센서는 자동화 발전을위한 가장 중요한 촉매제입니다. 기술이 발전함에 따라 오늘날 다양한 애플리케이션에 사용할 수있는 아날로그 및 디지털 센서가 있습니다. 의 발전 센서 많은 자동화 작업이 더 쉽습니다. 오늘날 측정 할 센서가 있습니다. 온도 , 광도 측정, 습도 측정, 소리 측정, 방사선 측정, 근접 측정 등… 물체의 거리 범위 측정을 위해 시중에 나와있는 다양한 거리 센서가 있습니다. 일부는 작동을 위해 레이저 빔을 사용하고 일부는 LED를 사용합니다. 레이저 빔을 사용하여 거리 범위를 측정하는 센서 중 하나는 VL53L0X IC입니다.

VL53L0X는 무엇입니까?

VL53L0X는 Time of Flight 원리를 사용하여 작동하는 LIDAR 기반 거리 측정 센서입니다. 이 장치는 매우 작고 쉽게 인터페이스 할 수 있습니다. 마이크로 컨트롤러 .

작동 원리

VL53L0X는 레이저 거리 측정 센서입니다. 물체의 거리를 측정하기 위해 Time of Flight 원리를 사용합니다. 여기에서 레이저 빔이 수직 캐비티 표면 방출 레이저 장치에 있습니다. 이 빔은 물체의 표면을 찌르고 다시 반사됩니다. 레이저 빔이 물체의 표면을 찌르고 센서로 다시 반사하는 데 걸리는 시간을 비행 시간이라고합니다. 이 시간은 물체와 센서 사이의 거리를 계산하기 위해 측정됩니다. 광자 타이밍과 광자 거리를 측정하기 위해 SPAD 어레이가 장치에 사용됩니다. 이것은 또한 장치의 정확도를 증가시킵니다. VL53L0X는 표면이 반사도가 높더라도 물체의 거리 범위를 측정 할 수 있습니다.

핀 구성

VL53L0X의 핀 다이어그램

ST Microelectronics에서 제공하는 VL53L0X 거리 센서는 12 핀 IC로 제공됩니다. IC의 핀 설명은 다음과 같습니다.

핀 -1 AVDDVCSEL은 주 전원에 연결된 VCSEL에 대한 전원 공급 장치 핀입니다. 이 핀에는 2.6V ~ 5.5V의 전압이 공급됩니다.
핀 -2는 VCSEL 접지 핀 -AVSSVCSEL입니다. 이 핀은 주 접지에 연결됩니다.
핀 -3은 IC-GND의 접지 핀입니다.
핀 -4는 접지 핀 GND2이기도합니다.
핀 -5는 디지털 입력 Xshutdown 핀 -XSHUT입니다.
핀 -6은 접지 핀 -GND3,
핀 -7은 인터럽트 출력 핀 GPIO1입니다. 이것은 디지털 출력 핀입니다.
핀 -8은 핀 -DNC를 연결하지 않습니다. 이 핀은 부동 상태입니다.
핀 -9는 I2C 직렬 데이터 핀 -SDA입니다. 이것은 디지털 입력 / 출력 핀입니다.
핀 10은 I2C 직렬 클록 입력 핀 – SCL입니다. 이것은 디지털 입력 핀입니다.
핀 -11은 공급 전압 핀 AVDD입니다.
핀 -12는 접지 핀 GND4입니다. 이 핀은 주 접지에 연결되어야합니다.

블록 다이어그램

API의 도움으로 VL53L0X의 많은 고급 기능을 호스트에서 제어 할 수 있습니다. VL53L0X의 초기화, 보정, 정확도 선택, 범위 모드 선택, 시작 / 중지 등은 API 명령으로 제어 할 수 있습니다.

이 API는 모든 플랫폼에서 컴파일 할 수 있습니다. API에는 단일 범위, 연속 범위 및 시간 범위의 3 가지 범위 모드가 있습니다. 단일 범위 지정 모드에서는 API 함수가 호출 된 후 범위가 지정됩니다. 여기서 범위 지정은 한 번만 수행됩니다.

“전화 회사는 어떤 유형의 멀티플렉싱을 사용합니까? ”

연속 범위 지정에서는 API 함수 호출 후 연속적으로 범위 지정이 이루어집니다. 여기서 SW 대기 모드로 돌아가려면 사용자가 레인 징을 중지해야합니다. Timed Range에서는 API 함수를 호출 한 후 지속적으로 범위를 지정하지만 각 측정 후에는 사용자 정의 지연 후에 다른 것이 시작됩니다.

회로도

VL53L0X의 회로 다이어그램

VL53L0X를 마이크로 컨트롤러와 인터페이스하는 동안 외부 커패시터 및 저항이 사용됩니다. 주 공급 전압 핀 AVDD와 함께 사용되는 외부 커패시터는 노이즈와 간섭을 줄이기 위해 AVDDVCSEL 및 AVDDVCSEL 핀에 가능한 한 가깝게 배치해야합니다.

“90볼트 dc 모터 속도 제어 회로 ”

2.8V의 AVDD에는 1.5kΩ ~ 2kΩ 외부 풀업 저항이 권장됩니다. XSHUT 및 GPIO1의 경우 10kΩ이 권장되는 풀업 저항 값입니다. 호스트에는 명령을 사용하여 VL53L0X를 제어하는 API가 있습니다.

VL53L0X의 사양

VL53L0X의 일부 사양은 다음과 같습니다.

이 장치의 작동 전압 범위는 2.6V ~ 3.5V입니다.
이 장치는 작동을 위해 10mA의 공급 전류가 필요합니다.
마이크로 컨트롤러와 통신하기 위해 I2C 통신 프로토콜이 온보드로 제공됩니다.
이 장치는 최대 2m의 목표 거리를 측정 할 수 있습니다.
2.8V 선형 전압 조정기가 제공됩니다.
단일 광자 눈사태 다이오드 어레이가 장치에 사용됩니다.
980nm 수직 공동 표면 방출 레이저는 레이저 거리 측정에 사용됩니다.
이 장치에는 통합 레벨 시프터도 있습니다.
이 장치는 주변 환경에 대한 내성이 있습니다.
유리 광학 누화를 효과적으로 방지하기 위해 통합 IR 필터가 제공됩니다.
작동 온도 범위는 -20 ° C ~ 70 ° C입니다.
이 장치는 Optical LGA12 패키지로 제공됩니다.
VL53L0X는 API를 사용하여 제어 할 수 있습니다.
API를 사용하면 많은 고급 애플리케이션을 고객이 쉽게 설계 할 수 있습니다.
이 API에는 VL53L0X의 기능을 제어하는 3 가지 범위 모드가 포함되어 있습니다.

VL53L0X의 응용

VL53L0X는 레이저 거리 측정 모듈입니다. 이 센서는 iphone7 및 기타 Apple 휴대폰에서 3D 이미지로 처음 사용되었을 때 인기를 얻었습니다. 이 모듈의 다양한 응용 프로그램이 있습니다. 그 중 일부는 다음과 같습니다.

VL53L0X는 장애물 감지 및 회피를 위해 로봇 공학에 사용됩니다.
대부분의 최신 모바일 스마트 폰에서이 모듈은 근접 센서로 사용됩니다.
어두운 곳에서 이미지를 촬영해야하는 의료 이미지에 사용됩니다.
카메라에서는 자동 초점을 위해 VL53L0X가 사용됩니다.
빠르게 움직이는 물체의 이미지를 캡처하고 카메라의 성능을 높이기 위해 VL53L0X는 최신 카메라에 사용됩니다.
1 차원 제스처 인식을 위해이 모듈이 사용됩니다.
자동 수도꼭지, 비누 디스펜서 및 자동 탭에는 손 제스처를 감지하기 위해 VL53L0X가 적용됩니다.
이 모듈은 사용자 감지를 위해 컴퓨터 및 랩톱에서도 사용됩니다.

대체 IC

ST Microelectronics에서 제공하는 VL53L0X 센서 외에도이 모듈의 대안으로 사용할 수있는 다른 IC로는 VL6180, 초음파 센서 HC-SR04가 있습니다.

이 센서에 사용되는 레이저는 눈에 보이지 않으며 사람의 눈에 해롭지 않습니다. VL53L0X는 또한 세계에서 가장 작은 거리 측정 센서로 널리 알려져 있습니다. 이 센서의 전기적 특성에 대한 자세한 내용은 데이터 시트 . 스마트 폰이 카메라 렌즈의 자동 초점에 VL53L0X를 사용합니까?