Sensor de Flujo de Agua

El sensor de flujo de agua está compuesto por un cuerpo de cobre, un rotor interno y un sensor de efecto Hall.
Cuando el agua pasa por el rotor, este gira; su velocidad varía según el caudal.
El sensor de efecto Hall emite una señal de pulsos correspondiente.
Este modelo es ideal para dispensadores de agua o cafeteras.
Lo más importante es que su cuerpo de cobre ofrece mayor durabilidad que uno de plástico.

Características

• Compacto y fácil de instalar
• Excelente rendimiento de sellado
• Sensor de efecto Hall de alta calidad
• Cumple con RoHS

Especificaciones

Parámetro	Valor
Dimensiones	0mm × 0mm × 0mm
Peso	79 g
Batería	No incluida
Voltaje mínimo de operación	DC 4.5 V
Corriente máx. de trabajo	15 mA (DC 5 V)
Voltaje de trabajo	DC 5 V ~ 15 V
Dimensiones de interfaz	G1/2 pulgada
Rango de caudal	1 ~ 25 L/min
Frecuencia	F = 11 × Q (Q = L/min) ±3 %
Margen de error	(1 ~ 30 L/min) ±3 %
Capacidad de carga	≤10 mA (DC 5 V)
Temperatura de operación	0 ~ 80 ℃
Temperatura del líquido	≤120 ℃
Humedad de operación	35 % ~ 90 % RH
Presión de agua	≤1.75 MPa
Material	Cobre H57 + POM
Temperatura de almacenamiento	-25 ~ +80 ℃
Humedad de almacenamiento	25 % ~ 95 % RH
Nivel alto de salida de pulso	> DC 4.7 V (entrada 5 V)
Nivel bajo de salida de pulso	< DC 0.5 V (entrada 5 V)
Ciclo útil de pulso	50 % ±10 %

¿Qué es un sensor de flujo de agua?

Un sensor de flujo de agua mide el caudal, es decir, el volumen de agua que pasa por unidad de tiempo.
Se utiliza comúnmente en calentadores de agua automáticos, máquinas expendedoras de agua o cafeteras DIY.
Para proyectos con Arduino o Raspberry Pi, los más usados son sensores de flujo basados en dispositivo Hall, como los clásicos modelos YF-S402 y YF-S201.

¿Cómo funciona el sensor de flujo de agua?

Figura 1. Componentes del YF-402

Figura 2. Funcionamiento del sensor

El sensor contiene un sensor Hall, una rueda de turbina y un imán.
Cuando el agua entra por la entrada, empuja la rueda que empieza a girar.
El imán girando genera un campo magnético variable que es detectado por el sensor Hall, generando pulsos digitales (cuadrados).

Figura 3. Principio animado del sensor

Cada vuelta de la rueda representa un volumen fijo de agua, y un número determinado de pulsos.
Por tanto, contando pulsos podemos calcular el caudal de agua.

Plataformas Compatible

Arduino	Raspberry Pi

Primeros Pasos

Materiales requeridos

Seeeduino	Grove Base Shield	Sensor de flujo de agua
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Conexión del Hardware

Para los sensores de la serie YF, hay tres cables:

• Rojo: Vcc
• Negro: GND
• Amarillo: salida de pulsos

Para placas basadas en Atmega 328 como Seeeduino V4.2, se pueden usar dos pines digitales como interrupciones:

• Pin digital 2 → interrupt 0
• Pin digital 3 → interrupt 1

En este caso, usamos el pin D2 para detectar los pulsos del sensor de flujo de agua.
Si usas Seeeduino junto con el Grove Base Shield, simplemente conecta el sensor al puerto D2.
Si estás usando otra placa Arduino, usa cables jumper para conectar correctamente.

Figura 4. Conexión del sensor de flujo de agua con Arduino

tip

Conecta con cuidado el cable USB y el sensor de flujo a la placa Seeeduino para evitar dañar los puertos.

Programación

Aunque puedes usar digitalRead() dentro del bucle loop() para leer la señal de salida del sensor, esta forma no es en tiempo real.
Cada ejecución requiere cierto tiempo de espera durante el cual se pueden perder pulsos.

Para aplicaciones donde se requiere detección en tiempo real, se recomienda usar interrupciones.
Cada vez que se detecta un flanco ascendente del pulso, se activa la interrupción y se incrementa un contador.

Consulta más detalles sobre interrupciones en attachInterrupt.

caution

Si es tu primera vez con Arduino, te recomendamos revisar esta guía: Primeros pasos con Arduino before the start.

• Paso 1. Conecta el sensor de flujo de agua al Grove Base Shield, y este a la placa Seeeduino. Luego conecta la placa a tu computadora mediante cable USB.

• Paso 2. Abre el IDE de Arduino, copia el siguiente código y súbelo a la placa.

note

Este código funciona con los sensores más comunes como YF-S201, YF-S402 y otros disponibles en Seeed Studio.

Código

/*
YF‐ S201 Water Flow Sensor
Water Flow Sensor output processed to read in litres/hour
Adaptation Courtesy: www.hobbytronics.co.uk
*/

volatile int flow_frequency; // Measures flow sensor pulsesunsigned 

int l_hour; // Calculated litres/hour
unsigned char flowsensor = 2; // Sensor Input
unsigned long currentTime;
unsigned long cloopTime;

void flow () // Interrupt function

{
   flow_frequency++;
}

   void setup()
 {
   pinMode(flowsensor, INPUT);
   digitalWrite(flowsensor, HIGH); // Optional Internal Pull-Up
   Serial.begin(9600);
   attachInterrupt(0, flow, RISING); // Setup Interrupt
   sei(); // Enable interrupts
   currentTime = millis();
   cloopTime = currentTime;
}

   void loop ()
{
   currentTime = millis();// Every second, calculate and print litres/hour
   if(currentTime >= (cloopTime + 1000))
   {
      cloopTime = currentTime; // Updates cloopTime
      // Pulse frequency (Hz) = 7.5Q, Q is flow rate in L/min.
      l_hour = (flow_frequency * 60 / 7.5); // (Pulse frequency x 60 min) / 7.5Q = flowrate in L/hour
      flow_frequency = 0; // Reset Counter
      Serial.print(l_hour, DEC); // Print litres/hour
      Serial.println(" L/hour");
   }
}

tip

Si todo está correctamente conectado, abre el monitor serial y ajusta la velocidad de baudios a 9600.
Cuando el agua comience a fluir, el valor de caudal se imprimirá en la ventana correspondiente.

Fórmula para el cálculo del sensor de flujo de agua

En la sección de código usamos una fórmula. ¿De dónde viene?

l_hour = (flow_frequency * 60 / 7.5)

Como se explicó antes, por cada vuelta de la rueda interna, fluye un volumen determinado de agua, y se generan un número fijo de pulsos. Por ejemplo, en el caso del sensor YF-S201, por cada litro de agua, el sensor Hall genera 450 pulsos.

Para el modelo YF-S201, el sensor Hall genera 450 pulsos por cada litro de agua que fluye. Hagamos algunas cuentas:

• 450 pulsos = 1 litro
• 1 pulso = 1 / 450 litros Si tomamos el volumen total de líquido que pasa por el sensor en un tiempo determinado t (en segundos), como V_total (en litros), y el número total de pulsos detectados como N, entonces:

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

Por otro lado, el volumen total de líquido también es igual al caudal (Q en L/s) multiplicado por el tiempo:

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

Igualando ambas ecuaciones:

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

Ya que N / t es la frecuencia (f) de los pulsos:

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 

Para el modelo YF-S402, el sensor genera 4380 pulsos por litro:

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 

Sensores de flujo de agua disponibles en Seeed

tip

Seeed ofrece una amplia variedad de sensores de flujo de agua con diferentes dimensiones, materiales y rangos de detección. Entre ellos se encuentran los modelos YF-S201 y YF-S402.

Modelo	Diámetro (DN)	Voltaje de trabajo	Rango de caudal	Longitud	Tipo de rosca	Largo rosca	Material
YF-B1	DN15	5V~15V(DC)	1~25L/min	44mm	Double Male	10mm	Copper
YF-B2	DN15	5V~15V(DC)	1~25L/min	50mm	Male in Female out	10mm	Copper
YF-B3	DN15	5V~15V(DC)	1~25L/min	66mm	Double Male	18mm	Copper
YF-B4	DN15	5V~15V(DC)	1~25L/min	66mm	Male in Female out	10mm	Copper
YF-B5	DN20	5V~15V(DC)	1~30L/min	50mm	Double Male	10mm	Copper
YF-B6	DN20	5V~15V(DC)	1~30L/min	60mm	Double Male	11mm	Copper
YF-B7	DN15	5V~15V(DC)	1~25L/min	66mm	Double Male	10mm	Copper
G1&2	DN15	5V~24V(DC)	1~30L/min	-	Double Male	-	Plastic
G3&4	DN20	5V~24V(DC)	1~60L/min	-	Double Male	-	Plastic
G1&2	DN15	5V~24V(DC)	1~30L/min	60mm	Double Male	13mm	Plastic
G1&8	-	5V~24V(DC)	0.3~6L/min	-	-	-	Plastic
M11*1.25	-	5V~24V(DC)	0.3~6L/min	-	-	-	Plastic

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