חיישנים הם הזרז החשוב ביותר להתפתחות האוטומציה. עם העלייה בטכנולוגיה, כיום ישנם חיישנים אנלוגיים ודיגיטליים זמינים ליישומים שונים. הפיתוח של חיישנים יש משימות אוטומציה רבות קלות יותר. כיום ישנם חיישנים למדוד טֶמפֶּרָטוּרָה , למדידת עוצמת האור, למדידת לחות, למדידת קול, למדידת קרינה, למדידת קרבה וכו '... למדידת טווח המרחק של אובייקט קיימים סוגים שונים של חיישני מרחק זמינים. יש המשתמשים בקרני לייזר להפעלה ואילו יש המשתמשים בנורת LED. חיישן אחד כזה המשתמש בקרן הלייזר למדידת טווח מרחק הוא VL53L0X IC.
מהו VL53L0X?
VL53L0X הוא חיישן מדידת מרחק מבוסס LIDAR המשתמש בפרינציפ זמן הטיסה. מכשיר זה הוא קטן מאוד וניתן להתממשק אליו בקלות מיקרו-בקרים .
עקרון עבודה
VL53L0X הוא חיישן הנע לייזר. הוא משתמש בעקרון זמן הטיסה למדידת מרחק האובייקטים. כאן קרן לייזר משתחררת מה- אנכי לייזר להפקת משטח חלל אנכי נוכח במכשיר. קרן זו פוגעת במשטח האובייקט ומקפצת לאחור. הזמן שלוקח קרן הלייזר להכות את פני השטח של האובייקט ולהחזיר בחזרה לחיישן ידוע כזמן הטיסה. זמן זה נמדד כדי לחשב את המרחק בין האובייקט לחיישן. למדידת תזמון הפוטונים ומערך ה- SPAD למרחק הפוטונים משתמשים במכשיר. זה גם מגביר את הדיוק של המכשיר. VL53L0X יכול למדוד את טווח המרחק של האובייקט גם אם פניו משקפים מאוד.
תצורת סיכה
תרשים סיכות-של-VL53L0X
חיישן המרחק VL53L0X מסופק על ידי ST Microelectronics זמין כ- IC עם 12 פינים. תיאור הסיכה של ה- IC הוא כמפורט להלן -
- פין -1 AVDDVCSEL הוא סיכת אספקת החשמל ל- VCSEL המחוברת לספק הראשי. מתח של 2.6V עד 5.5V מסופק לסיכה זו.
- סיכה -2 היא סיכת הקרקע VCSEL -AVSSVCSEL. סיכה זו מחוברת לקרקע הראשית.
- סיכה -3 היא סיכת הקרקע של IC-GND.
- סיכה -4 היא גם סיכת הקרקע GND2.
- Pin-5 הוא פין ה- Xshutdown של קלט דיגיטלי -XSHUT.
- סיכה 6 היא סיכת הקרקע -GND3,
- Pin-7 הוא pin pin-GPIO1. זהו סיכת פלט דיגיטלית.
- Pin-8 הוא ה- Pin-DNC אל תתחבר. סיכה זו נותרה צפה
- Pin-9 הוא ה- PIN של I2C Serial Pin-SDA. זהו סיכת קלט / פלט דיגיטלית.
- Pin-10 הוא סיכת קלט השעון הסדרתית I2C - SCL. זהו סיכת קלט דיגיטלית.
- פין 11 הוא פין מתח האספקה - AVDD.
- סיכה 12 היא הסיכה הקרקעית- GND4. סיכה זו צריכה להיות מחוברת לקרקע הראשית.
תרשים בלוקים
בעזרת ה- API ניתן לשלוט על ידי המארח פונקציות רבות ברמה גבוהה של VL53L0X. אתחול, כיול, בחירת דיוק, בחירת מצב טווח, התחלה / עצירה וכו '... של VL53L0X ניתנים לשליטה על ידי פקודות ה- API.
ניתן להרכיב API זה בכל פלטפורמה. ה- API מכיל 3 מצבי טווח - טווח יחיד, טווח רציף וטווח מתוזמן. במצב טווח יחיד, הטווח נעשה לאחר קריאת פונקציית ה- API. כאן הנעשה נעשית פעם אחת בלבד.
בטווח רציף, הטווח נעשה ברציפות לאחר קריאה לפונקציית ה- API. כאן כדי לחזור למצב המתנה של SW, על המשתמש לעצור את הטווח. בטווח מתוזמן, הטווח נעשה ברציפות לאחר קריאה לפונקציית ה- API אך לאחר כל מדידה, השנייה מתחילה לאחר עיכוב שהוגדר על ידי המשתמש.
תרשים מעגלים
מעגל-תרשים-של-VL53L0X
במהלך ממשק VL53L0X עם מיקרו-בקרים, נעשה שימוש בקבלים ובנגדים חיצוניים. קבלים חיצוניים המשמשים עם סיכת מתח הראשי AVDD צריכים להיות ממוקמים כמה שיותר קרוב ל AVDDVCSEL וסיכת AVDDVCSEL כדי להפחית את הרעש וההפרעות.
נגדי משיכה חיצוניים 1.5kΩ עד 2kΩ מומלצים ל- AVDD של 2.8V. עבור XSHUT ו- GPIO1 10kΩ הוא ערך הנגד המושך המומלץ. למארח יש ממשק API שבאמצעותו VL53L0X נשלט באמצעות פקודות.
מפרט של VL53L0X
חלק מהמפרט של VL53L0X מופיע בהמשך -
- טווח מתח ההפעלה של מכשיר זה הוא 2.6V עד 3.5V
- מכשיר זה זקוק לזרם אספקה של 10mA להפעלה.
- כדי לתקשר עם המיקרו-בקר, פרוטוקול התקשורת I2C מסופק על הסיפון.
- מכשיר זה יכול למדוד את מרחק היעד של עד 2 מטרים.
- מווסת מתח ליניארי 2.8 וולט מסופק.
- נעשה שימוש במערך דיודות מפולת של פוטון יחיד.
- לייזר להפקת משטח חלל אנכי 980nm משמש לייזר.
- למכשיר זה יש גם מפלס משולב משולב.
- למכשיר זה יש חסינות מפני האווירה.
- כדי לספק מניעה טובה מפני קריאת מגע אופטית מזכוכית, מסנני IR משולבים מסופקים.
- טווח הטמפרטורות לפעולה נע בין -20 ° C ל -70 ° C.
- מכשיר זה זמין כחבילה אופטית של LGA12.
- ניתן לשלוט על VL53L0X באמצעות API.
- באמצעות API יישומים מתקדמים רבים יכולים להיות מתוכננים על ידי הלקוח בקלות.
- ממשק API זה מכיל 3 מצבים שונים לבקרת תפקודו של VL53L0X.
יישומים של VL53L0X
VL53L0X הוא מודול לייזר. חיישן זה הפך פופולרי כאשר נעשה בו שימוש לראשונה ב- iphone7 ובטלפונים אחרים של אפל לתמונות תלת מימד. ישנם יישומים שונים של מודול זה. חלקם מפורטים להלן -
- VL53L0X משמש ברובוטיקה לגילוי והימנעות ממכשולים.
- ברבים מהסמארטפונים הניידים האחרונים, מודול זה משמש כחיישן קירבה.
- משמש לצילומים רפואיים שבהם יש לצלם תמונות בתנאי תאורה נמוכה.
- במצלמות, למיקוד אוטומטי, משתמשים ב- VL53L0X.
- כדי לצלם את התמונה של אובייקטים נעים במהירות ולהגדיל את ביצועי המצלמה נעשה שימוש במצלמות מודרניות VL53L0X.
- לצורך זיהוי מחוות חד מימדי, משתמשים במודול זה.
- בברזים אוטומטיים, מתפי סבון וברזים אוטומטיים, כדי לאתר את תנועות הידיים, מוחל VL53L0X.
- מודול זה משמש גם במחשבים ומחשבים ניידים לזיהוי משתמשים.
IC חלופי
מלבד חיישן VL53L0X המסופק על ידי ST Microelectronics, חלק מה- IC האחרים שיכולים לשמש כחלופה למודול זה הם VL6180, חיישן אולטרה סאונד HC-SR04.
הלייזר המשמש בחיישן זה הוא בלתי נראה ואינו מזיק לעין האנושית. VL53L0X נקרא גם פופולרי כחיישן מדידת מרחקים הכי קטן בעולם. ניתן למצוא פרטים נוספים על המאפיינים החשמליים של חיישן זה טופס מידע . האם הטלפון החכם שלך משתמש ב- VL53L0X למיקוד אוטומטי של עדשת המצלמה?
