Beschreibung
Dieser Sensor ist eine Träger-/Breakout-Platine für den VL6180X Näherungs- und Umgebungslichtsensor von ST, der Entfernungen mit einer Auflösung von 1 mm über einen Erfassungsbereich von 0 cm bis 10 cm oder mehr misst. Der VL6180X nutzt Laufzeitmessungen von Infrarotimpulsen, um die Entfernung zu einem Zielobjekt zu bestimmen, und liefert so genaue Ergebnisse unabhängig von Farbe und Oberfläche des Ziels. Entfernungs- und Umgebungslichtmesswerte können über eine digitale I²C-Schnittstelle ausgelesen werden. Die Platine verfügt über einen 2.8-V-Linearregler und integrierte Pegelwandler, die einen Betrieb in einem Eingangsspannungsbereich von 2.7 V bis 5.5 V ermöglichen. Dank des Pinabstands von 0.1" lässt sie sich problemlos mit lötfreien Standard-Breadboards und 0.1"-Lochrasterplatinen verwenden.
Der VL6180X von ST Microelectronics ist ein Sensor, der Näherungsmessung und Umgebungslichtmessung in einem einzigen Gehäuse vereint. Diese Platine ist ein Carrier für den VL6180X; wir empfehlen daher, vor der Verwendung dieses Produkts das VL6180X-Datenblatt (1MB pdf) sorgfältig zu lesen.
Im Gegensatz zu einfacheren optischen Sensoren, die die Intensität des reflektierten Lichts zur Objekterkennung nutzen, verwendet der VL6180 die FlightSense-Technologie von ST, um präzise zu messen, wie lange ausgesendete Impulse von Infrarot-Laserlicht benötigen, um das nächstgelegene Objekt zu erreichen und zu einem Detektor zurückreflektiert zu werden. Damit ist er im Wesentlichen ein Lidar-Sensor für kurze Distanzen. Diese Laufzeitmessung (TOF) ermöglicht es, die absolute Entfernung zu einem 0 cm bis 10 cm entfernten Ziel mit einer Auflösung von 1 mm genau zu bestimmen, ohne vom Reflexionsvermögen des Objekts beeinflusst zu werden. (Unter bestimmten Bedingungen kann der Sensor je nach Ziel und Umgebung auch Entfernungen zu Objekten bis etwa 20 cm messen und melden.) Der VL6180 enthält außerdem einen Umgebungslichtsensor (ALS), der die Intensität des einfallenden Lichts messen kann. Entfernungs- und Umgebungslichtmesswerte sind über die I²C-Schnittstelle (TWI) des Sensors verfügbar, die auch zur Konfiguration der Sensoreinstellungen dient, und zwei unabhängig programmierbare GPIO-Pins können als Interrupt-Ausgänge konfiguriert werden.
Der VL6180X ist ein großartiger IC, aber sein kleines, anschlussloses LGA-Gehäuse macht ihn für typische Studierende oder Hobbyanwender schwer nutzbar. Außerdem arbeitet er mit Spannungen unter 3 V, was die Anbindung an Mikrocontroller mit 3.3 V oder 5 V erschweren kann. Unser Breakout-Board löst diese Probleme und erleichtert den Einstieg in die Nutzung des Sensors, während die Gesamtgröße so klein wie möglich gehalten wird.
Die Trägerplatine enthält einen Low-Dropout-Linearspannungsregler, der die vom VL6180X benötigten 2.8 V bereitstellt, sodass der Sensor mit einer Versorgung von 2.7 V bis 5.5 V betrieben werden kann. Der Reglerausgang steht am VDD-Pin zur Verfügung und kann fast 150 mA an externe Geräte liefern. Das Breakout-Board enthält außerdem eine Schaltung, die die I²C-Takt- und Datenleitungen auf denselben Logikpegel wie die angelegte VIN-Spannung umsetzt, wodurch sich die Platine einfach mit 3.3-V- oder 5-V-Systemen verbinden lässt. Dank des Pinabstands von 0.1" lässt sich die Platine problemlos mit lötfreien Standard-Breadboards und 0.1"-Lochrasterplatinen verwenden. Die Platine wird vollständig mit ihren SMD-Bauteilen bestückt geliefert, einschließlich des VL6180X, wie auf dem Produktbild zu sehen.
 |
| Diagramm der typischen Messleistung aus dem VL6180X-Datenblatt. |
|---|
Technische Daten
- Abmessungen: 0.5" × 0.7" × 0.085" (13 mm × 18 mm × 2 mm)
- Gewicht ohne Stiftleisten: 0.5 g (0.02 oz)
- Betriebsspannung: 2.7 V bis 5.5 V
- Versorgungsstrom: 5 mA (typisch; abhängig von Konfiguration, Ziel und Umgebung)
- Ausgabeformat (I²C): 8-Bit-Entfernungswert (in Millimetern), 16-Bit-Umgebungslichtwert
- Messbereich: 0 mm bis 100 mm (0" bis 4")
- Messungen über 100 mm hinaus sind bei bestimmten Reflexionsgraden des Ziels und Umgebungsbedingungen möglich, aber nicht garantiert; die Entfernung wird als 8-Bit-Wert in mm ausgegeben und kann daher 255 mm nicht überschreiten.
Im Lieferumfang enthaltene Komponenten
Eine 1×7-Stiftleiste mit 0.1" Rastermaß und eine abgewinkelte 1×7-Stiftleiste mit 0.1" Rastermaß sind enthalten, wie im Bild unten gezeigt. Sie können die Stiftleiste Ihrer Wahl an die Platine löten, um sie mit eigenen Kabeln oder lötfreien Breadboards zu verwenden, oder für kompaktere Installationen Drähte direkt an die Platine löten.
|
|
Die Platine besitzt zwei Montagelöcher im Abstand von 0.5", die für Schrauben der Größe #2 und M2 geeignet sind (nicht im Lieferumfang enthalten).
Verwendung des VL6180X
Anschlüsse
Für den Betrieb der VL6180X-Platine sind mindestens vier Verbindungen erforderlich: VIN, GND, SCL und SDA. Der VIN-Pin sollte mit einer Quelle von 2.7 V bis 5.5 V verbunden werden, GND mit 0 Volt. Ein Linearspannungsregler auf der Platine wandelt VIN in eine 2.8-V-Versorgung für den VL6180X-IC um.
Die I²C-Pins SCL und SDA sind mit integrierten Pegelwandlern verbunden, die einen sicheren Betrieb bei Spannungen über 2.8 V ermöglichen; sie sollten mit einem I²C-Bus verbunden werden, der mit demselben Logikpegel wie VIN arbeitet.
Die beiden GPIO-Pins sind Open-Drain-Ausgänge, die von der Platine auf 2.8 V hochgezogen werden (GPIO0 ist standardmäßig jedoch ein Chip-Enable-Eingang). Sie sind nicht mit Pegelwandlern auf der Platine verbunden und nicht 5V-tolerant, können aber mit vielen 3.3-V- und 5-V-Mikrocontrollern direkt verwendet werden: Der Mikrocontroller kann den Ausgang des Sensors lesen, solange seine Logik-High-Schwelle unter 2.8 V liegt, und er kann seinen eigenen Ausgang zwischen Low- und hochohmigem Zustand umschalten, um den Pin anzusteuern. Alternativ kann unser bidirektionaler 4-Kanal-Logikpegelwandler extern mit diesen Pins verwendet werden.
 |
Pinbelegung
| PIN | Beschreibung |
|---|---|
| VDD | Geregelter 2.8-V-Ausgang. Fast 150 mA stehen zur Versorgung externer Komponenten zur Verfügung. (Wenn Sie den internen Regler umgehen möchten, können Sie diesen Pin stattdessen als 2.8-V-Eingang verwenden, wobei VIN nicht angeschlossen sein darf.) |
| VIN | Dies ist der Hauptanschluss für die Spannungsversorgung von 2.7 V bis 5.5 V. Die SCL- und SDA-Pegelwandler ziehen die I²C-Leitungen auf diesen Pegel hoch. |
| GND | Der Masseanschluss (0 V) für Ihre Spannungsversorgung. Ihre I²C-Steuerquelle muss ebenfalls eine gemeinsame Masse mit dieser Platine haben. |
| SDA/SDI/SDO | Pegelgewandelte I²C-Datenleitung: HIGH ist VIN, LOW ist 0 V |
| SCL/SPC | Pegelgewandelte I²C-Taktleitung: HIGH ist VIN, LOW ist 0 V |
| GPIO0/CE | Dieser Pin ist beim Einschalten des VL6180X als Chip-Enable-Eingang konfiguriert; die Platine zieht ihn auf VDD hoch, um den Sensor standardmäßig zu aktivieren. Wird dieser Pin auf Low gezogen, wechselt der Sensor in den Hardware-Standby. Nach dem Einschalten des VL6180X kann dieser Pin als programmierbarer Interrupt-Ausgang (VDD-Logikpegel) umkonfiguriert werden. Dieser Ein-/Ausgang ist nicht pegelgewandelt. |
| GPIO1 | Programmierbarer Interrupt-Ausgang (VDD-Logikpegel). Der VL6180X zieht diesen Pin außerdem auf Low, wenn er sich im Hardware-Standby befindet. Dieser Ausgang ist nicht pegelgewandelt. |
Schaltplan
 |
Der obige Schaltplan zeigt die zusätzlichen Komponenten der Trägerplatine, die die Verwendung des VL6180 erleichtern, darunter den Spannungsregler, der die Versorgung der Platine mit 2.7 V bis 5.5 V ermöglicht, sowie die Pegelwandlerschaltung, die eine I²C-Kommunikation auf demselben Logikpegel wie VIN erlaubt. Dieser Schaltplan ist auch als PDF zum Herunterladen (90k pdf) verfügbar.
I²C-Kommunikation
Der VL6180X kann über den I²C-Bus konfiguriert und seine Entfernungs- und Umgebungslichtmesswerte können darüber abgefragt werden. Pegelwandler auf der I²C-Takt- (SCL) und Datenleitung (SDA) ermöglichen die I²C-Kommunikation mit Mikrocontrollern, die mit derselben Spannung wie VIN (2.7 V bis 5.5 V) arbeiten. Eine ausführliche Erläuterung der I²C-Schnittstelle des VL6180X finden Sie im Datenblatt (1MB pdf), und ausführlichere allgemeine Informationen zu I²C finden Sie in der I²C-Bus-Spezifikation von NXP (371k pdf).
Die 7-Bit-Slave-Adresse des Sensors ist nach dem Einschalten standardmäßig 0101001b. Sie kann durch Beschreiben eines der Gerätekonfigurationsregister auf einen beliebigen anderen Wert geändert werden, die neue Adresse gilt jedoch nur, bis der Sensor zurückgesetzt oder ausgeschaltet wird.
Die I²C-Schnittstelle des VL6180X entspricht dem I²C-Fast-Mode-Standard (400 kHz). In unseren Tests mit der Platine konnten wir mit dem Chip bei Taktfrequenzen bis 400 kHz kommunizieren; höhere Frequenzen könnten funktionieren, wurden aber nicht getestet.
Beispielcode
Wir haben eine einfache Arduino-Bibliothek für den VL6180X geschrieben, mit der sich dieser Sensor einfach an einen Arduino oder einen Arduino-kompatiblen Controller anbinden lässt. Die Bibliothek vereinfacht die Konfiguration des VL6180X und das Auslesen der Entfernungs- und Umgebungslichtdaten über I²C. Sie enthält außerdem Beispiel-Sketches, die die Verwendung der Bibliothek zeigen.
Hinweise zum Protokoll
Das Datenblatt bietet viele Informationen zu diesem Sensor, aber viele wesentliche Informationen – darunter eine zwingend erforderliche Initialisierungssequenz – finden sich nur in anderen Dokumenten. Das Herausfiltern der wichtigen Details kann einige Zeit in Anspruch nehmen. Hier einige Hinweise zur Kommunikation mit dem VL6180X und zu seiner Konfiguration, die Ihnen hoffentlich einen etwas schnelleren Einstieg ermöglichen:
- Im Gegensatz zu vielen anderen I²C-Sensoren von ST, die 8-Bit-Registeradressen verwenden, nutzt der VL6180X 16-Bit-Registeradressen.
- Der Sensor muss beim Einschalten oder nach einem Reset mit einer bestimmten Abfolge von Einstellungen initialisiert werden. Diese Sequenz ist nicht im Datenblatt beschrieben, sie findet sich jedoch in der ST Application Note AN4545 (706k pdf) und im Design Tip DT0037 (386k pdf). (Unsere Arduino-Bibliothek enthält eine Funktion, die diese Initialisierung durchführt.)
- Die beiden oben genannten Dokumente helfen Ihnen auch, die grundlegenden Vorgehensweisen zur Konfiguration des VL6180X und zum Abrufen von Messwerten zu verstehen. Weitere Dokumente mit Details zu vielen anderen Aspekten des VL6180X finden Sie auf der Produktseite von ST zum VL6180X.
- Sowohl Entfernungs- als auch Umgebungslichtmessungen können im Einzel- oder im Dauermodus durchgeführt werden. In beiden Modi müssen Sie nach dem Start jeder Messung ein Statusregister abfragen, um auf ihren Abschluss zu warten. Im Dauermodus sollten Sie sicherstellen, dass der gewählte Abstand zwischen den Messungen länger ist als die Zeit, die die eigentliche Messung benötigt.
Verschlüsselte Zahlung
Ihre Zahlungsinformationen werden sicher verarbeitet. Wir speichern keine Kreditkartendaten und haben auch keinen Zugang zu Ihren Kreditkartendaten.
Zolltarifnummer:
Herkunftsland:
Das hängt davon ab, wo Sie sich befinden. Nach Übergabe der Bestellung an UPS beträgt die Lieferzeit in Deutschland ca. 2-3 Tage, innerhalb Europas ca. 1 Woche.
Wir versenden unsere Artikel mit unserem Versandpartner UPS.
Wenn wir Ihre Frage noch nicht beantwortet haben, können Sie uns kontaktieren, und wir werden uns so schnell wie möglich bei Ihnen melden.