I sensori sono il catalizzatore più importante per l'evoluzione dell'automazione. Con l'aumento della tecnologia, oggi sono disponibili sensori sia analogici che digitali per varie applicazioni. Lo sviluppo di sensori ha molte attività di automazione più facili. Oggi ci sono sensori da misurare temperatura , per misurare l'intensità della luce, per misurare l'umidità, per misurare il suono, per misurare la radiazione, per misurare la prossimità, ecc ... Per misurare il raggio di distanza di un oggetto, sul mercato sono disponibili vari tipi di sensori di distanza. Alcuni usano i raggi laser per il funzionamento mentre alcuni usano i LED. Uno di questi sensori che utilizza il raggio laser per misurare la portata della distanza è VL53L0X IC.

Cos'è VL53L0X?

VL53L0X è un sensore di misurazione della distanza basato su LIDAR che utilizza il principio del tempo di volo per funzionare. Questo dispositivo è molto piccolo e può essere facilmente interfacciato microcontrollori .

Principio di funzionamento

VL53L0X è un sensore di raggio laser. Utilizza il principio del tempo di volo per misurare la distanza degli oggetti. Qui un raggio laser viene rilasciato dal Laser a emissione di superficie con cavità verticale presente nel dispositivo. Questo raggio colpisce la superficie dell'oggetto e rimbalza indietro. Il tempo impiegato dal raggio laser per colpire la superficie dell'oggetto e riflettersi sul sensore è noto come tempo di volo. Questo tempo viene misurato per calcolare la distanza tra l'oggetto e il sensore. Per misurare la temporizzazione e la distanza dei fotoni, nel dispositivo viene utilizzato l'array SPAD. Ciò aumenta anche la precisione del dispositivo. Il VL53L0X può misurare il raggio di distanza dell'oggetto anche se la sua superficie è altamente riflettente.

Configurazione dei pin

Pin-Diagram-of-VL53L0X

Il sensore di distanza VL53L0X è fornito da ST Microelectronics ed è disponibile come IC a 12 pin. La descrizione dei pin dell'IC è come indicato di seguito:

Pin -1 AVDDVCSEL è il pin di alimentazione di VCSEL che è collegato all'alimentazione principale. A questo pin viene fornita una tensione compresa tra 2,6 V e 5,5 V.
Pin-2 è il pin di messa a terra VCSEL -AVSSVCSEL. Questo pin è collegato alla massa principale.
Pin-3 è il pin di terra di IC-GND.
Il pin 4 è anche il pin di terra GND2.
Pin-5 è l'ingresso digitale Xshutdown pin -XSHUT.
Pin-6 è il pin di terra -GND3,
Pin-7 è l'uscita di interrupt pin-GPIO1. Questo è un pin di uscita digitale.
Pin-8 è il pin-DNC da non collegare. Questo perno è lasciato fluttuante
Pin-9 è il pin I2C Serial Data-SDA. Questo è un pin di ingresso / uscita digitale.
Pin-10 è il pin di ingresso del clock seriale I2C - SCL. Questo è un pin di ingresso digitale.
Il pin 11 è il pin della tensione di alimentazione AVDD.
Il pin 12 è il pin di terra GND4. Questo pin deve essere collegato alla massa principale.

Diagramma a blocchi

Con l'aiuto dell'API, molte funzioni di alto livello di VL53L0X possono essere controllate dall'host. Inizializzazione, calibrazione, scelta dell'accuratezza, scelta della modalità di misurazione, avvio / arresto, ecc ... del VL53L0X possono essere controllate dai comandi API.

Questa API può essere compilata su qualsiasi piattaforma. L'API contiene 3 modalità di intervallo: intervallo singolo, intervallo continuo e intervallo temporale. Nella modalità a portata singola, la portata viene eseguita dopo la chiamata della funzione API. Qui la misurazione viene eseguita solo una volta.

“cos'è un regolatore di carica? ”

Nell'intervallo continuo, l'intervallo viene eseguito continuamente dopo aver chiamato la funzione API. Qui per tornare alla modalità standby SW, l'utente deve interrompere la misurazione. Nell'intervallo temporale, l'intervallo viene eseguito continuamente dopo aver chiamato la funzione API, ma dopo ogni misurazione, l'altra inizia dopo un ritardo definito dall'utente.

Schema elettrico

Schema-circuito-di-VL53L0X

Durante l'interfacciamento di VL53L0X con microcontrollori, vengono utilizzati condensatori esterni e resistenze. I condensatori esterni utilizzati con il pin AVDD della tensione di alimentazione principale devono essere posizionati il più vicino possibile ai pin AVDDVCSEL e AVDDVCSEL per ridurre il rumore e le interferenze.

“tipi di filtri nell'elaborazione del segnale ”

Si consigliano resistori pull-up esterni da 1,5 kΩ a 2 kΩ per AVDD da 2,8 V. Per XSHUT e GPIO1 10kΩ è il valore della resistenza di pull-up consigliato. Un host ha un'API attraverso la quale VL53L0X viene controllato utilizzando i comandi.

Specifiche di VL53L0X

Di seguito sono elencate alcune delle specifiche di VL53L0X:

L'intervallo di tensione operativa per questo dispositivo è compreso tra 2,6 V e 3,5 V.
Questo dispositivo necessita di una corrente di alimentazione di 10mA per il funzionamento.
Per comunicare con il microcontrollore, viene fornito a bordo il protocollo di comunicazione I2C.
Questo dispositivo può misurare la distanza target fino a 2 metri.
Viene fornito un regolatore di tensione lineare da 2,8 V.
L'array di diodi a valanga a fotone singolo viene utilizzato nel dispositivo.
Per la misurazione laser viene utilizzato un laser a emissione di superficie a cavità verticale da 980 nm.
Questo dispositivo ha anche un cambio di livello integrato.
Questo dispositivo è immunità all'ambiente.
Per fornire una buona prevenzione dalla diafonia ottica in vetro, vengono forniti filtri IR integrati.
L'intervallo di temperatura di esercizio va da -20 ° C a 70 ° C.
Questo dispositivo è disponibile come pacchetto LGA12 ottico.
VL53L0X può essere controllato utilizzando un'API.
Utilizzando API molte applicazioni di fascia alta possono essere progettate facilmente dal cliente.
Questa API contiene 3 modalità di range per controllare il funzionamento di VL53L0X.

Applicazioni di VL53L0X

VL53L0X è un modulo di misurazione laser. Questo sensore è diventato popolare quando è stato utilizzato per la prima volta nell'iPhone7 e in altri telefoni Apple per le immagini 3D. Ci sono varie applicazioni di questo modulo. Alcuni di loro sono elencati di seguito:

VL53L0X è utilizzato nella robotica per il rilevamento e l'evitamento degli ostacoli.
In molti degli ultimi smartphone mobili, questo modulo viene utilizzato come sensore di prossimità.
Utilizzato per immagini mediche in cui le immagini devono essere scattate in condizioni di scarsa illuminazione.
Nelle fotocamere, per l'autofocus, viene utilizzato VL53L0X.
Per catturare l'immagine di oggetti in rapido movimento e aumentare le prestazioni della fotocamera VL53L0X viene utilizzato nelle moderne fotocamere.
Per il riconoscimento dei gesti unidimensionale, viene utilizzato questo modulo.
In rubinetti automatici, distributori di sapone e rubinetti automatici, per rilevare i gesti delle mani, viene applicato VL53L0X.
Questo modulo viene utilizzato anche in computer e laptop per il rilevamento degli utenti.

IC alternativo

Oltre al sensore VL53L0X fornito da ST Microelectronics, alcuni degli altri circuiti integrati che possono essere utilizzati come alternativa a questo modulo sono VL6180, sensore ad ultrasuoni HC-SR04.

Il laser utilizzato in questo sensore è invisibile e non è dannoso per l'occhio umano. VL53L0X è anche comunemente chiamato il sensore di misurazione della distanza più piccolo al mondo. Ulteriori dettagli sulle caratteristiche elettriche di questo sensore possono essere trovati nella sua Scheda dati . Il tuo smartphone utilizza VL53L0X per l'autofocus dell'obiettivo della fotocamera?