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介绍

GreenPAK设备可以使用低成本的材料和技术用于简单的盐度测量应用。雷竞技安卓下载

本文探讨了使用SLG46531V[5]和SLG88102V测量饮用水中的盐度。需要注意的是，文件化的程序可以用于不同的电导率(EC)值;这意味着该实现可用于广泛的替代应用，如水培农业、化学读数等。雷竞技安卓下载

传感理论

顾名思义，水的盐度是一定量水中存在的盐的量。为了测量这个值，我们需要将它与电子读数相关联；在这种情况下，我们将盐度与电压关联起来。

这可以通过分析水的电导率来实现。在给定的状态下，蒸馏水具有特定的EC（电导率）;因此，其EC的变化可以与溶解在其中的盐的量有关。分压器可用于分析水的EC以了解其价值;EC越高，探针呈现的电阻越低。反过来，这对应于分压器中的较低电压。

电导率使用一个称为西门子(S)的单位，在这个应用程序中，我们将使用mS/cm。

通常使用交流电压测量EC，因为直流使探头中的液体极化，使得读数无效。但是，如果我们使用脉冲，然后等待几秒钟，等待下一次读数，则可以使用直流电进行快速测量；这通过不让电压到达极化点来避免极化。

同时，当电压被压分压器切断时，探针斑块之间的液体恢复正常。

在一个定期读取EC并使用一组led显示输出的系统中，我们将使用前面提到的方法(打开足够的时间来进行读数，然后将电压关闭的时间比打开的时间长)。

传感电路的设计

我们可以设计自己的探针或测量单元，使用已知面积和两根导线之间的距离的两条导线。它们需要相互平行，液体也必须在轨迹之间。

为了得到EC，我们需要G(电导)。

电导定义为：

G = ec × a / l

我们定义A/L为K。

对于该应用，我们假设K常数为3，我们将寻找表1中所示的特定EC值。

EC(女士/厘米)	描述
0.159ms/cm	淡水
0.781 ms / cm	最大限度。盐度可禁止自来水
1.56 mS /厘米	不可饮用水中的盐度

我们需要知道我们将从分压器（V读数）获得的电压范围，如图1所示。

根据表1，我们假设EC值的最小范围和最大范围，计算出探针的近似电阻，并实现以下公式:

R_Probe = 1000 / (EC × K)（1）

(1)只要我们承认G = EC*A/L和G = 1/R，就可以达到。

1 / r = EC×A / L.

l /（a×ec）= r = l / a×（1 / eC）

最后k = a / l所以l / a = 1 / k

R = 1 / (ec × k)

EC的单位是S/cm，所以乘以1000就是mS/cm。

注：该公式以mS/cm为单位。

而且，公式没有考虑T的变化，所以解的范围必须在20°-25°C°之间。为了满足T，我们可以使用下列公式:

EC25 = EC × (1 + .020(T - 25)) and R = 1000 / (EC25 × K)(2)(3)

但这一次，我们不会满足T的价值。

将(1)中的EC值分别为1.59 mS/cm和0.159 mS/cm代入，我们可以制作一个简单的查表，其中R1的几个值可供我们选择。

请注意，220欧姆和2.1 kohm是预期探头到达的电阻值。

通过这种方式，我们知道在0.159 mS/cm和1.59 mS/cm的EC值之间可以有最大2.41伏的电压。

R1.	@ 220欧姆	vout @ 2.1kohm.	输出电压范围
300	1．99	4.11	2.12
400	1.67	3.95	2.28
500	1．44	3.80	2.36
600	１．２６	3.66	2．40
700.	1.12	3.53	2．41
800	1.01	3.40	2.39
1000	0.85	3．18	2.33

这意味着我们可以使用这些2.41伏特进行感知;电导率在0.159 ~ 1.59 mS/cm之间。为了简化其余部分，我们将重点关注0.159 mS/cm、0.781 mS/cm和1.59 mS/cm的EC值，因为这些值对饮用水具有重要意义。我们还必须指出，R1电阻的值将为700欧姆。

限制读数

由于我们只是在寻找三个EC号码，我们可以获得对它们的预期电压读数，并使用SLG88102V感测值以获得3个数字输出。我们这样做是因为SLG46531V没有ADC。我们可以看到表3中使用SLG88102V的逻辑。

当检测到的电压大于预期电压时，我们将使用反向逻辑。在这种情况下，SLG88102V的输出将很低；否则会很高。表4进一步显示了这种逻辑。

		vreading			vreading> vexpect
欧共体	vexpected.	0.159_EC.	0.781 _ec	1.59 _ec	0.159_EC.	0.781 _ec	1.59 _ec
0.159	3.53	1	0.	0.	0.	0.	0.
0.781	1.76	1	1	0.	1	0.	0.
1.59	1.12	1	1	1	1	1	0.

1.59 _ec	0.781 _ec	0.159_EC.	水质	发光二极管	y_led.	G_LED
0.	0.	1	淡水	0.	0.	1
0.	1	1	自来水	0.	1	0.
1	1	1	盐水	1	0.	0.

我们可以将这三个水质标准描述为三个LED（绿色、黄色和红色），从而可以测量饮用水的限值。

SLG88102V有四个运算放大器；其中三个必须配置为比较器，如图2所示。

不强制使用这三个阈值；我们可以使用其中两个来标记两个不同的级别。在这种情况下，我们也可以使用双PAMP SLG88101V。

V._预期可以从表3中得到。

当V_阅读大于V_预期，此配置输出低的值；当V读数不够大时是VDD，这使得三个输出成为我们的3位。

我们可以得到V_预期在配置为数字输出的另一个引脚上使用分压器。

比较器的输出需要转到SLG46531V中选定的引脚。这可在表3中查看。

编程的SLG46531V

首先我们定义了3个引脚作为数字输入:引脚3、4和6(分别为1.59_EC、0.781_EC和0.159_EC)。这3个引脚将连续读取，但由于我们是每6.34秒感知一次，我们需要在发送读取脉冲的同时读取并解释它。我们通过使用相同的信号(即每6.34秒发送一次)实现一个逻辑函数来实现这一点。

随着SLG46531V具有快速响应，脉冲的持续时间不会给出足够的时间到电压以达到读数所需的阈值。因此，我们必须在计数器的输出中添加延迟，达到约657毫秒。

使用的功能是3位和2位LUT，当Vreading低于预期电压且EC为1.59 mS/cm时，这些LUT被编程为仅向引脚13（R_LED）提供高电平。当Vreading大于预期的EC电压1.59 mS/cm且小于预期的EC电压0.781 mS/cm时，会向引脚14（Y_LED）发送一个高电平。最后，当Vreading大于EC 0.781 mS/cm的预期电压时，会向引脚16（G_LED）发送一个高电平。

如果LED开启仅几毫秒，则难以解释读数;这意味着我们必须存储每个读数的值。为此，我们使用另一个可配置的LUT（查找表），我们选择其类型作为锁存器。闩锁在图3中显示了一个真理表。

如果我们使用闩锁，那么我们必须同意CLK信号;当CLK低时，锁存器将保存值并将过去状态保持在CLK高电平。

对于CLK，我们将再次使用脉冲，即每6.34秒生成一次。这一次，我们将首先把它送到一个反转门;因此，当脉冲设置为LOW时，LATCH中的CLK将处于HIGH状态，当它改变为LOW几毫秒后，它将存储读数。最后，当它返回HIGH时，LATCH将保留最后一个存储的值。

在图4中，我们可以看到完成的程序的外观。在输出引脚之前存在逻辑门，以确保一次只打开一个LED。关于这一点，我们参考表4。

在输出引脚之前存在的逻辑门在那里以确保一次只打开一个LED。为此，我们指的是表4。

前面已经解释了其中的逻辑，本文附带了一个包含该项目的文件。

这种方法仍然为我们在SLG46531V内部使用留下了大量资源。

最终部分是使用LED和地之间的电阻将LED连接到地，以限制电流，并防止输出引脚中的任何可能损坏，或者在LED中。

还值得一提的是，如果需要，可以实现一个开始按钮，以便知道何时进行第一次读取。

这可以使用锁存器来实现以存储按钮的值并使用AND门来确保仅在按钮或开关被激活之后才能完成读数。

另一种圆

如前所述，SLG46531V没有适当的ADC;但如果我们不需要SLG46531V提供的更多资源，也没有SLG88102V可用，那么我们也可以使用SLG46531V内部的四个模拟比较器中的三个。

在这种情况下，获得更合适的电压范围需要更多的计算，以便我们充分利用模拟比较器的功能。

如图5所示，模拟比较器可以将其负输入配置为内部参考。

我们可以为比较器选择不同的内部参考电压。然而，最大参考电压约为1200 mV，这是为了满足日常需求，也不足以迎合GPIO引脚。

此外，每个模拟比较器只能通过一个预定义的PIN进行检测，这使得设计受到了一定的限制。

然而，ACMP有一个惊人的功能：输入增益。

它将1200毫伏的有效最大比较电压提高到4800毫伏，这取决于所选增益。相反，使用增益功能会增加功耗，因此需要使用唤醒/睡眠周期。在这种应用中，读数的轻微起伏不是什么大问题；但如果使用SLG88102V，配置上述循环将是额外的工作。

在这里，如果一个温度补偿器要在相同的SLG46531V中实现，ACMP使用的引脚可以用于这个目的。

如果我们总结这些优点，我们会得到以下结果。

使用SLG88102V	仅使用SLG46531v
所需的较低输入电流（PA）	按uA顺序输入所需的电流
SLG46531V中提供的更多资源	单芯片解决方案

实现

在本节中，我们将看到设备的制造和结果。

使用计算的电阻，通过分压器获得参考电压。

为SLG88102V提供稳定的5V电源;电压分压器用于期望的电压值。

图6从左到右：盐水、自来水、瓶装水。

同样在图6中，PAK5开发套件的输出LED对应于PIN 13。

套件底部的其他引脚代表来自SLG88102V的恒定高读数。输出的LED对应于设计中的R_LED，所以这意味着水是不可饮用的。图7显示了led的近景

在图8中，探针位于瓶装水容器中，输出LED对应于G_LED，这被设计为指示水饮用的LED。

图9是LED的特写。

最后在图9中，探针在自来水容器中;输出LED是对应于Y_LED的输出，这被设计为成为城市自来水盐度的输出。

图10显示了当前“打开”的LED的另一个特写。

图6。盐水	图7。盐水指示器
图8.瓶装水	图9。瓶装水指标

探头的选择

选择的探针是1-15个NEMA型插头，其具有k近似3（2.9待精确）。

提到的K，就像1-15 NEMA一样，是一个标准，应该适用于这个项目和未来的项目。

也可以使用公式k = a / l获得k。这可用于为其他应用设计新探头。雷竞技安卓下载

关于应用范围的说明

本应用说明中记录的程序也可用于其他EC值，扩展可能的最终应用和用例。雷竞技安卓下载

如前所述，T(温度)影响液体的电导，但它不是线性变化的;为了调整它，我们可以计算另一个EC值范围。

即使本程序不包括任何温度补偿，如果需要，已提及公式。它只是遵循与不同的值相同的过程的问题。

例如，如果我们要测量礁池的盐度，我们需要读取56 mS/cm的EC，因为它是理想值。在这种情况下，我们可以设定一个简单的范围：56为“理想”，55为“低盐度”，57为“高盐度”。

然后，我们必须计算探头所能达到的最大和最小电阻值。在那之后，我们将不得不为电阻R1选择一个值，然后通过计算我们期望看到的三种盐度水平的电压。

设计了基准电压的分压器，实现了88102。最后，我们改变了相同应用程序的用途。

值得注意的是，如果我们要建造探测器;不锈钢是最理想的材料，因为在高盐度的流体中，不锈钢的使用寿命更长。

在交换溶液之前和之后，一定要用蒸馏水冲洗探针。这可以防止先前的溶液污染新的溶液，以获得更准确的读数。