CN105067669B - 检测电路、检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本公开揭示了一种检测电路、检测装置及检测方法，属于水质检测领域。检测电路包括：并列的第一探针和第二探针、n组互相并联的量程支路、第一输入端、第二输入端和输出端。第一探针的针体与第一输入端相连，每组量程支路包括串联的量程电阻和开关器件，量程电阻的两端分别与第二探针的针体以及开关器件相连，开关器件的另一端与第二输入端相连。第二探针和每个量程电阻相连的中间节点与输出端相连。通过上述电路，不仅能够实现多量程的TDS检测，还无需运算放大器等电子器件，简化了整个TDS检测电路的实现，达到了整个多量程TDS检测电路可以应用于水质检测笔等小型水质检测设备上的效果。

Description

检测电路、检测装置及检测方法

技术领域

本公开涉及水质检测领域，特别涉及一种检测电路、检测装置及检测方法。

背景技术

水质检测可以采用TDS(Total Dissolved Solids，溶解性固体总量)作为检测标准。TDS值越小，水中的钙、镁、铝和钾等离子的浓度越低，电导率越小。

相关技术提供的TDS检测电路，通常包括有运算放大器、模拟开关和若干量程电阻等电子元器件，但是由于TDS检测电路中包括的电子元器件较多，难以应用至对体积和成本有严格要求的手持式水质检测笔或净水器等设备中。

发明内容

为了解决相关技术中的技术问题。本公开提供了一种技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种检测电路，该检测电路包括：

并列的第一探针和第二探针、n组互相并联的量程支路、第一输入端、第二输入端和输出端，n为大于等于2的整数；

第一探针的针体与第一输入端相连；

每组量程支路包括串联的量程电阻和开关器件，量程电阻的一端与第二探针的针体相连，量程电阻的另一端与开关器件的一端相连，开关器件的另一端与第二输入端相连；

第二探针的针体还与输出端相连；

其中，每个量程电阻的阻值相同或不同。

在一个可能的实施例中，该检测电路还包括：

处理单元；

处理单元包括：第一输出引脚、第二输出引脚、n个控制引脚和输入引脚；

第一输出引脚与第一输入端相连，第二输出引脚与第二输入端相连；

n个控制引脚与n个开关器件的控制端一一对应相连；

输入引脚与输出端相连。

在一个可能的实施例中，

开关器件是场效应管、三极管、继电器和模拟开关中的任意一种。

在一个可能的实施例中，检测电路还包括：

第二探针的针体与输出端之间通过限流电阻相连。

在一个可能的实施例中，该检测电路还包括：

第二探针的针体与第二输入端之间还通过滤波电容相连。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种水质检测器，该检测器包括：

本公开实施例的第一方面中所描述的任一检测电路。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种检测方法，该检测方法应用于如本公开实施例的第一方面中所描述的任一检测电路，该方法包括：

处理单元通过控制引脚控制n个开关器件中的目标开关器件处于导通状态；

处理单元通过第一输出引脚输出第一脉冲信号；

处理单元通过输入引脚在第一脉冲信号的下降沿之前采样检测电压；

处理单元通过检测电压计算得到溶解性固体总量TDS值。

在一个可能的实施例中，该检测方法还包括：

第一脉冲信号的脉宽时长为s秒；

处理单元通过输入引脚在第一脉冲信号的下降沿之前采样检测电压，包括：

处理单元在输出第一脉冲信号之后的t时刻通过输入引脚采样检测电压，t小于s。

在一个可能的实施例中，该检测方法还包括：

处理单元在输出第一脉冲信号之后，通过第二输出引脚输出第二脉冲信号；

其中，第二脉冲信号的上升沿与第一脉冲信号的下降沿之间的时间差值小于第一阈值，且第二脉冲信号的脉宽与第一脉冲信号的脉宽宽度相同或宽度差值小于第二阈值。

在一个可能的实施例中，该检测方法还包括：

第一脉冲信号的脉宽宽度小于第三阈值。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过提供n组互相并联的量程支路，并通过每个量程支路上的开关器件控制每个量程支路上的量程电阻的接入，不仅能够实现多量程的TDS检测，还无需运算放大器等电子器件，简化了整个TDS检测电路的实现，达到了整个多量程TDS检测电路可以应用于水质检测笔等小型水质检测设备上的效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一个示例性实施例示出的一种检测电路的电路图；

图2是根据另一示例性实施例示出的一种检测电路的电路图；

图3是根据另一示例性实施例示出的一种检测电路的电路图；

图4是根据一个示例性实施例示出的一种水质检测器的方框图；

图5是根据另一示例性实施例示出的一种检测方法的流程图；

图6是根据另一示例性实施例示出的一种检测方法的流程图；

图7是根据一示例性实施例示出的检测方法所涉及的波形示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的检测电路、水质检测器和监测方法的例子。

图1是根据一个示例性实施例示出的一种检测电路的电路图，如图1所示，

该检测电路包括：并列的第一探针P1和第二探针P2、n组互相并联的量程支路、第一输入端Q-A、第二输入端Q-B和输出端Q-TDS。

本实施例中以量程支路的组数n为2为例，事实上量程支路的组数不限制，视量程范围的需要，量程支路的组数n还可以是3、4、5、6等自然数。

第一探针P1的针体与第一输入端Q-A相连。

每组量程支路包括串联的量程电阻和开关器件。在图1中：

第一量程支路包括串联的量程电阻R1和开关器件K1。量程电阻R1的一端与第二探针P2的针体相连，量程电阻R1的另一端与开关器件K1的一端相连，开关器件K1的另一端与第二输入端Q-B相连。

第二量程支路包括串联的量程电阻R2和开关器件K2。量程电阻R2的一端与第二探针P2的针体相连，量程电阻R2的另一端与开关器件K2的一端相连，开关器件K2的另一端与第二输入端Q-B相连。

其中，每个量程电阻的阻值相同或不同。即R1与R2的阻值可以相同或者不同。

可选地，开关器件是场效应管、三极管、继电器和模拟开关中的任意一种。

本实施例中以开关器件为N沟道增强型场效应管来举例说明。也即，量程电阻R1的一端与场效应管K1的漏极3相连，场效应管K1的源极2与第二输入端Q-B相连。量程电阻R2的一端与场效应管K2的漏极3相连，场效应管K2的源极2与第二输入端Q-B相连。场效应管K1和K2的栅极1为控制端。

第二探针P2的针体还与输出端Q-TDS相连。可选地，第二探针P2的针体与输出端Q-TDS之间通过限流电阻R0相连。

限流电阻R0串联于电路中，用于限制输出端Q-TDS的电流。

可选地，检测电路还包括：

第二探针P2的针体与第二输入端Q-B之间还通过滤波电容C1相连。

滤波电容C1可以滤除水质探针输出的干扰信号，用于保证检测电路工作的可靠性。

综上所述，本公开实施例中提供的检测电路，通过提供2组互相并联的量程支路，并通过每个量程支路上的开关器件控制每个量程支路上的量程电阻的接入，不仅能够实现多量程的TDS检测，还无需运算放大器等电子器件，简化了整个TDS检测电路的实现，达到了整个多量程TDS检测电路可以应用于水质检测笔等小型水质检测设备上的效果。

本公开实施例还通过在第二探针的针体与输出端之间加入了限流电阻，在第二探针的针体与第二输入端之间加入了滤波电容，起到了对输出信号进行限流和滤除干扰信号的作用，提高了检测电路的可靠性。

图2是根据另一示例性实施例示出的一种检测电路的电路图，如图2所示，

该检测电路包括：并列的第一探针P1和第二探针P2、n组互相并联的量程支路、第一输入端Q-A、第二输入端Q-B和输出端Q-TDS。

本实施例中以量程支路的组数n为3为例，事实上量程支路的组数不限制，视量程范围的需要，量程支路的组数n还可以是3、4、5、6等自然数。

第一探针P1的针体与第一输入端Q-A相连。

每组量程支路包括串联的量程电阻和开关器件。在图2中：

第一量程支路包括串联的量程电阻R1和开关器件K1。量程电阻R1的一端与第二探针P2的针体相连，量程电阻R1的另一端与开关器件K1的一端相连，开关器件K1的另一端与第二输入端Q-B相连。

第二量程支路包括串联的量程电阻R2和开关器件K2。量程电阻R2的一端与第二探针P2的针体相连，量程电阻R2的另一端与开关器件K2的一端相连，开关器件K2的另一端与第二输入端Q-B相连。

第三量程支路包括串联的量程电阻R3和开关器件K3。量程电阻R3的一端与第二探针P2的针体相连，量程电阻R3的另一端与开关器件K3的一端相连，开关器件K3的另一端与第二输入端Q-B相连。

其中，每个量程电阻的阻值相同或不同。即量程电阻R1、量程电阻R2、量程电阻R3的阻值可以相同或者不同。

可选地，开关器件是场效应管、三极管、继电器和模拟开关中的任意一种。

本实施例中以开关器件为N沟道增强型场效应管来举例说明。也即，量程电阻R1的一端与场效应管K1的漏极3相连，场效应管K1的源极2与第二输入端Q-B相连。量程电阻R2的一端与场效应管K2的漏极3相连，场效应管K2的源极2与第二输入端Q-B相连。量程电阻R3的一端与场效应管K3的漏极3相连，场效应管K3的源极2与第二输入端Q-B相连。

第二探针P2的针体还与输出端Q-TDS相连。可选地，第二探针P2的针体与输出端Q-TDS之间通过限流电阻R0相连。

限流电阻R0串联于电路中，用于限制输出端Q-TDS的电流。

可选地，检测电路还包括：

第二探针P2的针体与第二输入端Q-B之间还通过滤波电容C1相连。

滤波电容C1可以滤除水质探针输出的干扰信号，用于保证检测电路工作的可靠性。

综上所述，本公开实施例中提供的检测电路，通过提供3组互相并联的量程支路，并通过每个量程支路上的开关器件控制每个量程支路上的量程电阻的接入，不仅能够实现多量程的TDS检测，还无需运算放大器等电子器件，简化了整个TDS检测电路的实现，达到了整个多量程TDS检测电路可以应用于水质检测笔等小型水质检测设备上。

本公开实施例还通过在第二探针的针体与输出端之间加入了限流电阻，在第二探针的针体与第二输入端之间加入了滤波电容，起到了对输出信号进行限流和滤除干扰信号的作用，提高了检测电路的可靠性。

图3是根据另一示例性实施例示出的一种检测电路的电路图，如图3所示，

与图1不同的是，该检测电路还包括：处理单元30；

处理单元30包括：第一输出引脚31、第二输出引脚32、n个控制引脚和输入引脚33。

第一输出引脚31与第一输入端Q-A相连，第二输出引脚32与第二输入端Q-B相连。

n个控制引脚与n个开关器件的控制端一一对应相连。本实施例中仅以n＝2来举例说明。也即，检测电路包括控制引脚Q-S1和控制引脚Q-S2。

如图3所述，控制引脚Q-S1与场效应管K1的栅极1相连，控制引脚Q-S2与场效应管K2的栅极1相连。

输入引脚33与输出端Q-TDS相连。

通常，处理单元30内部包含AD(Analog signals to Digital signals，模拟信号到数字信号)转换模块，实现模拟信号到数字信号的转换。也即，将输入引脚33接收到的模拟形式的检测电压转换为数字形式的检测电压。

处理单元30还存储有检测电压与TDS值之间的对应关系，或者，检测电压与TDS值之间的换算公式。

该处理单元30可以是微处理器。

综上所述，本公开实施例中提供的检测电路，通过增加处理单元使得该检测电路实现完整的TDS检测功能。

图4是根据一示例性实施例示出的一种水质检测器400的方框图，该水质检测器400包括如图1至图3任一示例性实施例提供的检测电路40。

该水质检测器400可以是水质检测笔。该水质检测器400还可能包括其它部件(图中未示出)。比如，外壳、电池仓、显示屏、线路板等。这些其它部件为本领域技术人员所熟知的内容。

图5是根据一个示例性实施例示出的一种检测方法的流程图，本实施例以该检测方法应用于图3示例性实施例及其可选方式所提供的检测电路中来举例说明。该检测方法包括：

在步骤501中，处理单元通过控制引脚控制n个开关器件中的目标开关器件处于导通状态。

结合参照图3，对于任一量程支路，若该量程支路内的开关器件处于导通状态，则该量程支路中的量程电阻会被接入第二探针P2和第二输入端Q-B之间。

比如，开关器件K1处于导通状态，开关器件K2处于截止状态，则量程电阻R1接入第二探针P2和第二输入端Q-B之间；

开关器件K2处于导通状态，开关器件K1处于截止状态，则量程电阻R2接入第二探针P2和第二输入端Q-B之间；

开关器件K1处于导通状态，开关器件K2处于导通状态，则量程电阻R1和R2以并联的方式接入第二探针P2和第二输入端Q-B之间。

若R1和R2的阻值不同，则上述不同的开关器件处于导通状态，会产生不同的量程范围。

处理单元可以根据当前测量需要的量程范围选择出当前需要处于导通状态的目标开关器件。

然后，处理单元通过控制引脚控制相应的开关器件处于导通状态，使得检测电路处于某一量程范围的工作状态。

在步骤502中，处理单元通过第一输出引脚输出第一脉冲信号。

第一脉冲信号是第一输入端Q-A为高电平，第二输入端Q-B为低电平的信号。

在步骤503中，处理单元通过输入引脚在第一脉冲信号的下降沿之前采样检测电压。

在步骤504中，处理单元通过检测电压计算得到溶解性固体总量TDS值。

处理单元先将输入引脚采样到的模拟形式的检测电压转换为数字形式的检测电压。

然后，由于处理单元还存储有检测电压与TDS值之间的对应关系，或者，检测电压与TDS值之间的换算公式。所以，处理单元将检测电压换算为TDS值。

在检测电路应用于水质检测器中时，处理单元可以将换算得到的TDS值通过显示屏进行显示。

综上所述，本公开实施例中提供的检测方法，通过将控制不同的开关器件处于导通状态，然后将不同的量程电阻接入第二探针P2和第二输入端Q-B之间，不仅能够实现多量程的TDS检测，还无需运算放大器等电子器件，简化了整个TDS检测电路的实现，达到了整个多量程TDS检测电路可以应用于水质检测笔等小型水质检测设备上的效果。

图6是根据另一示例性实施例示出的一种检测方法的流程图，该检测方法应用于图3示例性实施例及其可选方式所提供的检测电路中。该检测方法包括：

在步骤601中，处理单元通过控制引脚控制n个开关器件中的目标开关器件处于导通状态。

结合参照图3，对于任一量程支路，若该量程支路内的开关器件处于导通状态，则该量程支路中的量程电阻会被接入第二探针P2和第二输入端Q-B之间。

比如，开关器件K1处于导通状态，开关器件K2处于截止状态，则量程电阻R1接入第二探针P2和第二输入端Q-B之间；

开关器件K2处于导通状态，开关器件K1处于截止状态，则量程电阻R2接入第二探针P2和第二输入端Q-B之间；

开关器件K1处于导通状态，开关器件K2处于导通状态，则量程电阻R1和R2以并联的方式接入第二探针P2和第二输入端Q-B之间。

若R1和R2的阻值不同，则上述不同的开关器件处于导通状态，会产生不同的量程范围。

处理单元可以根据当前测量需要的量程范围选择出当前需要处于导通状态的目标开关器件。

然后，处理单元通过控制引脚控制相应的开关器件处于导通状态，使得检测电路处于某一量程范围的工作状态。

在步骤602中，处理单元通过第一输出引脚输出第一脉冲信号。

第一脉冲信号是第一输入端Q-A为高电平，第二输入端Q-B为低电平的信号。

设第一脉冲信号的脉宽时长为s。

在步骤603中，处理单元通过输入引脚在第一脉冲信号的下降沿之前采样检测电压。

处理单元在输出第一脉冲信号之后的t时刻通过输入引脚采样检测电压，t小于s。也即，在第一脉冲信号的高电平结束之前完成采样。

在步骤604中，处理单元在输出第一脉冲信号之后，通过第二输出引脚输出第二脉冲信号。

为了防止第一探针和第二探针发生电解反应，处理单元在输出第一脉冲信号之后，还通过第二输出引脚输出第二脉冲信号。第二脉冲信号与第一脉冲信号反向，也即，第二脉冲信号是第一输入端Q-A为高电平，第二输入端Q-B为低电平的信号。

其中，第二脉冲信号的上升沿与第一脉冲信号的下降沿之间的时间差值小于第一阈值。也即，第二脉冲信号和第一脉冲信号的发出间隔越小，越能防止电解反应的产生。

且第二脉冲信号的脉宽与第一脉冲信号的脉宽宽度相同或宽度差值小于第二阈值。也即，第二脉冲信号的脉宽与第一脉冲信号的脉宽越接近，越能防止电解反应的产生。

可选地，第二脉冲信号的脉宽与第一脉冲信号的脉宽宽度相同。

在步骤605中，处理单元通过检测电压计算得到溶解性固体总量TDS值。

处理单元先将输入引脚采样到的模拟形式的检测电压转换为数字形式的检测电压。

然后，由于处理单元还存储有检测电压与TDS值之间的对应关系，或者，检测电压与TDS值之间的换算公式。所以，处理单元将检测电压换算为TDS值。

在检测电路应用于水质检测器中时，处理单元可以将换算得到的TDS值通过显示屏进行显示。

需要说明的是，上述检测过程可以进行循环多次。

参照图7，在多次循环检测过程中，第一脉冲信号的周期为t2，在时间段t1内探针完成一次完整的检测，脉宽时长为s,处理单元通过输入引脚在第一脉冲信号的下降沿之前(TQ1和TQ2)采样检测电压。也即，处理单元在输出第一脉冲信号之后的t时刻通过输入引脚采样检测电压，t小于s。

第二脉冲信号的上升沿与第一脉冲信号的下降沿之间的时间差值δt小于第一阈值，且第二脉冲信号的脉宽s’与第一脉冲信号的脉宽宽度s相同或宽度差值小于第二阈值。

为了防止水质探针发生电解反应，第二脉冲信号的脉宽s’与第一脉冲信号的脉宽宽度s相同。

可选地，第一脉冲信号的脉宽宽度s小于第三阈值。也即，为了防止水质探针发生电解反应，第一脉冲信号的脉宽宽度应尽量短。

综上所述，本公开实施例中提供的检测方法，通过将控制不同的开关器件处于导通状态，然后将不同的量程电阻接入第二探针P2和第二输入端Q-B之间，不仅能够实现多量程的TDS检测，还无需运算放大器等电子器件，简化了整个TDS检测电路的实现，达到了整个多量程TDS检测电路可以应用于水质检测笔等小型水质检测设备上的效果。

本公开实施例还通过处理单元输出第二脉冲信号，第二脉冲信号的脉宽与第一脉冲信号的脉宽宽度相同或宽度差值尽量小，能够有效地防止水质探针发生电解反应，延长了探针的使用寿命和提高了检测精度。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种检测电路，其特征在于，所述电路包括：并列的第一探针和第二探针、n组互相并联的量程支路、第一输入端、第二输入端和输出端，n为大于等于2的整数；

所述第一探针的针体与所述第一输入端相连；

每组所述量程支路包括串联的量程电阻和开关器件，所述量程电阻的一端与所述第二探针的针体相连，所述量程电阻的另一端与所述开关器件的一端相连，所述开关器件的另一端与所述第二输入端相连；

所述第二探针的针体还与所述输出端相连；

其中，每个所述量程电阻的阻值相同或不同。

2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述检测电路还包括：处理单元；

所述处理单元包括：第一输出引脚、第二输出引脚、n个控制引脚和输入引脚；

所述第一输出引脚与所述第一输入端相连，所述第二输出引脚与所述第二输入端相连；

所述n个控制引脚与n个所述开关器件的控制端一一对应相连；

所述输入引脚与所述输出端相连。

3.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于，所述开关器件是场效应管、三极管、继电器和模拟开关中的任意一种。

4.根据权利要求1至3任一所述的检测电路，其特征在于，所述检测电路还包括：

所述第二探针的针体与所述输出端之间通过限流电阻相连。

5.根据权利要求1至3任一所述的检测电路，其特征在于，所述检测电路还包括：

所述第二探针的针体与所述第二输入端之间还通过滤波电容相连。

6.一种水质检测器，其特征在于，所述水质检测器包括如权利要求1至5任一所述的检测电路。

7.一种检测方法，其特征在于，应用于如权利要求2至5任一所述的检测电路中，所述方法包括：

处理单元通过控制引脚控制n个开关器件中的目标开关器件处于导通状态；

所述处理单元通过第一输出引脚输出第一脉冲信号；

所述处理单元通过输入引脚在所述第一脉冲信号的下降沿之前采样检测电压；

所述处理单元通过所述检测电压计算得到溶解性固体总量TDS值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一脉冲信号的脉宽时长为s秒；

所述处理单元通过所述输入引脚在所述第一脉冲信号的下降沿之前采样检测电压，包括：

所述处理单元在输出所述第一脉冲信号之后的t时刻通过所述输入引脚采样检测电压，所述t小于所述s。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述处理单元在输出所述第一脉冲信号之后，通过第二输出引脚输出第二脉冲信号；

其中，所述第二脉冲信号的上升沿与所述第一脉冲信号的下降沿之间的时间差值小于第一阈值，且所述第二脉冲信号的脉宽与所述第一脉冲信号的脉宽宽度相同或宽度差值小于第二阈值。

10.根据权利要求7至9任一所述的方法，其特征在于，所述第一脉冲信号的脉宽宽度小于第三阈值。