Portador de sensor de distancia de tiempo de vuelo VL6180X con regulador de voltaje

Las mediciones de distancia y nivel de luz ambiental se pueden leer a través de una interfaz digital I²C. La placa tiene un regulador lineal de 2.8 V y cambiadores de nivel integrados que le permiten trabajar en un rango de voltaje de entrada de 2.7 V a 5.5 V y 0.1? el espaciado de pines facilita su uso con placas de prueba sin soldadura estándar y 0,1? perfboards.

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El VL6180X de ST Microelectronics es un sensor que combina capacidades de medición de nivel de luz ambiental y rango de proximidad en un solo paquete. Esta placa es un soporte para el VL6180X, por lo que recomendamos leer atentamente la hoja de datos del VL6180X 1 MB de pdf antes de usar este producto.

A diferencia de los sensores ópticos más simples que utilizan la intensidad de la luz reflejada para detectar objetos, el VL6180 utiliza la tecnología FlightSense de ST para medir con precisión cuánto tardan los pulsos emitidos de luz láser infrarroja en llegar al objeto más cercano y reflejarse en un detector. , lo que lo convierte esencialmente en un sensor lidar de corto alcance. Esta medición de TOF de tiempo de vuelo le permite determinar con precisión la distancia absoluta a un objetivo de hasta 10 cm 4? de distancia con una resolución de 1 mm, sin verse influenciada por la reflectancia del objeto. En algunas condiciones, el sensor puede medir e informar la distancia a un objeto de hasta aproximadamente 20 cm 8? de distancia, según el objetivo y el entorno. El VL6180 también incluye un sensor de luz ambiental, o ALS, que puede medir la intensidad de la luz con la que se ilumina. Las mediciones de luz ambiental y de alcance están disponibles a través de la interfaz I²C TWI del sensor, que también se utiliza para configurar los ajustes del sensor, y dos pines GPIO programables de forma independiente se pueden configurar como salidas de interrupción.

El VL6180X es un circuito integrado excelente, pero su pequeño paquete LGA sin cables dificulta su uso por parte del estudiante o aficionado típico. También opera a voltajes por debajo de 3 V, lo que puede dificultar la interconexión para los microcontroladores que operan a 3.3 V o 5 V. Nuestra placa de conexión aborda estos problemas, lo que facilita el inicio del uso del sensor, mientras mantiene el tamaño general lo más pequeño posible. .

La placa portadora incluye un regulador de voltaje lineal de baja caída que proporciona los 2.8 V requeridos por el VL6180X, lo que permite que el sensor se alimente desde una fuente de 2.7 V a 5.5 V. La salida del regulador está disponible en el pin VDD y puede suministrar casi 150 mA a dispositivos externos. La placa de conexión también incluye un circuito que cambia el reloj I²C y las líneas de datos al mismo nivel de voltaje lógico que el VIN suministrado, lo que facilita la interconexión de la placa con sistemas de 3,3 V o 5 V y los 0,1? el espaciado de pines facilita su uso con placas de prueba sin soldadura estándar y 0,1? perfboards. La placa se envía completamente equipada con sus componentes SMD, incluido el VL6180X, como se muestra en la imagen del producto.

<×Especificaciones

• Dimensiones: 0.5? × 0,7? × 0.085? 13 mm × 18 mm × 2 mm
• Peso sin clavijas de cabecera: 0,5 g 0,02 oz
• Voltaje de funcionamiento: 2,7 V a 5,5 V
• Corriente de suministro: 5 mA típico; varía según la configuración, el destino y el entorno
• Formato de salida I²C: lectura de distancia de 8 bits en milímetros, lectura de luz ambiental de 16 bits
• Rango de medición de distancia: 0 mm a 100 mm 0? ¿para 4?; consulte el gráfico de la derecha para conocer el rendimiento de rango típico.
  • Es posible un rango de más de 100 mm con ciertas reflectancias del objetivo y condiciones ambientales, pero no está garantizado; el rango se informa como un valor de 8 bits en mm, por lo que no puede exceder los 255 mm.

Componentes incluidos

¿Una tira de 1 × 7 de 0,1? pines del cabezal y una tira de 1 × 7 de 0,1? Se incluyen pines de cabecera en ángulo recto, como se muestra en la siguiente imagen. Puede soldar la tira de cabezal de su elección a la placa para usar con cables personalizados o placas de prueba sin soldadura, o puede soldar cables directamente a la placa para instalaciones más compactas.

La placa tiene dos orificios de montaje espaciados 0.5? aparte que funcionan con tornillos # 2 y M2 no incluidos.

Uso del VL6180X

Conexiones

Es necesario un mínimo de cuatro conexiones para utilizar la placa VL6180X: VIN, GND, SCL y SDA. El pin VIN debe conectarse a una fuente de 2,7 V a 5,5 V, y GND debe estar conectado a 0 voltios. Un regulador de voltaje lineal integrado convierte el VIN en un suministro de 2.8 V para el VL6180X IC.

Los pines I²C, SCL y SDA, están conectados a cambiadores de nivel incorporados que los hacen seguros para usar a voltajes superiores a 2.8 V; deben estar conectados a un bus I²C que funcione al mismo nivel lógico que el VIN.

Los dos pines GPIO son salidas de drenaje abierto elevadas a 2.8 V por la placa, aunque GPIO0 por defecto es una entrada de habilitación de chip. Están no conectados a los cambiadores de nivel en la placa y no tolerantes a 5V, pero se pueden usar tal cual con muchos microcontroladores de 3.3 V y 5 V: el microcontrolador puede leer la salida del sensor siempre que su umbral lógico alto esté por debajo de 2.8 V, y el microcontrolador puede alternar su propia salida entre estados de baja y alta impedancia para activar el pin. Alternativamente, nuestro cambiador de nivel lógico bidireccional de 4 canales se puede usar externamente con esos pines.

Pinout

Diagrama esquemático

El esquema anterior muestra los componentes adicionales que incorpora la placa portadora para facilitar el uso del VL6180, incluido el regulador de voltaje que permite que la placa se alimente de 2,7 V a Suministro de 5,5 V y circuito de cambio de nivel que permite la comunicación I²C al mismo nivel de voltaje lógico que VIN. Este esquema también está disponible como PDF descargable 90k pdf.

Comunicación I²C

El VL6180X se puede configurar y sus lecturas de luz ambiental y de distancia pueden consultarse a través del bus I²C. Los cambiadores de nivel en el reloj I²C SCL y las líneas de datos SDA permiten la comunicación I²C con microcontroladores que operan al mismo voltaje que VIN 2.7 V a 5.5 V. Puede encontrar una explicación detallada de la interfaz I²C en el VL6180X en su hoja de datos 1 MB de pdf, y se puede encontrar información más detallada sobre I²C en general en Especificación del bus I²C de NXP 371k pdf.

La dirección esclava de 7 bits del sensor está predeterminada en 0101001b en el encendido. Se puede cambiar a cualquier otro valor escribiendo uno de los registros de configuración del dispositivo, pero la nueva dirección solo se aplica hasta que el sensor se reinicia o se apaga.

La interfaz I²C del VL6180X cumple con el estándar I²C de modo rápido de 400 kHz. En nuestras pruebas de la placa, pudimos comunicarnos con el chip a frecuencias de reloj de hasta 400 kHz; las frecuencias más altas podrían funcionar, pero no se probaron.

Código de muestra

Hemos escrito una biblioteca Arduino básica para el VL6180X que facilita la interfaz de este sensor con un Arduino o Controlador compatible con Arduino. La biblioteca simplifica la configuración del VL6180X y la lectura de los datos de distancia y nivel de luz ambiental a través de I²C. También incluye bocetos de ejemplo que le muestran cómo usar la biblioteca.

Sugerencias de protocolo

La hoja de datos proporciona mucha información sobre este sensor, pero mucha información esencial, incluida una secuencia de inicialización obligatoria, solo se puede encontrar en otros documentos. Seleccionar los detalles importantes puede llevar algún tiempo. Aquí hay algunos consejos para comunicarse y configurar el VL6180X que esperamos le ayuden a ponerlo en funcionamiento un poco más rápido:

• A diferencia de muchos otros sensores I²C de ST, que utilizan direcciones de registro de 8 bits, el VL6180X utiliza direcciones de registro de 16 bits.
• El sensor debe inicializarse con una secuencia particular de configuraciones al encender o reiniciar. Esta secuencia no está cubierta en la hoja de datos, pero se puede encontrar en la nota de la aplicación ST AN4545 706k pdf y sugerencia de diseño DT0037 386k pdf. Nuestra biblioteca Arduino incluye una función que realiza esta inicialización.
• Los dos documentos anteriores también pueden ayudarlo a comprender los procedimientos básicos para configurar el VL6180X y obtener lecturas de él. Se pueden encontrar documentos adicionales, que brindan detalles sobre muchos otros aspectos del VL6180X, en la página de producto de ST para el VL6180X.
• Las mediciones de luz ambiental y de distancia se pueden realizar en modo de disparo único o continuo. En cualquier modo, una vez que se inicia cada medición, debe sondear un registro de estado para esperar a que se complete. En el modo continuo, debe asegurarse de que el período entre mediciones que seleccione sea más largo que el tiempo que lleva realizar cada medición.