水流量传感器

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YF-S401水流量传感器

简介

​ 水流量传感器主要由塑料阀体、水流转子组件和霍尔传感器组成。装在热水器进水端，用于检测进水流量，当水通过水流转子组件时，磁性转子转动并且转速随着流量变化而变化，霍尔传感器输出相应脉冲信号，反馈给控制器，由控制器判断水流量的大小，进行调控。该模块以霍尔传感器为核心器件，每流经1L水就会产生固定的脉冲，有着三种型号：YF-S201(4分G1/2螺纹接口)、YF-S401(6mm软管接口)，以及YF-S401(6mm软管)。型号不同的水流量传感器每升水流量产生的脉冲数不同，本文以YF-S401为例。

接线

执行流程

​ 首先进行引脚配置及初始化、外部中断配置与初始化、以及定时器设置。随后，利用定时器设定1秒的时间间隔，计算在此时间段内触发的中断次数，通过中断次数推算水流量。

工程介绍

​ 本次代码实现按键控制继电器实现12V直流水泵抽水并计算累计出水量和瞬时出水量，使用串口打印。在找到的水流传感器的参考代码中，只有4分管和6分管的流量系数而没有6mm水管的，所以自己测了一下YF-S401水流传感器在出水1L时大概会产生4800个脉冲（脉冲数有点离谱），以这个数据计算水流量并最后实现了功能。

外部中断计数

CubeMX配置

设备为STM32F407ZGT6

1. 外部中断配置

• 配置PA11为外部中断引脚
• 下降沿触发，配置成上拉

2. 定时器中断配置

• 使用基本定时器TIM7，设置Prtscaler (定时器分频系数)为8400-1，Counter Period（自动重装载值）为10000-1
• Counter Mode为向上计数模式，并自动重装使能
• $$定时器溢出时间:T_{out}=\frac{(arr+1)\times (psc+1)}{T_{clk}}$$

3. NVIC配置

代码实现

1. 定时器中断

在初始化后开启TIM7中断

 HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim7); 

2. 定时器中断回调函数

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { 
    if (htim == (&htim7)) { 
    golbal_flow.receive_flag = 1; } } 

3. 外部中断

外部中断回调函数中，实现按键对继电器的通断的控制和水流传感器的脉冲计数

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) { 
    if(GPIO_Pin == KEY1_Pin) { 
    HAL_Delay(10); if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port,KEY1_Pin) == 0) { 
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_7,1); //控制继电器通水 golbal_flow.acculat = 0.0; //清空累计流量 } } if(GPIO_Pin == KEY2_Pin) { 
    HAL_Delay(10); if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY2_GPIO_Port,KEY2_Pin) == 0) { 
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_7,0); //控制继电器停水 } } if(GPIO_Pin == YFS401_Pin) { 
    golbal_flow.pluse_1s++; //下降沿采集脉冲数 } } 

4. 水流量计算

#include "YFS401.h" GOLBAL_FLOW golbal_flow; // 定义流量模型的枚举类型 typedef enum { 
    MODE_4_PIPE = 0, // 四分管 MODE_6_PIPE = 1, // 六分管 MODE_6MM_PIPE = 2 // 6mm管 } FlowModel; // 定义流量参数 float flowK[3] = { 
   5.0f, 5.5f, 80.0f}; // 流量系数 K float pulseCntPerLiter[3] = { 
   300.0f, 330.0f, 4800.0f}; // 每升水脉冲数 // 定义 Flow_Model FlowModel flowModel = MODE_6MM_PIPE; // 默认使用6mm管 uint32_t pluse1L; //测试1L水的脉冲数 //============================================================================== // @函数: Flow_Read(void) // @描述: 读取流量 // @参数: None // @返回: None // @时间: 2024.2.26 //============================================================================== void Flow_Read(void) { 
    // 根据 Flow_Model 选择不同的流量参数 float flowKValue = flowK[flowModel]; float pulseCntValue = pulseCntPerLiter[flowModel]; if(golbal_flow.pluse_1s > 0) { 
    golbal_flow.acculat += (golbal_flow.pluse_1s * 1000 / pulseCntValue); //单位mL pluse1L+=golbal_flow.pluse_1s; golbal_flow.instant = golbal_flow.pluse_1s / flowKValue; //单位（L/min） if(golbal_flow.acculat >= ) //最大累计流量1000L { 
    golbal_flow.acculat = 0; } } else { 
    golbal_flow.instant = 0; } printf("瞬间流量：%.2f（L/min） 累计流量：%.2f mL 脉冲数：%d \n",golbal_flow.instant,golbal_flow.acculat,golbal_flow.pluse_1s); golbal_flow.receive_flag = 0; //接收完成标志位清零 golbal_flow.pluse_1s = 0; //脉冲数清零 } 

根据多次测量水量并更改系数后，运行结果如下图所示：

外部时钟计数

CubeMX

• 外部时钟配置

流程基本和上面一致，区别在于不配置外部中断，而是配置定时器外部时钟触发

代码实现

1. 定时器中断

初始化TIM2和TIM7

 HAL_TIM_Base_Start(&htim2); HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim7); 

2. 定时器中断回调函数

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { 
    if (htim == (&htim7)) { 
    golbal_flow.pluse_1s = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2); //得到TIM2的脉冲计数 __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim2,0); //TIM2计数清零 golbal_flow.receive_flag = 1; } } 

3. 水流量计算

#include "YFS401.h" GOLBAL_FLOW golbal_flow; // 定义流量模型的枚举类型 typedef enum { 
    MODE_4_PIPE = 0, // 四分管 MODE_6_PIPE = 1, // 六分管 MODE_6MM_PIPE = 2 // 6mm管 } FlowModel; // 定义流量参数 float flowK[3] = { 
   5.0f, 5.5f, 80.0f}; // 流量系数 K float pulseCntPerLiter[3] = { 
   300.0f, 330.0f, 4800.0f}; // 每升水脉冲数 // 定义 Flow_Model FlowModel flowModel = MODE_6MM_PIPE; // 默认使用6mm管 uint32_t pluse1L; //测试1L水的脉冲数 //============================================================================== // @函数: Flow_Read(void) // @描述: 读取流量 // @参数: None // @返回: None // @时间: 2024.2.26 //============================================================================== void Flow_Read(void) { 
    // 根据 Flow_Model 选择不同的流量参数 float flowKValue = flowK[flowModel]; float pulseCntValue = pulseCntPerLiter[flowModel]; if(golbal_flow.pluse_1s > 0) { 
    golbal_flow.acculat += (golbal_flow.pluse_1s * 1000 / pulseCntValue); //单位mL pluse1L+=golbal_flow.pluse_1s; golbal_flow.instant = golbal_flow.pluse_1s / flowKValue; //单位（L/min） if(golbal_flow.acculat >= ) //最大累计流量1000L { 
    golbal_flow.acculat = 0; } } else { 
    golbal_flow.instant = 0; } printf("瞬间流量：%.2f（L/min） 累计流量：%.2f mL 脉冲数：%d \n",golbal_flow.instant,golbal_flow.acculat,golbal_flow.pluse_1s); golbal_flow.receive_flag = 0; //接收完成标志位清零 golbal_flow.pluse_1s = 0; //脉冲数清零 }