VL53L0X 레이저 ToF 센서로 정밀 액체 레벨 감지하기 (아두이노)

부품 및 소모품

앱 및 온라인 서비스

• 아두이노 IDE
• 프로세싱 (Processing) - PC 측 GUI 및 데이터 로깅용

프로젝트 개요

액체 레벨 측정은 산업용 및 가정용(물탱크 수위 등) 분야에서 널리 쓰입니다. 기존 방식은 프로브를 액체에 담가 전도도(저항 변화)를 측정하는 식이지만, 이는 액체 오염 우려와 식품 위생 기준 충족이 어렵다는 단점이 있습니다.

본 프로젝트는 비접촉·비침습 방식으로 이 문제를 해결합니다. 탱크 내부에 아무것도 넣지 않아도 되므로 오염 걱정이 전혀 없습니다.

구현 방법: VL53L0X ToF 센서 활용

프로토센트럴(ProtoCentral)의 VL53L0X 브레이크아웃 보드에는 ST마이크로일렉트로닉스의 VL53L0X 센서가 탑재되어 있습니다. 이 센서는 보이지 않는 적외선 레이저를 대상 표면에 반사시켜 왕복 시간(Time-of-Flight)을 측정함으로써 거리를 구합니다.

• 최대 측정 거리: 2미터
• 실제 물탱크 테스트에서 2mm 해상도로 수위 측정 성공
• 아두이노 호환 보드(ProtoFly, 내장 블루투스 + 리튬이온 배터리)와 결합해 완전 무선 시스템 구성 가능

센서 유닛을 탱크 상단에 장착하고, 소형 워터 펌프로 물을 채우면서 수위 변화를 실시간 측정합니다. 높이 데이터는 블루투스로 PC의 프로세싱(Processing) 기반 GUI로 전송돼 실시간 그래프 표시 및 로깅이 가능합니다.

결과 및 평가

• 비전통적인 방식임에도 안정적이고 신뢰도 높은 수위 측정 달성
• 비접촉 방식이라 액체 오염 위험 제로, 인터페이싱 작업 최소화
• 아두이노 연결은 매우 직관적이며, 라이브러리와 예제 코드 모두 제공됨 (깃허브 참고)

코드 및 라이브러리

• 아두이노 라이브러리 및 예제: ProtoCentral VL53L0X 라이브러리 (GitHub)
• 회도/하드웨어 설계: 프리칭 파츠 및 회로도 (GitHub)

응용 가능 분야

• 식품/제약 탱크 수위 모니터링 (위생 중요 환경)
• 부식성/유독 액체 탱크 (센서 접촉 불가 환경)
• 가정용 물탱크, 정수기, 수족관 자동 급수 시스템
• 산업용 공정 탱크 레벨 제어