Detección Precisa de Nivel de Líquido con Sensor Laser ToF VL53L0X en Arduino

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Arduino UNO	×1
ProtoCentral Electronics ProtoCentral VL53L0X Laser ToF Sensor breakout	×1

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Sobre este proyecto

La medición de nivel de líquido es una técnica común en diversas aplicaciones industriales y domésticas (para medir nivel de agua en un tanque). Esto se suele hacer usando una sonda sumergida en el líquido y midiendo la conductividad entre ellas. Esta conductividad se mide normalmente por el cambio de resistencia debido al cambio de nivel de agua. Este tipo de sensor se muestra en la siguiente imagen:

La otra forma de detectar nivel (generalmente nivel lleno) para aplicaciones como corte de motor cuando el tanque de agua se llena, es usar un sensor basado en flotador que corta el flujo mecánicamente. Estos suelen ser dispositivos mecánicos voluminosos y solo detectan cuando el tanque está lleno.

Por qué no podíamos usar estos

Para la aplicación particular en la que trabajábamos, no podíamos poner nada físicamente dentro del barril debido a la naturaleza del líquido. Este también es el caso si lo que mides es comida. Conseguir sensores de grado alimenticio y mantener los estándares de seguridad alimentaria podría ser un desafío.

Una forma no invasiva y sin contacto de detectar el nivel de líquido en el tanque parecía el mejor enfoque. En esta situación, la cuestión de la contaminación del líquido ni siquiera entra en juego.

Cómo lo hicimos

La placa breakout del sensor láser de ProtoCentral contiene el sensor VL53L0X de ST Microelectronics, que es un sensor completo de medición de distancia por tiempo de vuelo (ToF) basado en láser. Lo bueno de este dispositivo es que puede rebotar luz láser IR invisible en cualquier superficie y medir el tiempo que tarda la luz en llegar al detector, que también está integrado en el dispositivo.

El rango máximo de medición del sensor es de 2 metros, pero aún pudimos lograr una resolución de 2 mm de nivel de agua en el tanque. La placa breakout Laser ToF está conectada a una placa compatible con Arduino conocida como ProtoFly de ProtoCentral, que tiene un módulo Bluetooth integrado. Acoplada con una batería Li-Ion, todo está listo para funcionar de forma inalámbrica.

Esta unidad se monta en la parte superior de un tanque al que se bombea agua con una pequeña bomba de agua.

Estos datos de altura se envían por wireless a una computadora que ejecuta una GUI basada en Processing. La aplicación de Processing mide y registra los datos de nivel de agua en tiempo real. Abajo hay un video del dispositivo y el software en acción.

Resultados

En general, tuvimos una buena experiencia usando una forma no convencional de medir nivel de agua en un tanque. Este sensor también proporcionó una forma de medición sin contacto y más confiable con muy poco trabajo de interfaz involucrado.

También haremos una guía de conexión Fritzing tan pronto como podamos, pero es bastante sencillo conectar esta placa a un Arduino, con todo el código y librerías proporcionadas.

Código

Placa breakout ProtoCentral VL53L0X

Repositorio GitHub: https://github.com/Protocentral/Protocentral_VL530LX

Esquemáticos

Placa breakout ProtoCentral VL53L0X

Hardware en GitHub: https://github.com/Protocentral/Protocentral_VL530LX/tree/master/hardware