Ocho puntos importantes que necesita saber relacionados con el VL53L0X
1. ¿Qué es VL53L0X ?
El VL53L0X es un sensor de rango de tiempo de vuelo (ToF) avanzado, fabricado por STMicroelectronics. Utiliza una innovadora tecnología láser de emisión de superficie de cavidad vertical (VCSEL) para medir con precisión la distancia entre el objetivo y el sensor para una variedad de escenarios de aplicación, como teléfonos inteligentes, drones, navegación robótica, hogares inteligentes, etc. Con alta velocidad, alta Precisión y alta inmunidad a las interferencias, el VL53L0X proporciona mediciones de distancia continuas que van desde unos pocos centímetros hasta varios metros.
2. Principios
Se utiliza un láser de emisión de superficie de cavidad vertical (VCSEL) de 940 nm para emitir la luz láser, que se refleja de regreso al VL53L0X después de golpear un obstáculo, y se mide el tiempo de propagación de la luz láser en el aire para obtener la distancia.
3. Especificaciones
- Tamaño ultra pequeño: 4.4 x 2.4 x 1.0mm
- Tensión de funcionamiento: 2.6V-5V CC
- luz infrarroja de 940 nm
- Respuesta muy rápida (50 ms)
- Rango: Modo normal 0 - 1000 mm, Modo remoto 0 - 2000 mm
- Desviación del 1% a una distancia de 1 metro (más del 10% a una distancia de 2 metros)
- La luz láser emitida es segura para los ojos y completamente invisible.
- Modo de comunicación: IIC, 400 KHz, dirección del dispositivo 0x52, el bit más bajo es el bit de bandera de lectura/escritura. 0 significa escribir, 1 significa leer. Por lo tanto, al escribir, estos datos de 8 bits son: 0101 0010, es decir, 0x52. Al leer, estos datos de 8 bits son: 0101 0011, es decir, 0x53.
Hay dos orificios en el VL53L0X, uno para la emisión láser VCSEL y otro para la matriz de detección láser SPAD.
1 pie en el lado del gran agujero
4. Conexiones y Esquema
- 1 pin AVDDVCSEL: positivo de alimentación VCSEL
- AVSSVCSEL de 2 pines: tierra de la fuente de alimentación VCSEL
- 3 pines, 4 pines, 6 pines, 12 pines GND: tierra
- Pin 5 XSHUT: control del modo de energía, si no necesita la función de hibernación, este pin se puede conectar directamente a AVDD.
- Pin 7 GPIO1: salida de interrupción. Salida de drenaje abierto, por lo que debe ser pull-up externo.
- Pin 8 DNC: Colgante
- Pin 9 y 10: puerto de comunicación IIC
- Pin 11 AVDD: suministro de energía positivo
5. Máquina de Estados del Firmware
ST ha equipado el VL53L0X con un conjunto de API que encapsulan directamente varias funciones tales como: inicialización/calibración, inicio/parada de rango, selección de precisión, selección de modo de rango. El programa de aplicación del usuario llama a las funciones en la API y luego la API se comunica con el firmware en el VL53L0X a través del IIC, que luego opera el hardware.
El firmware del VL53L0X funciona según una máquina de estados:
Cuando se enciende, el VL53L0X ingresa al estado Hw Standby, que es un estado de espera con muy bajo consumo de energía. Luego levante el pin XSHUT para poner el VL53L0X en estado Fw Boot y comenzar a prepararse para el rango. Si no es necesario el estado de espera, puede conectar XSHUT a AVDD. El VL53L0X no puede comunicarse con el IIC cuando está en estado de suspensión.
El VL53L0X tiene 3 modos de operación:
-
Modo único: después de recibir el comando de inicio de rango, comienza a medir y automáticamente sale y entra en el estado Sw Standby una vez completada la medición.
-
Modo continuo: después de recibir el comando de inicio de rango, seguirá midiendo hasta que reciba el comando de parada de rango. Cuando se reciba el comando de parada, se completará la última medición antes de salir.
-
Modo de intervalo continuo: después de recibir el comando de inicio de rango, comienza a medir y después de completar una medición, espera un período de tiempo antes de tomar la siguiente medición hasta que recibe el comando de parada de rango. El tiempo de espera entre mediciones es ajustable.
6. Precauciones durante el uso
El VL53L0X normalmente se utiliza en combinación con un cubreobjetos. El cubreobjetos tiene dos propósitos: brindar protección física contra el polvo y filtrar la luz.
Los cubreobjetos suelen ser opacos y tienen dos orificios circulares o un orificio elíptico para emitir y recibir luz infrarroja. Los cubreobjetos deben cumplir una serie de requisitos ópticos para garantizar la capacidad de alcance. La calidad del cubreobjetos se mide por el coeficiente de transmisión y el coeficiente de turbidez.
Hay dos parámetros a tener en cuenta: el espacio de aire entre el VL53L0X y la ventana del cubreobjetos y el área de expansión (área de exclusión) frente al VL53L0X, como se muestra a continuación:
Cuando la luz láser pasa a través de un cubreobjetos, parte de ella se refleja y debemos minimizar la luz reflejada. Las partículas/agujeros incrustados y/o las superficies rugosas son los principales factores para la dispersión de la luz en los cubreobjetos.
El Cubreobjetos Ideal tiene las siguientes características:
(1) sin defectos estructurales en el material plástico o vidrio
(2) sin defectos en la superficie que puedan causar dispersión de la luz de las huellas dactilares o sensibilidad a las manchas
(3) Transmitancia >90 % en el infrarrojo cercano (940 nm ± 10 nm) y condiciones de baja turbidez
(4) Revestimiento externo (revestimiento antihuellas o antirreflectante) que no reduce la inmunidad a las huellas dactilares.
(5) Material único. El uso de materiales duales puede alterar el rendimiento.
El diseño estructural ideal (la estructura de un cubreobjetos sobre VL53L0X) tiene las siguientes características:
(1) Pequeño espacio de aire (<0.5 mm)
(2) Cubierta delgada
(3) El ángulo de inclinación entre el cubreobjetos y el VL53L0X es inferior a 2 grados.
(4) tolerancias estrictas.
Efecto de la calidad del cubreobjetos en la transmisión láser:
Diseño estructural recomendado: espacio de aire más pequeño posible ('E' en la figura siguiente) y cubreobjetos delgados con altos coeficientes de transmisión ('D' en la figura siguiente)
Si ya no se puede reducir el espesor del espacio de aire y del cubreobjetos, se pueden agregar cuñas al espacio; Las cuñas pueden ayudar a reducir la diafonía.
El cubreobjetos también debe estar paralelo a VL53L0X.
7. Proceso de Calibración
-
Para garantizar la precisión, el usuario debe realizar una calibración después de determinar su entorno de uso (si debe cubrir la cubierta de vidrio, la temperatura del entorno de uso, el voltaje de la fuente de alimentación, etc.). El proceso es el siguiente:
- La calibración de temperatura es la determinación de dos parámetros dependientes de la temperatura: VHV y calibración de fase. Se requiere una recalibración cada vez que hay una diferencia de temperatura superior a 8 grados entre el entorno en el que se utiliza el VL53L0X y el entorno en el que se calibra.
- La calibración de compensación es la compensación entre la distancia de tiempo de calibración y la distancia de medición, y generalmente se recomienda calibrarla a 10 cm. La compensación es generalmente un valor fijo, cuando el voltaje de la fuente de alimentación, la temperatura ambiente, si se agrega una cubierta de vidrio, etc., se lee el valor medido y se puede obtener el valor real de la diferencia entre la compensación.
-
Calibración CrossTalk: CrossTalk es una diafonía, que se define como la señal que rebota desde el cubreobjetos. Si se agrega un cubreobjetos de vidrio, cuando la luz láser sale disparada del cubreobjetos, parte de la luz láser se reflejará como una señal de interferencia. El tamaño de la señal de interferencia depende del tipo de cubreobjetos y del tamaño del espacio de aire. El tamaño del error de distancia producido por la señal de interferencia es proporcional a la relación entre el tamaño de la diafonía y el tamaño de la señal devuelta desde el objetivo.
8. Clasificación
- El usuario puede obtener los datos mediante sondeo o interrupción.
Interrupción: cuando se completa una medición, VL53L0X envía una señal de interrupción a través del pin GPIO1.
- Proceso de rango
-
IIC escribiendo 1 byte de datos
-
IIC lee 1 byte de datos
-
IIC escribe múltiples bytes de datos
-
IIC lee múltiples bytes de datos
Si está trabajando en un proyecto que utiliza VL53L0X , nuestro sitio web ofrece una amplia gama de productos VL53L0X y también podemos producir VL53L0X personalizado según sus requisitos .
OpenELAB es una plataforma de desarrollo integral para entusiastas de la electrónica AIoT global y una comunidad de código abierto para ingenieros electrónicos. Además de proporcionar módulos para desarrolladores en línea, nuestros servicios también incluyen la fabricación personalizada de diversas piezas electrónicas, como microinterruptores y baterías, así como piezas de plástico o metal mediante impresión 3D, moldeo por inyección, CNC , corte por láser , etc.
Además de VL53L0X, OpenELAB ofrece otros servicios de abastecimiento de componentes electrónicos, como sensores , pantallas , IoT y más . OpenELAB tiene un sitio web fácil de usar que facilita la búsqueda de los componentes que necesita y ofrecemos envíos rápidos a clientes de todo el mundo.
Además, OpenELAB ofrece Diseño como Servicio ( DaaS ) para la optimización del diseño, Fabricación como Servicio ( MaaS ) para la fabricación de producción, Cadena de suministro como servicio ( SaaS ) para soporte de la cadena de suministro y calidad como servicio ( QaaS ) para control de calidad de productos AIoT en transición a producción en masa, asegurando una transición sin problemas a la fase de producción comercial .
Lo más importante es que OpenELAB se dedica a construir una comunidad global de código abierto para desarrolladores electrónicos AIoT. A través de la comunidad abierta OpenELAB, los desarrolladores de la revolución electrónica AIoT pueden colaborar, empoderarse mutuamente y crear una cultura de respeto mutuo e intercambio colaborativo, generando productos de hardware inteligente AIoT más innovadores para el mundo.
