ESP32 + TDS senzor (měření kvality vody)

V tomto návodu se naučíš, jak použít TDS senzor (Total Dissolved Solids) s ESP32. Tento senzor měří množství rozpuštěných látek ve vodě (např. soli, minerály nebo kovy) a udává hodnotu v ppm (mg/l).

TDS hodnota slouží jako indikátor kvality vody, ale sama o sobě nestačí k určení, zda je voda pitná.

Co je TDS senzor

TDS (Total Dissolved Solids) měří množství rozpuštěných látek ve vodě. Čím více látek je rozpuštěno, tím vyšší je vodivost vody – a právě z ní se TDS vypočítává.

Použití:

akvária
hydroponie
bazény
filtrace vody
IoT monitorování kvality vody

Důležité:

neměří konkrétní látky
pouze celkové množství rozpuštěných částic

Parametry senzoru (přepsané z tabulky)

Použitý modul (např. Keyestudio TDS Meter V1.0) má tyto vlastnosti:

napájení: 3.3 V až 5.5 V
výstupní napětí: 0 až 2.3 V
proud: cca 3 až 6 mA
rozsah měření: 0 až 1000 ppm
přesnost: ±10 % (při 25 °C)
analogový výstup (ADC)
konektor pro sondu + řídicí modul

Zapojení k ESP32

Senzor vrací analogový signál, takže ho připojíš na ADC pin.

Zapojení:

GND → GND
VCC → 3.3 V
DATA → GPIO 27 (nebo jiný ADC pin)

Jak to funguje

senzor měří vodivost vody
ESP32 přečte analogovou hodnotu
ta se přepočítá na TDS v ppm

Pro stabilnější hodnoty se používá:

průměrování
median filtr
kompenzace teploty

Kompletní kód (ESP32 + TDS)

tds.cpp

#include <Arduino.h>

#define TdsSensorPin 27
#define VREF 3.3
#define SCOUNT 30

int analogBuffer[SCOUNT];
int analogBufferTemp[SCOUNT];

int analogBufferIndex = 0;
int copyIndex = 0;

float averageVoltage = 0;
float tdsValue = 0;

float temperature = 25;

// Median filtr
int getMedianNum(int bArray[], int iFilterLen){
  int bTab[iFilterLen];
  for (byte i = 0; i<iFilterLen; i++)
    bTab[i] = bArray[i];

  int i, j, bTemp;
  for (j = 0; j < iFilterLen - 1; j++) {
    for (i = 0; i < iFilterLen - j - 1; i++) {
      if (bTab[i] > bTab[i + 1]) {
        bTemp = bTab[i];
        bTab[i] = bTab[i + 1];
        bTab[i + 1] = bTemp;
      }
    }
  }

  if ((iFilterLen & 1) > 0)
    bTemp = bTab[(iFilterLen - 1) / 2];
  else
    bTemp = (bTab[iFilterLen / 2] + bTab[iFilterLen / 2 - 1]) / 2;

  return bTemp;
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(TdsSensorPin, INPUT);
}

void loop() {
  static unsigned long analogSampleTimepoint = millis();

  if(millis() - analogSampleTimepoint > 40U){
    analogSampleTimepoint = millis();

    analogBuffer[analogBufferIndex] = analogRead(TdsSensorPin);
    analogBufferIndex++;

    if(analogBufferIndex == SCOUNT)
      analogBufferIndex = 0;
  }

  static unsigned long printTimepoint = millis();
  if(millis() - printTimepoint > 800U){
    printTimepoint = millis();

    for(copyIndex = 0; copyIndex < SCOUNT; copyIndex++)
      analogBufferTemp[copyIndex] = analogBuffer[copyIndex];

    averageVoltage = getMedianNum(analogBufferTemp, SCOUNT) * (float)VREF / 4096.0;

    float compensationCoefficient = 1.0 + 0.02 * (temperature - 25.0);
    float compensationVoltage = averageVoltage / compensationCoefficient;

    tdsValue = (133.42 * compensationVoltage * compensationVoltage * compensationVoltage
               - 255.86 * compensationVoltage * compensationVoltage
               + 857.39 * compensationVoltage) * 0.5;

    Serial.print("TDS Value: ");
    Serial.print(tdsValue);
    Serial.println(" ppm");
  }
}

Jak kód funguje

každých ~40 ms se čte analogová hodnota
uloží se do pole (buffer)
použije se median filtr pro stabilní výsledek
napětí se přepočítá na ppm
výsledek se vypisuje do Serial Monitoru

Kalibrace a přesnost

Pro přesnější výsledky:

kalibruj senzor pomocí známého roztoku
přidej teplotní senzor
počítej s nepřesností ADC na ESP32

Pokud ti jde jen o orientační hodnoty, kalibrace není nutná.

Ukázkové hodnoty měření

Přibližné hodnoty z testování:

voda z kohoutku: ~100 ppm
čaj: ~230 ppm
balená voda: ~0 ppm (může být zkreslené)

Další příklady:

pivo: ~384 ppm
ocet: ~610 ppm
gin & tonic: ~43 ppm

Shrnutí

TDS senzor:

měří celkové množství rozpuštěných látek
funguje přes analogový vstup
je ideální pro IoT projekty