Detección del nivel de líquido mediante un sensor láser ToF

Acerca de este proyecto

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

La otra forma de detectar el nivel (generalmente el nivel completo) para aplicaciones como el corte del motor cuando el tanque de agua se llena, es usar un sensor basado en flotador que corta el flujo mecánicamente. Por lo general, estos son dispositivos mecánicos torpes y solo pueden detectar cuando el tanque está lleno.

Por qué no pudimos usar estos

Para la aplicación particular en la que estábamos trabajando, no pudimos poner nada físicamente dentro del barril debido a la naturaleza del líquido. Este también es el caso si lo que está midiendo es comida. Obtener 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 ser el mejor enfoque. En esta situación, la cuestión de la contaminación líquida ni siquiera entra en escena.

¿Cómo lo hicimos

La placa de conexión del sensor láser de ProtoCentral contiene el sensor VL53L0X de ST Microelectronics, que es un sensor completo de medición de distancia de rango de tiempo de vuelo basado en láser. Lo bueno de este dispositivo es que puede hacer rebotar la luz láser infrarroja 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 de distancia del sensor es de 2 metros, pero aún pudimos lograr una resolución de 2 mm de nivel de agua en el tanque. La placa de conexión Laser ToF está conectada a una placa compatible con Arduino conocida como ProtoFly de ProtoCentral, que tiene un módulo inalámbrico Bluetooth incorporado. Junto con un paquete de baterías de iones de litio, todo está listo para ser inalámbrico.

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

Estos datos de altura se envían luego de forma inalámbrica a una computadora que ejecuta una GUI basada en el procesamiento. Las aplicaciones de procesamiento miden y registran los datos del nivel del agua en tiempo real. A continuación se muestra un video del dispositivo y el software en acción.

Resultados

En general, tuvimos una buena experiencia al utilizar una forma no convencional de medir el nivel del 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 de Fritzing tan pronto como podamos, pero es bastante sencillo conectar esta placa a un Arduino, con todo el código y las bibliotecas proporcionados.