+7-960-0655211 (Билайн)
+7-987-4207734 (МТС)
интернет-магазин
доставка по России и СНГ
нам уже 10 лет!

Датчик дальности времяпролетный Pololu на VL53L1X 4-400см

835 руб
Нет в наличии
VL53L1X Time-of-Flight Distance Sensor Carrier with Voltage Regulator, 400cm Max

Этот датчик Pololu построен на основе лазерного дальномера ST VL53L1X, который обеспечивает быстрое и точное измерение дальности до 4 м. VL53L1X использует измерение времени прохождения инфракрасных импульсов для определения дальности, что позволяет ему получать точные результаты независимо от цвета и поверхности цели. VL53L1X также имеет программируемую область интереса (ROI), поэтому полное поле обзора можно уменьшить или разделить на несколько зон. Измеренное расстояние может быть считано через цифровой интерфейс I²C. На плате установлен стабилизатор напряжения 2,8 В и преобразователи логического уровня, которые позволяют ей работать в диапазоне входного напряжения от 2,6 до 5,5 В. Расстояние между выводами 2,54 мм делает плату простой в использовании со стандартными макетными и монтажными платами.

Описание

VL53L1X от ST Microelectronics - система измерения времени прохождения инфракрасных импульсов, встроенная в компактный корпус. Эта плата Pololu представляет собой устройство на основе VL53L1X, поэтому мы настоятельно рекомендуем, перед использованием этого продукта, ознакомиться со спецификацией VL53L1X (1MB pdf).

VL53L1X представляет собой крошечную автономную лидарную систему со встроенным лазером 1 класса 940 нм, которая невидима и безопасна для глаз. В отличие от обычных ИК-датчиков, которые используют интенсивность отраженного света для оценки расстояния до объекта, VL53L1X использует технологию ST FlightSense, чтобы точно измерить, сколько времени требуется для испускаемых импульсов инфракрасного лазерного света, чтобы достичь ближайшего объекта и отразиться обратно на детектор. Этот подход обеспечивает измерения абсолютного расстояния независимо от условий окружающего освещения и характеристик цели (например, цвета, формы, текстуры и отражательной способности), хотя эти внешние условия влияют на максимальный диапазон датчика, как и настройки конфигурации датчика.

При благоприятных условиях, таких как слабое окружающее освещение с высокой отражающей способностью, датчик может сообщать о расстояниях до 4 м с разрешением 1 мм. Смотрите таблицу данных для получения дополнительной информации о том, как различные внешние условия и конфигурации датчиков влияют на такие вещи, как максимальный диапазон, повторяемость и ошибка определения дальности. Минимальное расстояние измерения составляет 4 см; внутри этого диапазона датчик все равно обнаружит цель, но измерение не будет точным. Измерения дальности доступны через интерфейс I²C (TWI) датчика, который также используется для настройки параметров датчика, и датчик имеет два дополнительных контакта: вход отключения и выход прерывания.


VL53L1X предлагает три дистанционных режима: короткий, средний и длинный. Режим дальней дистанции обеспечивает максимально возможное расстояние 4 м, но на максимальную дальность значительно влияет окружающее освещение. Режим коротких расстояний в основном не зависит от внешнего освещения, но максимальное расстояние дальности обычно ограничено 1,3 м. Максимальная частота дискретизации в режиме короткого расстояния составляет 50 Гц, в то время как максимальная частота дискретизации для режима среднего и дальнего расстояния составляет 30 Гц. Производительность можно улучшить во всех режимах, используя более низкие частоты дискретизации и более длительные временные запасы (как видно на рисунке выше).

Для более продвинутых проектов VL53L1X поддерживает настраиваемые пороговые значения, которые можно использовать для запуска прерываний, когда цель обнаруживается ниже определенного расстояния, за пределами определенного расстояния, вне диапазона или в пределах диапазона. Он также поддерживает альтернативный режим обнаружения, который генерирует прерывание, когда цель отсутствует. Кроме того, в отличие от своих предшественников, VL53L1X поддерживает настраиваемую зону интереса (ROI) в пределах своего полного сенсорного массива 16x16, что позволяет уменьшить поле обзора (FoV). При всех 265 детектируемых элементах поле обзора равно 27 °. Доступен режим «Автономное низкое энергопотребление», специально настроенный для расширенного обнаружения присутствия. Этот режим позволяет значительно экономить электроэнергию системы путем автоматического выключения или пробуждения управления при обнаружении человека или объекта в пределах настроенных порогов расстояния в интересующей зоне.

VL53L1X - отличная микросхема, но ее небольшой, безвыводный корпус LGA осложняет использование для обычного студента или любителя. Она также работает при рекомендованном напряжении 2,8 В, что может затруднить взаимодействие с микроконтроллерами, работающими при 3,3 В или 5 В. Готовый модуль от Pololu решает эти проблемы, облегчая начало использования датчика, сохраняя при этом, насколько это возможно, компактный размер.

Данная плата включает в себя стабилизатор с малым падением напряжения, обеспечивающий 2,8 В для VL53L0X, что позволяет питать датчик от источника питания от 2,6 В до 5,5 В. Выход стабилизатора доступен на выводе VDD и может выдавать почти 150 мА на внешние устройства. Эта плата также включает в себя схему, которая преобразует тактовую частоту I²C и линии данных на тот же уровень логического напряжения, что и VIN, делая простым сопряжение с системами 3,3 В или 5 В, а расстояние между выводами 2,54 мм делает плату простой в использовании со стандартными макетными и монтажными платами. Плата поставляется полностью с установленными компонентами SMD, включая VL53L0X, как показано на рисунке продукта.

Для альтернатив этому датчику смотрите аналогичные модуль Pololu на VL6180X с с дальностью до 60 см и модуль Pololu на VL53L0X с дальностью до 200 см. Оба они являются физическими заменами для модуля Pololu на VL53L1X, но у них разные API, поэтому для работы с VL6180X или VL53L0X потребуется переписать программное обеспечение для VL53L1X.


Спецификация
  • Излучатель: невидимый 940 нм, класс 1 VCSEL (лазер с поверхностным излучением в вертикальной полости) - безопасный для глаз
  • Детектор: приемная матрица 16x16 SPAD (однофотонный лавинный диод) со встроенной линзой
    • Типовое полное поле зрения (FoV): 27 °
    • Размер программируемой зоны интереса (ROI) на приемной матрице, что позволяет уменьшить FoV датчика
    • Программируемая позиция ROI на принимающем массиве, позволяющая контроллеру управлять работой в нескольких зонах
  • Настраиваемые пороги прерывания обнаружения для реализации автономного обнаружения присутствия с низким энергопотреблением:
    • цель ближе чем порог
    • цель дальше чем порог
    • цель в пределах диапазона
    • цель за пределами диапазона
    • цель отсутствует
  • Быстрое и точное измерение расстояние с тремя вариантами режимов:
    • Короткий: до ~130 см, максимальная частота дискретизации 50 Гц; этот режим наиболее устойчив к помехам от окружающего освещения
    • Средний: до ~300 см в темноте, максимальная частота дискретизации 30 Гц
    • Длинный: до 400 см в темноте, максимальная частота дискретизации 30 Гц
  • Минимальное расстояние: 4 см (объекты ниже этого диапазона обнаружены, но измерения не точны)
  • Выходной формат (I²C): 16-битное считывание расстояния (в миллиметрах)
  • Рабочее напряжение: от 2,6 В до 5,5 В
  • Ток питания: 15 мА (типовое среднее значение во время активного измерения)
    • Зависит от конфигурации, цели и среды. Пиковый ток может достигать 40 мА.
  • Размеры (без штырьевых разъёмов): 13 х 18 х 2 мм
  • Вес (без штырьевых разъёмов): 0,5 гр

В комплект входят

Вилка штыревая прямая 1x7 шаг 2,54 мм и вилка штыревая угловая 1x7 шаг 2,54 мм. Вы можете припаять разъёмы прямо к плате и использовать со стандартными макетными и монтажными платами с расстоянием между выводами 2,54 мм, либо припаять провода прямо на плату для более компактной конструкции.


На плате есть два монтажных отверстия на расстоянии 13 мм друг от друга, которые предназначены для винтов M2 (не включены).

Использование

Примечание: Этот продукт может поставляться с защитным прозрачным вкладышем, закрывающим оптические сенсоры датчика. Для правильной работы модуля вкладыш должен быть удален.


Подключение

Для использования платы VL53L1X необходимо как минимум четыре соединения: VIN, GND, SCL и SDA. Вывод VIN должен быть подключен к источнику от 2,6 до 5,5 В, а заземление должно быть подключено к 0 вольт. Встроенный стабилизатор напряжения преобразует VIN в источник питания 2,8 В для интегральной схемы VL53L1X.

Контакты I²C: SCL и SDA, подключены к встроенным преобразователям логического уровня, что делает их безопасными для использования при напряжениях свыше 2,8 В; они должны быть подключены к шине I²C, работающей на том же логическом уровне, что и VIN.

Вывод XSHUT является входом, а вывод GPIO1 выходом с открытым стоком; оба контакта подтянут платой до 2,8 В. Они не подключены к преобразователю логического уровня на плате и не допускают 5 В, но их можно использовать как есть со многими микроконтроллерами 3,3 В и 5 В: микроконтроллер может считывать выходной сигнал GPIO1, пока его логический верхний порог ниже 2,8 В, и микроконтроллер может чередовать свой собственный выход между состояниями низкого и высокого импеданса для управления выводом XSHUT.


Распиновка
Вывод Пояснение
VDD Выход со стабилизатора 3,3 В. Почти 150 мА доступно для питания внешних компонентов. (Если вы хотите, обойти внутренний стабилизатор, вы можете использовать разъём как вход питания 3,3 В, предварительно отключив VIN.)
VIN Входное напряжение 2,6 - 5,5 В. SCL и SDA шины I²C подтягиваются преобразователями логического уровня до этого значения.
GND Земля (0 В) соединяется с нулевым потенциалом (землёй) вашего источника питания. Земля должна быть общей для источника питания и для интерфейса управления платой I²C.
SDA Линия данных I²C с преобразованным логическим уровнем: ВЫСОКИЙ = VIN, НИЗКИЙ = 0 В.
SCL Линия данных I²C с преобразованным логическим уровнем: ВЫСОКИЙ = VIN, НИЗКИЙ = 0 В.
XSHUT Этот вывод является активным-низким входом отключения; по умолчанию датчик включен, так как вывод платой подтянут к VDD. Низкий уровень этого вывода переводит датчик в аппаратный режим ожидания. Этот вход без преобразователя логического уровня.
GPIO1 Программируемый выход прерывания (логический уровень VDD). Этот выход без преобразователя логического уровня.

Схема

Вышеприведенная схема показывает дополнительные компоненты, которые плата содержит для облегчения использования VL53L0, включая стабилизатор напряжения, который позволяет питать плату от источника питания от 2,6 В до 5,5 В, и преобразователей логического уровня, которые обеспечивают связь I²C при том же логическом уровне напряжения, что и VIN. Эта схема также доступна в виде загружаемого PDF (110k pdf).

Коммуникация по I²C:

VL53L1X может быть настроен, и его показания дальности могут быть запрошены через шину I²C. Переключатели уровня на линиях синхронизации (SCL) и данных (SDA) обеспечивают связь I²C с микроконтроллерами, работающими с тем же напряжением, что и VIN (от 2,6 В до 5,5 В). Подробное описание интерфейса I²C на VL53L1X можно найти в его спецификации (1MB pdf), а более подробную информацию о I²C в целом можно найти в спецификации шины I²C NXP (1MB pdf).

При включении питания 7-битный адрес датчика по умолчанию равен 0101001b. Его можно изменить на любое другое значение, записав один из регистров конфигурации устройства, но новый адрес применяется только до сброса или выключения датчика. ST предоставляет примечание по применению (196k pdf), в котором описывается, как использовать несколько датчиков VL53L1X на одной шине I²C путем индивидуального вывода каждого датчика из режима сброса и назначения ему уникального адреса.

Интерфейс I²C на VL53L1X соответствует стандарту быстрого режима I²C (400 кГц). В проведенных тестах платы была достигнута связь с чипом на тактовых частотах до 400 кГц; более высокие частоты могут работать, но не были проверены.

Настройка и управление датчиком

В отличие от информации, доступной для многих других устройств, ST не опубликовал карту регистров и описания или другую документацию по настройке и управлению VL53L1X. Вместо этого связь с датчиком должна осуществляться через API VL53L1X ST (STSW-IMG007), набор функций C, которые заботятся о низкоуровневом интерфейсе. Чтобы использовать VL53L1X, вы можете настроить API для работы на главной платформе по вашему выбору, используя информацию в документации API. Кроме того, можно использовать исходный код API в качестве руководства для вашей собственной реализации.

Пример кода

Pololu написали базовую библиотеку Arduino для VL53L1X, которую можно использовать в качестве альтернативы официальному API ST для сопряжения этого датчика с Arduino или Arduino-совместимым контроллером. Библиотека упрощает настройку VL53L1X и считывание данных о дальности через I²C. Она также включает в себя примеры скетчей, которые показывают вам, как использовать библиотеку.

У Pololu также есть реализация API ST VL53L1X для Arduino, включая пример скетча. По сравнению с библиотекой, API имеет более сложный интерфейс и использует больше места для хранения и памяти, но он предлагает некоторые расширенные функциональные возможности, которые библиотека не предоставляет, и имеет более надежную проверку ошибок. Подумайте об использовании API для продвинутых приложений, особенно когда хранение и память менее важны.

Данный перевод является собственностью интернет-магазина Robototehnika.ru

Файлы для скачивания:
Спецификация VL53L0X (1MB pdf)
Техническое описание микросхемы ST VL53L0X - датчик дальности времяпролетный.

UM2356: руководство пользователя API VL53L1X (1MB pdf)
UM2356: руководство пользователя API VL53L1X.

Принципиальная электрическая схема датчика дальности времяпролетного Pololu на VL53L1X (110k pdf)
Печатаемая принципиальная схема датчика дальности времяпролетного Pololu на VL53L1X.

Схема размеров датчика дальности времяпролетного Pololu на VL53L1X (153k pdf)
Печатаемая схема размеров датчика дальности времяпролетного Pololu на VL53L1X.

3D модель датчика дальности времяпролетного Pololu на VL53L1X (3MB step)
3D модель датчика дальности времяпролетного Pololu на VL53L1X.

Схема отверстий датчика дальности времяпролетного Pololu на VL53L1X (21k dxf)
Этот чертеж DXF показывает расположение всех отверстий платы.

AN4846: Использование нескольких VL53L0X в одной конструкции (196k pdf)
В этом примечании по применению от ST описывается, как использовать несколько датчиков VL53L0X на одной шине I²C.

UM10204 Спецификация шины I²C и руководство пользователя (1MB pdf)
Официальная спецификация шины I²C, которая поддерживается NXP.

Рекомендуемые ссылки:
Библиотека VL53L1X для Arduino
Эта библиотека служит для взаимодействия Arduino с датчиком дальности времяпролетным VL53L1X.

Документация VL53L1X
Страница продукта ST для VL53L1X со ссылками на примечания по применению и на другие ресурсы.

API (STSW-IMG007) VL53L1X
API от ST (интерфейс прикладного программирования) для VL53L1X.

Реализация API VL53L1X для Arduino
Реализация ST VL53L1X API для Arduino, включая пример скетча.

Характеристики

Артикул 23137