Sensoren zijn de belangrijkste katalysator voor de evolutie van automatisering. Met de toename van technologie zijn er tegenwoordig zowel analoge als digitale sensoren beschikbaar voor verschillende toepassingen. De ontwikkeling van sensoren heeft veel automatiseringstaken eenvoudiger. Tegenwoordig zijn er sensoren om te meten temperatuur- , om de lichtintensiteit te meten, om vochtigheid te meten, om geluid te meten, om straling te meten, om de nabijheid te meten, enz… Voor het meten van het afstandsbereik van een object zijn er verschillende soorten afstandssensoren op de markt. Sommige gebruiken laserstralen voor gebruik, terwijl andere LED gebruiken. Een dergelijke sensor die de laserstraal gebruikt om het afstandsbereik te meten, is de VL53L0X IC.

Wat is VL53L0X?

VL53L0X is een op LIDAR gebaseerde afstandsmeetsensor die werkt volgens het Time of Flight-principe. Dit apparaat is erg klein en kan gemakkelijk worden gekoppeld microcontrollers

Werkend principe

VL53L0X is een laserafstandssensor. Het gebruikt het Time of flight-principe om de afstand van de objecten te meten. Hier komt een laserstraal vrij uit de Verticale holte oppervlak emitterende laser aanwezig in het apparaat. Deze straal raakt het oppervlak van het object en kaatst terug. De tijd die de laserstraal nodig heeft om het oppervlak van het object te raken en terug te reflecteren naar de sensor, staat bekend als de vluchttijd. Deze tijd wordt gemeten om de afstand tussen het object en de sensor te berekenen. Om de fotontiming en fotonafstand te meten, wordt SPAD-array in het apparaat gebruikt. Dit verhoogt ook de nauwkeurigheid van het apparaat. De VL53L0X kan het afstandsbereik van het object meten, zelfs als het oppervlak sterk reflecterend is.

Pin-configuratie

Pin-diagram-van-VL53L0X

De VL53L0X afstandssensor wordt geleverd door ST Microelectronics en is verkrijgbaar als 12-pins IC. De pinbeschrijving van de IC is zoals hieronder weergegeven -

Pin -1 AVDDVCSEL is de voedingspin naar VCSEL die is aangesloten op de hoofdvoeding. Aan deze pin wordt een spanning van 2,6V tot 5,5V geleverd.
Pin-2 is de VCSEL-grondpin -AVSSVCSEL. Deze pin is verbonden met de hoofdaarde.
Pin-3 is de grondpin van IC-GND.
Pin-4 is ook de grondpin GND2.
Pin-5 is de digitale ingang Xshutdown pin -XSHUT.
Pin-6 is de grondpin -GND3,
Pin-7 is de interrupt-uitgang pin-GPIO1. Dit is een digitale uitgangspen.
Pin-8 is de pin-DNC niet verbinden. Deze pin blijft zweven
Pin-9 is de I2C Serial Data pin-SDA. Dit is een digitale invoer / uitvoer-pin.
Pin-10 is de I2C seriële klokinvoerpin - SCL. Dit is een digitale invoerpin.
Pin-11 is de voedingsspanning pin-AVDD.
Pin-12 is de grondpin - GND4. Deze pin moet worden verbonden met de hoofdaarde.

Blokdiagram

Met behulp van API kunnen veel hoogwaardige functies van VL53L0X worden bestuurd door de host. Initialisatie, Kalibratie, Keuze van nauwkeurigheid, Keuze van bereikmodus, start / stop, etc… van de VL53L0X kan worden aangestuurd door de API commando's.

Deze API kan op elk platform worden gecompileerd. De API bevat 3 bereikmodi: enkel bereik, continu bereik en getimed bereik. In de modus voor één bereik wordt het bereik gedaan nadat de API-functie is aangeroepen. Hier wordt het schikken slechts één keer gedaan.

“automatische identificatie en gegevensverzameling ”

Bij continu bereik wordt het bereik continu uitgevoerd na het aanroepen van de API-functie. Hier om terug te keren naar de SW-stand-bymodus, moet de gebruiker het bereik stoppen. Bij getimed bereik wordt het bereik continu uitgevoerd na het aanroepen van de API-functie, maar na elke meting start de andere na een door de gebruiker gedefinieerde vertraging.

Schakelschema

Schakelschema-van-VL53L0X

Tijdens de koppeling van de VL53L0X met microcontrollers worden externe condensatoren en weerstanden gebruikt. Externe condensatoren die worden gebruikt met de hoofdvoedingsspanningspin AVDD moeten zo dicht mogelijk bij de AVDDVCSEL- en AVDDVCSEL-pin worden geplaatst om ruis en interferentie te verminderen.

“3e orde butterworth laagdoorlaatfilter ”

1.5kΩ tot 2kΩ externe pull-up weerstanden worden aanbevolen voor de AVDD van 2.8V. Voor XSHUT en GPIO1 is 10kΩ de aanbevolen pull-up weerstandswaarde. Een host heeft een API waarmee VL53L0X wordt bestuurd met behulp van opdrachten.

Specificaties van VL53L0X

Enkele specificaties van VL53L0X staan hieronder vermeld -

Het bedrijfsspanningsbereik voor dit apparaat is 2,6V tot 3,5V
Dit apparaat heeft een voedingsstroom van 10mA nodig om te kunnen werken.
Om met de microcontroller te communiceren, is het I2C-communicatieprotocol aan boord voorzien.
Dit apparaat kan de doelafstand tot 2 meter meten.
Er wordt een 2,8 V lineaire spanningsregelaar meegeleverd.
In het apparaat wordt een reeks lawinediodes met één foton gebruikt.
Een 980nm Vertical Cavity Surface Emitting Laser wordt gebruikt voor laserbereik.
Dit apparaat heeft ook een geïntegreerde level shifter.
Dit apparaat is ongevoelig voor de omgeving.
Om optische overspraak van glas goed te voorkomen, zijn geïntegreerde IR-filters meegeleverd.
Het bedrijfstemperatuurbereik is van -20 ° C tot 70 ° C.
Dit apparaat is verkrijgbaar als een optisch LGA12-pakket.
VL53L0X kan worden bestuurd met behulp van een API.
Met behulp van API kunnen veel hoogwaardige applicaties eenvoudig door de klant worden ontworpen.
Deze API bevat 3 bereikmodi om de werking van VL53L0X te regelen.

Toepassingen van VL53L0X

VL53L0X is een laserafstandsmodule. Deze sensor werd populair toen hij voor het eerst werd gebruikt in de iphone7 en andere Apple-telefoons voor 3D-beelden. Er zijn verschillende toepassingen van deze module. Sommigen van hen zijn hieronder opgesomd -

VL53L0X wordt gebruikt in robotica voor het opsporen en vermijden van obstakels.
In veel van de nieuwste mobiele smartphones wordt deze module gebruikt als naderingssensor.
Wordt gebruikt voor medische beelden waarbij beelden moeten worden gemaakt bij weinig licht.
In camera's wordt voor autofocus VL53L0X gebruikt.
Om het beeld van snel bewegende objecten vast te leggen en de prestaties van de camera te verbeteren, wordt de VL53L0X in moderne camera's gebruikt.
Voor eendimensionale gebarenherkenning wordt deze module gebruikt.
In automatische kranen, zeepdispensers en automatische kranen wordt VL53L0X toegepast om handgebaren te detecteren.
Deze module wordt ook gebruikt in computers en laptops voor gebruikersdetectie.

Alternatieve IC

Naast de VL53L0X-sensor van ST Microelectronics, zijn enkele van de andere IC's die als alternatief voor deze module kunnen worden gebruikt, de VL6180, Ultrasone sensor HC-SR04.

De laser die in deze sensor wordt gebruikt, is onzichtbaar en niet schadelijk voor het menselijk oog. De VL53L0X wordt in de volksmond ook wel de kleinste afstandsmeetsensor ter wereld genoemd. Verdere details over de elektrische eigenschappen van deze sensor zijn te vinden in zijn Data papier Gebruikt uw smartphone VL53L0X voor autofocus van cameralens?