Цифровой стадиометр на Arduino: отслеживание роста лазерным датчиком VL53L0X

Компоненты и материалы

О проекте

Устройство для бесконтактного измерения роста ребёнка. Монтируется в центре верхней части дверного проёма. Лазерный ToF-сенсор VL53L0X (длина волны 940 нм, невидимый, безопасный по классу 1) измеряет расстояние до головы. При фиксации стабильного значения в течение 2.5 с воспроизводится звуковой сигнал-уведомление, результат зафиксировывается на OLED-дисплее.

Шаг 1: Комплектующие

Список выше. Два резистора 10 кОм нужны на линиях SDA/SCL (OLED и VL53L0X висят на одной I2C-шине).

Шаг 2: Датчик VL53L0X

ST Microelectronics VL53L0X — ToF-модуль с массивом SPAD (Single Photon Avalanche Diodes). Измеряет до 2 м, интерфейс I2C (адрес 0x29). Используется библиотека Pololu VL53L0X (проще нативного API ST). Настроен режим HIGH ACCURACY + LONG RANGE — медленнее, но точнее и с большим запасом по высоте установки.

Шаг 3: Монтаж и калибровка смещения (offset)

• Устройство крепится по центру дверного косяка. Слишком близко к стене — паразитные отражения (crosstalk).
• Измерьте расстояние от датчика до пола — это offset (0–2.55 м).
• Калибровка: нажмите кнопку энкодера → режим настройки offset. Вращением энкодера задайте значение в см (по часовой — увеличение, против — уменьшение). Ещё раз нажмите кнопку — сохранение в EEPROM (два тона подтверждения). Таймаут 1 мин — выход без сохранения.

Шаг 4: Алгоритм измерения

В цикле loop() текущее измерение сравнивается с предыдущим. Если значение не меняется >2.5 с и не является ошибкой (Out of range / Timeout) — результат = offset − measured, показывается на дисплее, пищит «успешная» мелодия.

Шаг 5: Корпус

Автор спроектировал корпус в CAD и заказал 3D-печать — так точнее вырезаются окна под датчик и дисплей. Лазерный чип оставлен без защитного стекла (стекло требует сложной калибровки crosstalk по документации ST).

Код (HTAY.ino)

Скетч доступен для скачивания в разделе «Code» оригинала. Основные библиотеки:
— VL53L0X (Pololu)
— Adafruit_SSD1306 + Adafruit_GFX
— EEPROM, Wire

GitHub библиотеки: pololu/vl53l0x-arduino

Схема подключения

См. раздел «Schematics» оригинала: I2C-шина общая (SDA→A4, SCL→A5 через 10 кОм на 3.3В/5В), энкодер — D2/D3/D4 (CLK/DT/SW), buzzer — D5, питание — 5В от Nano.

3D-модель корпуса

Файл HTAY.stl в разделе «Custom parts and enclosures».