Wasser TDS Messung

Mit diesem Projekt wird der TDS-Wert von Wasser in ppm auf einem OLED-Display angezeigt. Bei einer TDS Messung wird die elektrische Leitfähigkeit des Wassers gemessen, d.h. die elektrisch geladenen Moleküle (Ionen), werden gemessen. Im Fall von Trinkwasser wären das die darin am häufigsten vorkommenden leitfähigen Stoffe, z.B. Metalle, Mineralien, Salze usw. Dadurch, dass das Wasser selbst nicht geladen ist, wird ausschließlich die Leitfähigkeit und somit die Anzahl der Ionen im Wasser gemessen.
Je niedriger der TDS-Wert, umso weniger leitfähige Stoffe befinden sich im Wasser. Nach den ersten Tests sind 100ppm ein guter Wert und 2000pm ein schlechter Wert.

Hardware

Die Stückliste für die Wasserqualitäts-Anzeige:

• 1 x ESP32
• 1 x TDS-Sensor
• 1 x OLED-Display 1,3"
• Kleinmaterial, Schaltdraht

Verdrahtung

ESP32 - TDS Sensor:

		GND		GND
		+5V		+5V
		GPIO27		Signal

ESP32 - OLED Display 1,3":

		GND		GND
		+5V		+5V
		SCL		SCK
		SDA		SDA

Umlaute/Zeichen im OLED Display darstellen

Zeichen    Display Befehl:

		ä		u8g2.print("\xE4");
		Ä		u8g2.print("\xC4");
		ö		u8g2.print("\xF6");
		Ö		u8g2.print("\xD6");
		ü		u8g2.print("\xFC");
		Ü		u8g2.print("\xDC");
		ß		u8g2.print("\xDF");
		µ		u8g2.print("\xB5");
		@		u8g2.print("\x40");

Software

Die Software wird mit der Arduino IDE in den ESP32 geladen.

• Nach dem Programm-Download in den ESP32 werden die Sensordaten am Dsplay angezeigt.

Programm

C++ Code: TDS-Wert am OLED Display

/*************************************************************************************************
                                      PROGRAMMINFO
**************************************************************************************************
Funktion: ESP32 Wasser TDS Wert
**************************************************************************************************
Version: 09.04.2022
**************************************************************************************************
Board: ESP32vn IoT UNO
**************************************************************************************************
C++ Arduino IDE V1.8.19
**************************************************************************************************
Einstellungen:
https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json
http://dan.drown.org/stm32duino/package_STM32duino_index.json
https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_dev_index.json
**************************************************************************************************
 * TDS Sensor ESP32
    GND GND
    VCC 3.3V
    Data  GPIO 27 (or any other ESP32 ADC pin)
**************************************************************************************************
Zeichentabelle:
https://www.rapidtables.com/code/text/unicode-characters.html
https://www.utf8-zeichentabelle.de/unicode-utf8-table.pl
************************************************************************************************** */

#define TdsSensorPin 27
#define VREF 3.3              // analog reference voltage(Volt) of the ADC
#define SCOUNT  30            // sum of sample point

#include <Arduino.h>
#include <U8g2lib.h>
#include <SPI.h>
#include <Wire.h>

int analogBuffer[SCOUNT];     // store the analog value in the array, read from ADC
int analogBufferTemp[SCOUNT];
int analogBufferIndex = 0;
int copyIndex = 0;

float averageVoltage = 0;
float tdsValue = 0;
float temperature = 25;       // current temperature for compensation

// Median-Filteralgorithmus
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;
}

U8G2_SH1106_128X64_NONAME_F_HW_I2C u8g2(U8G2_R0, /* reset=*/ U8X8_PIN_NONE);
unsigned long delayTime;

void setup(){
  Serial.begin(115200);
  u8g2.begin();
  pinMode(TdsSensorPin,INPUT);
}

void loop(){
  static unsigned long analogSampleTimepoint = millis();
  if(millis()-analogSampleTimepoint > 40U){     //alle 40 Millisekunden den Analogwert vom ADC lesen
    analogSampleTimepoint = millis();
    analogBuffer[analogBufferIndex] = analogRead(TdsSensorPin);    //Den Analogwert lesen und im Buffer speichern
    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];

      // In einen Spannungsert konvertieren
      averageVoltage = getMedianNum(analogBufferTemp,SCOUNT) * (float)VREF / 4096.0;

      //Temperaturkompensationsformel: fFinalResult(25^C) = fFinalResult(current)/(1.0+0.02*(fTP-25.0));
      float compensationCoefficient = 1.0+0.02*(temperature-25.0);
      //Temoeratur Kompensation
      float compensationVoltage=averageVoltage/compensationCoefficient;

      //convert voltage value to tds value
      tdsValue=(133.42*compensationVoltage*compensationVoltage*compensationVoltage - 255.86*compensationVoltage*compensationVoltage + 857.39*compensationVoltage)*0.5;

      Serial.print("Sensor Spannung:");
      Serial.print(averageVoltage,2);
      Serial.print("V   ");
      Serial.print("TDS Wert:");
      Serial.print(tdsValue,0);
      Serial.println(" ppm");
    }
  }


 u8g2.setFont(u8g2_font_courR10_tf);
    u8g2.firstPage();

    do {

      u8g2.setCursor(1, 10);

 //     u8g2.print("Wasserqualit");
      u8g2.print("\xE4");
      u8g2.print("t");
      u8g2.setCursor(30, 30);
      u8g2.print("TDS Wert:");


      u8g2.setFont(u8g2_font_courB14_tf);
      u8g2.setCursor(20, 55);
      u8g2.print(tdsValue,0);
 //     u8g2.setCursor(20, 55);
      u8g2.print(" ppm");


      } while ( u8g2.nextPage() );
     delay(delayTime);
}

RAW code

Sensordaten im OLED Display. TDS-Wert 166ppm gut - 1330ppm schlecht:

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