Kahdeksan tärkeää kohtaa, jotka sinun tulee tietää VL53L0X:stä

1. Mikä on VL53L0X?

VL53L0X on edistynyt Time-of-Flight (ToF) -etäisyysanturi, jonka valmistaa STMicroelectronics. Se käyttää innovatiivista pystysuoraa ontelopintalaser (VCSEL) -teknologiaa mittaamaan tarkasti etäisyyden kohteen ja anturin välillä erilaisissa sovelluksissa, kuten älypuhelimissa, droneissa, robottinavigaatiossa, älykodeissa jne. VL53L0X tarjoaa korkean nopeuden, tarkan mittauksen ja suuren häiriönsietokyvyn, ja se mittaa jatkuvasti etäisyyksiä muutamasta senttimetristä useisiin metreihin.

2. Periaatteet

940 nm pystysuuntainen ontelopintalaser (VCSEL) lähettää laservalon, joka heijastuu takaisin VL53L0X:ään osuessaan esteeseen, ja laservalon kulkuaika ilmassa mitataan etäisyyden saamiseksi.

3. Tekniset tiedot

Erittäin pieni koko: 4,4 x 2,4 x 1,0 mm
Käyttöjännite: 2,6 V–5 V DC
940 nm infrapuna valo
Erittäin nopea vasteaika (50 ms)
Kantama: Normaali tila 0 - 1000 mm, kauko-ohjaustila 0 - 2000 mm
1 % poikkeama 1 metrin etäisyydellä (yli 10 % 2 metrin etäisyydellä)
Lähetetty laservalo on silmille turvallista ja täysin näkymätöntä
Viestintätila: IIC, 400KHz, laitteen osoite 0x52, alin bitti on luku/kirjoitus-lippu. 0 tarkoittaa kirjoitusta, 1 lukemista. Siksi kirjoitettaessa tämä 8-bittinen data on: 0101 0010, eli 0x52. Luettaessa tämä 8-bittinen data on: 0101 0011, eli 0x53.

VL53L0X:ssä on kaksi reikää, toinen VCSEL-laserin säteilylle ja toinen SPAD-laserin havaitsemiselle

1 jalka ison reiän puolella

4. Nastajärjestys ja kytkentäkaavio

1-nastainen AVDDVCSEL: VCSEL-virtalähteen plus
2-nastainen AVSSVCSEL: VCSEL-virtalähteen maa
Nastat 3, 4, 6, 12 GND: maa
Nasta 5 XSHUT: virranhallinta, jos horrostilaa ei tarvita, tämä nasta voidaan kytkeä suoraan AVDD:hen.
Nasta 7 GPIO1: keskeytysulostulo. Open-drain-ulostulo, joten vaatii ulkoisen ylösvedon.
Nasta 8 DNC: irrallinen
Nastat 9 ja 10: IIC-väylä
Nasta 11 AVDD: virtalähteen plus

5. Laiteohjelmiston tilakone

ST on varustanut VL53L0X:n API-kokoelmalla, joka kapseloi suoraan erilaisia toimintoja, kuten: alustuksen/kalibroinnin, etäisyyden mittauksen käynnistyksen/pysäytyksen, tarkkuuden valinnan, etäisyystilan valinnan. Käyttäjän sovellusohjelma kutsuu API:n toimintoja, ja API kommunikoi VL53L0X:n laiteohjelmiston kanssa IIC:n kautta, joka sitten ohjaa laitteistoa.

VL53L0X:n laiteohjelmisto toimii tilakoneen mukaisesti:

Kun VL53L0X kytketään päälle, se siirtyy Hw-valmiustilaan, joka on erittäin vähävirtaista kulutusta vaativa valmiustila. Vedä sitten XSHUT-nasta ylös laittaaksesi VL53L0X:n Fw Boot -tilaan aloittaaksesi etäisyyden mittauksen valmistelun. Jos valmiustilaa ei tarvita, voit kytkeä XSHUT:n AVDD:hen. VL53L0X ei voi kommunikoida IIC:n kanssa ollessaan lepotilassa.

VL53L0X:llä on 3 toimintatilaa:

Yksittäistila: Kun etäisyyden aloituskomento vastaanotetaan, mittaus alkaa ja mittauksen päätyttyä laite poistuu automaattisesti ja siirtyy Sw-valmiustilaan.
Jatkuva tila: Kun etäisyyden aloituskomento vastaanotetaan, mittaus jatkuu, kunnes vastaanotetaan etäisyyden lopetuskomento. Lopetuskomennon vastaanoton jälkeen viimeinen mittaus suoritetaan loppuun ennen poistumista.
Jatkuva intervallitila: Kun etäisyyden aloituskomento vastaanotetaan, mittaus alkaa, ja yhden mittauksen jälkeen odotetaan tietty aika ennen seuraavaa mittausta, kunnes vastaanotetaan etäisyyden lopetuskomento. Mittausten välinen odotusaika on säädettävissä.

6. Käyttöön liittyvät varotoimet

VL53L0X:ää käytetään yleensä yhdessä peitekalvon kanssa. Peitekalvo palvelee kahta tarkoitusta: tarjoaa fyysisen suojan pölyltä ja suodattaa valoa.

Peitekalvot ovat yleensä läpinäkymättömiä ja niissä on joko kaksi pyöreää reikää tai yksi soikea reikä infrapunasäteen lähettämistä ja vastaanottamista varten. Peitekalvojen on täytettävä useita optisia vaatimuksia mittauskyvyn varmistamiseksi. Peitekalvon laatua mitataan läpäisy- ja sumukertoimilla.

On kaksi parametria, joista tulee olla tietoinen: VL53L0X:n ja peitekalvon ikkunan välinen ilmarako sekä laajennusalue (poissulkualue) VL53L0X:n edessä, kuten alla on esitetty:

Kun lasersäde kulkee peitekalvon läpi, osa siitä heijastuu, ja meidän tulisi minimoida heijastunut valo. Upotetut hiukkaset/reiät ja/tai karheat pinnat ovat pääasialliset valon sirontaa aiheuttavat tekijät peitekalvoissa.

Ihanteellisella peitekalvolla on seuraavat ominaisuudet:

(1) ei rakenteellisia vikoja muovi- tai lasimateriaalissa

(2) ei pinnan vikoja, jotka voisivat aiheuttaa sormenjälkien valon sirontaa tai tahraherkkyyttä

(3) Läpäisy >90 % lähi-infrapuna-alueella (940 nm ± 10 nm) ja alhaisissa sumuolosuhteissa

(4) Ulkoinen pinnoite (sormenjälkiä estävä tai heijastuksia vähentävä pinnoite), joka ei heikennä sormenjälkien kestävyyttä

(5) Yksi materiaali. Kahden materiaalin käyttö voi muuttaa suorituskykyä.

Ihanteellisella rakenteellisella suunnittelulla (lasikannen rakenne VL53L0X:n päällä) on seuraavat ominaisuudet:

(1) Pieni ilmarako (<0,5 mm)

(2) Ohut lasikansi

(3) Lasikannen ja VL53L0X:n välinen kallistuskulma on alle 2 astetta.

(4) tiukat toleranssit.

Lasikannen laadun vaikutus laserin läpäisyyn:

Suositeltu rakenteellinen suunnittelu: mahdollisimman pieni ilmarako ('E' alla olevassa kuvassa) ja ohuet lasikannet, joilla on korkeat läpäisykerroin ('D' alla olevassa kuvassa)

Jos ilmarakoa ja lasikannen paksuutta ei enää voida pienentää, välikkeitä voidaan lisätä rakoihin; välikkeet voivat auttaa vähentämään häiriöitä.

Lasikannen on oltava myös VL53L0X:n kanssa samansuuntainen

7. Kalibrointiprosessi

Tarkkuuden varmistamiseksi käyttäjän tulisi suorittaa kalibrointi sen jälkeen, kun hän on määrittänyt käyttöympäristönsä (kuten lasikannen peittäminen, käyttöympäristön lämpötila, virtalähteen jännite jne.). Prosessi on seuraava:

Lämpötilan kalibrointi tarkoittaa kahden lämpötilasta riippuvan parametrin määrittämistä: VHV ja vaihekalibrointi. Uudelleenkalibrointi on tarpeen aina, kun VL53L0X:n käyttöympäristön ja kalibrointiympäristön välinen lämpötilaero ylittää 8 astetta.

Offset-kalibrointi tarkoittaa kalibrointiajan etäisyyden ja mittausetäisyyden välistä poikkeamaa, ja sitä suositellaan yleensä kalibroitavaksi 10 cm etäisyydellä. Offset on yleensä kiinteä arvo; kun käyttöjännite, ympäristön lämpötila, lasisuojan lisääminen jne. muuttuvat, voidaan lukea mitatun arvon ja todellisen arvon välinen ero, joka on offset.

CrossTalk-kalibrointi: CrossTalk tarkoittaa kytkentähäiriötä, joka määritellään signaaliksi, joka heijastuu takaisin suojalasista. Jos lasinen suojalasi lisätään, kun laservalo ammutaan suojalasin läpi, osa laservalosta heijastuu takaisin häiriösignaalina. Häiriösignaalin koko riippuu suojalasin tyypistä ja ilmarakosta. Etäisyysvirheen koko, jonka häiriösignaali aiheuttaa, on verrannollinen kytkentähäiriön kokoon suhteessa kohteesta palautuvan signaalin kokoon.

8. Etäisyyden mittaus

Käyttäjä voi saada datan kyselyllä tai keskeytyksellä

Kysely: Sinun täytyy itse lukea API-funktio saadaksesi mittauksen tilan.

Keskeytys: Kun mittaus on valmis, VL53L0X lähettää keskeytyssignaalin GPIO1-nastan kautta.

Etäisyyden mittausprosessi

IIC kirjoittaa 1 tavun dataa

IIC lukee 1 tavun dataa

IIC kirjoittaa useita tavujoukkoja dataa

IIC lukee useita tavujoukkoja dataa

Jos työskentelet projektissa, jossa käytetään VL53L0X, verkkosivustomme tarjoaa laajan valikoiman VL53L0X-tuotteita, ja voimme myös valmistaa räätälöityjä VL53L0X-tuotteita tarpeidesi mukaan vaatimusten perusteella.

OpenELAB on täyden palvelun kehitysalusta maailmanlaajuisille AIoT-elektroniikan harrastajille ja avoimen lähdekoodin yhteisö elektroniikkainsinööreille. Kehittäjämoduulien tarjoamisen lisäksi palveluihimme kuuluu myös räätälöity valmistus erilaisista elektronisista osista, kuten mikrokytkimistä ja akuista, sekä muovi- tai metalliosista 3D-tulostuksen, ruiskuvalun, CNC:n ja lasersahaamisen avulla.

VL53L0X:n lisäksi OpenELAB tarjoaa muita elektronisten komponenttien hankintapalveluja, kuten antureita, näyttöjä, IoT, ja lisää. OpenELABilla on käyttäjäystävällinen verkkosivusto, joka tekee tarvittavien komponenttien löytämisestä helppoa, ja tarjoamme nopean toimituksen asiakkaille ympäri maailmaa.

Lisäksi OpenELAB tarjoaa Design as a Service (DaaS) suunnittelun optimointiin, Manufacturing as a Service (MaaS) tuotantovalmistukseen, Supply Chain as a Service (SaaS) toimitusketjun tukemiseen ja Quality as a Service (QaaS) laadunvalvontaan AIoT-tuotteiden siirtyessä massatuotantoon, varmistaen sujuvan siirtymisen kaupalliseen tuotantovaiheeseen.

Ennen kaikkea OpenELAB on omistautunut rakentamaan globaalia avoimen lähdekoodin yhteisöä AIoT-elektroniikan kehittäjille. OpenELABin avoimen yhteisön kautta AIoT-elektroniikan vallankumouksen kehittäjät voivat tehdä yhteistyötä, vahvistaa toisiaan ja luoda kulttuurin, joka perustuu keskinäiseen kunnioitukseen ja yhteiseen jakamiseen, tuottaen maailmalle innovatiivisempia AIoT-älylaitteita.