VL53L0X:Configuração de Pin, Diagrama de Circuito e Aplicações

Os sensores são o catalisador mais importante para a evolução da automação. Com o aumento da tecnologia, hoje existem sensores analógicos e digitais disponíveis para diversas aplicações. O desenvolvimento de sensores possui muitas tarefas de automação mais fáceis. Hoje existem sensores para medir a temperatura, para medir a intensidade da luz, para medir a umidade, para medir o som, para medir a radiação, para medir a proximidade, etc ... Para medir a faixa de distância de um objeto, existem vários tipos de sensores de distância disponíveis no mercado. Alguns usam feixes de laser para operação, enquanto outros usam LED. Um desses sensores que usa o feixe de laser para medir a faixa de distância é o VL53L0X IC.

O que é VL53L0X?

VL53L0X é um sensor de medição de distância baseado em LIDAR que usa o princípio do tempo de vôo para operar. Este dispositivo é muito pequeno e pode ser facilmente conectado a microcontroladores.

Princípio de funcionamento

VL53L0X é um sensor de alcance a laser. Ele usa o princípio do tempo de vôo para medir a distância dos objetos. Aqui, um feixe de laser é liberado do Laser Emissor de Superfície de Cavidade Vertical presente no dispositivo. Este feixe atinge a superfície do objeto e salta para trás. O tempo que o feixe de laser leva para atingir a superfície do objeto e refletir de volta para o sensor é conhecido como Tempo de vôo. Este tempo é medido para calcular a distância entre o objeto e o sensor. Para medir o tempo e a distância dos fótons, a matriz SPAD é usada no dispositivo. Isso também aumenta a precisão do dispositivo. O VL53L0X pode medir a faixa de distância do objeto mesmo se sua superfície for altamente reflexiva.

Configuração do PIN

O sensor de distância VL53L0X é fornecido pela ST Microelectronics e está disponível como um CI de 12 pinos. A descrição do pino do IC é fornecida abaixo -

• Pino -1 AVDDVCSEL é o pino da fonte de alimentação para VCSEL que está conectado à fonte de alimentação principal. Uma tensão de 2,6 V a 5,5 V é fornecida a este pino.
• O pino 2 é o pino de aterramento VCSEL -AVSSVCSEL. Este pino é conectado ao aterramento principal.
• Pin-3 é o pino terra do IC-GND.
• Pin-4 também é o pino terra GND2.
• Pin-5 é o pino Xshutdown de entrada digital -XSHUT.
• Pin-6 é o pino terra -GND3,
• Pin-7 é o pino de saída de interrupção-GPIO1. Este é um pino de saída digital.
• Pin-8 é o pino DNC não conectado. Este alfinete fica flutuando
• Pin-9 é o pino de dados seriais I2C-SDA. Este é um pino de entrada / saída digital.
• Pin-10 é o pino de entrada do relógio serial I2C - SCL. Este é um pino de entrada digital.
• Pin-11 é o pino de tensão de alimentação - AVDD.
• Pino-12 é o pino terra-GND4. Este pino deve ser conectado ao aterramento principal.

Diagrama de blocos

Com a ajuda da API, muitas funções de alto nível do VL53L0X podem ser controladas pelo Host. Inicialização, Calibração, Escolha de precisão, Escolha de modo de variação, iniciar / parar, etc ... do VL53L0X podem ser controlados pelos comandos API.

Esta API pode ser compilada em qualquer plataforma. A API contém 3 modos de variação - variação única, variação contínua e variação cronometrada. No modo de intervalo único, o intervalo é feito depois que a função API é chamada. Aqui, o alcance é feito apenas uma vez.

Em variação contínua, a variação é feita continuamente após chamar a função API. Aqui, para retornar ao modo de espera do SW, o usuário deve interromper a variação. No intervalo cronometrado, o intervalo é feito continuamente após a chamada da função API, mas após cada medição, a outra começa após um atraso definido pelo usuário.

Diagrama do circuito

Durante a interface do VL53L0X com microcontroladores, são usados ​​capacitores e resistores externos. Os capacitores externos usados ​​com o pino de tensão de alimentação principal AVDD devem ser colocados o mais próximo possível do pino AVDDVCSEL e AVDDVCSEL para reduzir o ruído e a interferência.

resistores pull-up externos de 1,5kΩ a 2kΩ são recomendados para o AVDD de 2,8V. Para XSHUT e GPIO1, 10kΩ é o valor do resistor pull-up recomendado. Um host tem uma API por meio da qual VL53L0X é controlado por meio de comandos.

Especificações do VL53L0X

Algumas das especificações do VL53L0X estão listadas abaixo -

• A faixa de tensão operacional para este dispositivo é de 2,6 V a 3,5 V
• Este dispositivo precisa de uma corrente de alimentação de 10 mA para funcionar.
• Para se comunicar com o microcontrolador, o protocolo de comunicação I2C é fornecido a bordo.
• Este dispositivo pode medir a distância-alvo de até 2 metros.
• Um regulador de tensão linear de 2,8 V é fornecido.
• A matriz de diodos de avalanche de fóton único é usada no dispositivo.
• Um laser de emissão de superfície de cavidade vertical de 980 nm é usado para o alcance do laser.
• Este dispositivo também possui um deslocador de nível integrado.
• Este dispositivo tem imunidade ao ambiente.
• Para proporcionar uma boa prevenção de diafonia óptica de vidro, filtros de infravermelho integrados são fornecidos.
• A faixa de temperatura operacional é de -20 ° C a 70 ° C.
• Este dispositivo está disponível como um pacote óptico LGA12.
• VL53L0X pode ser controlado por meio de uma API.
• Usando a API, muitos aplicativos de última geração podem ser desenvolvidos pelo cliente facilmente.
• Esta API contém 3 modos de variação para controlar o funcionamento do VL53L0X.

Aplicativos de VL53L0X

VL53L0X é um módulo de alcance a laser. Esse sensor se tornou popular quando foi usado pela primeira vez no iphone7 e em outros telefones da Apple para imagens 3D. Existem várias aplicações para este módulo. Alguns deles estão listados abaixo -

• VL53L0X é usado em robótica para detecção e prevenção de obstáculos.
• Em muitos dos smartphones móveis mais recentes, este módulo é usado como um sensor de proximidade.
• Usado para imagens médicas em que as imagens devem ser tiradas em condições de pouca luz.
• Em câmeras, para foco automático, é usado o VL53L0X.
• Para capturar a imagem de objetos em movimento rápido e aumentar o desempenho da câmera, o VL53L0X é usado em câmeras modernas.
• Para reconhecimento de gestos unidimensionais, este módulo é usado.
• Em torneiras automáticas, dispensadores de sabão e torneiras automáticas, para detectar os gestos das mãos, o VL53L0X é aplicado.
• Este módulo também é usado em computadores e laptops para detecção de usuário.

IC alternativo

Além do sensor VL53L0X fornecido pela ST Microelectronics, alguns dos outros IC que podem ser usados ​​como alternativa a este módulo são o VL6180, Ultrasonic Sensor HC-SR04.

O laser usado neste sensor é invisível e não é prejudicial ao olho humano. O VL53L0X também é conhecido popularmente como o menor sensor de medição de distância do mundo. Maiores detalhes sobre as características elétricas deste sensor podem ser encontrados em sua Folha de Dados. O seu smartphone usa VL53L0X para foco automático da lente da câmera?