引言

在饮水机、咖啡机、医疗输液、工业流体输送等场景，管道内的气泡或断流检测是保障设备安全与稳定运行的关键环节。传统接触式气泡检测方案，不仅易被液体污染、腐蚀，还会因液体电导率差异、管壁厚度等因素出现误判，影响设备的正常工作。

传统接触式气泡检测方案，始终存在难以克服的行业难题：

• 易污染、易腐蚀
  ：电极需直接与液体接触，长期使用会被水垢、杂质污染，或被腐蚀性液体腐蚀，导致检测失灵；
• 受液体与管道影响大
  ：液体电导率差异、管壁材质与厚度变化，都会影响检测结果，误判率高；
• 安装限制多
  ：需在管道上开孔安装电极，破坏管道完整性，且适配性差，难以兼容不同管径的管道；
• 响应速度慢
  ：无法快速识别气泡，难以及时触发断流保护，存在安全隐患。

而 MWFD 水流气泡探测器，正是针对这些痛点设计的新一代非接触式检测方案。

MWFD 的核心优势—精准、快速、非接触的气泡检测：

• ✅ 非接触式检测，彻底杜绝污染与腐蚀：MWFD 采用高频电容检测技术，无需与管道内的液体直接接触，从根源上避免了电极被污染、腐蚀的问题；探测器可穿透塑料、硅胶等非金属管壁检测，无需破坏管道结构，安装便捷，且适配不同材质的管道。
• ✅ 强穿透 + 高抗干扰，复杂场景也能稳定输出：传感器穿透性强，可有效克服水管材质不同、管壁较厚、不同液体电导率差异等问题；内置微处理器与智能算法，支持参数校准、温度补偿和报警阈值配置，能有效滤除环境干扰，稳定区分管道内的空气与液体，不受水质、液体成分影响。
• ✅ 超快响应速度，实时保护设备安全：测量响应速度最高可达 20ms 一次检测周期，配合微处理器算法可在 500ms 内快速区分管道内的状态，当检测到空气 / 气泡时，可输出高电平报警信号，及时触发断流保护，避免设备干烧、空转等风险，保障设备运行安全。
• ✅ 多管径适配 + 易集成，适配多类场景：探测器提供多种弹簧内径规格，可适配 3.5mm~12.5mm 不同管径的管道；模组结构小巧，安装便捷，支持快速集成到各类流体输送设备中，是饮水机、咖啡机、医疗设备、工业流体系统的理想气泡检测方案。

可以用于：

• 小家电场景：饮水机 / 咖啡机的断流 / 气泡防护：
  在饮水机、咖啡机等设备中，MWFD 可安装在输水管道上，实时检测水流中的气泡与断流情况。当管道内出现气泡或断流时，探测器能快速识别并输出信号，触发设备的防干烧保护，避免加热管因无水空转损坏；非接触式设计不会被水垢污染，长期使用也能保持稳定的检测性能，为设备提供可靠的安全防护。
• 医疗设备场景：输液 / 流体输送的气泡监测：
  在医疗输液设备中，MWFD 可安装在输液管路上，非接触式检测管道内的气泡，避免气泡进入人体造成安全隐患；探测器适配不同管径的输液管，且不与药液接触，不会污染药液，同时快速的响应速度能及时识别气泡，为医疗设备的安全运行提供保障。
• 工业流体场景：管道流体的连续监测：
  在工业流体输送系统中，MWFD 可用于检测管道内的断流、气泡情况，防止泵体空转、管道堵塞等问题；探测器不受液体电导率、杂质影响，能在复杂的工业环境中稳定工作，为流体系统的自动化控制与安全监测提供可靠的数据支持。

一、模块简介

水流气泡探测器 MWFD（Minyuan Water Flow Detector）通过高频电容检测芯片测量管内液体介电常数的变化：不同电容值反映管内是空气还是液体，当检测到空气时，输出高电平进行报警。传感器穿透性强，可以有效克服水管材质不同、管壁较厚、不同液体电导率差异等问题。传感器测量响应快，最高可达 20ms 一次检测周期，配合微处理器算法可在 500ms 内区分出当前状态。内置的微处理器芯片，可进行参数校准，温度补偿，检测算法，报警阈值配置等。

该图展示了 MWFD 的产品简介、模块外观和主要应用场景。

• 通过高频电容检测管内介电常数变化，区分空气与液体状态；
• 检测到空气、气泡或缺液时输出高电平报警；
• 穿透性强，可适配不同管材、较厚管壁及不同液体电导率场景；
• 适用于净饮机、咖啡机、奶茶机、输液管路、水泵抽液等场景。

二、主要芯片介绍

2.1 芯片概述

模块整体基于高频电容检测原理工作，通过测量管内介电常数变化识别水流、气泡和缺液状态，并输出对应的数字电平信号。

2.2 引脚定义

2.3 功能框图

无。

2.4 性能参数

2.5 参考电路

无。

2.6 芯片配置

无。

2.7 通信接口和相关协议

该模块采用 DIO 高低电平输出，不涉及 UART / I2C / SPI 等串行通信协议。输出高电平表示检测到气泡或缺液报警，输出低电平表示液体状态正常。

三、电路工程

3.1 电路源工程

获取电路源工程，请查看下面链接：

https://mysentech.com/productinfo/2423155.html

3.2 模块使用说明

3.2.1 模块测试环境搭建和注意事项

将被测管路同时穿过模块的两个弹簧电极，为保证检测灵敏度，需满足：

• 弹簧内径与管路外径尽量匹配，避免两者间存在过大间隙，间隙过大会降低检测精度
• 弹簧电极不可直接接触桌面、金属等导电物体，防止引入干扰
• 安装时避免管路与弹簧发生相对位移，减少机械振动带来的检测波动

模块支持两种使用场景的连接：

• 开发板调试
  ：将 MWFD 接入 MCSK-MWFD 校准开发板的 3pin 插座，开发板通过 USB 连接 PC 端，用于校准与数据调试
• 主控集成
  ：模块可直接接入用户主控 IO 口，通过输出电平判断检测状态，核心接口定义：

首次使用、更换管路 / 液体、检测出现偏差时，需执行空载校准消除系统误差，步骤如下：

完成空载校准后，查看下面章节的内容，进入正常使用模式。

在使用时，还需要注意：

• 干扰源防护：
  人体或金属物体触碰 / 接近传感器 1cm 以内时，会对电容检测造成干扰，导致误判，安装时需预留足够的无干扰空间。
• 校准维护：
  更换管路、液体类型，或检测环境（温度、湿度）发生较大变化时，需重新执行空载校准，保证检测精度。
• 安装稳定性：
  弹簧与管路需保持贴合状态，避免长期使用中出现松动、位移，影响检测灵敏度。
• 环境适配：
  避免在高温、强电磁干扰环境中使用模块，防止高频检测信号受到影响，导致检测异常。

常见问题排查：

3.2.2 Modbus Poll 的使用

Modbus Poll 是一款通用型 Modbus 主站调试工具，适配本系列所有支持 Modbus-RTU 协议的电容式传感器，可快速实现传感器与电脑的串口通信调试、实时数据读取与日志导出，是验证传感器功能、采集测试数据的通用上位机工具。软件支持 Modbus RTU/ASCII/TCP/IP 协议，兼容多种寄存器类型与数据格式，操作流程对全系列传感器通用。

使用前需先完成软件安装与激活，可通过官方渠道下载安装包，首次打开可试用 30 天，也可输入注册码永久激活。硬件连接传感器与电脑后，打开软件点击「Connection」-「Connect」，在弹出窗口中配置串口参数（端口号、波特率、数据位 / 校验位 / 停止位，本系列传感器默认采用 9600 Baud、8N1 格式，具体以对应型号规格书为准），确认后即可建立通信连接。

以下为通用操作流程说明：

1. 串口连接配置：
   将传感器通过 USB 转串口模块接入电脑后，打开 Modbus Poll 软件，点击菜单栏「Connection」-「Connect」，在弹出窗口中选择传感器对应的 COM 端口号，并配置与传感器匹配的串口参数（波特率、数据位、校验方式、停止位，本系列传感器默认采用 9600 Baud、8N1 格式），确认后即可建立通信连接。
2. 导入传感器配置文件：
   软件支持导入各传感器型号对应的 .mbp 预配置文件，文件中已预设好寄存器地址、数据格式与别名定义，无需手动配置寄存器。直接在软件中打开对应传感器的 .mbp 文件，即可自动加载所有参数，连接成功后将直接显示传感器的实时检测数据（如尘 / 雨 / 霜厚度值、状态标志位等）。
3. 数据日志记录（可选）：
   如需保存测试数据，可通过「Setup」-「Excel Log」功能配置日志记录规则，支持按固定周期或每次数据更新记录数据，并可设置记录条数上限，方便后续对传感器数据进行分析与验证。

以上为通用的上位机基础操作，不同传感器型号的 .mbp 预配置文件、具体寄存器定义、特殊配置细节，可参考「七、相关资料」中内容。

3.3 应用实验

这里，我们使用 GraftPort-RP2040 开发板进行测试，水流气泡探测器 MWFD 上使用 DIO 接口与主控进行通信。

这里，我们首先使用 HY2.0-4P 连接线将模块通过 PH2.0-3P 转 Grove 转接板连接到 GraftPort-RP2040 开发板的 DIO0 接口：

模块连线如下表所示：

这里，我们需要在 uPyPI 上搜索相关驱动包：https://upypi.net/zh/

该图演示了在 uPyPI 中搜索 MWFD 驱动包的操作过程。

输入 mwfd_driver 进行搜索，显示如下：

该图展示了 mwfd_driver 的搜索结果，可用于确认驱动名称。

点击复制本地安装命令：

该图展示了 MWFD 驱动安装命令的复制界面，便于本地快速安装。

通过 mip 工具导入模块驱动库代码，以下是 mpremote 工具使用指令:

mpremote mip install https://upypi.net/pkgs/mwfd_driver/1.0.0

导入水流气泡探测器 MWFD-MicroPython 驱动代码后，将下面 main.py 代码复制到我们的工程中：

# Python env   : MicroPython v1.23.0
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time    : 2026/4/3 下午2:30
# @Author  : hogeiha
# @File    : main.py
# @Description : MWFD水流气泡探测器中断与轮询示例程序

# ======================================== 导入相关模块 =========================================
from machine import Pin
from mwfd import MWFD
import time

# ======================================== 全局变量 ============================================

# ======================================== 功能函数 ============================================
defon_state_change(state):
"""
    中断回调函数，当传感器状态变化时自动触发
    Args:
        state (bool): True表示气泡/缺液，False表示正常液体

    Raises:
        无

    Notes:
        该函数由中断服务程序调用，应保持简洁快速

    ==========================================
    Interrupt callback function, automatically triggered when sensor state changes
    Args:
        state (bool): True for bubble/lack of liquid, False for normal liquid

    Raises:
        None

    Notes:
        This function is called by interrupt service routine, keep it short and fast
    """
# 根据状态打印不同信息
if state:
print("[Interrupt] Warning: Bubble or lack of liquid")
else:
print("[Interrupt] Normal liquid")

# ======================================== 自定义类 ============================================

# ======================================== 初始化配置 ===========================================
# 等待3秒让系统稳定
time.sleep(3)
# 打印启动标识
print("FreakStudio: MWFD sensor demo started")

# 初始化传感器引脚（GPIO15，输入模式，内部下拉）
sensor_pin = Pin(15, Pin.IN, Pin.PULL_DOWN)

# 创建MWFD驱动实例
sensor = MWFD(sensor_pin)

# 启用中断，绑定回调函数
sensor.irq(callback=on_state_change)

# ========================================  主程序  ============================================
# 主循环：主动轮询读取传感器状态并打印
whileTrue:
# 读取当前状态
    state = sensor.read()
# 根据状态输出信息
if state:
print("[Polling] Warning: Bubble or lack of liquid")
else:
print("[Polling] Normal liquid")
# 延时200毫秒
    time.sleep(0.2)

烧录代码，打开终端，输出如下：

该图展示了 MWFD 示例程序的中断与轮询输出效果，可直观看到状态变化反馈。

相关资料

获取相关资料，查看：https://f1829ryac0m.feishu.cn/wiki/space/7636611910099602383?ccm_open_type=lark_wiki_spaceLink&open_tab_from=wiki_home