تعتبر المستشعرات أهم محفز لتطور الأتمتة. مع زيادة التكنولوجيا ، يوجد اليوم مستشعرات تناظرية ورقمية متاحة للتطبيقات المختلفة. التطور ل مجسات لديها العديد من مهام الأتمتة أسهل. اليوم هناك أجهزة استشعار للقياس درجة الحرارة ، لقياس شدة الضوء ، وقياس الرطوبة ، وقياس الصوت ، وقياس الإشعاع ، وقياس القرب ، وما إلى ذلك ... لقياس مدى مسافة الجسم ، هناك أنواع مختلفة من أجهزة استشعار المسافة المتوفرة في السوق. يستخدم البعض أشعة الليزر للتشغيل بينما يستخدم البعض مصابيح LED. أحد هذه المستشعرات التي تستخدم شعاع الليزر لقياس مدى المسافة هو VL53L0X IC.

ما هو VL53L0X؟

VL53L0X هو مستشعر قياس المسافة يعتمد على LIDAR ويستخدم مبدأ وقت الرحلة للعمل. هذا الجهاز صغير جدًا ويمكن التعامل معه بسهولة ميكروكنترولر .

مبدأ العمل

VL53L0X عبارة عن مستشعر نطاق ليزر. يستخدم مبدأ زمن الرحلة لقياس مسافة الأشياء. هنا يتم إطلاق شعاع ليزر من الليزر العمودي الباعث للسطح موجودة في الجهاز. تضرب هذه الحزمة سطح الكائن وترتد إلى الخلف. يُعرف الوقت الذي يستغرقه شعاع الليزر لضرب سطح الجسم والانعكاس مرة أخرى إلى المستشعر باسم وقت الطيران. يتم قياس هذا الوقت لحساب المسافة بين الجسم والحساس. لقياس توقيت الفوتون ومجموعة SPAD المسافة الفوتونية المستخدمة في الجهاز. هذا أيضا يزيد من دقة الجهاز. يمكن لـ VL53L0X قياس مدى مسافة الجسم حتى لو كان سطحه شديد الانعكاس.

تكوين دبوس

مخطط دبوس من VL53L0X

يتم توفير مستشعر المسافة VL53L0X بواسطة ST Microelectronics وهو متاح في شكل IC ذو 12 سنًا. وصف دبوس IC كما هو موضح أدناه -

Pin -1 AVDDVCSEL هو دبوس إمداد الطاقة لـ VCSEL المتصل بمصدر الإمداد الرئيسي. يتم تزويد هذا الدبوس بجهد من 2.6 فولت إلى 5.5 فولت.
Pin-2 هو الدبوس الأرضي VCSEL -AVSSVCSEL. هذا الدبوس متصل بالأرض الرئيسية.
Pin-3 هو الدبوس الأرضي لـ IC- GND.
Pin-4 هو أيضًا الدبوس الأرضي GND2.
Pin-5 هو الإدخال الرقمي Xshutdown pin -XSHUT.
Pin-6 هو الدبوس الأرضي -GND3 ،
Pin-7 هو دبوس خرج المقاطعة GPIO1. هذا هو دبوس الإخراج الرقمي.
Pin-8 هو لا تقم بتوصيل pin-DNC. تم ترك هذا الدبوس عائمًا
Pin-9 هو I2C Serial Data pin- SDA. هذا هو دبوس الإدخال / الإخراج الرقمي.
Pin-10 هو دبوس إدخال الساعة التسلسلي I2C - SCL. هذا دبوس إدخال رقمي.
Pin-11 هو دبوس جهد التغذية- AVDD.
Pin-12 هو الدبوس الأرضي- GND4. يجب توصيل هذا الدبوس بالأرض الرئيسية.

مخطط كتلة

بمساعدة API ، يمكن للمضيف التحكم في العديد من الوظائف عالية المستوى لـ VL53L0X. يمكن التحكم في التهيئة والمعايرة واختيار الدقة واختيار وضع المدى والبدء / الإيقاف وما إلى ذلك ... من VL53L0X بواسطة أوامر API.

يمكن تجميع API على أي منصة. تحتوي واجهة برمجة التطبيقات على 3 أوضاع للمدى - النطاق الفردي ، النطاق المستمر ، النطاق الزمني. في وضع النطاق الفردي ، يتم إجراء النطاق بعد استدعاء وظيفة API. يتم هنا النطاق مرة واحدة فقط.

“كيف يعمل مخطط شاحن البطارية ”

في النطاق المستمر ، يتم إجراء النطاق بشكل مستمر بعد استدعاء وظيفة API. هنا للعودة إلى وضع الاستعداد في SW ، يجب على المستخدم إيقاف المدى. في النطاق الزمني ، يتم إجراء النطاق بشكل مستمر بعد استدعاء وظيفة API ولكن بعد كل قياس ، يبدأ الآخر بعد تأخير يحدده المستخدم.

مخطط الرسم البياني

مخطط الدائرة من VL53L0X

أثناء ربط VL53L0X بالميكروكونترولر ، يتم استخدام المكثفات الخارجية والمقاومات. يجب وضع المكثفات الخارجية المستخدمة مع دبوس جهد الإمداد الرئيسي AVDD في أقرب مكان ممكن من دبوس AVDDVCSEL و AVDDVCSEL لتقليل الضوضاء والتداخل.

“ما هو موقف سيم في بطاقة sim ”

يوصى باستخدام مقاومات سحب خارجية من 1.5kΩ إلى 2k for لـ AVDD البالغ 2.8 فولت. بالنسبة إلى XSHUT و GPIO1 10kΩ هي قيمة مقاومة السحب الموصى بها. يحتوي المضيف على واجهة برمجة تطبيقات يتم من خلالها التحكم في VL53L0X باستخدام الأوامر.

مواصفات VL53L0X

بعض مواصفات VL53L0X مذكورة أدناه -

نطاق جهد التشغيل لهذا الجهاز هو 2.6 فولت إلى 3.5 فولت
يحتاج هذا الجهاز إلى تيار إمداد 10 مللي أمبير للتشغيل.
للتواصل مع وحدة التحكم الدقيقة ، يتم توفير بروتوكول الاتصال I2C على متن الطائرة.
يمكن لهذا الجهاز قياس المسافة المستهدفة حتى 2 متر.
يتم توفير منظم جهد خطي 2.8 فولت.
يتم استخدام مجموعة الثنائيات أحادية الفوتون في الجهاز.
يتم استخدام الليزر الباعث للسطح ذو التجويف العمودي 980 نانومتر في تحديد المدى بالليزر.
يحتوي هذا الجهاز أيضًا على ناقل حركة مدمج.
هذا الجهاز لديه مناعة ضد الأجواء.
لتوفير حماية جيدة من التداخل البصري الزجاجي ، يتم توفير مرشحات IR المدمجة.
نطاق درجة حرارة التشغيل من -20 درجة مئوية إلى 70 درجة مئوية.
هذا الجهاز متوفر كحزمة بصرية LGA12.
يمكن التحكم في VL53L0X باستخدام API.
باستخدام API العديد من التطبيقات المتطورة يمكن للعميل تصميمها بسهولة.
تحتوي واجهة برمجة التطبيقات هذه على 3 أوضاع نطاق للتحكم في عمل VL53L0X.

تطبيقات VL53L0X

VL53L0X عبارة عن وحدة قياس المدى بالليزر. أصبح هذا المستشعر شائعًا عندما تم استخدامه لأول مرة في iphone7 وهواتف Apple الأخرى للصور ثلاثية الأبعاد. هناك تطبيقات مختلفة لهذه الوحدة. بعضها مدرج أدناه -

يستخدم VL53L0X في الروبوتات لاكتشاف العوائق وتجنبها.
في العديد من أحدث الهواتف الذكية المحمولة ، تُستخدم هذه الوحدة كمستشعر تقارب.
تستخدم للصور الطبية حيث يجب التقاط الصور في ظروف الإضاءة المنخفضة.
في الكاميرات ، للتركيز التلقائي ، يتم استخدام VL53L0X.
لالتقاط صورة الأجسام سريعة الحركة وزيادة أداء الكاميرا VL53L0X المستخدمة في الكاميرات الحديثة.
للتعرف على الإيماءات أحادي البعد ، يتم استخدام هذه الوحدة.
في الحنفيات الأوتوماتيكية ، وموزعات الصابون ، والحنفيات الأوتوماتيكية ، لاكتشاف إيماءات اليد ، يتم استخدام VL53L0X.
تستخدم هذه الوحدة أيضًا في أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر المحمولة لاكتشاف المستخدم.

بديل IC

إلى جانب مستشعر VL53L0X الذي توفره ST Microelectronics ، فإن بعض أجهزة IC الأخرى التي يمكن استخدامها كبديل لهذه الوحدة هي VL6180 ، مستشعر الموجات فوق الصوتية HC-SR04.

الليزر المستخدم في هذا المستشعر غير مرئي وغير ضار بالعين البشرية. يُعرف VL53L0X أيضًا باسم أصغر مستشعر قياس المسافة في العالم. يمكن العثور على مزيد من التفاصيل حول الخصائص الكهربائية لهذا المستشعر في ورقة البيانات . هل يستخدم هاتفك الذكي VL53L0X للتركيز التلقائي لعدسة الكاميرا؟