VL53L0X :핀 구성, 회로도 및 애플리케이션

센서는 자동화 발전의 가장 중요한 촉매제입니다. 기술의 발전으로 오늘날 다양한 애플리케이션에 사용할 수 있는 아날로그 및 디지털 센서가 있습니다. 센서의 개발은 많은 자동화 작업을 더 쉽게 합니다. 오늘날에는 온도 측정, 광도 측정, 습도 측정, 소리 측정, 방사선 측정, 근접도 측정 등의 센서가 있습니다. 물체의 거리 범위를 측정하기 위해 다양한 유형의 거리 센서를 사용할 수 있습니다. 시장. 일부는 작동을 위해 레이저 빔을 사용하고 일부는 LED를 사용합니다. 거리 범위를 측정하기 위해 레이저 빔을 사용하는 그러한 센서 중 하나가 VL53L0X IC입니다.

VL53L0X란 무엇입니까?

VL53L0X는 비행 시간 원리를 사용하여 작동하는 LIDAR 기반 거리 측정 센서입니다. 이 장치는 매우 작으며 마이크로컨트롤러와 쉽게 인터페이스할 수 있습니다.

작동 원칙

VL53L0X는 레이저 거리 측정 센서입니다. 그것은 물체의 거리를 측정하기 위해 비행 시간 원리를 사용합니다. 여기에서 레이저 빔이 장치에 있는 수직 공동 표면 방출 레이저에서 방출됩니다. 이 광선은 물체의 표면을 때리고 반사됩니다. 레이저 빔이 물체의 표면을 조사하고 센서에 다시 반사하는 데 걸리는 시간을 비행 시간이라고 합니다. 이 시간을 측정하여 물체와 센서 사이의 거리를 계산합니다. 광자 타이밍과 광자 거리를 측정하기 위해 SPAD 어레이가 장치에 사용됩니다. 이것은 또한 장치의 정확도를 증가시킵니다. VL53L0X는 물체의 표면이 반사율이 높더라도 물체의 거리 범위를 측정할 수 있습니다.

핀 구성

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

• 핀 -1 AVDDVCSEL은 주 공급 장치에 연결된 VCSEL에 대한 전원 공급 장치 핀입니다. 이 핀에는 2.6V ~ 5.5V의 전압이 공급됩니다.
• 2번 핀은 VCSEL 접지 핀인 AVSSVCSEL입니다. 이 핀은 메인 접지에 연결됩니다.
• 3번 핀은 IC-GND의 접지 핀입니다.
• 핀 4는 접지 핀 GND2이기도 합니다.
• 5번 핀은 디지털 입력 Xshutdown 핀 -XSHUT입니다.
• 6번 핀은 접지 핀 -GND3,
• 핀-7은 인터럽트 출력 핀-GPIO1입니다. 디지털 출력 핀입니다.
• 핀-8은 핀-DNC를 연결하지 않습니다. 이 핀은 부동 상태로 남아 있습니다.
• 9번 핀은 I2C 직렬 데이터 핀-SDA입니다. 디지털 입출력 핀입니다.
• 핀-10은 I2C 직렬 클록 입력 핀인 SCL입니다. 디지털 입력 핀입니다.
• 핀-11은 공급 전압 핀-AVDD입니다.
• 핀-12는 접지 핀-GND4입니다. 이 핀은 메인 접지에 연결되어야 합니다.

블록 다이어그램

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

이 API는 모든 플랫폼에서 컴파일할 수 있습니다. API에는 단일 범위, 연속 범위 및 시간 범위의 3가지 범위 모드가 있습니다. 단일 레인징 모드에서는 API 함수가 호출된 후 레인징이 수행됩니다. 여기에서 범위 지정은 한 번만 수행됩니다.

연속 레인징에서는 API 함수를 호출한 후 레인징이 연속적으로 수행됩니다. 여기서 SW 대기 모드로 돌아가려면 사용자가 레인징을 중지해야 합니다. Timed Ranging에서는 API 함수를 호출한 후 범위를 계속해서 수행하지만 각 측정 후에는 사용자 정의 지연 후에 다른 측정이 시작됩니다.

회로도

VL53L0X를 마이크로컨트롤러와 인터페이스하는 동안 외부 커패시터 및 저항이 사용됩니다. 주 공급 전압 핀 AVDD와 함께 사용되는 외부 커패시터는 노이즈와 간섭을 줄이기 위해 AVDDVCSEL 및 AVDDVCSEL 핀에 최대한 가깝게 배치해야 합니다.

2.8V의 AVDD에는 1.5kΩ ~ 2kΩ 외부 풀업 저항을 사용하는 것이 좋습니다. XSHUT 및 GPIO1의 경우 권장되는 풀업 저항 값은 10kΩ입니다. 호스트에는 명령을 사용하여 VL53L0X를 제어하는 ​​API가 있습니다.

VL53L0X 사양

VL53L0X의 일부 사양은 다음과 같습니다. –

• 이 장치의 작동 전압 범위는 2.6V ~ 3.5V입니다.
• 이 장치는 작동을 위해 10mA의 공급 전류가 필요합니다.
• 마이크로컨트롤러와 통신하기 위해 I2C 통신 프로토콜이 내장되어 있습니다.
• 이 기기는 최대 2미터의 목표 거리를 측정할 수 있습니다.
• 2.8V 선형 전압 조정기가 제공됩니다.
• 단일 광자 Avalanche Diodes 어레이가 장치에 사용되었습니다.
• 980nm 수직 공동 표면 발광 레이저는 레이저 거리 측정에 사용됩니다.
• 이 기기에는 레벨 시프터가 통합되어 있습니다.
• 이 기기는 주변 환경에 내성이 있습니다.
• 유리 광학 혼선을 방지하기 위해 통합 IR 필터가 제공됩니다.
• 작동 온도 범위는 -20°C ~ 70°C입니다.
• 이 기기는 광학 LGA12 패키지로 제공됩니다.
• VL53L0X는 API를 사용하여 제어할 수 있습니다.
• API를 사용하면 많은 고급 애플리케이션을 고객이 쉽게 설계할 수 있습니다.
• 이 API에는 VL53L0X의 기능을 제어하는 ​​3가지 범위 모드가 포함되어 있습니다.

VL53L0X의 적용

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

• VL53L0X는 장애물 감지 및 회피를 위한 로봇 공학에 사용됩니다.
• 많은 최신 모바일 스마트폰에서 이 모듈은 근접 센서로 사용됩니다.
• 저조도 환경에서 이미지를 촬영해야 하는 의료 이미지에 사용됩니다.
• 카메라에서는 자동 초점을 위해 VL53L0X를 사용합니다.
• 빠르게 움직이는 물체의 이미지를 캡처하고 카메라의 성능을 높이기 위해 VL53L0X가 최신 카메라에 사용됩니다.
• 1차원 제스처 인식을 위해 이 모듈을 사용합니다.
• 자동 수도꼭지, 비누 디스펜서 및 자동 탭에 손 제스처를 감지하기 위해 VL53L0X가 적용됩니다.
• 이 모듈은 사용자 감지를 위해 컴퓨터와 노트북에서도 사용됩니다.

대체 IC

ST Microelectronics에서 제공하는 VL53L0X 센서 외에도 이 모듈의 대안으로 사용할 수 있는 다른 IC 중 일부는 VL6180, 초음파 센서 HC-SR04입니다.

이 센서에 사용된 레이저는 보이지 않으며 사람의 눈에 해롭지 않습니다. VL53L0X는 세계에서 가장 작은 거리 측정 센서로도 유명합니다. 이 센서의 전기적 특성에 대한 자세한 내용은 데이터시트에서 확인할 수 있습니다. 귀하의 스마트폰은 카메라 렌즈의 자동 초점에 VL53L0X를 사용합니까?