VL53L1X Capteur de distance Temps de vol (Time-of-Flight) avec Régulateur de Tension

Description :

Le capteur de distance VL53L1X Pololu est un système de type LIDAR miniature intégrée dans un module compact. Il possède un laser 940nm de classe 1, invisible et sans danger pour l'œil humain. Il utilise la technologie FlightSense de STMicroelectronics qui permet de mesurer précisément le temps que met l'impulsion émise pour revenir au capteur. Cette approche permet des mesures de distance absolue indépendante de la lumière ambiante et des caractéristiques de la cible (forme, texture...). (Notez néanmoins que ces paramètres peuvent affecter la portée maximale de la mesure du capteur).

Dans des conditions optimales (faible lumière ambiante et cible très réfléchissante) la portée est de 4m avec une résolution de 1mm. Le VL53L1X possède une portée minimale de 4cm en dessous de laquelle la détection sera possible, mais les valeurs de distance seront erronées. La mesure est disponible grâce à l'interface I²C qui permet aussi de configurer les paramètres de détection. Deux pins supplémentaires sont présentes : un shutdown input (XSHUT) et une sortie d'interruption (GPIO1).

Le VL53L1X possède trois modes de capture : court, moyen ou long. Le mode long permet d'atteindre la portée maximale de 4m mais plus on se rapproche de la limite plus les conditions extérieures peuvent perturber la mesure. Le mode court est quasiment immunisé aux perturbations extérieures, mais a une portée maximale de 1.3m. la fréquence d'échantillonnage maximal est de 50Hz en mode court et de 30Hz en mode long. Les performances peuvent cependant être améliorées en diminuant la fréquence d'échantillonnage et en augmentant le temps d'acquisition.

Pour des utilisations plus avancées le VL53L1X intègre une fonction de seuil configurable qui peut être utilisée pour déclencher des interruptions lorsqu'une cible est détectée en dessous d'une certaine distance, au-delà d'une certaine distance, en dehors d'une zone ou à l'intérieur d'une zone. Il peut aussi générer une interruption si aucune cible n'est présente. De plus, il est possible de configurer la région d'intérêt (ROI) sur l'entièreté du réseau 16x16 de détection permettant de réduire le champ de vision. Avec les 265 éléments de détection activés, la FoV est de 27°. Un mode "Autonomous Low Power" (Basse puissance autonome), spécialement conçu pour la détection de présence, est disponible. Ce mode permet de réaliser d'importantes économies d'énergie en éteignant ou en réveillant automatiquement le capteur si un objet est détecté dans les limites des seuils de distance configurés dans la région d'intérêt.

Ce capteur doit être alimenté avec une tension entre 3V et 5.5V sur la broche Vin. Il est à noter qu'il est possible de directement alimenter le composant sur la broche VDD si votre tension d'alimentation est inférieur a 3.5 V. Dans ce cas la broche VIN doit être déconnecté.

L'adresse 7 bits du capteur est par défaut 0101001b à la mise sous tension. Elle peut être modifiée à n'importe quelle autre valeur en écrivant dans l'un des registres de configuration du dispositif, mais la nouvelle adresse ne s'applique que jusqu'à ce que le capteur soit réinitialisé ou mis hors tension. ST fournit une note d'application qui décrit comment utiliser plusieurs capteurs VL53L0X sur le même bus I²C et qui peut être utilisé pour le VL53L1X

La broche XSHUT est une entrée et la broche GPIO1 est une sortie à drain ouvert ; les deux broches sont à une tension de 2,8 V. Ces broches ne tolèrent pas le 5 V, mais elles sont utilisables telles quelles avec de nombreux microcontrôleurs 3,3 V et 5 V : le microcontrôleur peut lire la sortie GPIO1 tant que son seuil logique haut est inférieur à 2,8 V et le microcontrôleur peut alterner sa propre sortie entre des états de basse et haute impédance pour piloter la broche XSHUT.

Le VL53L1X est livré avec un set de pin 2.54mm 1x7 droite et un set de pin 2.54mm 1x7 couder

Attention : le VL53L1X est livré avec un film protecteur qui doit être enlevé afin de permettre une bonne acquisition

Caractéristiques techniques :

• Dimensions : 13 mm × 18 mm × 2 mm
  
  
• Poids : 0.5 g
  
  
• Alimentation : 3 V à 5.5 V sur la broche Vin
  
  
• Courant : ~15 mA (en moyenne avec la portée et l’échantillonnage maximal) et peut atteindre jusqu’à 40 mA en pic
  
  
• Rapide et précis avec trois modes de détection :
  o   Court : jusqu’à ~130 cm, fréquence max : 50 Hz ; le plus immunisé aux conditions de lumière extérieure
  o   Moyen : jusqu’à ~300 cm dans le noir, fréquence max : 30 Hz
  o   Long :  jusqu’à 400 cm dans le noir, fréquence max : 30 Hz

• Portée minimale : 4 cm (la détection est possible, mais les mesures ne seront pas possibles)
  
  
• Emetteur : 940 nm invisible Classe 1 VCSEL (vertical cavity surface-emitting laser (laser à cavité verticale émettant par la surface)) – sans danger pour les yeux.
  
  
• Détecteur : réseau de réception 16×16 SPAD (single photon avalanche diode) avec lentille intégrée          
  o   Champs de vision typique (FoV) : 27°
  o   Taille de la région d’intérêt (ROI) programmable sur le réseau de réception, permettant de réduire le champ de vision
  o   Position de la ROI programmable sur le réseau de réception, permettant le contrôle du fonctionnement multi-zone par l’utilisateur

• Interruption sur seuil de détection configurable pour implémenter une détection de présence autonome a faible puissance :         
  o   Cible plus proche que le seuil
  o   Cible plus loin que le seuil
  o   Cible dans la fenêtre de distance
  o   Cible en dehors de la fenêtre de distance          
  o   Pas de cible

• Format de communication (I²C) : distance codée sur 16-bit (en millimètre)

•  Description des Pins :

  VDD : Sortie régulée de 2,8 V. 150 mA sont disponibles pour alimenter les composants externes. (Vous pouvez utiliser cette broche comme source d'alimentation avec une tension entre 2,8 V et 3,5 V si et seulement si VIN est déconnecté).
  VIN : Alimentation 2.6V à 5.5 V
  GND : Masse (0V)
  SDA : Fil de donnée I²C : HIGH = VIN, LOW = 0 V
  SCL : Horloge I²C : HIGH = VIN, LOW = 0 V
  XSHUT : Cette broche est une entrée d'arrêt active-basse ; la carte la tire vers le haut à VDD pour activer le capteur par défaut. Le fait de piloter cette broche vers le bas met le capteur en veille matérielle. (ne tolère pas le 5V = mettre le GPIO de votre µc à 0 ou en entrée)
  GPIO1 : Sortie d'interruption programmable (niveau logique VDD)

Liens utiles :

La datasheet du VL53L1X

Schéma électronique de la carte

Lien vers l’API fournie par ST

Lien vers la une adaptation de l’API pour Arduino

Lien vers la librairie Arduino

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