Acht belangrijke punten die u moet weten met betrekking tot VL53L0X
08 Jul 2024
0 Opmerkingen
1. Wat is VL53L0X ?
De VL53L0X is een geavanceerde Time-of-Flight (ToF) bereiksensor, vervaardigd door STMicroelectronics. Het maakt gebruik van een innovatieve Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL)-technologie om nauwkeurig de afstand tussen het doel en de sensor te meten voor een verscheidenheid aan toepassingsscenario's, zoals smartphones, drones, robotnavigatie, slimme huizen, enz. Met hoge snelheid, hoge nauwkeurigheid en hoge immuniteit voor interferentie, biedt de VL53L0X continue afstandsmetingen variërend van enkele centimeters tot enkele meters.
2. Principes
Een 940 nm Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser (VCSEL) wordt gebruikt om het laserlicht uit te zenden, dat wordt teruggekaatst naar de VL53L0X nadat het een obstakel heeft geraakt, en de voortplantingstijd van het laserlicht in de lucht wordt gemeten om de afstand te bepalen.
3. Specificaties
- Ultra kleine afmetingen: 4,4 x 2,4 x 1,0 mm
- Bedrijfsspanning: 2,6V-5V DC
- 940 nm infraroodlicht
- Zeer snelle reactie (50 ms)
- Bereik: Normale modus 0 - 1000 mm, Externe modus 0 - 2000 mm
- Afwijking van 1% op 1 meter afstand (meer dan 10% op 2 meter afstand)
- Het uitgestraalde laserlicht is veilig voor de ogen en volledig onzichtbaar
- Communicatiemodus: IIC, 400 KHz, apparaatadres 0x52, de laagste bit is de lees-/schrijfvlagbit. 0 betekent schrijven, 1 betekent lezen. Daarom zijn deze 8-bits gegevens bij het schrijven: 0101 0010, d.w.z. 0x52. Bij het lezen zijn deze 8-bits gegevens: 0101 0011, d.w.z. 0x53.
Er zijn twee gaten op de VL53L0X, één voor de VCSEL-laseremissie en één voor de SPAD-laserdetectiearray
1 voet aan de kant van het grote gat
4. Pinout & Schematisch
- 1 pin AVDDVCSEL: VCSEL voedingspositief
- 2-pins AVSSVCSEL: VCSEL-voedingsaarde
- 3 pinnen, 4 pinnen, 6 pinnen, 12 pinnen GND: aarde
- Pin 5 XSHUT: power mode-bediening, als je de slaapstand niet nodig hebt, kan deze pin rechtstreeks op AVDD worden aangesloten.
- Pin 7 GPIO1: Uitgang onderbreken. Open-drain-uitvoer, dus externe pull-up moet zijn.
- Pin 8 DNC: Hangend
- Pin 9 en 10: IIC communicatiepoort
- Pin 11 AVDD: voedingsspanning positief
5. Firmware Toestandmachine
ST heeft de VL53L0X uitgerust met een reeks API's die verschillende functies direct inkapselen, zoals: initialisatie/kalibratie, bereik start/stop, nauwkeurigheidsselectie, selectie van bereikmodus. Het applicatieprogramma van de gebruiker roept de functies in de API aan, waarna de API via de IIC communiceert met de firmware in de VL53L0X, die vervolgens de hardware aanstuurt.
De firmware in de VL53L0X werkt volgens een statusmachine:
Wanneer de VL53L0X wordt ingeschakeld, gaat hij naar de Hw Standby-status, wat een standby-status is met een zeer laag stroomverbruik. Trek vervolgens de XSHUT-pin omhoog om de VL53L0X in de Fw Boot-status te zetten en te beginnen met de voorbereiding op bereik. Als de stand-bystatus niet nodig is, kunt u XSHUT verbinden met AVDD. de VL53L0X kan niet communiceren met de IIC wanneer deze in de slaapstand staat.
De VL53L0X heeft 3 bedrijfsmodi:
-
Enkele modus: na ontvangst van het bereikstartcommando begint het te meten en wordt het automatisch afgesloten en gaat het naar de Sw Standby-status nadat de meting is voltooid.
-
Continue modus: Na ontvangst van het bereikstartcommando blijft hij meten totdat hij het bereikstopcommando ontvangt. Wanneer het stopcommando wordt ontvangen, wordt de laatste meting voltooid voordat wordt afgesloten.
-
Continue intervalmodus: Na ontvangst van het bereikstartcommando begint het meten en na het voltooien van een meting wacht het een tijdje voordat het de volgende meting uitvoert totdat het het bereikstopcommando ontvangt. De wachttijd tussen metingen is instelbaar.
6. Voorzorgsmaatregelen tijdens gebruik
De VL53L0X wordt normaal gesproken gebruikt in combinatie met een dekglaasje. Het dekglaasje dient twee doelen: fysieke bescherming tegen stof bieden en licht filteren.
Dekglaasjes zijn meestal ondoorzichtig en hebben twee ronde gaten of één elliptisch gat om infrarood licht uit te zenden en te ontvangen. Dekglaasjes moeten aan een aantal optische eisen voldoen om bereikmogelijkheden te garanderen. De kwaliteit van het dekglaasje wordt gemeten aan de hand van de transmissiecoëfficiënt en de waascoëfficiënt.
Er zijn twee parameters waarmee u rekening moet houden: de luchtspleet tussen de VL53L0X en het dekglaasje venster en het expansiegebied (uitsluitingsgebied) vóór de VL53L0X, zoals hieronder weergegeven:
Wanneer laserlicht door een dekglaasje gaat, wordt een deel ervan gereflecteerd en moeten we het gereflecteerde licht minimaliseren. Ingebedde deeltjes/gaten en/of ruwe oppervlakken zijn de belangrijkste factoren voor lichtverstrooiing in dekglaasjes.
Het ideale dekglaasje heeft de volgende kenmerken:
(1) geen structurele gebreken in het kunststof- of glasmateriaal
(2) geen oppervlaktedefecten die verstrooiing van vingerafdruklicht of veeggevoeligheid kunnen veroorzaken
(3) Doorlaatbaarheid >90% in het nabij-infrarood (940 nm ± 10 nm) en omstandigheden met weinig waas
(4) Externe coating (anti-vingerafdruk- of antireflectiecoating) die de immuniteit voor vingerafdrukken niet vermindert
(5) Enkel materiaal. Het gebruik van twee materialen kan de prestaties beïnvloeden.
Het ideale structurele ontwerp (de structuur van een dekglaasje over VL53L0X) heeft de volgende kenmerken:
(1) Kleine luchtspeling (<0,5 mm)
(2) Dunne dekglas
(3) De hellingshoek tussen het dekglaasje en de VL53L0X is minder dan 2 graden.
(4) strikte toleranties.
Effect van dekglaasjekwaliteit op lasertransmissie:
Aanbevolen structureel ontwerp: kleinst mogelijke luchtspleet ('E' in de onderstaande afbeelding) en dunne dekglaasjes met hoge transmissiecoëfficiënten ('D' in de onderstaande afbeelding)
Als de luchtspleet en de dikte van het dekglaasje niet meer kunnen worden verkleind, kunnen vulplaten aan de opening worden toegevoegd; shims kunnen overspraak helpen verminderen.
Het dekglaasje moet ook parallel zijn aan VL53L0X
7. Kalibratieproces
-
Om de nauwkeurigheid te garanderen, moet de gebruiker een kalibratie uitvoeren nadat hij/zij zijn/haar gebruiksomgeving heeft bepaald (of het nu gaat om het afdekken van de glazen afdekking, de temperatuur van de gebruiksomgeving, de voedingsspanning, enz.). Het proces is als volgt:
- Temperatuurkalibratie is de bepaling van twee temperatuurafhankelijke parameters: VHV en fasekalibratie. Elke keer dat er een temperatuurverschil is van meer dan 8 graden tussen de omgeving waarin de VL53L0X wordt gebruikt en de omgeving waarin deze wordt gekalibreerd, is herkalibratie vereist.
- Offsetkalibratie is de offset tussen de kalibratietijdsafstand en de meetafstand, en het wordt over het algemeen aanbevolen om te kalibreren op 10 cm. Offset is over het algemeen een vaste waarde, wanneer de voedingsspanning, omgevingstemperatuur, of er een glazen afdekking moet worden toegevoegd, enz., de gemeten waarde en de werkelijke waarde van het verschil tussen de offset kan worden verkregen.
-
CrossTalk-kalibratie: CrossTalk is overspraak, wat wordt gedefinieerd als het signaal dat terugkaatst vanaf het dekglaasje. Als er een glazen dekglaasje wordt toegevoegd, zal wanneer het laserlicht uit het dekglaasje wordt geschoten, een deel van het laserlicht worden teruggekaatst als een interferentiesignaal. De grootte van het stoorsignaal is afhankelijk van het type dekglaasje en de grootte van de luchtspleet. De grootte van de door het interferentiesignaal geproduceerde afstandsfout is evenredig met de verhouding tussen de grootte van de overspraak en de grootte van het door het doel geretourneerde signaal.
8.Bereik
- De gebruiker kan de gegevens verkrijgen door te pollen of te onderbreken
Onderbreken: Wanneer een meting is voltooid, verzendt de VL53L0X een onderbrekingssignaal via de GPIO1-pin.
- Bereikproces
-
IIC schrijft 1 byte aan gegevens
-
IIC leest 1 byte aan gegevens
-
IIC schrijf meerdere bytes gegevens
-
IIC leest meerdere bytes aan gegevens
Als u aan een project werkt met de VL53L0X , dan vindt u op onze website een ruim aanbod aan VL53L0X-producten. We kunnen ook een aangepaste VL53L0X produceren op basis van uw vereisten .
OpenELAB is een one-stop-ontwikkelingsplatform voor wereldwijde AIoT-elektronica-enthousiastelingen en een open-sourcecommunity voor elektronische ingenieurs. Naast het online aanbieden van ontwikkelaarsmodules, omvatten onze diensten ook aangepaste productie van verschillende elektronische onderdelen zoals microschakelaars en batterijen, evenals kunststof of metalen onderdelen via 3D-printen, spuitgieten, CNC , lasersnijden , etc.
Naast VL53L0X biedt OpenELAB andere elektronische component sourcing services zoals sensoren , displays , IoT en meer . OpenELAB heeft een gebruiksvriendelijke website die het makkelijk maakt om de componenten te vinden die u nodig hebt, en we bieden snelle verzending naar klanten over de hele wereld.
Bovendien biedt OpenELAB Design as a Service ( DaaS ) voor ontwerpoptimalisatie, Manufacturing as a Service ( MaaS ) voor productie, Supply Chain as a Service ( SaaS ) voor ondersteuning van de toeleveringsketen en Quality as a Service ( QaaS ) voor kwaliteitscontrole van AIoT-producten die overgaan naar massaproductie, om een soepele overgang naar de commerciële productiefase te garanderen.
Het allerbelangrijkste is dat OpenELAB zich inzet voor het opbouwen van een wereldwijde open-sourcegemeenschap voor elektronische AIoT-ontwikkelaars. Via de open gemeenschap van OpenELAB kunnen ontwikkelaars in de elektronische AIoT-revolutie samenwerken, elkaar versterken en een cultuur van wederzijds respect en gezamenlijk delen creëren, waardoor meer innovatieve AIoT-intelligente hardwareproducten voor de wereld worden gegenereerd.
