Датчик расхода воды, G1/2 для Arduino

Общие сведения

Датчик расхода воды YF-S201 — позволяет измерять скорость потока воды.

Характеристики

• Рабочее напряжение: 5 ... 18 В.
• Потребляемый ток: до 15 мА (при Vcc = 5 В).
• Уровень лог «1» на выходе датчика: >4.5 В (при Vcc = 5 В).
• Уровень лог «0» на выходе датчика: <0.5 В (при Vcc = 5 В).
• Измеряемый диапазон расхода воды: 1 ... 30 л/мин.
• Погрешность измерений: ±10%.
  
• Импульсов на литр (по даташиту): 450.
• Формула расхода воды (по даташиту): F (Гц) = 7,5 * Q (л/м).
• Коэффициент заполнения выходного импульса: 40 - 60 %.
• Рабочее давление: <1,75 МПа (= 17,5 бар = 17,27 атм).
• Рабочая температура: 0 ... 80 °C
  
• Температура жидкости: <120 °C
• Влажность воздуха: 35 ... 90 %
• Размер патрубка: ∅20 мм (внешний), ∅10 мм (внутренний)
• Размер трубной резьбы: G1/2'' (1/2 трубного дюйма)
  (внешний ∅20,955 мм / внутренний ∅18,631 мм / шаг 1,814 мм)
• Габариты: 65x36x36 мм
• Вес: 43 г

Подключение

Для удобства подключения к Arduino воспользуйтесь Trema Shield, Trema Power Shield, Motor Shield или Trema Set Shield.

Подключение датчика зависит от выбранного Вами алгоритма подсчета его импульсов:

• Если Вы будете подсчитывать количество импульсов с датчика, используя внешнее прерывание, то информационный вывод датчика нужно подключить только к тому выводу Arduino, который используют внешние прерывание. Преимуществом данного метода является то, что все импульсы датчика будут, гарантированно, подсчитаны и для этого не требуется приостанавливать выполнение скетча. Недостаток данного метода заключается в том, что не все выводы Arduino используют внешние прерывания.
• Если Вы будете подсчитывать количество импульсов с датчика, измеряя длительность импульсов (пауз), то информационный вывод датчика можно подключить к любому выводу Arduino. Преимуществом данного метода является то, что количество подключаемых датчиков ограничено количеством свободных выводов Arduino. Еще одним преимуществом является то, что расчёт скорости происходит в режиме реального времени, после каждого импульса (паузы). Но есть и недостатки. Скважность импульсов с датчика имеет погрешность ±10%, значит длительности импульсов не совпадают с длительностями пауз и к результатам измерений добавится указанная погрешность ±10%. Чтение длительности импульсов функцией pulseIn() приостанавливает выполнение скетча на время чтения.

Питание

Входное напряжение 5 ... 18 В постоянного тока, подаётся на красный (Vcc) и чёрный (GND) провода датчика.

Подробнее о датчике

Датчик расхода воды YF-S201 состоит из пластикового корпуса, водяного ротора с магнитами и датчика Холла. Скорость вращения ротора прямо пропорциональна скорости водяного потока. Чем выше скорость, тем чаще магниты проходит рядом с датчиком Холла, тем больше импульсов на информационном выводе датчика.

Формула расхода воды: Q = F / 7,5.

• F - частота импульсов в Гц (количество импульсов с датчика за 1 секунду).
• Q - скорость потока воды в л/м, (количество литров прошедшее через датчик за 1 минуту).

Для удобства будем получать скорость Q не в л/м, а в л/с: Q = F / 450.

• F - частота импульсов в Гц (количество импульсов с датчика за 1 секунду).
• Q - скорость потока воды в л/с, (количество литров прошедшее через датчик за 1 секунду).

Формула определения объема воды: V = ∑ (Q*T).

• V - объем воды прошедшей через датчик.
• Q - скорость потока воды.
• T - время в течении которого сохранялась указанная скорость потока воды Q.
• Единцы измерений должны быть приведены друг к другу.
  • Если скорость Q указана в л/с то время T нужно указать в сек., а объем V будет в литрах.
  • Если скорость Q указана в см³/м то время T нужно указать в мин., а объем V будет в см³.

Примеры

Скорость потока и объем воды определяются подсчётом количества импульсов с датчика.

Определение скорости и объема воды, используя внешнее прерывание:

uint8_t  pinSensor = 2;                                         // Определяем номер вывода Arduino, к которому подключён датчик расхода воды.                                                                //uint32_t varTime;                                               // Объявляем переменную для хранения времени последнего расчёта.float    varQ;                                                  // Объявляем переменную для хранения рассчитанной скорости потока воды (л/с).float    varV;                                                  // Объявляем переменную для хранения рассчитанного объема воды (л).volatile uint16_t varF;                                         // Объявляем переменную для хранения частоты импульсов (Гц).                                                                //void funCountInt(){varF++;}                                     // Определяем функцию, которая будет приращать частоту импульсов.                                                                //void setup(){                                                   //     Serial.begin(9600);                                        // Инициируем передачу данных в монитор последовательного порта.     pinMode(pinSensor, INPUT);                                 // Конфигурируем вывод к которому подключён датчик, как вход.     uint8_t intSensor = digitalPinToInterrupt(pinSensor);      // Определяем номер прерывания который использует вывод pinSensor.     attachInterrupt(intSensor, funCountInt, RISING);           // Назначаем функцию funCountInt как обработчик прерываний intSensor при каждом выполнении условия RISING - переход от 0 к 1.     if(intSensor<0){Serial.print("Указан вывод без EXT INT");} // Выводим сообщение о том, что датчик подключён к выводу не поддерживающему внешнее прерывание.     varTime=0; varQ=0; varV=0; varF=0;                         // Обнуляем все переменные.}                                                               //                                                                //void loop(){                                                    ////   Если прошла 1 секунда:                                     //     if( (varTime+1000)millis() ){         // Если c момента последнего расчёта прошла 1 секунда, или произошло переполнение millis то ...     //  Определяем скорость и расход воды:                     //         varQ    = (float)varF / 450.0f;                        // Определяем скорость потока воды л/с.         varF    = 0;                                           // Сбрасываем частоту импульсов датчика, значение этой переменной приращается по прерываниям.         varTime = millis();                                    // Сохраняем  время последних вычислений.         varV   += varQ;                                        // Определяем объем воды л.     //  Выводим рассчитанные данные:                           //         Serial.println((String) "Объем "+varV+"л, скорость "+(varQ*60.0f)+"л/м.");     }                                                          ////   Тут может выполняться ваш код ...                          //}                                                               //

• В этом примере скорость потока воды varQ рассчитывается по формуле Q = F / 450.
• Частота импульсов датчика varF определяется как сумма прерываний за одну секунду.
• Объем воды varV определяется по формуле V = ∑ (Q*T), где T=1 (время измерений = 1 сек).
• При расчётах varQ определяется в л/с, а в монитор выводим значение в л/м.

Определение скорости и объема воды, методом подсчёта длительности импульсов

uint8_t  pinSensor = 2;                                         // Определяем номер вывода Arduino, к которому подключён датчик расхода воды.                                                                //float    varQ;                                                  // Объявляем переменную для хранения рассчитанной скорости потока воды (л/с).float    varV;                                                  // Объявляем переменную для хранения рассчитанного объема воды (л).                                                                //void setup(){                                                   //     Serial.begin(9600);                                        // Инициируем передачу данных в монитор последовательного порта.     pinMode(pinSensor, INPUT);                                 // Конфигурируем вывод к которому подключён датчик, как вход.     varQ=0; varV=0;                                            // Обнуляем все переменные.}                                                               //                                                                //void loop(){                                                    //    varQ           = 0;                                         // Сбрасываем скорость потока воды.    uint32_t varL  = pulseIn(pinSensor, HIGH, 200000);          // Считываем длительность импульса, но не дольше 0,2 сек.    if( varL ){                                                 // Если длительность импульса считана, то ...        float varT = 2.0 * (float)varL / 1000000;               // Определяем период следования импульсов в сек.        float varF = 1/varT;                                    // Определяем частоту следования импульсов в Гц.        varQ       = varF / 450.0f;                             // Определяем скорость потока воды л/с.        varV      += varQ * varT;                               // Определяем объем воды л.    }                                                           ////  Выводим рассчитанные данные:                                //    Serial.println((String) "Объем "+varV+"л, скорость "+(varQ*60.0f)+"л/м.");}                                                               //

• В этом примере вычисления производятся после каждого импульса полученного с датчика, значит период расчётов совпадает с периодом следования импульсов.
• Длительность импульсов varL определяется функцией pulseIn().
• Так как скважность импульсов ≈ 50%, то период varT определяется по формуле: T ≈ 2L.
• Частота импульсов varF определяется по формуле F = 1/T.
  
• Скорость потока воды varQ рассчитывается по формуле Q = F / 450.
• Объем воды varV определяется по формуле V = ∑ (Q*T).
• При расчётах varQ определяется в л/с, а в монитор выводим значение в л/м.

Достоинства и недостатки обоих примеров описаны выше, в разделе «Подключение».

Комплектация

• 1х Датчик расхода воды YF-S201;

Ссылки

• DataSheet;
• Датчик расхода воды YF-S401, рассчитанный на меньшее значение давления и скорости водяного потока;