模拟电导率计V2

简介

DFRobot Gravity:模拟电导率计V2专门用于测量水溶液的电导率值，评估水质状况，常用于水培、水产养殖、环境水检测等领域。

本产品作为电导率计V1的升级版本，极大的改善了用户体验与精度：支持3~5V的宽电压输入，兼容5V和3.3V主控板；输出信号经硬件滤波，抖动小；激励源采用交流信号，有效降低了极化效应，提高精度的同时延长了电极的寿命；配套软件库采用2点校准的方式，自动识别标准液，简单方便。

本产品配合主控板（如Arduino）与配套的软件库，就可迅速搭建出一套电导率检测仪，即插即用，无需焊接。DFRobot提供多种水质检测传感器产品，尺寸与接口统一，满足各类水质检测的需求，也适合搭建多参数水质检测仪。

电导率是电阻率的倒数，与物质传送电流能力的大小有关，在液体中常以电阻的倒数电导来衡量其导电能力的大小。水的电导是衡量水质的一个重要指标，它能反映出水中存在的电解质的程度。

本产品配套的电极为实验室级电极，请勿长时间放在液体中测量，否则会缩短电极的使用寿命。

本产品配套的电极的铂金片表面附着有铂黑层，应避免任何物体与其触碰，只能用蒸馏水冲洗，否则会损伤铂黑层，导致电极测量不准确。

技术规格

  • 信号转换板(变送板)V2：
    • 供电电压：3.0~5.0V
    • 输出电压：0~3.4V
    • 电极接口：BNC
    • 信号接口：PH2.0-3Pin
    • 测量精度：±5% F.S.
    • 板子尺寸：42mm*32mm
  • 电导率电极：
    • 电极类型：实验室级电极
    • 电极常数：1.0
    • 支持检测范围：0~20ms/cm
    • 推荐检测范围：1~15ms/cm
    • 温度范围：0~40℃
    • 电极寿命：>0.5年（实际寿命与使用频率、场景有关）
    • 线缆长度：100cm

引脚说明

DFR0300 模拟电导率计V2(K=1)信号转换板

标号 名称 功能描述
1 - 供电电源负极(0V)
2 + 供电电源正极(3.0~5.0V)
3 A 模拟量输出(0~3.4V)
4 BNC 电导率电极接口

使用教程

本教程将演示如何使用这款电导率计进行校准和测量。请仔细阅读每个步骤。

  1. 为保证测量精度，强烈建议添加温度传感器，测量溶液温度，实现自动温补。可采用DS18B20防水温度传感器。

  2. 测量另一种溶液之前，务必清洗好电导率电极并用吸纸吸干残余水滴，防止污染溶液。可用蒸馏水冲洗电极。

  3. Arduino主板建议外接电源，读数更精确稳定。

准备

  • 硬件
    • 1 x Arduino UNO主控板（或类似主控板）
    • 1 x 电导率计V2（K=1）信号转换板（变送板）
    • 1 x 电导率电极（K=1）
    • 1 x 1413us/cm电导率标准液
    • 1 x 12.88ms/cm电导率标准液
    • 1 x 模拟传感器连接线（或杜邦线）
    • 1 x 被测溶液

接线图

EC_Meter_Sys.png

校准

为保证精度，初次使用的电极，或者使用了一段时间的电极，需要进行校准。
本教程采用2点校准，因此需要1413us/cm和12.88ms/cm的电导率标准液。
下面将详细说明如何进行2点校准。

  • 1.上传样例代码至Arduino主控板中，上传完毕后，打开串口监视器，即可看到温度与电导率值。如自行添加了温度传感器，务必写好相应功能函数的代码并调用。

  • 2.用蒸馏水清洗电极，然后用吸水纸吸干残余水滴。将电导率电极插入到1413us/cm标准液中，轻轻搅拌，等待数值稳定。

  • 3.待数值稳定后，即可进行第一点的校准。具体步骤如下：

    1.在串口监视器中输入enterec指令，进入校准模式。

DFR0300V2_CAL1.jpg

    2.输入calec指令进行校准，校准成功与否会有相应的提示。程序会自动识别2种标准液：1413us/cm和12.88ms/cm。本步骤中，会自动识别出1413us/cm标准液。

DFR0300V2_CAL2.jpg

    3.校准完毕后，输入exitec指令,保存好相关参数并退出校准模式。必须输入exitec指令后，相关参数才能保存下来。

DFR0300V2_CAL3.jpg

    4.经过上述步骤，第一点的校准就完成了。下面进行第二点的校准。

  • 4.用蒸馏水清洗电极，然后用吸水纸吸干残余水滴。将电导率电极插入到12.88ms/cm标准液中，轻轻搅拌，等待数值稳定。

  • 5.待数值稳定后，即可进行第二点的校准。与第一点校准步骤一致，具体步骤如下：

    1.在串口监视器中输入enterec指令，进入校准模式。

2.输入calec指令进行校准，校准成功与否会有相应的提示。程序会自动识别2种标准液：1413us/cm和12.88ms/cm。本步骤中，会自动识别出12.88ms/cm标准液。

3.校准完毕后，输入exitec指令,保存好相关参数并退出校准模式。必须输入exitec指令后，相关参数才能保存下来。

4.经过上述步骤，第二点的校准就完成了。

  • 6.完成上述步骤后，2点校准就完成了，之后就可用于实际的测量。校准过程中的相关参数已经保存至主控板的EEPROM中。

样例代码

请先下载DFRobot_EC库文件，然后安装。如何安装库？

/*
 * file DFRobot_EC.ino
 * @ https://github.com/DFRobot/DFRobot_EC
 *
 * This is the sample code for Gravity: Analog Electrical Conductivity Sensor / Meter Kit V2 (K=1.0), SKU: DFR0300.
 * In order to guarantee precision, a temperature sensor such as DS18B20 is needed, to execute automatic temperature compensation.
 * You can send commands in the serial monitor to execute the calibration.
 * Serial Commands:
 *   enterec -> enter the calibration mode
 *   calec -> calibrate with the standard buffer solution, two buffer solutions(1413us/cm and 12.88ms/cm) will be automaticlly recognized
 *   exitec -> save the calibrated parameters and exit from calibration mode
 *
 * Copyright   [DFRobot](https://www.dfrobot.com), 2018
 * Copyright   GNU Lesser General Public License
 *
 * version  V1.0
 * date  2018-03-21
 */

#include "DFRobot_EC.h"
#include <EEPROM.h>

#define EC_PIN A1
float voltage,ecValue,temperature = 25;
DFRobot_EC ec;

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  ec.begin();
}

void loop()
{
    static unsigned long timepoint = millis();
    if(millis()-timepoint>1000U)  //time interval: 1s
    {
      timepoint = millis();
      voltage = analogRead(EC_PIN)/1024.0*5000;   // read the voltage
      //temperature = readTemperature();          // read your temperature sensor to execute temperature compensation
      ecValue =  ec.readEC(voltage,temperature);  // convert voltage to EC with temperature compensation
      Serial.print("temperature:");
      Serial.print(temperature,1);
      Serial.print("^C  EC:");
      Serial.print(ecValue,2);
      Serial.println("ms/cm");
    }
    ec.calibration(voltage,temperature);          // calibration process by Serail CMD
}

float readTemperature()
{
  //add your code here to get the temperature from your temperature sensor
}

常见问题

***Q1.***电导率电极使用多长时间后需要校准？

A. 校准的间隔和使用频率有关。通常情况下，一个月校准一次即可。如使用频繁，可一个星期校准一次。校准时，尽量使用新鲜的电导率标准液。

Q2. 自动温补如何实现？

A. DFRobot_EC软件库中，已经集成了温补算法，你只需将电压值和温度值同时传入 float readEC(float voltage, float temperature) 函数中，即可获得温补后的电导率值。因此，为保证精度，强烈建议你添加温度传感器，读取溶液的温度值，以执行自动温补。

Q3. 校准过程中，是否必须完成2点校准？可否只完成1点校准？

A. 必须完成2点校准，因为2个点分别对应1413us/cm和12.88ms/cm两种电导率标准溶液。通过2个点的校准，可保证整个测量范围内的精度，因此必须完成2点校准，不可只完成1点校准。

Q4. 第一次校准时，总是校准失败，可能是什么原因？

A.校准时，相关的参数是保存在EEPROM中指定的位置的。如果之前恰好有保存过其他参数到EEPROM中的这个地址，可能会有冲突，导致不能正常校准。可用下述代码，擦除EEPROM中指定位置的内容。运行一次即可，然后重新上传样例代码，再进行校准操作。

 /*
 This code will reset the corresponding EEPROM used by DFRobot Gravity EC Meter K=1. SKU:DFR0300
 When uploaded this code, please open the serial monitor of the Ardino IDE. The correct value of the EEPROM block should be 255. 
 */
#include <EEPROM.h>
#define ECADDR 0x0A
void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  for(int i = 0;i < 8; i++ )
  {
     EEPROM.write(ECADDR+i, 0xFF);// write defaullt value to the EEPROM
     delay(10);
  }
}
void loop()
{
  static int a = 0, value = 0;
  value = EEPROM.read(ECADDR+a);
  Serial.print(ECADDR+a,HEX);
  Serial.print(":");
  Serial.print(value);// print the new value of EEPROM block used by EC meter. The correct is 255. 
  Serial.println();
  delay(10);
  a = a + 1;
  if (a == 8)
    while(1);
}

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5、菜单“连接设备”，“上传到设备”

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