VL53L0X :configuration des broches, schéma de circuit et applications

Les capteurs sont le catalyseur le plus important de l'évolution de l'automatisation. Avec l'augmentation de la technologie, il existe aujourd'hui des capteurs analogiques et numériques disponibles pour diverses applications. Le développement de capteurs facilite de nombreuses tâches d'automatisation. Il existe aujourd'hui des capteurs pour mesurer la température, pour mesurer l'intensité lumineuse, pour mesurer l'humidité, pour mesurer le son, pour mesurer le rayonnement, pour mesurer la proximité, etc. marché. Certains utilisent des faisceaux laser pour le fonctionnement tandis que d'autres utilisent des LED. Un de ces capteurs qui utilise le faisceau laser pour mesurer la distance est le VL53L0X IC.

Qu'est-ce que VL53L0X ?

VL53L0X est un capteur de mesure de distance basé sur LIDAR qui utilise le principe du temps de vol pour fonctionner. Cet appareil est très petit et peut être facilement interfacé avec des microcontrôleurs.

Principe de fonctionnement

VL53L0X est un capteur de télémétrie laser. Il utilise le principe du temps de vol pour mesurer la distance des objets. Ici, un faisceau laser est libéré par le laser à émission de surface à cavité verticale présent dans l'appareil. Ce faisceau frappe la surface de l'objet et rebondit. Le temps mis par le faisceau laser pour frapper la surface de l'objet et se refléter en retour vers le capteur est connu sous le nom de temps de vol. Ce temps est mesuré pour calculer la distance entre l'objet et le capteur. Pour mesurer la synchronisation des photons et la distance des photons, un réseau SPAD est utilisé dans l'appareil. Cela augmente également la précision de l'appareil. Le VL53L0X peut mesurer la distance parcourue de l'objet même si sa surface est hautement réfléchissante.

Configuration des broches

Le capteur de distance VL53L0X fourni par ST Microelectronics est disponible sous forme de circuit intégré à 12 broches. La description des broches du circuit intégré est indiquée ci-dessous -

• La broche -1 AVDDVCSEL est la broche d'alimentation du VCSEL qui est connectée à l'alimentation principale. Une tension de 2,6 V à 5,5 V est fournie à cette broche.
• La broche 2 est la broche de masse du VCSEL -AVSSVCSEL. Cette broche est connectée à la masse principale.
• La broche 3 est la broche de masse de IC-GND.
• La broche 4 est également la broche de masse GND2.
• La broche 5 est la broche Xshutdown de l'entrée numérique -XSHUT.
• La broche 6 est la broche de masse -GND3,
• La broche-7 est la broche de sortie d'interruption-GPIO1. Il s'agit d'une broche de sortie numérique.
• La broche 8 est la broche DNC à ne pas connecter. Cette épingle est laissée flottante
• La broche 9 est la broche SDA de données série I2C. Il s'agit d'une broche d'entrée/sortie numérique.
• La broche-10 est la broche d'entrée d'horloge série I2C - SCL. Il s'agit d'une broche d'entrée numérique.
• La broche 11 est la broche AVDD de la tension d'alimentation.
• La broche 12 est la broche de masse - GND4. Cette broche doit être connectée à la terre principale.

Schéma fonctionnel

Avec l'aide de l'API, de nombreuses fonctions de haut niveau du VL53L0X peuvent être contrôlées par l'hôte. L'initialisation, l'étalonnage, le choix de la précision, le choix du mode de télémétrie, marche/arrêt, etc… du VL53L0X peuvent être contrôlés par les commandes API.

Cette API peut être compilée sur n'importe quelle plate-forme. L'API contient 3 modes de mesure :une seule plage, une plage continue et une plage chronométrée. En mode de télémétrie simple, la télémétrie est effectuée après l'appel de la fonction API. Ici, le classement n'est effectué qu'une seule fois.

En télémétrie continue, la télémétrie est effectuée en continu après l'appel de la fonction API. Ici pour revenir en mode veille SW, l'utilisateur doit arrêter la télémétrie. Dans la gamme chronométrée, la gamme se fait en continu après l'appel de la fonction API mais après chaque mesure, l'autre démarre après un délai défini par l'utilisateur.

Schéma de circuit

Lors de l'interfaçage du VL53L0X avec des microcontrôleurs, des condensateurs et des résistances externes sont utilisés. Les condensateurs externes utilisés avec la broche de tension d'alimentation principale AVDD doivent être placés aussi près que possible des broches AVDDVCSEL et AVDDVCSEL pour réduire le bruit et les interférences.

Des résistances de rappel externes de 1,5 kΩ à 2 kΩ sont recommandées pour l'AVDD de 2,8 V. Pour XSHUT et GPIO1, 10 kΩ est la valeur de résistance de rappel recommandée. Un hôte a une API via laquelle VL53L0X est contrôlé à l'aide de commandes.

Spécifications du VL53L0X

Certaines des spécifications du VL53L0X  sont répertoriées ci-dessous :

• La plage de tension de fonctionnement de cet appareil est de 2,6 V à 3,5 V
• Cet appareil a besoin d'un courant d'alimentation de 10 mA pour fonctionner.
• Pour communiquer avec le microcontrôleur, le protocole de communication I2C est fourni à bord.
• Cet appareil peut mesurer la distance cible jusqu'à 2 mètres.
• Un régulateur de tension linéaire de 2,8 V est fourni.
• Un réseau de diodes d'avalanche à photon unique est utilisé dans l'appareil.
• Un laser à émission de surface à cavité verticale de 980 nm est utilisé pour la télémétrie laser.
• Cet appareil dispose également d'un sélecteur de niveau intégré.
• Cet appareil est insensible à l'ambiance.
•  Pour une bonne prévention de la diaphonie optique en verre, des filtres IR intégrés sont fournis.
• La plage de températures de fonctionnement s'étend de -20°C à 70°C.
• Cet appareil est disponible sous forme de package Optical LGA12.
• VL53L0X peut être contrôlé à l'aide d'une API.
• En utilisant l'API, de nombreuses applications haut de gamme peuvent être facilement conçues par le client.
• Cette API contient 3 modes de télémétrie pour contrôler le fonctionnement du VL53L0X.

Applications de VL53L0X

VL53L0X est un module de télémétrie laser. Ce capteur est devenu populaire lorsqu'il a été utilisé pour la première fois dans l'iphone7 et d'autres téléphones Apple pour les images 3D. Il existe diverses applications de ce module. Certains d'entre eux sont énumérés ci-dessous -

• Le VL53L0X est utilisé en robotique pour la détection et l'évitement d'obstacles.
• Dans la plupart des derniers smartphones mobiles, ce module est utilisé comme capteur de proximité.
• Utilisé pour l'imagerie médicale où les images doivent être prises dans des conditions de faible luminosité.
• Dans les appareils photo, pour l'autofocus, le VL53L0X est utilisé.
• Pour capturer l'image d'objets se déplaçant rapidement et augmenter les performances de l'appareil photo, le VL53L0X est utilisé dans les appareils photo modernes.
• Pour la reconnaissance de gestes unidimensionnels, ce module est utilisé.
• Dans les robinets automatiques, les distributeurs de savon et les robinets automatiques, pour détecter les gestes de la main, VL53L0X est appliqué.
• Ce module est également utilisé dans les ordinateurs et les ordinateurs portables pour la détection des utilisateurs.

Alternative IC

Outre le capteur VL53L0X fourni par ST Microelectronics, certains des autres circuits intégrés pouvant être utilisés comme alternative à ce module sont le VL6180, capteur à ultrasons HC-SR04.

Le laser utilisé dans ce capteur est invisible et n'est pas nocif pour l'œil humain. Le VL53L0X est également communément appelé le plus petit capteur de mesure de distance au monde. De plus amples détails sur les caractéristiques électriques de ce capteur peuvent être trouvés dans sa fiche technique. Votre smartphone utilise-t-il le VL53L0X pour la mise au point automatique de l'objectif de l'appareil photo ?