Sensoren sind der wichtigste Katalysator für die Entwicklung der Automatisierung. Mit der zunehmenden Technologie stehen heute sowohl analoge als auch digitale Sensoren für verschiedene Anwendungen zur Verfügung. Die Entwicklung von Sensoren hat viele Automatisierungsaufgaben einfacher. Heute gibt es Sensoren zu messen Temperatur , um die Lichtintensität zu messen, die Luftfeuchtigkeit zu messen, den Schall zu messen, die Strahlung zu messen, die Nähe zu messen usw. Zur Messung des Entfernungsbereichs eines Objekts gibt es auf dem Markt verschiedene Arten von Entfernungssensoren. Einige verwenden Laserstrahlen für den Betrieb, während andere LED verwenden. Ein solcher Sensor, der den Laserstrahl zur Messung des Entfernungsbereichs verwendet, ist der VL53L0X IC.

Was ist VL53L0X?

VL53L0X ist ein LIDAR-basierter Entfernungsmesssensor, der nach dem Flugzeitprinzip arbeitet. Dieses Gerät ist sehr klein und kann leicht angeschlossen werden Mikrocontroller .

Arbeitsprinzip

VL53L0X ist ein Laser-Entfernungsmesser. Es verwendet das Flugzeitprinzip zur Messung der Entfernung der Objekte. Hier wird ein Laserstrahl von der freigesetzt Oberflächenemittierender Laser mit vertikalem Hohlraum im Gerät vorhanden. Dieser Strahl trifft auf die Oberfläche des Objekts und prallt zurück. Die Zeit, die der Laserstrahl benötigt, um die Oberfläche des Objekts zu berühren und zum Sensor zurück zu reflektieren, wird als Flugzeit bezeichnet. Diese Zeit wird gemessen, um den Abstand zwischen dem Objekt und dem Sensor zu berechnen. Zur Messung des Photonen-Timings und der Photonenentfernung wird im Gerät ein SPAD-Array verwendet. Dies erhöht auch die Genauigkeit des Geräts. VL53L0X kann den Entfernungsbereich des Objekts messen, auch wenn seine Oberfläche stark reflektiert.

Pin-Konfiguration

Pin-Diagramm-von-VL53L0X

Der von ST Microelectronics gelieferte Distanzsensor VL53L0X ist als 12-poliger IC erhältlich. Die Pin-Beschreibung des IC ist wie folgt:

Pin -1 AVDDVCSEL ist der Stromversorgungs-Pin für VCSEL, der an die Hauptversorgung angeschlossen ist. An diesen Pin wird eine Spannung von 2,6 V bis 5,5 V angelegt.
Pin-2 ist der VCSEL-Erdungsstift -AVSSVCSEL. Dieser Pin ist mit der Haupterde verbunden.
Pin-3 ist der Erdungsstift von IC-GND.
Pin-4 ist auch der Erdungsstift GND2.
Pin-5 ist der Xshutdown-Pin -XSHUT des Digitaleingangs.
Pin-6 ist der Erdungsstift -GND3,
Pin-7 ist der Interrupt-Ausgang Pin-GPIO1. Dies ist ein digitaler Ausgangspin.
Pin-8 ist der Pin-DNC nicht verbinden. Dieser Stift bleibt schwebend
Pin-9 ist der I2C Serial Data Pin-SDA. Dies ist ein digitaler Eingangs- / Ausgangspin.
Pin-10 ist der I2C-Serial-Clock-Eingangspin - SCL. Dies ist ein digitaler Eingangspin.
Pin-11 ist die Versorgungsspannung Pin-AVDD.
Pin-12 ist der Erdungsstift GND4. Dieser Pin sollte mit der Haupterde verbunden sein.

Blockdiagramm

Mit Hilfe der API können viele übergeordnete Funktionen von VL53L0X vom Host gesteuert werden. Initialisierung, Kalibrierung, Auswahl der Genauigkeit, Auswahl des Entfernungsmessers, Start / Stopp usw. von VL53L0X können über die API-Befehle gesteuert werden.

Diese API kann auf jeder Plattform kompiliert werden. Die API enthält drei Entfernungsmessungsmodi: Einzelbereich, kontinuierlicher Bereich und zeitgesteuerter Bereich. Im Single-Ranging-Modus erfolgt das Ranging nach dem Aufruf der API-Funktion. Hier wird das Ranging nur einmal durchgeführt.

“Was ist ein Schrittmotortreiber? ”

Im kontinuierlichen Bereich wird der Bereich kontinuierlich nach dem Aufrufen der API-Funktion ausgeführt. Um in den SW-Standby-Modus zurückzukehren, muss der Benutzer die Reichweite stoppen. Im zeitgesteuerten Bereich wird der Bereich kontinuierlich nach dem Aufrufen der API-Funktion ausgeführt, aber nach jeder Messung startet die andere nach einer benutzerdefinierten Verzögerung.

Schaltplan

Schaltplan-von-VL53L0X

Bei der Verbindung von VL53L0X mit Mikrocontrollern werden externe Kondensatoren und Widerstände verwendet. Externe Kondensatoren, die mit dem Hauptversorgungsspannungsstift AVDD verwendet werden, sollten so nahe wie möglich am AVDDVCSEL- und AVDDVCSEL-Stift platziert werden, um Rauschen und Interferenzen zu reduzieren.

“Schottky-Diode vs normale Diode ”

Für die AVDD von 2,8 V werden externe Pull-up-Widerstände mit 1,5 kΩ bis 2 kΩ empfohlen. Für XSHUT und GPIO1 ist 10 kΩ der empfohlene Pull-up-Widerstandswert. Ein Host verfügt über eine API, über die VL53L0X mithilfe von Befehlen gesteuert wird.

Technische Daten von VL53L0X

Einige der Spezifikationen von VL53L0X sind unten aufgeführt -

Der Betriebsspannungsbereich für dieses Gerät beträgt 2,6 V bis 3,5 V.
Dieses Gerät benötigt für den Betrieb einen Versorgungsstrom von 10mA.
Für die Kommunikation mit dem Mikrocontroller ist das I2C-Kommunikationsprotokoll integriert.
Dieses Gerät kann die Zielentfernung von bis zu 2 Metern messen.
Ein 2,8-V-Linearspannungsregler ist vorhanden.
In dem Gerät wird ein Single-Photon Avalanche Diodes-Array verwendet.
Ein 980 nm Oberflächenemissionslaser mit vertikalem Hohlraum wird für die Laserentfernung verwendet.
Dieses Gerät verfügt auch über einen integrierten Pegelumsetzer.
Dieses Gerät ist immun gegen die Umgebung.
Um eine gute Verhinderung des optischen Übersprechens von Glas zu gewährleisten, sind integrierte IR-Filter vorgesehen.
Der Betriebstemperaturbereich reicht von -20 ° C bis 70 ° C.
Dieses Gerät ist als optisches LGA12-Paket erhältlich.
VL53L0X kann über eine API gesteuert werden.
Mit der API können viele High-End-Anwendungen vom Kunden einfach entworfen werden.
Diese API enthält 3 Bereichsmodi zur Steuerung der Funktion von VL53L0X.

Anwendungen von VL53L0X

VL53L0X ist ein Laser-Entfernungsmessmodul. Dieser Sensor wurde populär, als er zum ersten Mal im iPhone 7 und anderen Apple-Handys für 3D-Bilder verwendet wurde. Es gibt verschiedene Anwendungen dieses Moduls. Einige von ihnen sind unten aufgeführt -

VL53L0X wird in der Robotik zur Erkennung und Vermeidung von Hindernissen eingesetzt.
In vielen der neuesten mobilen Smartphones wird dieses Modul als Näherungssensor verwendet.
Wird für medizinische Bilder verwendet, bei denen Bilder bei schlechten Lichtverhältnissen aufgenommen werden müssen.
In Kameras wird für den Autofokus VL53L0X verwendet.
Um das Bild von sich schnell bewegenden Objekten aufzunehmen und die Leistung der Kamera zu steigern, wird VL53L0X in modernen Kameras verwendet.
Für die eindimensionale Gestenerkennung wird dieses Modul verwendet.
In automatischen Wasserhähnen, Seifenspendern und automatischen Wasserhähnen wird VL53L0X angewendet, um die Handgesten zu erkennen.
Dieses Modul wird auch in Computern und Laptops zur Benutzererkennung verwendet.

Alternativer IC

Neben dem von ST Microelectronics bereitgestellten VL53L0X-Sensor sind einige der anderen ICs, die als Alternative zu diesem Modul verwendet werden können, VL6180, Ultraschallsensor HC-SR04.

Der in diesem Sensor verwendete Laser ist unsichtbar und für das menschliche Auge nicht schädlich. Der VL53L0X wird im Volksmund auch als der kleinste Entfernungsmesssensor der Welt bezeichnet. Weitere Details zu den elektrischen Eigenschaften dieses Sensors finden Sie in seiner Datenblatt . Verwendet Ihr Smartphone VL53L0X für den Autofokus des Kameraobjektivs?