Vloeistofniveaudetectie met behulp van een laser ToF-sensor

Over dit project

Vloeistofniveaumeting is een veelgebruikte techniek in verschillende industriële en huishoudelijke toepassingen (om het waterniveau in een tank te meten). Dit wordt meestal gedaan met behulp van een sonde die in de vloeistof is gedompeld en die de geleidbaarheid ertussen meet. Deze geleidbaarheid wordt meestal gemeten door de weerstandsverandering als gevolg van de verandering van het waterpeil. Dit type sensor wordt getoond in de volgende afbeelding:

De andere manier om het niveau (meestal volledig niveau) te detecteren voor toepassingen zoals het uitschakelen van de motor wanneer de watertank vol raakt, is door een op een vlotter gebaseerde sensor te gebruiken die de stroom mechanisch afsluit. Dit zijn meestal onhandige, mechanische apparaten en kunnen alleen detecteren wanneer de tank vol is.

Waarom we deze niet konden gebruiken

Voor de specifieke toepassing waaraan we werkten, konden we fysiek niets in het vat doen vanwege de aard van de vloeistof. Dit is ook het geval als u voedsel meet. Het kan een uitdaging zijn om sensoren voor voedselkwaliteit te krijgen en de voedselveiligheidsnormen te handhaven.

Een niet-invasieve, contactloze manier om het vloeistofniveau in de tank te meten, leek de beste aanpak. In deze situatie komt de kwestie van vloeistofverontreiniging niet eens in beeld.

Hoe hebben we het gedaan

Het breakoutboard van de lasersensor van ProtoCentral bevat de VL53L0X-sensor van ST Microelectronics, een complete op laser gebaseerde time-of-flight-afstandsmeetsensor. Het goede aan dit apparaat is dat het onzichtbaar IR-laserlicht van elk oppervlak kan weerkaatsen en de tijd kan meten die het licht nodig heeft om de detector te bereiken, die ook in het apparaat is ingebouwd.

Het maximale afstandsmeetbereik van de sensor is 2 meter, maar we konden toch een resolutie van 2 mm waterniveau in de tank bereiken. Het Laser ToF breakout-bord is verbonden met een Arduino-compatibel bord dat bekend staat als de ProtoFly van ProtoCentral, dat een ingebouwde draadloze Bluetooth-module heeft. In combinatie met een Li-Ion-batterijpakket is dit helemaal klaar om draadloos te gaan.

Deze unit is gemonteerd op de bovenkant van een tank waarin water wordt gepompt met een kleine waterpomp.

Deze hoogtegegevens worden vervolgens draadloos verzonden naar een computer met een GUI op basis van verwerking. De verwerkingsapplicaties meten en loggen de waterstandgegevens in realtime. Hieronder vindt u een video van het apparaat en de software in actie.

Resultaten

Over het algemeen hadden we een goede ervaring met het gebruik van een niet-conventionele manier om het waterniveau in een tank te meten. Deze sensor bood ook een contactloze en betrouwbaardere manier van meten met zeer weinig interfacewerk.

We zullen ook zo snel mogelijk een Fritzing-aansluitgids maken, maar het is vrij eenvoudig om dit bord op een Arduino aan te sluiten, met alle meegeleverde code en bibliotheken.