Οι αισθητήρες είναι ο πιο σημαντικός καταλύτης για την εξέλιξη του αυτοματισμού. Με την αύξηση της τεχνολογίας, σήμερα υπάρχουν αναλογικοί και ψηφιακοί αισθητήρες διαθέσιμοι για διάφορες εφαρμογές. Η ανάπτυξη της Αισθητήρες έχει πολλές ευκολότερες εργασίες αυτοματοποίησης. Σήμερα υπάρχουν αισθητήρες για μέτρηση θερμοκρασία , για τη μέτρηση της έντασης του φωτός, τη μέτρηση της υγρασίας, τη μέτρηση του ήχου, τη μέτρηση της ακτινοβολίας, τη μέτρηση της εγγύτητας κ.λπ.… Για τη μέτρηση της εμβέλειας απόστασης ενός αντικειμένου, υπάρχουν διάφοροι τύποι αισθητήρων απόστασης στην αγορά. Μερικοί χρησιμοποιούν δέσμες λέιζερ για λειτουργία ενώ κάποιοι χρησιμοποιούν LED. Ένας τέτοιος αισθητήρας που χρησιμοποιεί τη δέσμη λέιζερ για τη μέτρηση της απόστασης είναι το VL53L0X IC.

Τι είναι το VL53L0X;

Το VL53L0X είναι ένας αισθητήρας μέτρησης απόστασης που βασίζεται σε LIDAR και χρησιμοποιεί την αρχή Time of flight για να λειτουργήσει. Αυτή η συσκευή είναι πολύ μικρή και μπορεί να συνδεθεί εύκολα με μικροελεγκτές .

Αρχή λειτουργίας

Το VL53L0X είναι ένας αισθητήρας εύρους λέιζερ. Χρησιμοποιεί την αρχή Time of flight για τη μέτρηση της απόστασης των αντικειμένων. Εδώ απελευθερώνεται μια δέσμη λέιζερ από το Λέιζερ που εκπέμπει επιφάνεια κάθετης κοιλότητας υπάρχει στη συσκευή. Αυτή η δέσμη χτυπά την επιφάνεια του αντικειμένου και αναπηδά. Ο χρόνος που απαιτείται από τη δέσμη λέιζερ για να κτυπήσει την επιφάνεια του αντικειμένου και να αντανακλά πίσω στον αισθητήρα είναι γνωστός ως ο χρόνος πτήσης. Αυτή η ώρα μετράται για τον υπολογισμό της απόστασης μεταξύ του αντικειμένου και του αισθητήρα. Για τη μέτρηση του χρονισμού των φωτονίων και της απόστασης φωτονίων χρησιμοποιείται η διάταξη SPAD. Αυτό αυξάνει επίσης την ακρίβεια της συσκευής. Το VL53L0X μπορεί να μετρήσει το εύρος απόστασης του αντικειμένου ακόμη και αν η επιφάνειά του είναι πολύ ανακλαστική.

Διαμόρφωση καρφιτσών

Pin-Diagram-of-VL53L0X

Ο αισθητήρας απόστασης VL53L0X παρέχεται από την ST Microelectronics διατίθεται ως IC 12 ακίδων. Η περιγραφή του IC είναι όπως φαίνεται παρακάτω -

Pin -1 AVDDVCSEL είναι ο πείρος τροφοδοσίας στο VCSEL που είναι συνδεδεμένος στην κύρια τροφοδοσία. Παρέχεται τάση 2,6V έως 5,5V σε αυτόν τον πείρο.
Το Pin-2 είναι ο ακροδέκτης γείωσης VCSEL -AVSSVCSEL. Αυτός ο πείρος συνδέεται στο κύριο έδαφος.
Το Pin-3 είναι ο πείρος γείωσης του IC-GND.
Το Pin-4 είναι επίσης ο πείρος γείωσης GND2.
Το Pin-5 είναι η ψηφιακή είσοδος Xshutdown pin -XSHUT.
Το Pin-6 είναι ο πείρος γείωσης -GND3,
Το Pin-7 είναι το pin-GPIO1 εξόδου διακοπής. Αυτός είναι ένας ψηφιακός πείρος εξόδου.
Το Pin-8 είναι το pin-DNC. Αυτός ο πείρος αφήνεται να αιωρείται
Το Pin-9 είναι το I2C Serial Data pin- SDA. Πρόκειται για έναν ψηφιακό πείρο εισόδου / εξόδου.
Το Pin-10 είναι ο ακροδέκτης εισόδου σειριακού ρολογιού I2C - SCL. Πρόκειται για έναν ψηφιακό ακροδέκτη εισόδου.
Το Pin-11 είναι ο ακροδέκτης τάσης τροφοδοσίας - AVDD.
Ο πείρος-12 είναι ο πείρος γείωσης- GND4. Αυτός ο πείρος πρέπει να συνδεθεί με το κύριο έδαφος.

Διάγραμμα μπλοκ

Με τη βοήθεια του API, πολλές λειτουργίες υψηλού επιπέδου του VL53L0X μπορούν να ελεγχθούν από τον κεντρικό υπολογιστή. Αρχικοποίηση, Βαθμονόμηση, Επιλογή ακρίβειας, Επιλογή λειτουργίας εύρους, έναρξη / διακοπή, κλπ… του VL53L0X μπορεί να ελεγχθεί από τις εντολές API.

Αυτό το API μπορεί να μεταγλωττιστεί σε οποιαδήποτε πλατφόρμα. Το API περιέχει 3 λειτουργίες εύρους - ένα εύρος, συνεχές εύρος και χρονικό εύρος. Σε λειτουργία απλού εύρους, το εύρος γίνεται μετά την κλήση της λειτουργίας API. Εδώ το εύρος γίνεται μόνο μία φορά.

“πώς να δοκιμάσετε πυκνωτές με ψηφιακό πολύμετρο ”

Σε συνεχές εύρος τιμών, το εύρος γίνεται συνεχώς μετά την κλήση της λειτουργίας API. Εδώ για να επιστρέψετε στη λειτουργία αναμονής SW, ο χρήστης πρέπει να σταματήσει το εύρος. Στο χρονικό εύρος, το εύρος γίνεται συνεχώς μετά την κλήση της λειτουργίας API, αλλά μετά από κάθε μέτρηση, η άλλη ξεκινά μετά από καθυστέρηση που καθορίζεται από τον χρήστη.

Διάγραμμα κυκλώματος

Διάγραμμα κυκλώματος-of-VL53L0X

Κατά τη διασύνδεση του VL53L0X με μικροελεγκτές, χρησιμοποιούνται εξωτερικοί πυκνωτές και αντιστάσεις. Οι εξωτερικοί πυκνωτές που χρησιμοποιούνται με τον κύριο πείρο τάσης τροφοδοσίας AVDD πρέπει να τοποθετούνται όσο το δυνατόν πιο κοντά στον ακροδέκτη AVDDVCSEL και AVDDVCSEL για τη μείωση του θορύβου και των παρεμβολών.

“σύγκριση υπεραγωγών και ημιαγωγών με αγωγούς και μονωτήρες ”

Συνιστάται εξωτερική αντίσταση pull-up 1,5kΩ έως 2kΩ για το AVDD 2,8V. Για XSHUT και GPIO1 10kΩ είναι η συνιστώμενη τιμή αντίστασης έλξης. Ένας κεντρικός υπολογιστής έχει ένα API μέσω του οποίου ελέγχεται το VL53L0X χρησιμοποιώντας εντολές.

Προδιαγραφές του VL53L0X

Μερικές από τις προδιαγραφές του VL53L0X παρατίθενται παρακάτω -

Το εύρος τάσης λειτουργίας για αυτήν τη συσκευή είναι 2,6V έως 3,5V
Αυτή η συσκευή χρειάζεται ρεύμα τροφοδοσίας 10mA για λειτουργία.
Για επικοινωνία με τον μικροελεγκτή, το πρωτόκολλο επικοινωνίας I2C παρέχεται επί του σκάφους.
Αυτή η συσκευή μπορεί να μετρήσει την απόσταση-στόχο έως 2 μέτρα.
Παρέχεται ρυθμιστής γραμμικής τάσης 2,8V.
Στη συσκευή χρησιμοποιείται ένας πίνακας μονής φωτογραφίας Avalanche Diodes.
Ένα λέιζερ εκπομπής επιφανείας κοιλότητας 980nm χρησιμοποιείται για εύρος λέιζερ.
Αυτή η συσκευή διαθέτει επίσης ενσωματωμένο shifter επιπέδου.
Αυτή η συσκευή έχει ανοσία στην ατμόσφαιρα.
Για την καλή πρόληψη από γυαλί οπτικό crosstalk, παρέχονται ενσωματωμένα φίλτρα IR.
Το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας κυμαίνεται από -20 ° C έως 70 ° C.
Αυτή η συσκευή είναι διαθέσιμη ως πακέτο Optical LGA12.
Το VL53L0X μπορεί να ελεγχθεί χρησιμοποιώντας ένα API.
Χρησιμοποιώντας το API πολλές εφαρμογές υψηλού επιπέδου μπορούν να σχεδιαστούν εύκολα από τον πελάτη.
Αυτό το API περιέχει 3 λειτουργίες εύρους για τον έλεγχο της λειτουργίας του VL53L0X.

Εφαρμογές του VL53L0X

Το VL53L0X είναι μια μονάδα λέιζερ. Αυτός ο αισθητήρας έγινε δημοφιλής όταν χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στο iphone7 και σε άλλα τηλέφωνα Apple για εικόνες 3D. Υπάρχουν διάφορες εφαρμογές αυτής της ενότητας. Μερικά από αυτά αναφέρονται παρακάτω -

Το VL53L0X χρησιμοποιείται στη ρομποτική για την ανίχνευση εμποδίων και την αποφυγή.
Σε πολλά από τα τελευταία κινητά Smartphone, αυτή η μονάδα χρησιμοποιείται ως αισθητήρας εγγύτητας.
Χρησιμοποιείται για ιατρικές εικόνες όπου οι εικόνες πρέπει να λαμβάνονται σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού.
Στις κάμερες, για αυτόματη εστίαση, χρησιμοποιείται το VL53L0X.
Για τη λήψη της εικόνας των αντικειμένων που κινούνται γρήγορα και για την αύξηση της απόδοσης της κάμερας, το VL53L0X χρησιμοποιείται στις σύγχρονες κάμερες.
Για μονοδιάστατη αναγνώριση χειρονομίας, χρησιμοποιείται αυτή η ενότητα.
Σε αυτόματες βρύσες, σαπούνι και αυτόματες βρύσες, για την ανίχνευση των χειρονομιών, εφαρμόζεται το VL53L0X.
Αυτή η ενότητα χρησιμοποιείται επίσης σε υπολογιστές και φορητούς υπολογιστές για ανίχνευση χρηστών.

Εναλλακτικό IC

Εκτός από τον αισθητήρα VL53L0X που παρέχεται από την ST Microelectronics, μερικά από τα άλλα IC που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εναλλακτική λύση σε αυτή τη μονάδα είναι το VL6180, Ultrasonic Sensor HC-SR04.

Το λέιζερ που χρησιμοποιείται σε αυτόν τον αισθητήρα είναι αόρατο και δεν είναι επιβλαβές για το ανθρώπινο μάτι. Το VL53L0X ονομάζεται επίσης ως ο μικρότερος αισθητήρας μέτρησης απόστασης στον κόσμο. Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά αυτού του αισθητήρα μπορούν να βρεθούν στο Φύλλο δεδομένων . Χρησιμοποιεί το smartphone σας VL53L0X για αυτόματη εστίαση του φακού της κάμερας;