Los sensores son el catalizador más importante para la evolución de la automatización. Con el aumento de la tecnología, hoy en día existen sensores analógicos y digitales disponibles para diversas aplicaciones. El desarrollo de sensores tiene muchas tareas de automatización más fáciles. Hoy hay sensores para medir la temperatura , para medir la intensidad de la luz, para medir la humedad, para medir el sonido, para medir la radiación, para medir la proximidad, etc… Para medir el rango de distancia de un objeto, existen varios tipos de sensores de distancia disponibles en el mercado. Algunos utilizan rayos láser para su funcionamiento, mientras que otros utilizan LED. Uno de esos sensores que utiliza el rayo láser para medir el rango de distancias es el VL53L0X IC.

¿Qué es VL53L0X?

VL53L0X es un sensor de medición de distancia basado en LIDAR que utiliza el principio de tiempo de vuelo para funcionar. Este dispositivo es muy pequeño y se puede conectar fácilmente con microcontroladores .

Principio de funcionamiento

VL53L0X es un sensor de rango láser. Utiliza el principio de tiempo de vuelo para medir la distancia de los objetos. Aquí se libera un rayo láser desde el Láser emisor de superficie de cavidad vertical presente en el dispositivo. Este rayo golpea la superficie del objeto y rebota. El tiempo que tarda el rayo láser en golpear la superficie del objeto y reflejarse en el sensor se conoce como tiempo de vuelo. Este tiempo se mide para calcular la distancia entre el objeto y el sensor. Para medir la sincronización de los fotones y la distancia de los fotones, se utiliza una matriz SPAD en el dispositivo. Esto también aumenta la precisión del dispositivo. VL53L0X puede medir el rango de distancia del objeto incluso si su superficie es muy reflectante.

Configuración de pines

Diagrama de clavijas de VL53L0X

El sensor de distancia VL53L0X proporcionado por ST Microelectronics está disponible como un CI de 12 pines. La descripción de los pines del IC es la siguiente:

Pin -1 AVDDVCSEL es el pin de la fuente de alimentación a VCSEL que está conectado a la fuente principal. Se suministra un voltaje de 2.6V a 5.5V a este pin.
El pin-2 es el pin de tierra de VCSEL -AVSSVCSEL. Este pin está conectado a la tierra principal.
El pin-3 es el pin de tierra de IC-GND.
El pin-4 es también el pin de tierra GND2.
El pin-5 es el pin Xshutdown de entrada digital -XSHUT.
El pin-6 es el pin de tierra -GND3,
El pin-7 es el pin-GPIO1 de salida de interrupción. Este es un pin de salida digital.
Pin-8 es el pin-DNC de no conectar. Este pin se deja flotando
El pin-9 es el pin de datos en serie I2C-SDA. Este es un pin de entrada / salida digital.
El pin-10 es el pin de entrada del reloj serial I2C - SCL. Este es un pin de entrada digital.
El pin-11 es el pin de voltaje de suministro AVDD.
La patilla 12 es la patilla de tierra GND4. Este pin debe estar conectado a la tierra principal.

Diagrama de bloques

Con la ayuda de API, el Host puede controlar muchas funciones de alto nivel de VL53L0X. La inicialización, calibración, elección de precisión, elección del modo de rango, inicio / parada, etc… de VL53L0X se puede controlar mediante los comandos API.

Esta API se puede compilar en cualquier plataforma. La API contiene 3 modos de rango: rango simple, rango continuo y rango temporizado. En el modo de rango único, el rango se realiza después de llamar a la función API. Aquí el rango se realiza solo una vez.

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En rango continuo, el rango se realiza continuamente después de llamar a la función API. Aquí, para volver al modo de espera de SW, el usuario debe detener el rango. En el rango temporizado, el rango se realiza de forma continua después de llamar a la función API, pero después de cada medición, la otra comienza después de un retraso definido por el usuario.

Diagrama de circuito

Diagrama de circuito de VL53L0X

Durante la interconexión del VL53L0X con microcontroladores, se utilizan resistencias y condensadores externos. Los condensadores externos utilizados con el pin AVDD de voltaje de suministro principal deben colocarse lo más cerca posible de los pines AVDDVCSEL y AVDDVCSEL para reducir el ruido y las interferencias.

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Se recomiendan resistencias pull-up externas de 1.5kΩ a 2kΩ para el AVDD de 2.8V. Para XSHUT y GPIO1, 10kΩ es el valor de resistencia de pull-up recomendado. Un host tiene una API a través de la cual VL53L0X se controla mediante comandos.

Especificaciones de VL53L0X

Algunas de las especificaciones de VL53L0X se enumeran a continuación:

El rango de voltaje de operación para este dispositivo es de 2.6 V a 3.5 V
Este dispositivo necesita una corriente de alimentación de 10 mA para funcionar.
Para comunicarse con el microcontrolador, se proporciona a bordo el protocolo de comunicación I2C.
Este dispositivo puede medir la distancia objetivo de hasta 2 metros.
Se proporciona un regulador de voltaje lineal de 2.8V.
En el dispositivo se utiliza una matriz de diodos de avalancha de fotón único.
Se utiliza un láser emisor de superficie de cavidad vertical de 980 nm para el alcance del láser.
Este dispositivo también tiene un cambiador de nivel integrado.
Este dispositivo tiene inmunidad al ambiente.
Para brindar una buena prevención de la diafonía óptica de vidrio, se proporcionan filtros IR integrados.
El rango de temperatura de funcionamiento es de -20 ° C a 70 ° C.
Este dispositivo está disponible como paquete óptico LGA12.
VL53L0X se puede controlar mediante una API.
Con API, el cliente puede diseñar fácilmente muchas aplicaciones de alta gama.
Esta API contiene 3 modos de rango para controlar el funcionamiento de VL53L0X.

Aplicaciones de VL53L0X

VL53L0X es un módulo de rango láser. Este sensor se hizo popular cuando se utilizó por primera vez en el iphone7 y otros teléfonos Apple para imágenes en 3D. Hay varias aplicaciones de este módulo. Algunos de ellos se enumeran a continuación:

VL53L0X se utiliza en robótica para la detección y evitación de obstáculos.
En muchos de los últimos teléfonos inteligentes móviles, este módulo se utiliza como sensor de proximidad.
Se utiliza para imágenes médicas donde las imágenes deben tomarse en condiciones de poca luz.
En las cámaras, para el enfoque automático, se utiliza VL53L0X.
Para capturar la imagen de objetos que se mueven rápidamente y aumentar el rendimiento de la cámara, la VL53L0X se utiliza en las cámaras modernas.
Para el reconocimiento de gestos unidimensionales, se utiliza este módulo.
En grifos automáticos, dispensadores de jabón y grifos automáticos, para detectar los gestos con las manos, se aplica VL53L0X.
Este módulo también se utiliza en ordenadores y portátiles para la detección de usuarios.

CI alternativo

Además del sensor VL53L0X proporcionado por ST Microelectronics, algunos de los otros circuitos integrados que se pueden utilizar como alternativa a este módulo son el VL6180, sensor ultrasónico HC-SR04.

El láser utilizado en este sensor es invisible y no es dañino para el ojo humano. El VL53L0X también se denomina popularmente como el sensor de medición de distancia más pequeño del mundo. Más detalles sobre las características eléctricas de este sensor se pueden encontrar en su Ficha de datos . ¿Su teléfono inteligente usa VL53L0X para el enfoque automático de la lente de la cámara?