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住宅用水监控器的制作

2019-04-04 09:36 监控电源 已读

  要监视磁场波动,您将需要一个霍尔效应传感器。在我的实验中,我使用了霍尼韦尔SS494B霍尔效应传感器,该传感器可在●线美元。其他传感器也应该工作,只是选择一个模拟模型,而不是闩,其灵敏度可比或更高。霍尼韦尔SS494B承诺足够灵敏,每1高斯可提供5mV左右的电压。作为参考,地球的自然磁场约为0.5高斯,冰箱磁铁约为50高斯,钕磁铁约为1000高斯。

  Honeywell SS494B是一种非常灵敏的霍尔效应传感器,因为低成本霍尔效应传感器的应用范围很广,但其测量范围仍超过400高斯。根据水表外壳的▲=○▼结构,如果它是金属或塑料制成的,则水表外部的磁场强度可低至1高斯或更低。这是◇•■★▼一个挑战,因为1高斯或更少处于霍尔效应传感器的测量范围的极低端。

  但是在应对测量非常小的磁场的挑战之前,让我们先看看霍尼韦尔SS494B霍尔效应如何传感器工作。传感器具有3个引脚:电源(Vcc),接地和输出。如果您要查看此霍尼韦尔霍尔效应传感器的输出,该传感器仅由+ 5v电源供电,您会看到输出位于+ 2.5v左右,约为Vcc的一半。这称为静态输出电压,换句话说,这是霍尔效应传感器在不存在磁场时将输出的电压。但是,如果将一块磁铁放在传感器的前面,磁场会根据磁场的极性将输出电压拉向地面(0V)或Vcc(5v)。

  接下来是棘手的部分。如果要测量1高斯或更小的场强,则霍尼韦尔SS494B与静态输出电压的偏差不超过〜5mV。因此,要使用Arduino测量如此微小的电压波动并具有良好的分辨率,就必须进行放大。

  要放大霍尔效应传感器发出的信号,像LM324这样的通用运算放大器就可以正常工作。在我的实验中,我使用了一种价格便宜(不到0.25美元)的LM324运算放大器,下一步的原理图基于LM324运算放大器。

  这是放大器滤波器的相当简单的原理图。该电路的核心是一个4通道L▪•★M◇…=▲324运放,以交流耦合的反相配置运行。电容器C1消除了霍尔效应传感器的DC静态输出电压,仅将传感器输出的微小正弦波馈入运算放大器。电阻R1和R3设置放大倍数,在这种情况下约为1000x,因此2-3mV的波动将在输出(引脚1)上变为2-3V。放大1000倍时,肯定会有一些噪声,因此LM324运算放大器的第二个通道将变成施密特触发器。

  示波器屏幕截图准确地显示了当水流过时的信号外观。水表。通道1(黄色)显示了从运算放大器(引脚1)出来的放大正弦波。通道2(蓝色)显示了施密特触发器(引脚7)的输出。

  根据水表中的磁场强度,可能需要调整放大率(电阻R1)和/或DC偏移量。 (电阻器R2)。示波器是进行此调整的正确工具,但可以使用适当的万用表完成。

  有很多方法可以将运算放大器的输出数字化,但是最简单的方法是将运算放大器的输出连接到Arduino▲●…△的数字输入引脚之一。当运算放大器的输出电压超过〜2.5V标记时,该引脚将状态从HIGH切换到LOW,或者从LOW切换到HIGH。每次通过磁铁都会引发状态变化,因此,要计◁☆●•○△算水流量,您只需要计算出*每1加仑的水流过仪表,磁铁将经过多少次。

  此时,每加仑每分钟(GPM)的水流量可以通过简单地计算任意1分钟时间段内数字引脚上的状态变化来计算。

  如果您使用Aduino记录传感器的输出,只需使用数字引脚2或3(在大多数Arduino板上),并附加一个中断,例如:

  提示#1:为使霍尔效应传感器封装坚固,请在焊接的3条导线的每条导线周围使用小直径热缩▲★-●管到霍尔效应传感器,然后在3根导线周围放一个更大直径的收缩管。请勿将收缩膜放在传感器本身上,因为要使传感器尽可能靠近寄存器。

  提示2:用于将霍尔效应传感器固定到寄存器。确保霍尔效应传感器“前”朝向寄存器。霍尔效应传感器具有“正面”和“背面”,并且“正面”应面向☆△◆▲■要测量的磁场源。

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