Czujniki są najważniejszym katalizatorem ewolucji automatyzacji. Wraz z rozwojem technologii dostępne są dziś czujniki analogowe i cyfrowe do różnych zastosowań. Rozwój czujniki ma wiele zadań automatyzacji łatwiejszych. Obecnie istnieją czujniki do pomiaru temperatura , do pomiaru natężenia światła, wilgotności, dźwięku, promieniowania, bliskości itp. Na rynku dostępne są różne rodzaje czujników odległości do pomiaru zasięgu obiektu. Niektórzy używają wiązek laserowych do działania, a niektórzy używają diod LED. Jednym z takich czujników, który wykorzystuje wiązkę lasera do pomiaru zakresu odległości, jest układ scalony VL53L0X.

Co to jest VL53L0X?

VL53L0X to oparty na LIDAR czujnik pomiaru odległości, który działa na zasadzie czasu lotu. To urządzenie jest bardzo małe i można je łatwo połączyć mikrokontrolery .

Zasada działania

VL53L0X to laserowy czujnik odległości. Wykorzystuje zasadę czasu lotu do pomiaru odległości obiektów. Tutaj promień lasera jest uwalniany z Laser emitujący powierzchnię wnęki pionowej obecny w urządzeniu. Ta wiązka uderza w powierzchnię przedmiotu i odbija się z powrotem. Czas potrzebny wiązce lasera na uderzenie w powierzchnię obiektu i odbicie z powrotem do czujnika jest nazywany czasem lotu. Ten czas jest mierzony w celu obliczenia odległości między obiektem a czujnikiem. Do pomiaru taktowania fotonów i odległości fotonów w urządzeniu używana jest matryca SPAD. Zwiększa to również dokładność urządzenia. VL53L0X może mierzyć zasięg odległości do obiektu, nawet jeśli jego powierzchnia silnie odbija światło.

Konfiguracja pinów

Schemat-pinów-VL53L0X

Czujnik odległości VL53L0X dostarczany przez firmę ST Microelectronics jest dostępny jako 12-pinowy układ scalony. Opis pinów układu scalonego jest podany poniżej -

Pin -1 AVDDVCSEL to pin zasilania VCSEL, który jest podłączony do głównego zasilania. Do tego pinu podawane jest napięcie od 2,6 V do 5,5 V.
Pin-2 to pin uziemienia VCSEL -AVSSVCSEL. Ten pin jest podłączony do głównej masy.
Pin-3 to styk uziemienia układu IC-GND.
Pin-4 jest jednocześnie pinem uziemienia GND2.
Pin-5 to wejście cyfrowe Xshutdown pin -XSHUT.
Pin-6 to pin uziemienia -GND3,
Pin-7 to wyjście przerwania pin-GPIO1. To jest cyfrowy pin wyjściowy.
Pin-8 to nie podłączaj pin-DNC. Ten pin pozostaje pływający
Pin-9 to pin danych szeregowych I2C - SDA. To jest cyfrowy pin wejścia / wyjścia.
Pin-10 to pin wejściowy zegara szeregowego I2C - SCL. To jest cyfrowy pin wejściowy.
Pin-11 to pin zasilania - AVDD.
Pin-12 to pin uziemienia - GND4. Ten pin powinien być podłączony do głównego uziemienia.

Schemat blokowy

Za pomocą API host może obsługiwać wiele funkcji wysokiego poziomu VL53L0X. Inicjalizacja, kalibracja, wybór dokładności, wybór trybu określania zakresu, start / stop, itp… VL53L0X mogą być kontrolowane za pomocą poleceń API.

Ten interfejs API można skompilować na dowolnej platformie. Interfejs API zawiera 3 tryby zakresu - pojedynczy, ciągły i czasowy. W trybie pojedynczego zakresu, zakres jest wykonywany po wywołaniu funkcji API. Tutaj runda przebiega tylko raz.

“jak działa konwerter prądu stałego na prąd stały? ”

W zakresie ciągłym, zakres jest wykonywany w sposób ciągły po wywołaniu funkcji API. Tutaj, aby powrócić do trybu czuwania SW, użytkownik musi przerwać zakres. W zakresie czasowym, zakres jest wykonywany w sposób ciągły po wywołaniu funkcji API, ale po każdym pomiarze kolejny rozpoczyna się po opóźnieniu zdefiniowanym przez użytkownika.

Schemat obwodu

Schemat-obwodu-VL53L0X

Podczas łączenia VL53L0X z mikrokontrolerami używane są zewnętrzne kondensatory i rezystory. Zewnętrzne kondensatory używane z głównym pinem zasilania AVDD powinny być umieszczone jak najbliżej pinów AVDDVCSEL i AVDDVCSEL w celu zmniejszenia szumów i zakłóceń.

“Obwód nadajnika i odbiornika bluetooth ”

Zewnętrzne rezystory podciągające od 1,5 kΩ do 2 kΩ są zalecane dla AVDD 2,8 V. Dla XSHUT i GPIO1 10 kΩ jest zalecaną wartością rezystora podciągającego. Host ma API, przez które VL53L0X jest kontrolowane za pomocą poleceń.

Specyfikacje VL53L0X

Niektóre specyfikacje VL53L0X są wymienione poniżej -

Zakres napięcia roboczego dla tego urządzenia wynosi od 2,6 V do 3,5 V.
To urządzenie wymaga do działania prądu zasilania 10 mA.
Aby komunikować się z mikrokontrolerem, na pokładzie znajduje się protokół komunikacyjny I2C.
To urządzenie może mierzyć odległość docelową do 2 metrów.
Dostarczany jest liniowy regulator napięcia 2,8 V.
W urządzeniu zastosowano układ jednofotonowych diod lawinowych.
Laser emitujący powierzchnię z pionową wnęką o długości 980 nm jest używany do określania odległości laserem.
To urządzenie ma również zintegrowany przesuwnik poziomu.
To urządzenie jest odporne na atmosferę.
Aby zapewnić dobrą ochronę przed szklanymi przesłuchami optycznymi, dostarczane są zintegrowane filtry podczerwieni.
Zakres temperatur pracy wynosi od -20 ° C do 70 ° C.
To urządzenie jest dostępne w pakiecie optycznym LGA12.
VL53L0X można kontrolować za pomocą API.
Korzystając z API, klient może łatwo zaprojektować wiele zaawansowanych aplikacji.
To API zawiera 3 różne tryby do kontrolowania działania VL53L0X.

Zastosowania VL53L0X

VL53L0X to moduł laserowy. Ten czujnik stał się popularny, gdy został po raz pierwszy użyty w telefonie iPhone7 i innych telefonach Apple do obrazów 3D. Istnieje wiele zastosowań tego modułu. Niektóre z nich są wymienione poniżej -

VL53L0X jest stosowany w robotyce do wykrywania i omijania przeszkód.
W wielu najnowszych smartfonach mobilnych ten moduł jest używany jako czujnik zbliżeniowy.
Używany do obrazów medycznych, w których zdjęcia muszą być wykonywane w warunkach słabego oświetlenia.
W aparatach do autofokusa stosuje się VL53L0X.
Do uchwycenia obrazu szybko poruszających się obiektów i zwiększenia wydajności kamera VL53L0X jest stosowana w nowoczesnych kamerach.
Ten moduł jest używany do jednowymiarowego rozpoznawania gestów.
W kranach automatycznych, dozownikach mydła i kranach automatycznych do wykrywania gestów rąk stosuje się VL53L0X.
Moduł ten jest również używany w komputerach i laptopach do wykrywania użytkowników.

Alternatywny układ scalony

Oprócz czujnika VL53L0X dostarczonego przez ST Microelectronics, niektóre inne układy scalone, które mogą być używane jako alternatywa dla tego modułu, to VL6180, czujnik ultradźwiękowy HC-SR04.

Laser zastosowany w tym czujniku jest niewidoczny i nie jest szkodliwy dla ludzkiego oka. VL53L0X jest również popularnie nazywany najmniejszym na świecie czujnikiem pomiaru odległości. Dalsze szczegóły dotyczące charakterystyk elektrycznych tego czujnika można znaleźć w jego Arkusz danych . Czy Twój smartfon używa VL53L0X do autofokusa obiektywu aparatu?