要】
1.一种用于修正TDS探针测量误差的控制电路，其特征在于：包括温度及TDS采样模块、MCU微控制器模块及TDS误差修正辅助模块；所述MCU微控制器模块分别与所述温度及TDS采样模块以及所述TDS误差修正辅助模块耦接；所述温度及TDS采样模块用于采集待测水样的当前温度值及在所述当前温度值下的实际TDS采样值ADr；所述TDS误差修正辅助模块用于向所述MCU微控制器模块传输TDS探针测试开始指令以及向所述MCU微控制器模块传输待测水样在当前温度值下的标准TDS值TDSN；所述MCU微控制器模块用于将标准TDS值TDSN转换成对应的标准TDS等效电阻值RN；并分别计算待测水样在当前温度值下的实际TDS等效电阻值Rr以及标准TDS等效电阻值RN与实际TDS等效电阻值Rr间的差值△R，依据TDS探针误差修正公式及温度补偿公式完成对TDS探针测量误差的修正。2.根据权利要求1所述的一种用于修正TDS探针测量误差的控制电路，其特征在于：所述温度及TDS采样模块包括温度采样电路及TDS采样电路；所述TDS采样电路及所述温度采样电路分别与所述MCU微控制器模块的TDS采样引脚TDS_AD及温度采样引脚Temper_AD耦接；所述TDS误差修正辅助模块与所述MCU微控制器模块的串行通信引脚UART耦接。3.根据权利要求2所述的一种用于修正TDS探针测量误差的控制电路，其特征在于：所述温度采样电路包括NTC温度探针；所述NTC温度探针分别通过探针插座J1、电阻R1及电容C1与所述MCU微控制器模块的温度采样引脚Temper_AD耦接；用于采集待测水样的当前温度值。4.根据权利要求2所述的一种用于修正TDS探针测量误差的控制电路，其特征在于：所述TDS采样电路包括TDS探针；所述TDS探针通过所述探针插座J1与电源引脚TDS_VCC及TDS_GND耦接；所述TDS探针供电引脚TDS_VCC分别与电阻R3及滤波电容C2耦接；所述TDS探针通过所述探针插座J1与所述MCU微控制器模块的TDS采样引脚TDS_AD耦接；用于采集待测水样在所述当前温度值下的实际TDS采样值ADr。5.根据权利要求1所述的一种用于修正TDS探针测量误差的控制电路，其特征在于：所述MCU微控制器模块中设有的存储器为掉电存储器。6.一种用于修正TDS探针测量误差的方法，其特征在于：采用如权利要求1-4任意一项所述的一种用于修正TDS探针测量误差的控制电路，包括以下误差修正步骤：步骤a、首先读取前一次TDS探针误差修正后保存的△R值；并测量待测水样的当前温度值Ts；利用MCU微控制器模块接收TDS探针测试开始指令；若MCU微控制器模块接收到需要校准指令；则程序执行TDS探针标准误差修正程序，并首先获取标准TDS值TDSN，同时将原始的△R值清零；若MCU微控制器模块接收到不需要校准指令，则程序转去执行TDS正常采集程序；即转去执行步骤g；步骤b、采集待测水样在当前温度值下的实际TDS采样值ADr；根据公式Rr＝1000×ADr/(4096-ADr)，计算实际TDS等效电阻值Rr；步骤c、将标准TDS值TDSN转换成标准TDS采样值ADN；根据公式...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘双春，陈家升，魏肃，柴智，黄志强，刘全喜，
申请(专利权)人：厦门芯阳科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35