Wasserdurchflusssensor:Was er ist und wie man ihn verwendet

Wasserdurchflusssensor

Suchen Sie nach einer Möglichkeit, die Wassermenge zu messen, die Sie in Ihrem Haus verbrauchen? Es wäre hilfreich, wenn Sie einen Wasserdurchflusssensor hätten.

Für ein effektives Wassermanagement müssen Sie nur das Wasser bereitstellen, das Sie für ein effektives Wassermanagement benötigen. Aus diesem Grund ist es am besten, den Wasserdurchfluss in Ihren Wassermanagementsystemen ständig zu messen.

Außerdem gibt es verschiedene Arten von Wasserdurchflusssensoren und Messtechniken. Es ist genug, um Sie zu verwirren, welche Sie für Ihre Schaltung verwenden sollen.

In diesem Artikel behandeln wir also die verschiedenen Arten von Wassersensoren und wie man einen mit einem Arduino verwendet.

Was ist ein Wasserdurchflusssensor?

Wasserdurchflusssensoren sind Geräte, die die Wasserdurchflussrate messen können. Ich messe auch das Flüssigkeitsvolumen, das pro Zeiteinheit passiert.

Außerdem finden Sie Wasserdurchflusssensoren in automatischen Warmwasserbereitern, Kaffeemaschinen (Heimwerker und Standard) und Wasserautomaten.

Kaffeemaschine

Die meisten Wasserdurchflusssensoren enthalten einen Wasserrotor und einen Hall-Effekt-Sensor, die in einem Kupferkörper eingebaut sind.

Darüber hinaus stehen verschiedene Arten von Wassersensoren zur Auswahl.

Dies hängt jedoch von der Menge an Wasser ab, die Sie verwenden, den Kosten und den Bedingungen für die Haltung. Darüber hinaus können Wassersensoren schmutziges Wasser, Schlämme, sauberes, kaltes und heißes Wasser messen.

Wie funktioniert ein Wasserdurchflusssensor?

Wir werden mit dem Wassersensor (YF-S201) arbeiten, der über einen Wasserrotor und einen Hallsensor verfügt. Tatsächlich fließt Wasser durch ein Ende dieses Sensors und verlässt es durch das andere.

Wenn Wasser durch den Sensor fließt, trifft es außerdem auf den Wasserrotor und aktiviert ihn. Die Geschwindigkeit des Wasserflusses bestimmt also die Rotationsgeschwindigkeit des Wasserrotors.

Bei jeder erfolgreichen Drehung des Wasserrotors erzeugt der Hallsensor über den Signalausgangsstift einen Impuls.

Somit hängt die Anzahl der Impulse, die Sie am Signalausgangspin haben, von der Drehzahl der Turbine ab.

Wie? Der Wasserrotor hat einen Magneten, der dem Hall-Effekt-Sensor hilft, den Wasserfluss zu erkennen. Wenn Wasser durch den Sensor fließt, beeinflusst die Geschwindigkeit den magnetischen Fluss des Sensors.

Der Hall-Effekt-Sensor erkennt also und erzeugt eine Ausgabe proportional zum magnetischen Fluss.

Mit anderen Worten, der Wasserdurchflusssensor erzeugt bei jeder Drehung des Wasserrotors eine Rechteckwelle.

So können wir die Wasserdurchflussrate messen, indem wir die Anzahl der pro Sekunde oder Minute erzeugten Impulse berechnen.

Darüber hinaus können Sie Ihre Messungen auf einem 16×2 LCD oder einem seriellen Computermonitor anzeigen.

Andere Arten von Wassersensoren

Tatsächlich funktioniert jeder Wasserdurchflusssensor anders. Während die meisten Wassersensoren Wasserrotoren haben, die sich entsprechend dem Wasserfluss drehen, haben andere komplexere Arbeitsprinzipien.

Schaufelradsensoren

Schaufelrad-Wasserdurchflusssensoren sind die gebräuchlichsten und kostengünstigsten Wasserdurchflusssensoren, die Sie auf dem Markt finden können. Außerdem arbeitet der Rotor senkrecht zur Durchflussmenge. Dadurch berührt der Sensor nur einen begrenzten Strömungsquerschnitt.

Positive Verdrängungs-Durchflusssensoren

Verdränger-Durchflusssensoren funktionieren, wenn Sie kein gerades Rohr haben. Es funktioniert auch, wenn Sie den Schaufelradsensor nicht verwenden können, z. B. beim Messen von gefährlichen Flüssigkeiten.

PDM-Sensoren sind die einzige Durchflussmesstechnik, die das Flüssigkeitsvolumen direkt messen kann. Es funktioniert, indem es Flüssigkeitstaschen zwischen rotierenden Komponenten auffängt. Diese rotierenden Komponenten befinden sich normalerweise in einer Hochpräzisionskammer.

Man kann sich das so vorstellen, als würde man eine Tasse mit Flüssigkeit füllen und den Inhalt ausgießen. Zählen Sie dann, wie oft Sie den Becher füllen.
Außerdem hängt die Rotationsgeschwindigkeit der PDM-Sensoren von der Durchflussrate ab, da der Flüssigkeitsstrom die Rotation verursacht.

Magnetische Durchflusssensoren

Im Gegensatz dazu haben die magnetischen Durchflusssensoren keine beweglichen Teile. Stattdessen funktioniert es auf der Grundlage des Faradayschen Gesetzes der elektromagnetischen Induktion.

Nach diesem Gesetz erzeugen leitfähige Flüssigkeiten durch ein Magnetfeld Spannung. Somit erzeugt der magnetische Durchflusssensor ein Magnetfeld für Messungen und nicht für Motoren. Es leitet auch das Magnetfeld in die Flüssigkeit, die durch die Leitung fließt.

Je schneller die Flüssigkeitsströmungsrate ist, desto mehr Spannung erzeugt die Flüssigkeit. Und es bewirkt, dass die in diesem Sensor induzierte Spannung proportional zur Wasserbewegung ist.

Magnetsensoren würden jedoch nur für Abwasseranwendungen funktionieren – oder schmutzige Flüssigkeiten mit leitfähigen Materialien. Daher können Sie mit diesem Sensor kein reines Wasser messen, da ihm Atome fehlen.

Schmutziges Wasser

Ultraschall-Durchflusssensoren

Alternativ verwenden die Ultraschall-Durchflussmesser Schallwellen, um zu erkennen, wie schnell eine Flüssigkeit durch ein Rohr fließt. Auch Ultraschall-Durchflusssensoren arbeiten nach dem Doppler-Effekt. Wenn es also eine Frequenzverschiebung im Ultraschallsignal gibt, erkennt der Sensor einen Durchfluss.
Darüber hinaus können Sie Ultraschall-Durchflusssensoren für Anwendungen verwenden, die Standard-Durchflussmesser beschädigen. Solche Anwendungen umfassen Schlämme, Abwasser und andere schmutzige Flüssigkeitsanwendungen. Außerdem messen diese Wassersensoren die Geschwindigkeit von Flüssigkeiten und schätzen den Volumenstrom per Ultraschall.

Abwasser

Merkmale und Spezifikationen

• Betriebsspannung:4,5 – 24 Volt
• Normale Spannung:5 bis 18 Volt
• Maximalstrom:15 mA oder 5 V
• Ladekapazität:≤10 mA Volt oder 5 V
• Durchflusskapazität:1–30 l/min
• Spannungsfestigkeit:1250 V/min
• Wasserdruckbereich:weniger als 1,75 MPa
• Betriebstemperatur:weniger als 80 ⁰ C
• Betriebsflüssigkeitstemperatur:weniger als 120 ⁰ C
• Feuchtigkeitsbereich:35 % bis 90 % relative Luftfeuchtigkeit
• Isolationswiderstand:größer als 100 MOhm

Verwendung von Wasserdurchflusssensoren

Glücklicherweise gibt es eine zugänglichere und kostengünstigere Möglichkeit, einen Wasserdurchflusssensor zu verwenden. Und Sie müssen es mit einem Mikrocontroller verbinden – in diesem Fall mit Arduino.

Wie bereits erwähnt, müssen wir die Ausgangssensoren zählen, um die Durchflussrate einer beliebigen Flüssigkeit zu messen. Außerdem können wir die Interrupt-Pins von Arduino zur Impulserkennung verwenden.

Bevor wir fortfahren, sind hier die Komponenten, die Sie für dieses Projekt benötigen:

Arduino-Mikrocontroller

YF-S201 Wasserdurchflusssensor

Steckbrettkabel (x3)

Breadboards und Kabel

So verbinden Sie den Wasserdurchflusssensor mit einem Arduino

Arduino-Verbindung

Forschungstor

Wir verwenden den digitalen I/O-Pin zwei als unseren Interrupt-Capture-Pin zum Zählen der Impulse vom Sensor.

Um die Verbindungen herzustellen, einfach:

• Verbinden Sie die YF-S201-Stromversorgungsstifte des Wassersensors (schwarze und rote Drähte) mit dem 5-V- und Erdungsstift des Arduino.
• Schließen Sie dann das gelbe Ausgangsspannungskabel an den digitalen E/A-Pin 2 des Arduino an.
• Laden Sie abschließend Ihren Arduino-Code hoch, um die Verbindung herzustellen.

1 – Arduino-Code

2- Arduino-Code

3- Arduino-Code

4- Arduino-Code

5- Arduino-Code

Schlussworte

Genauigkeit ist entscheidend, wenn Sie ein ordnungsgemäßes Wassermanagementsystem wünschen. Deshalb empfehlen wir für dieses Projekt die Verwendung des Wasserdurchflusssensors YF-S201.

Obwohl es verschiedene andere Wassersensoren gibt, ist der YF-S201 kostengünstiger und liefert genaue Messwerte.

Vergessen Sie nicht, Ihren Code zu testen, um die korrekte Ausgabe zu sehen. Wenn Ihre Verbindungen nicht funktionieren, überprüfen Sie Ihre Prinzipien und stellen Sie sicher, dass Sie alle Kabel richtig anschließen. Erwägen Sie dann, Ihre Komponenten zu ändern.
Wenn Sie Fragen haben, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren.