Cảm biến là chất xúc tác quan trọng nhất cho sự phát triển của tự động hóa. Với sự phát triển của công nghệ, ngày nay có cả cảm biến Analog và Digital cho các ứng dụng khác nhau. Sự phát triển của cảm biến có nhiều tác vụ tự động hóa dễ dàng hơn. Ngày nay có các cảm biến để đo lường nhiệt độ , đo cường độ ánh sáng, đo độ ẩm, đo âm thanh, đo bức xạ, đo khoảng cách, v.v ... Để đo khoảng cách của một vật thể, có rất nhiều loại cảm biến khoảng cách trên thị trường. Một số sử dụng chùm tia Laser để hoạt động trong khi một số sử dụng đèn LED. Một trong những cảm biến như vậy sử dụng chùm tia Laser để đo khoảng cách là IC VL53L0X.

VL53L0X là gì?

VL53L0X là cảm biến đo khoảng cách dựa trên LIDAR sử dụng nguyên lý Thời gian bay để hoạt động. Thiết bị này rất nhỏ và có thể dễ dàng giao tiếp với vi điều khiển .

Nguyên tắc làm việc

VL53L0X là một cảm biến phạm vi laser. Nó sử dụng nguyên tắc Thời gian bay để đo khoảng cách của các đối tượng. Tại đây, một chùm tia laze được phóng ra từ Laser phát ra bề mặt khoang dọc hiện trong thiết bị. Chùm tia này phá vỡ bề mặt của vật thể và bật trở lại. Thời gian mà chùm tia laze thực hiện để tách bề mặt của vật thể và phản xạ trở lại cảm biến được gọi là Thời gian bay. Thời gian này được đo để tính khoảng cách giữa vật thể và cảm biến. Để đo thời gian photon và khoảng cách photon, mảng SPAD được sử dụng trong thiết bị. Điều này cũng làm tăng độ chính xác của thiết bị. VL53L0X có thể đo phạm vi khoảng cách của đối tượng ngay cả khi bề mặt của nó có độ phản xạ cao.

Cấu hình ghim

Sơ đồ chân-của-VL53L0X

Cảm biến khoảng cách VL53L0X do ST Microelectronics cung cấp có dạng IC 12 chân. Mô tả chân của IC như dưới đây:

Chân -1 AVDDVCSEL là chân cấp nguồn cho VCSEL được kết nối với nguồn cung cấp chính. Một điện áp từ 2,6V đến 5,5V được cung cấp cho chân này.
Chân-2 là chân nối đất VCSEL -AVSSVCSEL. Chốt này được nối với đất chính.
Chân 3 là chân nối đất của IC-GND.
Pin-4 cũng là chân nối đất GND2.
Chân-5 là chân Xshutdown đầu vào kỹ thuật số -XSHUT.
Chân-6 là chân nối đất -GND3,
Chân-7 là chân đầu ra ngắt-GPIO1. Đây là một chân đầu ra kỹ thuật số.
Pin-8 là không kết nối pin-DNC. Ghim này được thả nổi
Chân-9 là chân Dữ liệu nối tiếp I2C- SDA. Đây là một chân đầu vào / đầu ra kỹ thuật số.
Chân-10 là chân đầu vào xung nhịp nối tiếp I2C - SCL. Đây là một chân đầu vào kỹ thuật số.
Chân-11 là chân điện áp cung cấp- AVDD.
Chân-12 là chân nối đất- GND4. Chân này phải được kết nối với mặt đất chính.

Sơ đồ khối

Với sự trợ giúp của API, nhiều chức năng cấp cao của VL53L0X có thể được điều khiển bởi Máy chủ. Khởi tạo, Hiệu chỉnh, Lựa chọn độ chính xác, Lựa chọn chế độ khác nhau, bắt đầu / dừng, v.v. của VL53L0X có thể được điều khiển bởi các lệnh API.

API này có thể được biên dịch trên bất kỳ nền tảng nào. API có 3 chế độ khác nhau - phạm vi đơn lẻ, phạm vi liên tục và phạm vi theo thời gian. Trong chế độ phạm vi đơn lẻ, phạm vi được thực hiện sau khi hàm API được gọi. Ở đây chỉ được thực hiện một lần.

“công tắc spdt là gì ”

Trong phạm vi liên tục, phạm vi được thực hiện liên tục sau khi gọi hàm API. Ở đây để trở về chế độ chờ SW, người dùng phải dừng phạm vi. Trong phạm vi thời gian, phạm vi được thực hiện liên tục sau khi gọi hàm API nhưng sau mỗi lần đo, lần đo khác sẽ bắt đầu sau độ trễ do người dùng xác định.

Sơ đồ mạch

Sơ đồ mạch-của-VL53L0X

Trong quá trình giao tiếp VL53L0X với vi điều khiển, tụ điện và điện trở bên ngoài được sử dụng. Các tụ điện bên ngoài được sử dụng với chân điện áp nguồn chính AVDD nên được đặt càng gần chân AVDDVCSEL và AVDDVCSEL càng tốt để giảm nhiễu và nhiễu.

“làm thế nào để sửa chữa một biến tần điện ”

Điện trở kéo lên bên ngoài 1,5kΩ đến 2kΩ được khuyến nghị cho AVDD là 2,8V. Đối với XSHUT và GPIO1, 10kΩ là giá trị điện trở kéo lên được khuyến nghị. Máy chủ lưu trữ có một API thông qua đó VL53L0X được điều khiển bằng các lệnh.

Thông số kỹ thuật của VL53L0X

Một số thông số kỹ thuật của VL53L0X được liệt kê dưới đây:

Dải điện áp hoạt động cho thiết bị này là 2,6V đến 3,5V
Thiết bị này cần dòng điện cung cấp 10mA để hoạt động.
Để giao tiếp với bộ vi điều khiển, giao thức truyền thông I2C được cung cấp trên bo mạch.
Thiết bị này có thể đo khoảng cách mục tiêu lên đến 2 mét.
Một bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính 2,8V được cung cấp.
Mảng điốt đơn Photon Avalanche được sử dụng trong thiết bị.
Laser phát xạ bề mặt khoang dọc 980nm được sử dụng cho các loại laser.
Thiết bị này cũng có một bộ dịch chuyển mức tích hợp.
Thiết bị này có khả năng miễn nhiễm với môi trường xung quanh.
Để ngăn chặn tốt nhiễu xuyên âm quang học bằng kính, bộ lọc IR tích hợp được cung cấp.
Phạm vi nhiệt độ hoạt động là từ -20 ° C đến 70 ° C.
Thiết bị này có sẵn dưới dạng gói LGA12 Quang học.
VL53L0X có thể được điều khiển bằng API.
Sử dụng API nhiều ứng dụng cao cấp có thể được thiết kế bởi khách hàng một cách dễ dàng.
API này chứa 3 chế độ khác nhau để kiểm soát hoạt động của VL53L0X.

Các ứng dụng của VL53L0X

VL53L0X là một mô-đun phạm vi laser. Cảm biến này trở nên phổ biến khi nó lần đầu tiên được sử dụng trong iphone7 và các điện thoại khác của Apple cho hình ảnh 3D. Có nhiều ứng dụng khác nhau của mô-đun này. Một số trong số họ được liệt kê dưới đây -

VL53L0X được sử dụng trong robot để phát hiện và tránh chướng ngại vật.
Trong nhiều Điện thoại di động mới nhất, mô-đun này được sử dụng như một cảm biến độ gần.
Được sử dụng cho hình ảnh y tế trong đó hình ảnh phải được chụp trong điều kiện ánh sáng yếu.
Trong máy ảnh, để lấy nét tự động, VL53L0X được sử dụng.
Để ghi lại hình ảnh của các đối tượng chuyển động nhanh và tăng hiệu suất của camera VL53L0X được sử dụng trong các máy ảnh hiện đại.
Để nhận dạng cử chỉ một chiều, mô-đun này được sử dụng.
Trong các vòi tự động, bộ phân phối xà phòng và vòi tự động, để phát hiện các cử chỉ của tay, VL53L0X được áp dụng.
Mô-đun này cũng được sử dụng trong máy tính và máy tính xách tay để phát hiện người dùng.

IC thay thế

Bên cạnh cảm biến VL53L0X do ST Microelectronics cung cấp, một số IC khác có thể được sử dụng thay thế cho mô-đun này là VL6180, Cảm biến siêu âm HC-SR04.

Tia laser được sử dụng trong cảm biến này không nhìn thấy được và không gây hại cho mắt người. VL53L0X còn được mệnh danh là cảm biến đo khoảng cách nhỏ nhất thế giới. Bạn có thể tìm thấy thêm chi tiết về các đặc tính điện của cảm biến này trong Bảng dữliệu . Điện thoại thông minh của bạn có sử dụng VL53L0X để tự động lấy nét ống kính máy ảnh không?