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

Датчик дальности времяпролетный Pololu на VL6180X 1-60см

595 руб
+ -
В корзину
Есть в наличии ( 2 )
VL6180X Time-of-Flight Distance Sensor Carrier with Voltage Regulator, 60cm max

Этот датчик Pololu построен на основе датчика дальности и освещенности ST VL6180X, который обеспечивает быстрое и точное измерение дальности до 20 см (или 60 см с уменьшенным разрешением). VL6180X использует измерение времени прохождения инфракрасных импульсов для определения дальности, что позволяет ему получать точные результаты независимо от цвета и поверхности цели. 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

VL6180X от ST Microelectronics - это датчик, который объединяет в себе возможности измерения дальности и измерения уровня окружающего освещения в одном компактном корпусе. Эта плата Pololu представляет собой устройство на основе VL6180X, поэтому мы настоятельно рекомендуем, перед использованием этого продукта, ознакомиться со спецификацией VL6180X (1MB pdf).

VL6180X представляет собой крошечную автономную лидарную систему со встроенным лазером 1 класса 850 нм, которая невидима и безопасна для глаз. В отличие от обычных ИК-датчиков, которые используют интенсивность отраженного света для оценки расстояния до объекта, VL6180X 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. Датчик рассчитан на измерения дальности до 10 см, но он часто может показывать показания до 20 см с настройками по умолчанию. Кроме того, VL6180X может быть сконфигурирован для измерения дальности до 60 см за счет снижения разрешения, хотя успешное расстояние на этих более длинных расстояниях будет сильно зависеть от цели и окружающей среды. (Для получения дополнительной информации смотрите ниже "Коэффициент масштабирования диапазона".)

VL6180X также включает датчик внешней освещенности, или ALS, который может измерять интенсивность света, которым он освещается. Измерение дальности и окружающего освещения доступны через интерфейс I²C (TWI) датчика, который также используется для настройки параметров датчика, а два независимо программируемых вывода GPIO можно настроить как выходы прерывания.

VL6180X - 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 VL6180X, 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 VL6180, как показано на рисунке продукта.

Для альтернатив этому датчику смотрите аналогичные модуль Pololu на VL53L0X с дальностью до 200 см и модуль Pololu на VL53L1X с дальностью до 400 см. Оба они являются физическими заменами для модуля Pololu на VL6180X, но у них разные API, поэтому для работы с VL53L0X или VL53L1X потребуется переписать программное обеспечение для VL6180X.


Спецификация
  • Излучатель: невидимый 850 нм, класс 1 VCSEL (лазер с поверхностным излучением в вертикальной полости) - безопасный для глаз
  • Детектор: SPAD (однофотонный лавинный диод) со встроенной линзой
    • Типовое полное поле зрения (FoV): 42 °
  • Максимальное расстояние: до 2 м (эффективный диапазон зависит от конфигурации, цели и среды.)
  • Максимальное расстояние: указан до 10 см; до 60 см возможно с уменьшенным разрешением. Смотрите график ниже для ранжирования типовой производительности.
    • Дальность более 10 см возможна при определенных значениях отражательной способности цели и условиях окружающей среды, но не гарантируется техническими условиями. По умолчанию датчик может сообщать о расстояниях до 20 см или может быть настроен на измерения до 60 см с уменьшенным разрешением.
  • Минимальное расстояние: 1 см (объекты ниже этого диапазона обнаружены, но измерения не точны)
  • Выходной формат (I²C): 8-битное считывание расстояния (в миллиметрах) и 16-битное считывание окружающего света
  • Рабочее напряжение: от 2,6 В до 5,5 В
  • Ток питания: 5 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

Подключение

Для использования платы VL6180X 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 VL6180X.

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.
GPIO0/CE Этот вывод сконфигурирован как вход разрешения на подачу питания для VL6180X; 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). VL6180X также устанавливает низкий логический уровень на этом выводе, когда находится в режиме аппаратного ожидания. Этот выход без преобразователя логического уровня.

Схема

Вышеприведенная схема показывает дополнительные компоненты, которые плата содержит для облегчения использования VL6180X, 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 (90k pdf).

Коммуникация по I²C:

VL6180X может быть настроен, и его показания дальности могут быть запрошены через шину I²C. Преобразователи 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 VL6180X можно найти в его спецификации (2MB 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.

Интерфейс I²C на VL6180X 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.

Пример кода

Pololu написали базовую библиотеку Arduino для VL6180X, которую можно использовать для сопряжения этого датчика с Arduino или Arduino-совместимым контроллером. Библиотека упрощает настройку VL6180X и считывание данных о дальности через I²C. Она также включает в себя примеры скетчей, которые показывают вам, как использовать библиотеку.

Советы по протоколу

Техническое описание содержит много информации об этом датчике, но много важной информации, включая обязательную последовательность инициализации, можно найти только в других документах. Выделение важных деталей может занять некоторое время. Вот несколько советов для связи и настройки VL6180X, которые, как мы надеемся, помогут вам быстрее начать работу:

  • В отличие от многих других датчиков I²C от ST, которые используют 8-битные адреса регистров, VL6180X использует 16-битные адреса регистров.
  • Датчик должен быть инициализирован с определенной последовательностью настроек при включении питания или сбросе. Эта последовательность не описана в техническом описании, но ее можно найти в примечании к приложению от ST AN4545 (706k pdf) и совете по проектированию DT0037 (386k pdf). (Библиотека Arduino от Pololu включает функцию, которая выполняет эту инициализацию.)
  • Два вышеупомянутых документа могут также помочь вам понять основные процедуры для настройки VL6180X и получения показаний из него. Дополнительные документы, содержащие подробную информацию о многих других аспектах VL6180X, можно найти на странице продукта ST для VL6180X.
  • Измерения как расстояния, так и окружающего освещения могут выполняться как в одиночном, так и в непрерывном режиме. В любом режиме после начала каждого измерения необходимо опросить регистр состояния, чтобы дождаться его завершения. В непрерывном режиме вы должны убедиться, что выбранный интервал между измерениями превышает время, необходимое для фактического выполнения каждого измерения.

  • Коэффициент масштабирования диапазона

    Хотя в спецификации VL6180X указан максимальный "гарантированный" диапазон 10 см, датчик может сообщать о расстоянии до 20 см с настройками по умолчанию. Конфигурируя коэффициент масштабирования диапазона, потенциальный максимальный диапазон датчика может быть увеличен за счет более низкого разрешения. Установка коэффициента масштабирования равным 2 обеспечивает диапазон до 40 см с разрешением 2 мм, в то время как коэффициент масштабирования x3 обеспечивает диапазон до 60 см с разрешением 3 мм. Во всех случаях чтение дается в виде числа от 0 до 200; при масштабировании по умолчанию x1 это соответствует расстоянию в мм, но при масштабировании x2 или x3 необработанное показание будет представлять измерение в единицах 2 мм или 3 мм соответственно (поэтому показание следует умножить на 2 или 3 для получения результата в миллиметрах).

    Масштабирование диапазона не упоминается в техническом описании VL6180X версии 7, но оно доступно в API VL6180X, предоставленном ST (STSW-IMG003). Библиотека Arduino от Pololu также предоставляет функции для установки коэффициента масштабирования диапазона.

    Данный перевод является собственностью интернет-магазина Robototehnika.ru

    Файлы для скачивания:
    Спецификация VL6180X (2MB pdf)
    Техническое описание микросхемы ST VL6180X - датчик дальности и освещенности.

    AN4545: базовый указатель по применению VL6180X (706k pdf)
    AN4545: базовый указатель по применению VL6180X.

    DT0037: Краткое руководство по настройке датчиков дальности и освещенности VL6180X (386k pdf)
    DT0037: Краткое руководство по настройке датчиков дальности и освещенности VL6180X.

    Принципиальная электрическая схема датчика дальности времяпролетного Pololu на VL6180X (90k pdf)
    Печатаемая принципиальная схема датчика дальности времяпролетного Pololu на VL6180X.

    Схема размеров датчика дальности времяпролетного Pololu на VL6180X (312k pdf)
    Печатаемая схема размеров датчика дальности времяпролетного Pololu на VL6180X.

    3D модель датчика дальности времяпролетного Pololu на VL6180X (3MB step)
    3D модель датчика дальности времяпролетного Pololu на VL6180X.

    Схема отверстий датчика дальности времяпролетного Pololu на VL6180X (20k dxf)
    Этот чертеж DXF показывает расположение всех отверстий платы.

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

    Рекомендуемые ссылки:
    Библиотека VL6180X для Arduino
    Эта библиотека служит для взаимодействия Arduino с датчиком дальности и освещенности VL6180X.

    Документация VL6180X
    Страница продукта ST для VL6180X со ссылками на примечания по применению и на другие ресурсы.

    Характеристики

    Артикул 23138