专利名称：净水机的tds检测装置及净水机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及净水机领域，特别地，涉及ー种净水机的TDS检测装置及浄水机。
背景技术：
生活饮用水质的好坏与人们的身体健康密切相关。目前，净水机等净水设备在日常生活中，越来越被消费者重视。RO (Reverse Osmosis,反渗透)净水机作为目前最常用的浄水机形式。现阶段的RO反渗透净水机的核心部件RO膜孔径小至纳米级，自来水在进入净水机后，经过前几级滤芯(PP棉滤芯、活性炭滤芯)的过滤，然后进入RO滤芯，在一定的压カ下，水分子可通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质均无法通过RO膜，这样纯水与浓水便实现了分离。作为净水机的核心部件，RO膜的使用寿 命就成为了用户最关注的问题，浄水机的RO膜的使用寿命是否已到期的判定方法大致有以下两种I、根据使用时间来判定，根据经验值设定RO膜的使用寿命(如18个月)，到了寿命期限后进行更换。使用这种方法更换RO膜，一方面需要人工记录净水机的实际使用时间，容易出错；另一方面各地区水质不同，用户用水量不同，滤芯的生产厂商不同，质量參差不齐，由时间经验值来判定RO滤芯的使用寿命不准确。如果RO滤芯的质量好，过滤效果还很好就进行了更换，就会造成浪费；如果RO滤芯未到寿命期限就功能已经达不到要求，或者RO滤芯意外受损以及RO膜膜丝破裂，就会造成纯水水质达不到直接饮用水的标准。2、根据RO滤芯所出纯水量来判定，通过流量计统计RO膜所出纯水的总容积量，再和设定出水量进行比较，总容积量大于设定值后控制器发出提示更换，这种方法可解决了第一种方法中的人为记忆使用时间以及由时间经验值判定不准确的问题，但是，对不同地区的不同水质，用同一总容积量判定RO滤芯的使用寿命同样存在问题。因为RO滤芯的使用寿命应由其过滤效果来决定，也就是过滤后纯水的水质来定。采用这种方法还有ー种方式是将流量计安装在RO滤芯的入水ロ或前几级滤芯的管路上，再根据RO滤芯过滤的纯水和入水的比例关系将RO滤芯的纯水总容积量折算成RO滤芯的入水量。实际上,RO滤芯过滤效果可以通过TDS来判断,TDS(Total Dissolved Solids)意为溶解性总固体，数值表示I升水中含多少毫克溶解性总固体，测量单位为毫克/升(mg/L)。TDS—般使用TDS测定仪进行测量，其測量原理是通过測量水的电导率(単位y S/cm,微西门子/厘米)间接反映出TDS值。从物理意义上说，水中溶解物越多，水的TDS值越大，水的导电性也越好，其电导率值也越大。通过RO滤芯的水的TDS超过一定限值，就说明RO滤芯的使用效果达不到使用预期，需要进行更换。但目前还没有TDS检测设备集成到浄水机的控制系统中的应用，主要原因是，一方面一般TDS的检测设备较为复杂，安装在净水机中难度较大，另一方面成本高，造成净水机的制造成本上升。因此，现有的浄水机无法检测TDS值以对滤芯的功能进行判断。针对现有技术中存在的净水机无法检测TDS值的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容本实用新型的主要目的是提供一种净水机的TDS检测装置及浄水机，以解决现有技术中净水机无法检测TDS值的问题。为了实现上述目的，根据本实用新型的ー个方面，提供了一种净水机的TDS检测装置。该净水机的TDS检测装置，其特征在于，包括电导率传感器，设置在出水管路中，用于将出水管路中水的电导率信息转换为第一电信号；第一调理电路，与电导率传感器连接，用于将第一电信号调理为电压值在预定电压范围内的第一电压信号；AD转换�？椋氲谝坏骼淼缏妨樱糜诮谝坏缪剐藕抛晃谝皇中藕牛豢刂破鳎階D转换�？榱樱糜诟莸谝皇中藕偶扑鉚DS值。进ー步地，第一调理电路包括第一连接件，该第一连接件的两端分别与电导率传感器的两端连接；第一电阻，设置第一连接件的第一端和地之间；第二电阻，设置第一连接·件的第二端和直流电源之间，AD转换�？橛氲谝涣蛹牡诙肆�。进ー步地，第一调理电路还包括第一电容，连接在第一连接件的第一端和第二端之间；第三电阻，连接在第一连接件的第二端与AD转换模块之间。进ー步地，温度传感器，设置在出水管路中，用于将出水管路中的水温信息转换为第二电信号；第二调理电路，与温度传感器和AD转换�？榉直鹆樱糜诮诙缧藕抛晃缪怪翟谠ざǖ缪狗段诘牡诙缪剐藕�。进ー步地，第二调理电路包括第二连接件，该第二传感器连接件的第一端和第二端分别与温度传感器的两端对应连接，且该第二连接件的第二端还与直流电源连接；第四电阻，设置第二连接件的第二端和地之间；AD转换�？榛褂氲诙蛹牡谝欢肆�。进ー步地，第二调理电路还包括第二电容，连接在第二连接件的第一端和地之间；第三电容，连接在第二连接件的第一端和地之间；第五电阻，连接在第二连接件的第一端和AD转换模块之间，其中该第五电阻的第一端与第二连接件的第一端连接，该第五电阻的第二端与AD转换�？榱樱坏谒牡缛荩釉诘谖宓缱璧牡诙擞氲刂�。进ー步地，第四电阻为精密电阻。根据本实用新型的另ー个方面，提供了一种净水机，其特征在于，包括上述的任一浄水机TDS检测装置。根据本实用新型的技术方案，浄水机的TDS检测装置包括电导率传感器，设置在出水管路中，用于将出水管路中水的电导率信息转换为第一电信号；第一调理电路，与电导率传感器连接，用于将第一电信号调理为电压值在预定电压范围内的第一电压信号；AD转换�？椋氲谝坏骼淼缏妨樱糜诮谝坏缪剐藕抛晃谝皇中藕牛豢刂破鳎階D转换�？榱樱糜诟莸谝皇中藕偶扑鉚DS值。从而可以将TDS检测装置集成到浄水机中，实时对浄水机滤出的纯水进行TDS值检測，为净水机的过滤效果进行判断，自动判断滤芯的失效时间，保证了浄水机出水的过滤质量。
说明书附图用来提供对本实用新型的进ー步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中图I是根据本实用新型实施例一的净水机的TDS检测装置的示意图；图2是根据本实用新型实施例一的电导率传感器安装位置的示意图；图3是根据本实用新型实施例一的第一调理电路结构示意图；图4是根据本实用新型实施例ニ的净水机的TDS检测装置的示意图；图5是根据本实用新型实施例ニ的温度传感器安装位置的示意图；图6是根据本实用新型实施例ニ的第二调理电路结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将參考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。图I是根据本实用新型实施例一的净水机的TDS检测装置的示意图，如图I所示，本实用新型实施例的TDS检测装置包括电导率传感器11，设置在出水管路中，用于将出水管路中水的电导率转换为第一电信号；第一调理电路13，与电导率传感器11连接，用于将第一电信号调理为电压值在预定电压范围内的第一电压信号；AD(Analog-to_Digital,模拟数字)转换�？�15，与第一调理电路13连接，用于将电压信号转换为第一数字信号；控制器17，与AD转换�？�15连接，用于根据第一数字信号计算TDS值。图2是根据本实用新型实施例一的电导率传感器安装位置的示意图，如图2所示，电导率传感器11，设置在出水管路中，该出水管路位于RO滤芯21的出水ロ之后，该电导率传感器11用于将出水管路中水的电导率转换为第一电信号，常见的电导率传感器类型有电极型电导率传感器、电感型电导率传感器、超声波电导率传感器，其中电极型电导率传感器根据电解导电原理采用电阻测量法，对电导率实现测量，其电导测量电极在测量过程中表现为ー个复杂的电化学系统；电感型电导率传感器依据电磁感应原理实现对液体电导率的測量；超声波电导率传感器根据超声波在液体中变化对电导率进行测量，本实用新型实施例浄水机优选采用前两种电导率传感器。电导率传感器11的測量得到的电压信号在接入控制器17进行计算以及其它处理之前，需要首先通过第一调理电路，将第一电信号调理为电压值在预定电压范围内的第一电压信号，避免电压信号超出AD转换�？�15的转换范围，同时对该第一电压信号进行保护处理，防止出现故障时造成数字电路的损坏。图3是根据本实用新型实施例一的第一调理电路结构示意图，如图3所示，第一调理电路13包括第一连接件CNl，该第一连接件CNl的两端分别与电导率传感器11的两端连接；第一电阻R1，设置第一连接件CNl的第一端和地之间；第二电阻R2，设置第一连接件CNl的第二端和直流电源之间，AD转换�？�15与第一连接件CNl的第二端连接。直流电源经过Rl通过第一连接件CNl与电导率传感器11连接，最终经由R2接地。因为水中溶解物越多，水的TDS值越大，水的导电性也越好，其电导率值也越大，所以电导率传感器11因为水的导电性不同而输出的电信号的不同，从而使第一连接件CNl的第二端的电压值不同，通过调整Rl和R2的阻值可以设定第一连接件CNl的第二端的电压值的范围，使接入AD转换�？榈牡缪乖贏D转换�？榈氖淙氲缪狗段�。其中电导率传感器11输出的电信号可以根据电导率传感器11的不同形式而不同，可能是电压信号，也可以是电流信号。本实用新型实施例一的第一调理电路还可以包括第一电容Cl，连接在第一连接件CNl的第一端和第二端之间；第三电阻R3，连接在第一连接CNl件的第二端与AD转换�？�15之间。该第一电容Cl可以滤除电导率传感器11输出的干扰信号，R3用于对输出信号进行限流，以进一歩保证电路工作的可靠性。控制器17接收到经过AD转换�？�15采样为第一数字信号，井根据该第一数字信号还原为电导率參数，利用电导率參数与TDS的对应关系计算得出TDS值。尽管电导率和TDS的关系在全范围内并不呈线性关系，但在某些区段内，可采用线性公式表示。所以控制器17在计算TDS时，可以使用分段拟合的方式进行，利用电导率和TDS的关系在某些区段内可用线性公式表达来计算，按照电导率的大小进行分段，在各段中利用电导率的不同线性公式计算TDS。另外ー种方式是，将不同水质经过精密TDS测试仪器的校准后制成电导率值与TDS值的对照表，存储于控制器17中，控制器在接收到AD转换�？�15采样的第一数字信号后，按照第一数字信号对应的电导率值查询上述的对照表得出实际的TDS值。这种方式是通过预先的实验得出測量数值与实际物理量的对应关系进行查询，得到的TDS数值更加准确。利用上述装置，可以在净水机中实时监测水质TDS值。进ー步地，可以预先设定TDS预设阀值，当出水计算所得的TDS值超过上述TDS预设阀值可以认为RO滤芯已经达不到使用要求，应当更换该净水机的RO滤芯。所以控制器还用于比较计算所得TDS值与预设阀值的大�。盩DS值大于TDS预设阀值时发出提示信号。该提示信号可以利用显示部分进行提醒，或者利用声音方式进行提醒，或者是两者结合。用户得到以上提示信息后就得知，RO滤芯过滤出的纯水已经达不到直接饮用用水的标准，应及时更换RO滤芯，从而给用户的饮用水卫生提供保障。利用TDS值可以及时合理地判断RO滤芯的效果，解决了现有技术中提前或滞后更换RO滤芯的问题。实施例一中给出的净水机的TDS检测装置没有考虑温度对TDS值的影响，实际上电导率微观上是由分子的运动決定的，而分子的运动和温度有关系，所以实施例一的TDS检测装置可以应用于水温基本恒定的场合下。在水温因季节等因素受环境影响而变化较大的情况下，需要根据温度对计算得出的TDS值进行校准。实施例ニ的净水机的TDS检测装置是在实施例一的基础上进行了改进，增加了温度传感器，并利用水温对TDS值进行校正。图4是根据本实用新型实施例ニ的浄水机的TDS检测装置的示意图，如图4所示，本实用新型实施例ニ的浄水机的TDS检测装置包括了实施例一的浄水机的TDS检测装置的所有部件，除此之外，还包括有温度传感器41，设置在出水管路中，用于将出水管路中的水温转换为第二电信号；第二调理电路43，与温度传感器41和AD转换�？�15分别连接，用于将第二电信号转换为电压值在预定电压范围内的第二电压信号。在设置有温度传感器41的情况下，AD转换�？�15还用于将第二电压信号转换为第二数字信号，控制器17还根据第二数字信号计算温度值，并利用温度值对TDS值进行修正。图5是根据本实用新型实施例ニ的温度传感器安装位置的示意图，如图5所示，温度传感器41也设置在RO滤芯21的出水ロ之后的出水管路中，将水温信号转换为第二电信号，本实施例可以使用各种形式的温度传感器，如热电偶、PTC (Positive TemperatureCoefficient)热敏电阻、NTC(Negative Temperature Coefficient)热敏电阻，以及集成温度传感器，由于安装位置的限制，本实用新型实施例ニ可以优选热电偶、PTC、NTC几种结构简单占用空间小而且适用于水温测量的温度传感器。温度传感器41的測量得到的反映温度的第二电信号在接入控制器17进行计算之前，需要首先通过第二调理电路，将第二电信号调理为电压值在预定电压范围内的第二电压信号，避免电压信号超出AD转换模块15的转换范围，同时对该第二电压信号进行保护处理，防止出现故障时造成数字电路的损坏。其中AD转换模块15中可以利用ー个AD转换芯片，采用该芯片的不同采集通道对第 一电压信号和第二电压信号进行采集，也可以分别使用不同的AD转换芯片单独对ー种信号进行采集，当然如果控制器的主芯片附带AD功能，也可以直接使用主芯片的AD转换管脚，从而更加节省硬件的开销。图6是根据本实用新型实施例ニ的第二调理电路结构示意图，如图3所示，第二调理电路43包括第二连接件CN2，该第二传感器连接件CN2的第一端和第二端分别与温度传感器41的两端对应连接，且该第二连接件CN2的第二端还与直流电源VCC连接；第四电阻R4，设置第二连接件CN2的第二端和地GND之间。AD转换�？�15还与第二连接件CN2的第一端连接。温度传感器41的输出信号随温度的变化而变化，对于热电偶温度传感器，随温度变化，通过传感器的电流变化，从而流过第四电阻R4的电流变化；对于PTC温度传感器，随着温度的升高，传感器的阻值增大，从而流过第四电阻R4的电流变�。欢杂贜TC温度传感器，随着温度的升高，传感器的阻值减小，从而流过第四电阻R4的电流増大。由此可以得知，R4两端的电压随着温度值的变化而相应变化，也就是说R4的作用相当于采样电阻，通过检测R4两端的电压就可以实现对温度值的检測。通过调整R4的阻值匹配温度传感器41的阻抗就可以将第二电压信号调整到预定电压范围内。为了保证检测温度的精确度，R4优先选择使用精密电阻，比如精度误差在千分之一以上的电阻，而且要求有较好的温度稳定度，即要求电阻的阻值不随温度的变化产生较大的变动。优选地，第二调理电路还可以设置有第二电容C2，连接在第二连接件CN2的第一端和地GND之间；第三电容C3，连接在第二连接件CN2的第一端和地GND之间；第五电阻R5，连接在第二连接件CN2的第一端和AD转换�？�15之间；第四电容C4，连接在AD转换�？�15与地之间,其中该第五电阻R5的第一端与第二连接件CN2的第一端连接,该第五电阻R5的第二端与AD转换�？�15连接。第四电容C4, 一端连接第五电阻R5的第二端,另一端接地。从图6中可以看出C3和C4的作用相同，但实际上在电路板布局时，这两个电容的位置是不同的第三电容C3应尽可能靠近CN2附近，以减少电源VCC的纹波；第四电容C4的位置应尽可能靠近主芯片引脚，避免干扰信号会耦合到长距离PCB印制线中导致第二电压信号输入不稳定。第五电阻R5的作用实施例一中的R3的作用相同，用于对输出信号进行限流，以进一歩保证电路工作的可靠性。电阻R5和电容C4的參数可以根据EFT (Electrical Fast Transient,电快速脉冲群)实验测试情况进行调整，电阻R5阻值上限一般不能超过IOk Q，所选參数必须符合AD芯片的资料參数要求。[0044]控制器17接收到经过AD转换�？�15采样为第二数字信号，井根据该第二数字信号还原为温度，具体做法为预先进行试验，測量不同温度对应R4两端电压值的大�。龀晌露鹊缪构叵挡檠淼男问奖４娴娇刂破�17或外设的存储装置中，净水机在正常工作吋，控制器17接收到第二数字信号还原为R4两端电压值，按照R4两端电压值查询温度电压关系查询表就可以得到实际水温。也可以将温度和电压的关系总结成公式，根据R4两端电压值按照公式计算得到实际水温。控制器17计算得到实际水温后可以对按照实施例一得到的TDS值进行补偿，补偿计算得到的TDS补偿值为当前温度下实际水质的參数。进ー步地，控制器还可以用于比较计算所得TDS补偿值与预设TDS阀值的大�。盩DS值大于TDS预设阀值时发出提示信号。控制器17计算得到的水温除了用于TDS补偿计算外，还可以用于其它功能，如实时显示出水的温度，使用户获知水温，避免用水时出现过冷或过热的情況。 控制器17计算TDS补偿值还有另外ー种方式预先对不同温度下的不同水质的TDS值在经过精密TDS测试仪器的校准后，保存为形成TDS值与温度值的对应表存储于控制器17或外设存储器中，控制器17在接收到上述电导率和温度采样信号后进行处理，然后查询到TDS值与温度值的对应表，直接输出补偿后的的TDS值，控制器17再将此TDS补偿值与设定的阀值进行比较，当TDS补偿值满足大于或等于设定的阀值的条件时，控制器17将通过显示部分(或结合声音)给用户做出提示R0滤芯过滤出的纯水已经达不到直接饮用用水的标准，应及时更换RO滤芯，从而给用户的饮用水卫生提供保障。本实用新型的实施例还提供了一种净水机，包括了实施例一或实施例ニ的净水机TDS检测装置，使用浄水机TDS检测装置实时检测出水的水质情况，用于判断RO滤芯的工作效果。当该滤芯达不到预先的使用效果吋，自动进行提示，从而使浄水机出水能保证质量，以保证用户的健康用水。根据本实用新型的技术方案，浄水机的TDS检测装置包括电导率传感器，设置在出水管路中，用于检测出水管路中水的电导率信息，并将电导率信息转换为第一电信号；第ー调理电路，与电导率传感器连接，用于将第一电信号调理为电压值在预定电压范围内的第一电压信号；AD转换�？椋氲谝坏骼淼缏妨樱糜诮谝坏缪剐藕抛晃谝皇中藕牛豢刂破鳎階D转换�？榱樱糜诟莸谝皇中藕偶扑鉚DS值。从而可以将TDS检测装置集成到浄水机中，实时对浄水机滤除的纯水进行TDS值检測，为净水机的过滤效果进行判断，自动判断滤芯的失效时间，保证了净水机出水的过滤质量。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种净水机的TDS检测装置，其特征在于，包括 电导率传感器，设置在出水管路中，用于将所述出水管路中水的电导率信息转换为第一电信号； 第一调理电路，与所述电导率传感器连接，用于将所述第一电信号调理为电压值在预定电压范围内的第一电压信号； AD转换�？椋氲谝坏骼淼缏妨樱糜诮龅谝坏缪剐藕抛晃谝皇中藕牛� 控制器，与所述AD转换�？榱樱糜诟菟龅谝皇中藕偶扑鉚DS值。
2.根据权利要求I所述的检测装置，其特征在于， 所述第一调理电路包括 第一连接件，该第一连接件的两端分别与所述电导率传感器的两端连接； 第一电阻，设置所述第一连接件的第一端和地之间； 第二电阻，设置所述第一连接件的第二端和直流电源之间， 所述AD转换�？橛胨龅谝涣蛹牡诙肆�。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述第一调理电路还包括 第一电容，连接在所述第一连接件的第一端和第二端之间； 第三电阻，连接在所述第一连接件的第二端与AD转换�？橹�。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的检测装置，其特征在于，还包括 温度传感器，设置在出水管路中，用于将所述出水管路中的水温信息转换为第二电信号; 第二调理电路，与所述温度传感器和所述AD转换模块分别连接，用于将所述第二电信号转换为电压值在预定电压范围内的第二电压信号。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于， 所述第二调理电路包括 第二连接件，该第二传感器连接件的第一端和第二端分别与所述温度传感器的两端对应连接，且该第二连接件的第二端还与直流电源连接； 第四电阻，设置所述第二连接件的第二端和地之间； 所述AD转换�？榛褂胨龅诙蛹牡谝欢肆�。
6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述第二调理电路还包括 第二电容，连接在所述第二连接件的第一端和地之间； 第三电容，连接在所述第二连接件的第一端和地之间； 第五电阻，连接在所述第二连接件的第一端和AD转换�？橹洌渲懈玫谖宓缱璧牡谝欢擞胨龅诙蛹牡谝欢肆樱玫谖宓缱璧牡诙擞胨鯝D转换�？榱樱� 第四电容，连接在第五电阻的第二端与地之间。
7.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述第四电阻为精密电阻。
8.一种净水机，其特征在于，包括根据权利要求I至7中任一项所述的净水机TDS检测 装直。
专利摘要本实用新型提供了一种净水机的TDS检测装置及净水机。本实用新型的净水机的TDS检测装置包括电导率传感器，设置在出水管路中，用于将出水管路中水的电导率信息转换为第一电信号；第一调理电路与电导率传感器连接，用于将第一电信号调理为电压值在预定电压范围内的第一电压信号；AD转换�？橛氲谝坏骼淼缏妨樱糜诮谝坏缪剐藕抛晃谝皇中藕牛豢刂破饔階D转换�？榱樱糜诟莸谝皇中藕偶扑鉚DS值。从而可以将TDS检测装置集成到净水机中，实时对净水机滤出的纯水进行TDS值检测，为净水机的过滤效果进行判断，自动判断滤芯的失效时间，保证了净水机出水的过滤质量。解决了现有技术中净水机无法检测TDS值的问题。
文档编号G01N27/06GK202522536SQ20122020139
公开日2012年11月7日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年5月4日
发明者余飞燕, 吴伟宾, 曹小林, 朱江洪, 李岳标, 王彤, 黄辉 申请人:珠海格力电器股份有限公司
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