水流量传感器（MR168）

霍尔脉冲输出 · 转子转动计数 · 单位时间脉冲数换算流量

一、理论基础

1.1 器件概述

MR168 水流量传感器由外壳和霍尔元件组成。当液体通过传感器时，驱动内部转子转动，输出脉冲信号。通过检测单位时间内的脉冲个数，可以计算出水的流量。

水流量传感器广泛应用于热水器、饮水机、净水器、灌溉系统等需要监测水流量的场合。

1.2 工作原理

MR168 内部有一个带磁环的叶轮（转子），当水流通过传感器时，水流冲击叶轮使其旋转。叶轮上的磁环随叶轮一起旋转，产生变化的磁场。

传感器内部的霍尔元件检测到变化的磁场，输出与叶轮转速成正比的脉冲信号。叶轮每转一圈，霍尔元件输出固定个数的脉冲（通常为 1 个或多个，取决于传感器型号）。

流量计算公式：

流量(L/min) = 单位时间脉冲数(脉冲/秒) × 60 / 脉冲系数(脉冲/L)

脉冲系数（K 系数）是每升水流过传感器时输出的脉冲个数，由传感器出厂标定。

1.3 关键特性

参数	规格
传感器类型	霍尔式水流量传感器
组成	外壳 + 叶轮（带磁环）+ 霍尔元件
输出信号	数字脉冲信号
供电	VCC5
输出接口	OUT → P1.6（经分压）
测量方式	单位时间脉冲计数
安装方式	串联在水管中
适用介质	水（清洁水）

1.4 水流量传感器的分类

类型	原理	特点
叶轮式（霍尔）	水流驱动叶轮，霍尔检测转速	结构简单，成本低，适合清洁水
涡轮式	水流驱动涡轮，磁电检测	精度高，适合大管径
电磁式	法拉第电磁感应	无机械部件，适合脏水，成本高
超声波式	超声波时差法	非接触式，精度高，成本高

MR168 属于叶轮式（霍尔）水流量传感器。

1.5 典型应用

• 即热式热水器（水流量控制加热功率）
• 饮水机、净水器（流量监测、滤芯寿命计算）
• 智能灌溉（用水量统计、自动控制）
• 洗衣机（进水量控制）
• 工业冷却水流量监测
• 智慧水务（用水计量、漏损检测）
• 教学实验（流量测量原理）

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二、实验实例：水流量传感器采集

2.1 实验目的

1. 掌握水流量传感器的操作方法
2. 掌握水流量传感器采集程序的编程方法

2.2 实验内容

在 IAR 集成开发环境中编写水流量传感器采集程序，通过 CC2530 的 IO 口循环检测单位时间内水流量传感器的脉冲信号个数，通过计算获得水流量值，并通过串口输出。

2.3 预备知识

1. 了解 C 语言的基本知识
2. 了解 IAR 中编写和调试程序的方法
3. 了解脉冲计数和定时器的使用

2.4 实验设备

• 硬件：WSN-V 教学实验箱（带传感器 4 扩展板）、PC 机
• 软件：Windows + IAR EW for 8051、串口调试助手

2.5 接口电路

MR168 水流量传感器 VCC5 供电，OUT 输出脉冲信号，经 R3（2K）+ R7（3K）分压后连接 CC2530 的 P1.6（IO 输入）。

电路说明：

• M1（MR168）为水流量传感器，VCC5 供电
• OUT 输出 5V 脉冲信号，经 R3（2K）+ R7（3K）分压到约 3V，适配 CC2530 的 3.3V IO 电平
• P1.6 为 CC2530 IO 输入，检测脉冲信号
• 可配置 P1.6 为外部中断，在脉冲上升沿触发中断计数

2.6 关键函数

脉冲计数方式：

• 轮询方式：在固定时间窗口内（如 1 秒），循环检测 P1.6 电平变化，统计脉冲个数
• 中断方式：配置 P1.6 为外部中断（上升沿触发），在中断服务程序中累加脉冲计数，定时器定时读取计数值

流量换算：

// 假设脉冲系数为 K（脉冲/升），采样时间为 T（秒）
flow_Lmin = (pulse_count * 60.0) / (K * T);  // L/min

2.7 实验步骤

1. 连接好仿真器，及带传感器 4 扩展板的通用调试母板
2. 新建工程 WaterFlow，添加相应文件并修改工程设置
3. 创建 WaterFlow.c 并加入到工程中
4. 编写 WaterFlow 相关函数，循环检测单位时间内水流量传感器的脉冲信号个数，并计算好水流量值，通过串口发送
5. 编译下载运行，用嘴吹水流量传感器（模拟水流驱动叶轮），通过串口调试助手观察水流量的变化情况

2.8 实验现象

• 无水流时，叶轮不转，脉冲计数为 0，串口输出流量为 0
• 用嘴吹传感器时，叶轮转动，输出脉冲信号，串口输出流量值增大
• 吹气力度越大，叶轮转速越快，脉冲频率越高，流量值越大
• 停止吹气后，叶轮逐渐停止，流量值回到 0

知识点

水流量传感器的脉冲系数（K 系数）是关键参数，表示每升水流过传感器时输出的脉冲个数，不同型号传感器的 K 系数不同，需查阅数据手册或通过标定获得。叶轮式水流量传感器存在启动流量（最小可测流量），低于启动流量时叶轮不转动，无法测量。传感器应水平安装，避免气泡影响测量精度。长期使用后，叶轮可能因水垢或杂质卡住，需要定期清洗。在智慧水务和农业灌溉中，水流量传感器配合电磁阀可以实现自动灌溉和用水计量，是智慧农业和海洋牧场供水系统的重要组成部分。

内容来源：《WSN-V 物联网综合教学实验指导书》第 7 章·7.15 水流量传感器采集实验，结合课程教学经验整理。

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