基于Arduino 水质检测

TDS（总溶解固体）是衡量水中溶解的各类无机和有机物质总量的指标，通常以毫克 / 升（mg/L）或百万分比（ppm）表示。这些物质包括钙、镁、钠、钾等矿物质，以及少量的有机物、重金属等。

本文为你介绍基于Arduino 如何测量当前水质的TDS值。

硬件准备

• Arduino uno 开发板（或ESP8266）
• TDS水质传感器（12元左右）
• 0.96 OLED屏幕

线路连接

示例代码

#include"U8glib.h"

// 传感器配置
constint TDS_PIN = A1;
constfloat REF_VOLTAGE = 5.0;    // ADC参考电压（根据实际修改）
constint ADC_RESOLUTION = 1024;  // ADC位数
constfloat TDS_FACTOR = 0.5;    // 国家标准常用系数（需现场校准）

// 显示配置
U8GLIB_SSD1306_128X64 u8g(U8G_I2C_OPT_NONE|U8G_I2C_OPT_DEV_0);

// 国家标准水质分类阈值（GB/T 14848-2017）
constint TDS_GOOD = 300;    // Ⅰ类水 ≤300mg/L
constint TDS_FAIR = 1000;   // Ⅲ类水 ≤1000mg/L

// 汉字点阵数据（保持不变）
staticconstuint8_t PROGMEM dang[] = {0x01,0x00,0x21,0x08,0x11,0x08,0x09,0x10,0x09,0x20,0x01,0x00,0x7F,0xF8,0x00,0x08,
0x00,0x08,0x00,0x08,0x3F,0xF8,0x00,0x08,0x00,0x08,0x00,0x08,0x7F,0xF8,0x00,0x08,};
staticconstuint8_t PROGMEM qian[] = {0x10,0x10,0x08,0x10,0x08,0x20,0xFF,0xFE,0x00,0x00,0x3E,0x08,0x22,0x48,0x22,0x48,
0x3E,0x48,0x22,0x48,0x22,0x48,0x3E,0x48,0x22,0x08,0x22,0x08,0x2A,0x28,0x24,0x10,};
staticconstuint8_t PROGMEM deng[] = {0x20,0x40,0x3F,0x7E,0x48,0x90,0x85,0x08,0x01,0x00,0x3F,0xF8,0x01,0x00,0x01,0x00,
0xFF,0xFE,0x00,0x00,0x00,0x20,0x7F,0xFC,0x08,0x20,0x04,0x20,0x04,0xA0,0x00,0x40,};
staticconstuint8_t PROGMEM ji[] = {0x10,0x00,0x13,0xFC,0x20,0x84,0x20,0x88,0x48,0x88,0xF8,0x90,0x10,0x9C,0x20,0x84,
0x41,0x44,0xF9,0x44,0x41,0x28,0x01,0x28,0x1A,0x10,0xE2,0x28,0x44,0x44,0x01,0x82,};
staticconstuint8_t PROGMEM you[] = {0x08,0x90,0x08,0x88,0x08,0x88,0x10,0x80,0x17,0xFE,0x30,0xA0,0x30,0xA0,0x50,0xA0,
0x90,0xA0,0x10,0xA0,0x11,0x20,0x11,0x22,0x11,0x22,0x12,0x22,0x12,0x1E,0x14,0x00,};
staticconstuint8_t PROGMEM zhong[] = {0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x3F,0xF8,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,
0x21,0x08,0x21,0x08,0x3F,0xF8,0x21,0x08,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,};
staticconstuint8_t PROGMEM cha[] = {0x08,0x20,0x04,0x40,0x7F,0xFC,0x01,0x00,0x01,0x00,0x3F,0xF8,0x02,0x00,0x02,0x00,
0xFF,0xFE,0x04,0x00,0x08,0x00,0x17,0xF8,0x20,0x80,0x40,0x80,0x80,0x80,0x1F,0xFC,};

// 改进的TDS读取（增加均值滤波）
floatgetTDSValue(){
constint samples = 10;
float avgVoltage = 0;

for(int i=0; i<samples; i++){
    avgVoltage += analogRead(TDS_PIN) * (REF_VOLTAGE / ADC_RESOLUTION);
    delay(10);
  }
  avgVoltage /= samples;

// 根据国家标准公式：TDS(mg/L) = k * conductivity(μS/cm)
// 典型k值范围0.55-0.8，默认0.65需校准
float tdsValue = avgVoltage * TDS_FACTOR * 1000; 

return tdsValue;
}

// 国家标准水质判定
constunsignedchar* getWaterLevel(float tds){
if (tds <= TDS_GOOD) return you;    // 优（Ⅰ类）
elseif (tds <= TDS_FAIR) return zhong; // 中（Ⅲ类）
elsereturn cha;                    // 差（超Ⅲ类）
}

voidsetup(){
  Serial.begin(115200);

// 显示初始化（保持不变）
if ( u8g.getMode() == U8G_MODE_R3G3B2 ) {
    u8g.setColorIndex(255);
  }
// ...其他显示模式设置
}

voidloop(){
staticfloat tds = 0;
  tds = getTDSValue();

  u8g.firstPage();  
do {
    draw(tds);
  } while( u8g.nextPage() );

  delay(500); // 适当延长采样间隔
}

// 优化显示界面
voiddraw(float tds){
  u8g.setFont(u8g_font_unifont);

// 显示标题
  u8g.drawBitmapP( 0, 0, 2, 16, dang);
  u8g.drawBitmapP( 16, 0, 2, 16, qian);
  u8g.drawStr( 32, 12, "TDS");

// 显示数值（保留1位小数）
  u8g.setPrintPos(60, 12);
  u8g.print(tds, 1);
  u8g.drawStr( 100, 12, "mg/L"); // 国家标准单位

// 显示水质等级
  u8g.drawBitmapP( 16, 32, 2, 16, deng);
  u8g.drawBitmapP( 32, 32, 2, 16, ji);
constunsignedchar* level = getWaterLevel(tds);
  u8g.drawBitmapP( 64, 32, 2, 16, level);

// 串口输出调试信息
  Serial.print("TDS: ");
  Serial.print(tds);
  Serial.println(" mg/L");
}

注意，由于Arduino 内存有限，汉字显示没有ESP8266强大。因此，只能用字模软件，将需要显示的文字提取出来，放到代码中。

效果显示

注意：水质等级是按照国家标准水质分类阈值（GB/T 14848-2017）划分。Ⅰ类水 ≤300mg/L

水质分级（行业常用）

• 0-9 mg/L：纯净水（如蒸馏水）。
• 10-60 mg/L：山泉水、矿化水（含天然矿物质）。
• 60-100 mg/L：净化水（经活性炭、超滤处理）。
• 100-300 mg/L：普通自来水。
• 300 mg/L 以上：可能存在污染，需进一步检测。