水流(liú)量(liáng)傳感器的工作原(yuán)理(lǐ)

1，工作原理(lǐ)

　　水流量傳(chuán)感(gǎn)器(qì)主(zhǔ)要由銅閥(fá)體，水流轉(zhuǎn)子組件，穩流(liú)組(zǔ)件和(hé)霍爾(ěr)元(yuán)件組成(chéng)(見(jiàn)圖1)。它裝在(zài)熱(rè)水器的進水(shuǐ)端(duān)用(yòng)於(yú)測(cè)量進水(shuǐ)流量(liáng)。當水流過轉子(zǐ)組件時
，磁(cí)性(xìng)轉子轉(zhuǎn)動
，並(bìng)且(qiě)轉(zhuǎn)速(sù)隨著流量(liáng)成(chéng)綫性變化。霍(huò)爾(ěr)元(yuán)件(jiàn)輸出相(xiāng)應(yīng)的脈衝(chōng)信(xìn)號反饋給控製(zhì)器
，由(yóu)控製器判(pàn)斷(duàn)水流量的大小
，調節控製比例閥的(dí)電(diàn)流
，從而通過比例閥(fá)控製燃(rán)氣(qì)氣量(liáng)
，避免(miǎn)燃(rán)氣熱水器在使用過(guò)程中出(chū)現(xiàn)夏(xià)暖冬涼(liáng)的現(xiàn)象。水(shuǐ)流量(liáng)傳(chuán)感器(qì)從根(gēn)本(běn)上解(jiě)決(jué)了(liǎo)壓(yā)差式水氣聯(lián)動閥啟動水壓(yā)高以及翻(fān)板(bǎn)式水閥易誤(wù)動(dòng)作出現(xiàn)幹燒等缺(quē)點。它具有(yǒu)反映(yìng)靈(líng)敏(mǐn)，壽(shòu)命(mìng)長(cháng)，動作迅速(sù)，可(kě)靠(kào)，連接(jiē)方(fāng)便(biàn)利啟動(dòng)流(liú)量超(chāo)低(dī)(1.5L／min)等(děng)優點(diǎn)
，深受廣(guǎng)大用戶喜愛。

　　水(shuǐ)流轉(zhuǎn)子(zǐ)組件主(zhǔ)要由渦輪開(kāi)關(guān)殼(ké)，磁性(xìng)轉(zhuǎn)子，製動環組成(chéng)。使用(yòng)水(shuǐ)流開關方式時(shí)
，其優於機械(xiè)式壓(yā)差(chà)盤(pán)結構(gòu)
，且尺寸(cùn)明顯縮小(xiǎo)。當水(shuǐ)流通過渦輪(lún)開(kāi)關殼
，推(tuī)動磁(cí)性(xìng)轉(zhuǎn)子(zǐ)旋轉
，不(bù)同磁極靠近霍(huò)爾元件(jiàn)時(shí)霍爾元件導通(tōng)
，離開時(shí)霍爾(ěr)元件斷(duàn)開。由此
，可測量(liáng)出(chū)轉子轉速(sù)。根據(jù)實測(cè)的(dí)水流量，轉子(zǐ)轉速和(hé)輸出信(xìn)號(電(diàn)壓(yā))的(dí)曲(qū)綫(xiàn)
，便(biàn)可確定(dìng)出熱水器的啟動水壓(yā)
，以(yǐ)及(jí)啟動水(shuǐ)壓相對應的(dí)啟(qǐ)動(dòng)水流(liú)量與轉(zhuǎn)子的啟動(dòng)轉速。由控(kòng)製電(diàn)路
，便可實現當(dāng)轉子轉速(sù)大於啟(qǐ)動(dòng)轉(zhuǎn)速時熱水器啟動(dòng)工作(zuò)；在(zài)轉(zhuǎn)速(sù)小於啟(qǐ)動(dòng)轉速時
，熱水器停(tíng)止(zhǐ)工(gōng)作。這樣熱(rè)水(shuǐ)器啟動(dòng)水(shuǐ)壓一般設定在0．01MPa
，啟動水流量(liáng)為(wéi)3～5L／min(需(xū)滿(mǎn)足熱水器標(biāo)準對zui高(gāo)溫(wēn)升的限製)。另外
，由於(yú)水在永磁(cí)材(cái)料磁(cí)場切割(gē)下
，變成磁(cí)化水(shuǐ)
，水中(zhōng)的(dí)含氧量增(zēng)加
，使(shǐ)人洗浴後(hòu)感(gǎn)覺(jué)清(qīng)爽(shuǎng)。製(zhì)動(dòng)環的作(zuò)用(yòng)是停(tíng)水時(shí)
，製(zhì)止高速旋轉的(dí)磁(cí)性(xìng)轉(zhuǎn)子(zǐ)轉(zhuǎn)動(dòng)
，終止(zhǐ)脈(mài)衝信(xìn)號(hào)輸(shū)出。控製器接收(shōu)不到脈衝(chōng)信(xìn)號(hào)
，立即(jí)控製(zhì)燃氣(qì)比例(lì)閥關閥
，切斷(duàn)氣源
，防止幹(gān)燒(shāo)。

2，基本原理

　　水流(liú)量(liáng)傳(chuán)感器(qì)是利用(yòng)霍爾(ěr)元(yuán)件(jiàn)的霍爾(ěr)效(xiào)應來測(cè)量(liáng)磁(cí)性物(wù)理量。在霍(huò)爾元件的正(zhèng)極串(chuàn)入負(fù)載(zǎi)電阻(zǔ)
，同(tóng)時通上(shàng)5V的直(zhí)流電(diàn)壓並使(shǐ)電流(liú)方向(xiàng)與磁(cí)場方向(xiàng)正(zhèng)交。當(dāng)水通過渦(wō)輪開關殼(ké)推(tuī)動(dòng)磁(cí)性轉子轉動(dòng)時
，產生(shēng)不(bù)同磁(cí)極的(dí)旋(xuán)轉(zhuǎn)磁場
，切割(gē)磁(cí)感應(yīng)綫(xiàn)
，產(chǎn)生高(gāo)低脈(mài)衝(chōng)電平(píng)。由於霍(huò)爾元(yuán)件(jiàn)的輸出脈衝信號頻(pín)率與(yǔ)磁(cí)性(xìng)轉子(zǐ)的(dí)轉(zhuǎn)速(sù)成正比
，轉(zhuǎn)子(zǐ)的轉(zhuǎn)速(sù)又(yòu)與水流(liú)量(liáng)成(chéng)正(zhèng)比
，根(gēn)據水流(liú)量(liáng)的大小啟(qǐ)動燃氣熱水(shuǐ)器。其(qí)脈(mài)衝(chōng)信號頻率(shuài)的(dí)經驗公(gōng)式見式(1)。

　　f=8．1q-3(1)

　　式中：f—脈(mài)衝信(xìn)號頻(pín)率
，H2

　　q—水(shuǐ)流量
，L／min

　　由(yóu)水流(liú)量(liáng)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)的(dí)反饋信號通過(guò)控製(zhì)器判(pàn)斷(duàn)水(shuǐ)流量的(dí)值(zhí)。根據(jù)燃(rán)氣熱水(shuǐ)器機(jī)型的不(bù)同(tóng)
，選擇*的啟(qǐ)動(dòng)流(liú)量(liáng)
，可(kě)實(shí)現超低(dī)壓(yā)(0．02MPa以下(xià))啟動(dòng)。

3，水流(liú)量傳感(gǎn)器(qì)與(yǔ)水(shuǐ)氣聯動閥(fá)的比較

　　壓差(chà)式(shì)水氣聯動閥(fá)的(dí)缺(quē)點(diǎn)是(shì)啟(qǐ)動水(shuǐ)壓高
，而(ér)要想降(jiàng)低(dī)啟(qǐ)動(dòng)水壓就(jiù)需要(yào)犧(xī)牲一定(dìng)的穩流特(tè)性(xìng)(水壓(yā)波(bō)動時(shí)的流量穩定能力)。

　　為了能使兩者(zhě)兼(jiān)顧
，唯有(yǒu)加大水(shuǐ)閥膜(mó)片
，但這樣(yàng)隨(suí)著閥(fá)體(tǐ)的增大(dà)成本(běn)會(huì)升(shēng)高(gāo)
，且水流(liú)啟(qǐ)動(dòng)壓力(lì)指標(biāo)也不能做得太低(dī)。對水(shuǐ)流(liú)量傳感器
，在出(chū)水端(duān)增加(jiā)穩(wěn)流組(zǔ)件
，利用穩(wěn)流(liú)。形(xíng)圈的幾何尺寸及(jí)物(wù)理
，通(tōng)過(guò)試(shì)驗成(chéng)功(gōng)開發了適用(yòng)於(yú)不同容(róng)量熱(rè)水器的穩流組(zǔ)件(jiàn)
，具有很好的穩(wěn)流特(tè)性(進水壓(yā)力在0．1～0．5MPa變化(huà)時(shí)
，出水(shuǐ)量變(biàn)化在3L／min以(yǐ)內(nèi))
，保證(zhèng)進(jìn)水壓力(lì)變(biàn)化時(shí)
，保持流(liú)量在(zài)一定(dìng)範(fàn)圍(wéi)內(nèi)
，達到(dào)恒(héng)溫(wēn)效果(guǒ)。

　　比較壓(yā)差式水氣聯動(dòng)閥與水(shuǐ)流量傳感器(qì)
，可(kě)以看出(chū)
，前(qián)者是(shì)機械式(shì)
，結(jié)構(gòu)較復雜
，體積(jī)大
，但(dàn)控製(zhì)電(diàn)路簡單(dān)；後(hòu)者是電氣(qì)式
，結構(gòu)相對簡單(dān)
，體(tǐ)積小(xiǎo)
，但控製電路(lù)復(fù)雜。為重要的是(shì)前(qián)者啟動(dòng)水壓較高
，水路係統阻力(lì)較(jiào)大(dà)
，不宜(yí)用(yòng)在(zài)10L／min以(yǐ)上(shàng)的(dí)大(dà)容量熱(rè)水器AZ；而後者啟動(dòng)水壓低
，水(shuǐ)路係(xì)統(tǒng)阻力(lì)小(xiǎo)
，在(zài)10L／min以上(shàng)的(dí)大容量(liáng)熱(rè)水(shuǐ)器上(shàng)已普(pǔ)遍(biàn)采(cǎi)用。

4，結語

　　近年(nián)來
，采用水流量傳感器(qì)測(cè)量(liáng)流量(liáng)在強排式(shì)數碼恒(héng)溫燃(rán)氣熱(rè)水器中(zhōng)被大(dà)量應(yīng)用(yòng)的事實證明
，采用水流量(liáng)傳感器(qì)具有結(jié)構簡單，可靠性高，測(cè)量(liáng)範(fàn)圍(wéi)廣(guǎng)等特(tè)點。如(rú)果能配(pèi)合燃(rán)氣比例閥的(dí)氣量比例(lì)調節
，就(jiù)可以實現(xiàn)燃氣熱水器在(zài)燃燒過(guò)程的(dí)全(quán)自動控製(zhì)