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霍尔IC在流量传感器中的应用

发布时间:2017-11-03 浏览:7332次

水流传感器整机图:

水流量传感器.jpg

下面管为进水口,上面出水口

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拆开后:进水口上盖、叶轮、出口下盖;霍尔元件在下面,三线红黑黄分别为电源、地、输出

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在北极负磁场经过后,霍尔关断,则为低电平输出。这样就形成一个脉冲

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霍尔位置,这里使用的是锁存型霍尔元件

水流量传感器-5.jpg

叶轮上的磁铁

霍尔效应集成器:

根据数字输出,霍尔效应集成器件可以分为四种:单极性开关双极性开关,全极性开关和锁存型开关。

锁存型霍尔效应传感器集成电路,通常是作为数字输出霍尔效应开关,锁存输出状态。锁存型与双极性相似,有一个正极的BOP和一个负极的BRP,但对开关状态转换的控制严格。锁存型工作时需要正负磁场都有。一个正的南极磁场会使器件处于导通状态。器件打开之后,器件将锁存这个状态,即使把磁场移走,器件也一直保持打开,直到一个北极的负磁场的到来,才能使它关断。当北极磁场使它关断之后,器件将锁存这个状态,即使把磁场移走,器件也将一直保持关断,直到下一个南极正磁场的到来,器件才能再次打开。

水流量传感器.jpg

水流传感器简介:

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。它装在测量设备进水端,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。


 

一般水流传感器的基本参数:

1、最低额定工作电压:DC4.5 5V-24V                                             

2、最大工作电流:15 mA(DC 5V)

3、工作电压范围:DC 5~18 V

4、负载能力:≤10 mA(DC 5V)

5、使用温度范围:≤80℃

6、使用湿度范围:35%~90%RH(无结霜状态)

7、允许耐压:水压1.75Mpa以下

8、保存温度:-25~+prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" 80℃

9、保存湿度:25%~95%RH

技术要求

1、输出脉冲高电平:>DC 4.5 V (输入电压DC 5 V)

2、输出脉冲低电平:<DC 0.5 V (输入电压DC 5 V)                          

3、精度:(流量--脉冲输出)1~30 L/min±1%以内

4、输出脉冲占空比:50±10%

5、输出上升时间:0.04μS

6、输出下降时间:0.18μS

7、流量-脉冲特性:水平测试脉冲频率(Hz)=[8.1Q -3 ]±10%(水平测试) (Q为流量L/min )

8、耐冲击:产品包装好,从50cm高度X、Y、Z方向自由落下至混凝土表面无异常,精度变化10%以内。

9、绝缘电阻:霍尔传感器与铜阀体之间的绝缘电阻100MΩ以上。(DC 500V)

10、耐热性:在80±3℃环境中放置48h ,返回常温1-2h无异常,且零件无裂纹、松驰、膨胀、变形等现象,精度变化10%以内。

11、耐寒性:在-20±3℃环境中放置48h ,返回常温1-2h无异常,且零件无裂纹、松驰、膨胀、变形等现象,精度变化10%以内。

12、耐湿性:在40±2℃,相对湿度90%~95%RH环境中放置72h取出后,绝缘电阻1MΩ以上。

13、拉拔强度:在引出线上施加1分钟10N的拉力,无松脱、拉断现象,且性能无变化。

14、耐久性:在常温下,从进水口通入0.1MPa水压,以接通1S,断开0.5S为一循环。

工作原理

水流量传感器主要由铜阀体、水流转子组件、稳流组件和霍尔元件组成。它装在热水器的进水端用于测量进水流量。当水流过转子组件时,磁性转子转动,并且转速随着流量成线性变化。霍尔元件输出相应的脉冲信号反馈给控制器,由控制器判断水流量的大小,调节控制比例阀的电流,从而通过比例阀控制燃气气量,避免燃气热水器在使用过程中出现夏暖冬凉的现象。水流量传感器从根本上解决了压差式水气联动阀启动水压高以及翻板式水阀易误动作出现干烧等缺点。它具有反映灵敏、寿命长、动作迅速、安全可靠、连接方便利启动流量超低(1.5 L/min)等优点,深受广大用户喜爱。

水流量传感器-9.jpg

水流转子组件主要由涡轮开关壳、磁性转子、制动环组成。使用水流开关方式时,其性能优于机械式压差盘结构,且尺寸明显缩小。当水流通过涡轮开关壳,推动磁性转子旋转,不同磁极靠近霍尔元件时霍尔元件导通,离开时霍尔元件断开。由此,可测量出转子转速。根据实测的水流量、转子转速和输出信号(电压)的曲线,便可确定出热水器的启动水压,以及启动水压相对应的启动水流量与转子的启动转速。由控制电路,便可实现当转子转速大于启动转速时热水器启动工作;在转速小于启动转速时,热水器停止工作。这样热水器启动水压一般设定在0.01 MPa,启动水流量为3~5 L/min(需满足热水器标准对最高温升的限制)。另外,由于水在永磁材料磁场切割下,变成磁化水,水中的含氧量增加,使人洗浴后感觉清爽。制动环的作用是停水时,制止高速旋转的磁性转子转动,终止脉冲信号输出。控制器接收不到脉冲信号,立即控制燃气比例阀关阀,切断气源,防止干烧。

流量计算:

1.水平测试脉冲频率(Hz)=[8.1Q -3 ]±10%(水平测试) (Q为流量L/min )

器件接线.jpg

水流传感器,利用脉冲进行计数。

使用单片机Mega16的外部中断。

对产生的脉冲的上升沿跟下降沿,单片机进入中断。

水流量传感器-10.jpg

上图,把王老吉(罐装的310ml)装满,测得0.33L

水流量传感器-11.jpg

把700ml的瓶子装足,测得结果为0.71L

测试正在进行中,选择最好的计数方法,把误差降到最低。


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