使用Arduino和水流传感器进行流速和流量测量

风筝

在本篇文章中，我们将把霍尔效应水流传感器YFS201与Arduino开发板连接，以测量水或任何其他液体的流量和流速。这是一个非常出色的项目，可用于工业、家庭或水龙头、隧道、河流等水流测量应用中。下面介绍使用Arduino和水流传感器进行流量和流速测量的代码以及电路图。

该项目可用于测量流经管道或容器的液体，或基于水的流速或水量创建控制系统。例如，您可以在园艺时使用它来测量用于浇灌植物的水量，以防止浪费。

所需的组件：

●    YFS201霍尔效应水流传感器

●    Arduino Uno开发板

●    1602 LCD显示屏

●    面包板

●    连接导线

电路图

将LCD引脚1、3、5、16连接到GND，将LCD的引脚2和15连接到5V VCC。然后将LCD引脚4、6、11、12、13、14连接到Arduino数字引脚D7、D6、D5、D4、D3、D2。

将YFS201霍尔效应水流传感器的VCC引脚连接至5V电源，并将GND连接至GND。由于它是一个模拟传感器，因此将其模拟引脚连接到Arduino的A0，如上图所示。

YFS201霍尔效应水流传感器简介

该传感器与您的供水管线成一直线，并包含一个风车传感器，以测量流过其中的液体量。有一个集成的磁性霍尔效应传感器，每旋转一圈就会输出一个电脉冲。霍尔效应传感器与水管密封，可保持传感器安全干燥。

传感器带有三根线：红色（5-24VDC电源）、黑色（接地）和黄色（霍尔效应脉冲输出）。通过计算来自传感器输出的脉冲，您可以轻松计算出水流量。每个脉冲约为2.25毫米。请注意，这不是精密传感器，脉冲率的确会有所变化，具体取决于流速、流体压力和传感器方向。如果要求精度高于10％，则需要仔细校准。但是，它非常适合基本的测量任务！

流量传感器的特点：

●    型号：YF-S201

●    传感器类型：霍尔效应

●    工作电压：5至18V DC（最低测试工作电压4.5V）

●    最大电流消耗：15mA @ 5V

●    输出类型：5V TTL

●    工作流量：1至30升/分钟

●    工作温度范围：-25至+ 80℃

●    工作湿度范围：35％-80％RH

●    准确度：±10％

●    最大水压：2.0 MPa

●    输出占空比：50％+ -10％

●    输出上升时间：0.04us

●    输出下降时间：0.18us

●    流量脉冲特性：频率（Hz）= 7.5 *流量（L / min）

●    每升脉冲数：450

●    耐用性：最少300,000次周期

YFS201霍尔效应水流传感器的工作原理：

使用Arduino进行流量和体积测量的水流传感器基于霍尔效应原理工作。根据霍尔效应，在垂直于电流和垂直于电流的磁场的导体中会感应出电压差。在此，霍尔效应在流量计中利用了一个小型风扇/螺旋桨形转子，该转子置于液体流动的路径中。

液体推压转子的页片，使其旋转。转子的轴连接到霍尔效应传感器。它是一个电流线圈和一个连接到转子轴上的磁体的装置，因此当该转子旋转时会感应出电压/脉冲。在该流量计中，每分钟每升通过的液体输出约4.5个脉冲。这是由于安装在转子轴上的磁铁引起的磁场变化。我们使用Arduino测量脉冲数，然后使用简单的转换公式以升/小时（L / hr）为单位计算流速，以升为单位计算总流量。

源代码/程序：

1. #include <LiquidCrystal.h>
   
2. LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2);
   
3. int X;
   
4. int Y;
   
5. float TIME = 0;
   
6. float FREQUENCY = 0;
   
7. float WATER = 0;
   
8. float TOTAL = 0;
   
9. float LS = 0;
   
10. const int input = A0;
    
11. void setup()
    
12. {
    
13. Serial.begin(9600);
    
14. lcd.begin(16, 2);
    
15. lcd.clear();
    
16. lcd.setCursor(0,0);
    
17. lcd.print("Water Flow Meter");
    
18. lcd.setCursor(0,1);
    
19. lcd.print("****************");
    
20. delay(2000);
    
21. pinMode(input,INPUT);
    
22. }
    
23. void loop()
    
24. {
    
25. X = pulseIn(input, HIGH);
    
26. Y = pulseIn(input, LOW);
    
27. TIME = X + Y;
    
28. FREQUENCY = 1000000/TIME;
    
29. WATER = FREQUENCY/7.5;
    
30. LS = WATER/60;
    
31. if(FREQUENCY >= 0)
    
32. {
    
33. if(isinf(FREQUENCY))
    
34. {
    
35. lcd.clear();
    
36. lcd.setCursor(0,0);
    
37. lcd.print("VOL. :0.00");
    
38. lcd.setCursor(0,1);
    
39. lcd.print("TOTAL:");
    
40. lcd.print( TOTAL);
    
41. lcd.print(" L");
    
42. }
    
43. else
    
44. {
    
45. TOTAL = TOTAL + LS;
    
46. Serial.println(FREQUENCY);
    
47. lcd.clear();
    
48. lcd.setCursor(0,0);
    
49. lcd.print("VOL.: ");
    
50. lcd.print(WATER);
    
51. lcd.print(" L/M");
    
52. lcd.setCursor(0,1);
    
53. lcd.print("TOTAL:");
    
54. lcd.print( TOTAL);
    
55. lcd.print(" L");
    
56. }
    
57. }
    
58. delay(1000);
    
59. }

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