VL53L0X:конфигурация контактов, принципиальная схема и приложения

Датчики - важнейший катализатор эволюции автоматизации. С развитием технологий сегодня доступны как аналоговые, так и цифровые датчики для различных приложений. Разработка датчиков упрощает многие задачи автоматизации. Сегодня существуют датчики для измерения температуры, измерения интенсивности света, измерения влажности, измерения звука, измерения излучения, измерения близости и т. Д. Для измерения дальности до объекта доступны различные типы датчиков расстояния в рынок. Некоторые используют лазерные лучи для работы, тогда как некоторые используют светодиоды. Одним из таких датчиков, который использует лазерный луч для измерения дальности, является VL53L0X IC.

Что такое VL53L0X?

VL53L0X - датчик измерения расстояния на основе LIDAR, работающий по принципу времени полета. Это устройство очень маленькое и может легко взаимодействовать с микроконтроллерами.

Принцип работы

VL53L0X - это лазерный датчик дальности. Он использует принцип времени полета для измерения расстояния до объектов. Здесь лазерный луч испускается из лазера с вертикальной полостью, излучающего поверхность, присутствующего в устройстве. Этот луч ударяет по поверхности объекта и отскакивает обратно. Время, необходимое лазерному лучу, чтобы коснуться поверхности объекта и отразиться обратно на датчик, известно как время полета. Это время измеряется для расчета расстояния между объектом и датчиком. Для измерения времени и расстояния между фотонами в приборе используется матрица SPAD. Это также увеличивает точность прибора. VL53L0X может измерять расстояние до объекта, даже если его поверхность сильно отражающая.

Конфигурация контактов

Датчик расстояния VL53L0X от ST Microelectronics доступен в виде 12-контактной ИС. Описание выводов ИС приведено ниже -

• Контакт -1 AVDDVCSEL - это контакт источника питания к VCSEL, который подключен к основному источнику питания. На этот вывод подается напряжение от 2,6 до 5,5 В.
• Контакт 2 - это контакт заземления VCSEL -AVSSVCSEL. Этот вывод подключен к основному заземлению.
• Контакт 3 - это контакт заземления IC-GND.
• Контакт 4 также является контактом заземления GND2.
• Контакт 5 - это контакт цифрового входа Xshutdown -XSHUT.
• Контакт 6 - это контакт заземления -GND3,
• Вывод 7 - это вывод прерывания GPIO1. Это вывод цифрового выхода.
• Контакт 8 - это разъем DNC, который не подключается. Эта булавка остается плавающей
• Вывод 9 - это вывод последовательных данных I2C SDA. Это цифровой вывод ввода / вывода.
• Контакт 10 - это входной контакт последовательного тактового сигнала I2C - SCL. Это цифровой входной контакт.
• Контакт 11 - это контакт напряжения питания - AVDD.
• Контакт 12 - это контакт заземления GND4. Этот вывод должен быть подключен к основному заземлению.

Блок-схема

С помощью API многие высокоуровневые функции VL53L0X могут управляться Хостом. Инициализация, калибровка, выбор точности, выбор режима измерения дальности, запуск / остановка и т. Д. VL53L0X можно контролировать с помощью команд API.

Этот API можно скомпилировать на любой платформе. API содержит 3 режима ранжирования - одиночное ранжирование, непрерывное ранжирование и временное ранжирование. В режиме одиночного ранжирования ранжирование выполняется после вызова функции API. Здесь ранжирование выполняется только один раз.

При непрерывном ранжировании ранжирование выполняется непрерывно после вызова функции API. Здесь, чтобы вернуться в режим ожидания ПО, пользователь должен остановить ранжирование. При временном ранжировании ранжирование выполняется непрерывно после вызова функции API, но после каждого измерения начинается другое после заданной пользователем задержки.

Принципиальная схема

При взаимодействии VL53L0X с микроконтроллерами используются внешние конденсаторы и резисторы. Внешние конденсаторы, используемые с выводом основного напряжения питания AVDD, следует размещать как можно ближе к выводам AVDDVCSEL и AVDDVCSEL, чтобы уменьшить шум и помехи.

Внешние подтягивающие резисторы от 1,5 кОм до 2 кОм рекомендуются для AVDD на 2,8 В. Для XSHUT и GPIO1 рекомендуемое значение подтягивающего резистора составляет 10 кОм. У хоста есть API, с помощью которого VL53L0X управляется с помощью команд.

Технические характеристики VL53L0X

Некоторые из спецификаций VL53L0X перечислены ниже -

• Диапазон рабочего напряжения для этого устройства составляет от 2,6 В до 3,5 В
• Этому устройству для работы требуется ток питания 10 мА.
• Для связи с микроконтроллером на плате предусмотрен протокол связи I2C.
• Это устройство может измерять расстояние до цели до 2 метров.
• Предоставляется линейный стабилизатор напряжения 2,8 В.
• В устройстве используется массив однофотонных лавинных диодов.
• Для лазерной локации используется лазер с вертикальным резонатором длиной 980 нм.
• Это устройство также имеет встроенный переключатель уровня.
• Это устройство защищено от внешних воздействий.
• Для надежной защиты от перекрестных помех через стеклянные оптические элементы предусмотрены встроенные ИК-фильтры.
• Диапазон рабочих температур от -20 ° C до 70 ° C.
• Это устройство доступно в оптическом корпусе LGA12.
• VL53L0X можно управлять с помощью API.
• Используя API, заказчик может легко разработать множество высокопроизводительных приложений.
• Этот API содержит 3 режима измерения дальности для управления работой VL53L0X.

Приложения VL53L0X

VL53L0X - это модуль лазерного дальномера. Этот датчик стал популярным, когда он впервые был использован в iphone7 и других телефонах Apple для 3D-изображений. Существуют различные приложения этого модуля. Некоторые из них перечислены ниже -

• VL53L0X используется в робототехнике для обнаружения и предотвращения препятствий.
• Во многих последних мобильных смартфонах этот модуль используется в качестве датчика приближения.
• Используется для медицинских изображений, когда изображения нужно делать в условиях низкой освещенности.
• В камерах для автофокуса используется VL53L0X.
• Для захвата изображения быстро движущихся объектов и увеличения производительности камеры VL53L0X используется в современных камерах.
• Этот модуль используется для распознавания одномерных жестов.
• В автоматических смесителях, дозаторах мыла и автоматических кранах для обнаружения жестов рук применяется VL53L0X.
• Этот модуль также используется в компьютерах и ноутбуках для обнаружения пользователей.

Альтернативный IC

Помимо датчика VL53L0X, предоставленного ST Microelectronics, в качестве альтернативы этому модулю можно использовать другие микросхемы VL6180, ультразвуковой датчик HC-SR04.

Лазер, используемый в этом датчике, невидим и не вреден для человеческого глаза. VL53L0X также часто называют самым маленьким в мире датчиком измерения расстояния. Более подробную информацию об электрических характеристиках этого датчика можно найти в его техническом описании. В вашем смартфоне используется VL53L0X для автофокусировки объектива камеры?