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水流传感器

Grove-Doppler-Radar'' OUTCOME

水流传感器由铜制外壳、水转子和霍尔效应传感器组成。当水流通过转子时，转子旋转，其速度随不同的流量变化。而霍尔效应传感器输出相应的脉冲信号。这款传感器适用于检测饮水机或咖啡机中的水流量。更重要的是，铜制传感器的使用寿命比塑料外壳的传感器更长。

特性​

  • 紧凑，易于安装
  • 高密封性能
  • 高质量霍尔效应传感器
  • 符合 RoHS 标准

规格​

参数值
尺寸0mm x0mm x0mm
重量G.W 79g
电池不包含
最低工作电压DC 4.5V
最大工作电流15mA (DC 5V)
工作电压DC 5V~15V
接口尺寸G1/2英寸
流量范围1~25L/min
频率F=(11*Q)Q=L/MIN±3%
误差范围(1~30L\MIN) ±3%
负载能力≤10mA (DC 5V)
工作温度0 ~ 80℃
液体温度≤120℃
工作湿度35%～90%RH
水压≤1.75MPa
材料描述H57铜+POM
存储温度-25～+ 80℃
存储湿度25%～95%RH
输出脉冲高电平>DC 4.7V (输入电压 DC5V)
输出脉冲低电平<DC 0.5V (输入电压 DC5V)
输出脉冲占空比50%±10%

什么是水流传感器（流量计）​

我们使用水流传感器来测量水流速率。水流速率是单位时间内通过的液体体积。人们通常使用水流传感器进行自动热水器控制、DIY咖啡机、水售卖机等。水流传感器有多种不同原理，但对于使用 Arduino 或 Raspberry Pi 的创客来说，最常见的流量传感器是基于霍尔器件的。例如，最经典的水流传感器 YF-S402 和 YF-S201 都依赖霍尔传感器。

水流传感器如何工作​

Grove-Doppler-Radar'' OUTCOME
图1. YF-402的所有组件
Grove-Doppler-Radar'' OUTCOME
图2. 水流传感器工作原理

内部结构非常简单。主要组件包括霍尔效应传感器、涡轮轮和磁铁。水从入口流入并从出口流出。水流驱动轮子旋转，轮子上的磁铁随之旋转。磁场的旋转触发霍尔传感器，输出高低电平的方波（脉冲）。

Grove-Doppler-Radar'' OUTCOME
图3. 水流传感器工作原理

每转一圈，流过的水量是一定的，同时输出的方波数量也是一定的。因此，我们可以通过计算方波（脉冲）的数量来计算水流量。

支持的平台​

ArduinoRaspberry Pi

入门指南​

所需材料​

Seeeduino开发板Grove 基础扩展板水流传感器
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硬件连接​

对于 YF 系列传感器，有三根线：

  • 红色用于 Vcc
  • 黑色用于 GND
  • 黄色用于脉冲输出

对于基于 Atmega 328 的开发板，例如 Seeeduino V4.2，有两个数字引脚可以用作中断。数字引脚 2 用于 中断 0，数字引脚 3 用于 *中断 1。在本文中，我们使用 D2 引脚来检测水流传感器输出的脉冲。如果您使用的是 Seeeduino + Grove 基础扩展板，只需将水流传感器插入 D2 接口即可。如果您使用其他 Arduino 开发板，请使用跳线连接到正确的引脚。

Grove-Doppler-Radar'' OUTCOME
图 4. 水流传感器与 Arduino 的连接
tip

请轻轻插入 USB 线、水流传感器接口到 Seeeduino 开发板接口，否则可能会损坏端口。

软件​

当然，您可以在 LOOP 函数中使用 digitalread() 来读取水流传感器的输出。每次读取到高电平时计数加一。然而，这种方法不是实时的，程序每次执行都需要一定的等待时间，在此期间无法检测到新的脉冲。对于这种实时性要求较高的应用，我们通常使用中断。每当检测到脉冲的上升沿时，就会触发中断，计数加一。

Water-Flow-Sensor'' OUTCOME

有关 中断 的更多详细信息，请查看 attachinterrupt。

caution

如果这是您第一次使用 Arduino，我们强烈建议您在开始之前查看 Arduino 入门指南。

  • 步骤 1. 将 Grove 基础扩展板与水流传感器插入 Seeeduino 开发板，并通过 USB 线将 Seeeduino 开发板连接到电脑。

  • 步骤 2. 然后打开 Arduino IDE 并复制以下代码。最后，将代码下载到 Arduino。

note

以下代码适用于 Seeed 的经典 YF – S201、YF - S402 和其他水流传感器，水流传感器的工作原理也是如此。

软件代码​

/*
YF‐ S201 水流传感器
水流传感器输出处理为以升/小时为单位读取
改编来源：www.hobbytronics.co.uk
*/

volatile int flow_frequency; // 测量流量传感器脉冲

int l_hour; // 计算的升/小时
unsigned char flowsensor = 2; // 传感器输入
unsigned long currentTime;
unsigned long cloopTime;

void flow () // 中断函数

{
   flow_frequency++;
}

   void setup()
 {
   pinMode(flowsensor, INPUT);
   digitalWrite(flowsensor, HIGH); // 可选内部上拉
   Serial.begin(9600);
   attachInterrupt(0, flow, RISING); // 设置中断
   sei(); // 启用中断
   currentTime = millis();
   cloopTime = currentTime;
}

   void loop ()
{
   currentTime = millis();// 每秒计算并打印升/小时
   if(currentTime >= (cloopTime + 1000))
   {
      cloopTime = currentTime; // 更新 cloopTime
      // 脉冲频率 (Hz) = 7.5Q，Q 是流量，单位为升/分钟。
      l_hour = (flow_frequency * 60 / 7.5); // (脉冲频率 x 60 分钟) / 7.5Q = 流量，单位为升/小时
      flow_frequency = 0; // 重置计数器
      Serial.print(l_hour, DEC); // 打印升/小时
      Serial.println(" L/hour");
   }
}
tip

如果一切正常，打开串口监视工具并将波特率设置为 9600。当水流通过时，流量值将打印到相应的窗口。

水流传感器计算公式​

在代码部分，我们使用了以下公式，那么这个公式是如何得出的呢？

l_hour = (flow_frequency * 60 / 7.5)

之前我们提到过，每当叶轮旋转一圈，流过的液体体积是一定的。同时，每圈旋转产生的脉冲数也是固定的。因此，我们可以在脉冲数和水流量之间建立一个方程。

对于 YF-S201，每流过一升水，霍尔传感器输出 450 个脉冲。让我们做一些简单的数学计算。450 个脉冲对应 1 升水，因此每个脉冲表示 1/450 升水流过。我们将某一时间段 t（单位：秒）内流过水流传感器的液体总量记为 V_total（单位：升），检测到的脉冲总数记为 N。那么我们得到：

V_total(L) = N * 1/450(L)

同时，流过水流传感器的液体总量等于 水流速率(Q - 单位：L/s) 乘以时间 t（单位：秒）。

V_total(L) = Q(L/s) * t(s)

因此我们得到：

N * 1/450 = Q(L/s) * t(s)
N/t = 450 * Q(L/s)

N/t 恰好是频率 f，所以：

f = 450 * Q(L/s)
Q(L/s) = f / 450
Q(L/min) = f * 60 / 450 = f / 7.5
Q(L/hour) = f * 60 * 60 / 450 = f * 60 / 7.5

对于 YF-S402，每流过一升水，霍尔传感器输出 4380 个脉冲。因此公式应为：

f = 4380 * Q(L/s)
Q(L/s) = f / 4380
Q(L/min) = f * 60 / 4380 = f / 73
Q(L/hour) = f * 60 * 60 / 4380 = f * 60 / 73

Seeed 的水流传感器​

tip

Seeed 提供多种水流传感器，包括 YF-402 和 YF-S201。此外，我们还提供各种尺寸、检测范围、材质等不同规格的水流传感器，如下所示：

类型尺寸(DN)工作电压流量范围长度公母接口螺纹长度材质
YF-B1DN155V~15V(DC)1~25L/min44mm双公接口10mm铜
YF-B2DN155V~15V(DC)1~25L/min50mm公进母出接口10mm铜
YF-B3DN155V~15V(DC)1~25L/min66mm双公接口18mm铜
YF-B4DN155V~15V(DC)1~25L/min66mm公进母出接口10mm铜
YF-B5DN205V~15V(DC)1~30L/min50mm双公接口10mm铜
YF-B6DN205V~15V(DC)1~30L/min60mm双公接口11mm铜
YF-B7DN155V~15V(DC)1~25L/min66mm双公接口10mm铜
G1&2DN155V~24V(DC)1~30L/min-双公接口-塑料
G3&4DN205V~24V(DC)1~60L/min-双公接口-塑料
G1&2DN155V~24V(DC)1~30L/min60mm双公接口13mm塑料
G1&8-5V~24V(DC)0.3~6L/min---塑料
M11*1.25-5V~24V(DC)0.3~6L/min---塑料

技术支持与产品讨论​

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