Guia prático do Sensor de Fluxo de Água

Introdução

O post a seguir abordará as aplicações e funcionalidades do Sensor de Fluxo de Água. Este sensor é ideal para medir a quantidade do escoamento de água de um determinado ponto para outro. Apesar de ser um sensor relativamente simples, suas aplicações no mundo da eletrônica e de projetos com Arduino são incontáveis. E aí, bora aprender mais sobre esse componente?

Descrição e Funcionamento

O que é?

O sensor de fluxo de água consiste em uma válvula de plástico, um rotor de água e um sensor de efeito Hall. Quando a água flui através do rotor, este gira e a velocidade muda de acordo com o fluxo. O sensor de efeito Hall emite um sinal de pulso correspondente. Algumas características do sensor estão detalhadas abaixo:

• Modelo: YF-S201;
• Tipo de sensor: Efeito Hall;
• Tensão de operação: 5V a 18V;
• Fluxo de Água: 1 a 30 litros / minuto;
• Temperatura de operação: -25 a + 80 ℃;
• Precisão: ± 10%;
• Rosca externa: 1/2″;
• Pressão da água máxima: 2.0 MPa;
• Comprimento do cabo: 15cm;
• Dimensões: 6,2 x 3,6 x 3,4 cm (CxLxA).

Pinout

O sensor possui 3 fios VERMELHO, AMARELO e PRETO conforme mostrado na figura abaixo.

• Fio vermelho: é usado para tensão de alimentação que varia de 5 V a 18 V;
• Fio preto: é conectado ao GND;
• Fio amarelo: é usado para saída (pulsos), que pode ser lido por um MCU.

Como funciona

O funcionamento do sensor de fluxo de água é simples de entender. O sensor de fluxo funciona segundo o princípio do efeito hall. O efeito de Hall afeta a produção da diferença de potencial através de um condutor elétrico quando um campo magnético é aplicado na direção perpendicular ao do fluxo de corrente. O sensor de fluxo de água está integrado a um sensor de efeito Hall magnético, que gera um pulso elétrico a cada revolução. Seu design é de tal forma que o sensor de efeito Hall fica isolado da água e permite que o sensor permaneça seguro e seco.

Princípio do fluxo de água do sensor.
Crédito: Seeed Studio

Para cada revolução da roda, o volume de água fluido representa uma certa quantidade, assim como o número de ondas quadradas produzidas. Portanto, podemos calcular o fluxo de água contando o número de ondas quadradas (pulsos).

Aplicações

Além das indústrias de manufatura, os sensores de fluxo também podem ser encontrados em:

• Setor agrícola;
• Processamento de comida;
• Gerência de água;
• Indústria de mineração;
• Reciclagem de água;
• Máquinas de café, etc.

Projeto Exemplo

O projeto desenvolvido aqui imprime no monitor serial o fluxo de água que passa pelo sensor. Este projeto é relativamente simples e serve para que o leitor compreenda como este componente funciona. E aí, bora começar?

Lista de Materiais

• Arduino Uno;
• Sensor de Fluxo de Água;
• 1x Resistor de 10 KΩ;
• Protoboard;
• Jumpers.

Diagrama

A montagem do projeto está detalhada a seguir.

Código

O código utilizado no projeto foi desenvolvido pela BC Robotics, que está referenciada no final do post. O código é autoexplicativo e ele está destacado abaixo.

int flowPin = 2;    //Este é o pino de entrada no Arduino
double flowRate;    //Este é o valor que pretende-se calcular
volatile int count; //Este número precisa ser setado como volátil para garantir que ele seja atualizado corretamente durante o processo de interrupção
 
void setup() {
  pinMode(flowPin, INPUT); //Seta o pino de entrada
  attachInterrupt(0, Flow, RISING);  //Configura o interruptor 0 (pino 2 no Arduino Uno) para rodar a função "Flow"
  Serial.begin(9600); //Inicia o Serial
}
void loop() {
  count = 0;      // Reseta o contador para iniciarmos a contagem em 0 novamente
  interrupts();   //Habilita o interrupção no Arduino
  delay (1000);   //Espera 1 segundo
  noInterrupts(); //Desabilita o interrupção no Arduino
   
  //Cálculos matemáticos
  flowRate = (count * 2.25);        //Conta os pulsos no último segundo e multiplica por 2,25mL, que é a vazão de cada pulso
  flowRate = flowRate * 60;         //Converte segundos em minutos, tornando a unidade de medida mL/min
  flowRate = flowRate / 1000;       //Converte mL em litros, tornando a unidade de medida L/min
 
  Serial.println(flowRate);         //Imprime a variável flowRate no Serial
}
 
void Flow()
{
   count++; //Quando essa função é chamada, soma-se 1 a variável "count" 
}

Resultados

O resultado do projeto pode ser visto abaixo. O monitor serial imprime o fluxo de água em L/min.

ATENÇÃO: quando for montar o projeto, é importante frisar que deve ser utilizado mangueiras nos dois extremos do sensor quando o fluxo de água começar a fluir. O teste acima não utilizou apenas para facilitar a visualização do fluxo de água, além dele ser bastante constante, não tendo perigo de danificar os componentes eletrônicos presentes. Portanto, UTILIZE AS MANGUEIRAS PARA EVITAR DANIFICAÇÕES NOS COMPONENTES.

Considerações Finais

A partir do post acima, foi possível compreender um pouco mais sobre a aplicação do Sensor de Fluxo de Água, bem como seu funcionamento. Se o leitor se interessou pela implementação prática do projeto, acredito que gostará dos nossos posts relacionados:

• Automação de sistema de irrigação: Sensor de humidade e válvula solenoide;
• Sensor de nível de caixa d’água (Arduino) – sem fio!;
• Guia completo sobre Sensor de Temperatura DS18B20 a Prova D’água;

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Até a próxima!

Referências

• How to Use Water Flow Sensor – Arduino Tutorial;
• Water flow rate and volume measurement using Arduino in 2020 – Project Hub;
• Using A Flow Sensor With Arduino – BC Robotics;
• How to use Water Flow Sensor / Meter with Arduino – Seeed Studio;