10/11/2024で公開されています 223

VL53L1Xレーザーレンジセンサー：仕様、ピンアウト、回路図

この記事では、VL53L1Xの複雑さを説明し、技術仕様、実用的なアプリケーション、統合技術を調査します。その包括的な機能と高度な機能を理解することにより、このセンサーの可能性を最大限に引き出すことができ、多数の技術分野での革新的なソリューションへの道を開くことができます。また、この最先端のセンサーを完全に理解するために、ピンアウト構成とそのアプリケーションにまたがるVL53L1Xの詳細な調査についても説明します。

カタログ

VL53L1Xとは何ですか？

VL53L1X 最大4メートルまでの正確で迅速な距離測定を提供することにより、飛行時間（TOF）センサーテクノロジーの変革的な飛躍をマークします。革新的なミニTOFセンサーとして祝われ、測定頻度が最大50 Hzに達すると、その傑出した速度と並外れた精度に賞賛を集めます。

VL53L1Xの強化された機能は、その洗練された設計から生じ、レーザーエミッターとセンサーを統合して、放出されたパルスと反射パルスの時差を決定します。多様な照明条件下での動作の習熟度と干渉に対する抵抗は、信頼できるパフォーマンスを保証します。50 Hzの頻度で、ロボット工学のジェスチャー認識や障害物回避などのアプリケーションは、迅速な応答時間から非常に利益をもたらします。

VL53L1Xは、顕著な汎用性を示しています。マシンがセンサーを使用して周囲をマッピングし、障害物をシームレスに回避するため、自律的なロボットナビゲーションがより効率的になります。真空クリーナーのような家庭用ロボット工学このセンサーを活用して、スペースを正確にマッピングすることでクリーニング効率を向上させます。コンシューマーエレクトロニクスでは、センサーは正確なジェスチャー制御を通じてスマートフォンを強化し、それにより相互作用を濃縮します。

VL53L1Xは、超音波や赤外線タイプなどの従来の距離センサーと比較すると、いくつかの明確な利点を提供します。より高い精度と拡張範囲により、短距離と長距離の両方の測定に適しています。特に、産業自動化などの精度指向のフィールドで有益です。コンパクトなサイズと低消費電力により、ポータブルデバイスに最適な選択肢となります。

VL53L1Xのピンアウト

ピン番号	信号名	信号 タイプ	信号の説明
1	avddvcsel	供給	メイン供給に接続するVCSEL供給
2	avssvcsel	地面	vcselグラウンド、メイングラウンドに接続されています
3	GND	地面	メイングラウンドに接続する
4	GND2	地面	メイングラウンドに接続する
5	xshut	デジタル入力	Xshutdown Pin、Active Low
6	GND3	地面	メイングラウンドに接続する
7	GPIO1	デジタル出力	割り込み出力。ドレイン出力を開きます
8	DNC	デジタル入力	接続しないで、浮かんでいるままにしておく必要があります
9	SDA	デジタル入力/出力	I²Cシリアルデータ
10	SCL	デジタル入力	I²Cシリアルクロック入力
11	AVDD	供給	供給、メイン供給に接続する
12	GND4	地面	メイングラウンドに接続する

VL53L1X回路レイアウト

VL53L1Xは、Stmicroelectronicsの高度な飛行時間範囲のセンサーです。このセンサーは、赤外線レーザーを放出し、レーザーがオブジェクトからセンサーに戻ってくるまでの時間を測定し、正確な距離測定を可能にすることで動作します。このテクノロジーは、障害物検出、ジェスチャー認識、近接センシングなど、多様な用途を見つけます。VL53L1Xセンサーの回路レイアウトを設計するとき、いくつかのコンポーネントがセンサーの最適なパフォーマンスを確保する上で役割を果たします。

電源

センサーは、2.8Vまたは3.3Vに設定された安定した電源で最適に動作します。変動が精度に影響する可能性があるため、この安定した電圧を維持するために、低ドロップアウトレギュレーター（LDO）が推奨されます。電源入力の近くにコンデンサを戦略的に配置して、ノイズを除外します。

I2C通信

VL53L1Xとの通信は、I2Cプロトコルを介して発生します。コミュニケーションの成功には、SDA（データライン）とSCL（クロックライン）のプルアップ抵抗が必要です。通常、10kΩの抵抗器で十分ですが、バスの容量に基づいて調整が必要になる場合があります。

地上飛行機

センサーの下に連続接地面を実装することは、ノイズを減らし、適切な動作を確保するのに役立ちます。地上面はシールドとして機能し、電磁干渉を最小限に抑え、信号の完全性を高めます。

レイアウトの考慮事項

効果的な回路レイアウトには、いくつかの要因に注意が必要です。

LDOレギュレータやプルアップ抵抗器などのセンサーとコンポーネントを互いに近接して配置します。この配置により、トレースの長さが短縮され、潜在的な誘導効果が最小限に抑えられ、ノイズ感受性が低下します。

クロストークと干渉を防ぐには、電力と信号の痕跡の慎重なルーティングが必要です。信号トレースとは別のパワートレースを維持すると、全体的なパフォーマンスが向上します。電力線に厚いトレースを使用して、抵抗と電位電圧降下を減らし、信号線をできるだけ短く維持します。

デカップリングコンデンサをセンサーの近くに配置すると、LDO入力は、高周波ノイズをフィルタリングすることにより安定性と性能を向上させます。コンデンサの値は0.1μfから10μfまで変化します。

これらのレイアウトガイドラインを順守すると、VL53L1Xセンサーの信頼性と精度を高めることができます。たとえば、固体地上飛行機が確実に信号の完全性の問題を軽減することは、密集した回路における一般的な課題です。プルアップ抵抗値の正確な選択により、I2C通信を改良し、データ送信の一貫性を確保できます。

VL53L1X技術仕様

タイプ	パラメーター
パッケージング	バルク
パーツステータス	アクティブ
電圧 - 供給	2.8V-5V
使用されたIC /パーツ	VL53L1X
センサータイプ	軽い、3D飛行時間（TOF）
シリーズ	FlightSense™
水分感度レベル（MSL）	1（無制限）
ベースパーツ番号	VL53L1
供給された内容	ボード

VL53L1Xの機能

VL53L1Xセンサーは、2つの異なるブレイクアウトボードに巧妙に組み込まれています。各ボードは、特定のアプリケーションとさまざまな環境条件に応えるために調整された特殊な機能を提供しています。

飛行時間センサーの長距離範囲

VL53L1Xの顕著な特徴は、高度な時間（TOF）テクノロジーを介した長距離範囲の能力です。この機能により、自律ナビゲーション、ジェスチャー認識、環境マッピングなどのアプリケーションが濃縮され、正確な距離測定が可能になります。このような正確な測定は、複雑なタスクでの成功と失敗の違いとなる可能性のある自信と信頼性のレベルを提供します。

5〜2.8 Vの入力範囲のレギュレータ

ボードには、5〜2.8 Vの入力範囲を処理できるオンボードレギュレーターが含まれており、一貫した2.8 V出力に安定化します。この電圧調整により、さまざまな電子環境でセンサーが確実に動作します。パフォーマンスの安定性は、電源の変動が一般的な課題であるシナリオで有利です。これにより、センサーは多数のデバイス内でシームレスに機能できます。

VL53L1Xの信号インターフェイスレベルシフター

さまざまなロジックレベルで動作するVL53L1Xセンサーとホストマイクロコントローラー間のスムーズな通信を可能にするために、信号インターフェイスレベルシフターが組み込まれています。このインターフェイスにより、互換性とシームレスなデータ送信が保証され、混合電圧システム内のセンサーのアプリケーション範囲が拡張されます。信頼できるデータフローは、運用の整合性を維持し、多様な技術統合に有益であることが証明されています。

真の距離測定

センサーは、ターゲットのサイズ、形状、または反射率の特性に関係なく、正確な距離測定値を提供することに優れています。この機能は、スマートデバイスの近接センシング、ロボット工学の障害物検出、および産業自動化の精度測定に有利です。さまざまなターゲット特性に適応する能力は、アプリケーションの状況を豊かにし、さまざまな条件で信頼性を求めるための多目的な選択となっています。

ミニPCB統合

ミニチュアPCBへのシームレスな統合のために設計されたセンサーのコンパクトフォームファクターにより、スペース制約のデバイスに適しています。これは、最新の家電、IoTデバイス、および限られた物理空間内での高性能を必要とするウェアラブルテクノロジーで有益です。機能性を損なうことなくタイトなスペースに適合する効率は、最先端のコンパクトな技術ソリューションでの適用性を高めます。VL53L1Xは、さまざまなターゲット特性に堅牢に適応するだけでなく、異なる電力条件下で信頼性の高いパフォーマンスを維持します。これらの品質は、柔軟な統合オプションと組み合わせて、幅広い高度なアプリケーションのためのセンサーを信頼できる革新的なソリューションにします。

VL53L1X動作図

VL53L1Xセンサーテクノロジーのアプリケーション

ユーザーの検出

VL53L1Xセンサーは、ラップトップやIoTシステムなど、さまざまなデバイスの自動電源制御を強化します。存在感を正確に検出することにより、電力使用量を最適化することができ、バッテリー寿命が長くなり、エネルギー効率が高まります。最新のワークスペースでは、検出に基づいて電力をインテリジェントに管理するデバイスは、職場の持続可能性と運用コストを改善できます。

ロボットと掃除機

VL53L1Xは、長距離の急速な障害物検出のためにロボットと真空クリーナーで優れています。オブジェクトを迅速かつ正確に検出する能力は、より効率的なナビゲーションとクリーニングパターンに変換されます。たとえば、ロボットの真空は、スペースをより効果的にマッピングでき、衝突の可能性を減らし、徹底的なクリーニングルーチンを確保することができます。この実用的なアプリケーションは、高度なセンサーテクノロジーが日常の家庭やクリーニングタスクを直接強化する方法を例示しています。

ドローン

ドローンにVL53L1Xを展開することで、着陸支援、安定したホバリング、および正確な天井の検出が容易になります。これらの機能は、さまざまな環境でのシームレスなドローン操作に適しています。調査、写真、配達サービスに使用されるドローン。安定性と精度を維持する信頼できるセンサーの恩恵を受ける。この統合は、最新の空中デバイスの効率と信頼性を進める上での堅牢なセンサー技術の役割を強調しています。

在庫監視

VL53L1Xは、正確な在庫監視を提供することにより、スマートシェルフと自動販売機を支援します。製品の正確な追跡を保証し、補充効率を高め、在庫管理コストを削減します。このアプリケーションは、小売業および物流産業にまたがっており、運用上の成功のために合理化された在庫プロセスを実現しています。監視のために高度なセンサーを使用すると、よりインテリジェントで応答性の高いサプライチェーンにつながる可能性があります。

衛生アプリケーション

衛生アプリケーションでは、VL53L1Xは、ターゲットの反射率に関係なく信頼できる検出を保証します。この機能は、公共の洗面所とヘルスケアの設定でのタッチレスシステムに使用され、衛生を強化します。環境条件に関係なく、一貫したパフォーマンスを確保することにより、このセンサーテクノロジーは、清潔さと満足度の高い基準を維持するのに役立ちます。

スマートな建物と照明

スマートビルと照明システムは、人を監視し、ジェスチャー制御を可能にするためにVL53L1Xを活用します。そのアプリケーションは、エネルギー効率の高い照明を促進し、相互作用を強化します。たとえば、近代的なオフィスや住宅建設では、ジェスチャー制御された照明に高度なセンサーを使用すると、エネルギー資源のよりパーソナライズされた効率的な使用につながる可能性があります。この実用的なアプリケーションは、インテリジェントな環境の作成におけるセンサー統合の役割を強調しています。

1Dジェスチャー認識

VL53L1Xは、1Dジェスチャー認識をサポートしています。この機能は、家電やスマートホームデバイスに最適であり、直感的な制御メカニズムを提供します。ジェスチャー認識を実装すると、利便性が向上し、タッチフリーのインターフェイスのトレンドと一致します。このようなソリューションの有効性は、テクノロジーにおける中心設計の重要性を強調しています。

カメラフォーカス

カメラシステムでは、VL53L1Xは、特に困難な照明条件下で、ビデオフォーカス追跡のために、オートフォーカス速度と堅牢性を向上させます。この強化は、写真やビデオ撮影で高品質の画像を実現するのに適しています。Swiftと信頼性の高いオートフォーカスを備えたカメラは、創造的な柔軟性を高めます。これらの拡張されたアプリケーションを通じて、VL53L1Xセンサーは、電子機器から産業自動化まで、さまざまな分野に影響を与えることが明らかです。高度なセンサーを日常のツールに統合すると、効率が向上するだけでなく、将来のイノベーションの段階を設定します。

VL53L1Xの距離モード

VL53L1X距離センサーには、短い、中程度、長い3つの特定のモードがあります。各モードは、さまざまなアプリケーションのニーズに対応する独自の環境条件と測定範囲のために校正されています。

長距離モード

長距離モードでは、VL53L1Xは最大4メートルの距離を測定できます。その能力にもかかわらず、このモードは周囲光に対する感度の高まりを示しています。実際のシナリオでは、これは激しい照明のある環境で現れます。たとえば、直射日光と明るい点灯インテリアは、目がまぶしさに苦しむ方法と同じように、センサーの精度に挑戦することができます。これらの環境では、潜在的な精度の問題を軽減するために慎重に検討する必要があります。

中距離モード

中距離モードは、範囲と周囲光に対する感度のバランスをとります。このモードは、最大2メートルの範囲内で距離を効果的に測定します。仲介ソリューションとして機能し、中程度の周囲照明条件に適しています。この汎用性により、バランスの取れたパフォーマンスが必要なさまざまな屋内およびセミアウトドアアプリケーションに適しています。

短距離モード

短距離モードは、周囲の光干渉に対する最大の抵抗のために作成され、明るい点灯設定でも信頼性を確保します。このモードは、最大1.3メートルの測定範囲を提供します。その堅牢性は、近距離測定と高精度を必要とするシナリオにとって価値があります。理想的なアプリケーションには、組立ラインと近接検出システムが含まれます。薄暗い環境では、焦点を絞った懐中電灯に切り替えることで、視界と精度がどのように向上するかを考えてください。

VL53L1Xの壊れやすいボード設計

壊れやすいボード設計の顕著な利点の1つは、タイトなスペースを最適化する上での驚くべき利便性です。これらのブレイクアウトボードは、事前にマークされた赤い点線に沿って分離し、より小さな「ミニPCB」を効果的に生産することができます。これらのミニPCBは、幅広いアプリケーションへの統合を簡素化します。このモジュール戦略は、レイアウトを合理化するだけでなく、電子設計のカスタマイズを強化します。このアプローチは、スケーラブルなテクノロジーの展開で観察される習熟度を反映しています。壊れやすいボードは、プロトタイピングに有益です。ボードのセクションを壊して再構成することにより、彼らのデザインを迅速かつ楽に変更できます。この適応性はイノベーションを加速し、アジャイル方法論で一般的に利用される反復開発プロセスと並行しています。

VL53L1Xのメーカー情報

Stmicroelectronicsは、System-on-chip（SOC）テクノロジーに顕著に重点を置いて、半導体業界の先駆的な力として存在します。市場における彼らの優位性の重要な要素は、シリコン技術における継続的なイノベーションに対する容赦ないコミットメントから生じています。この永続的なドライブにより、最先端の半導体を生産することができ、自動車システムからのさまざまなアプリケーションの動的な需要を満たすことができ、ライフスタイルを強化するコンシューマーエレクトロニクスにドライバーの安全性を確保します。彼らの最先端の製造能力は、それらを競合他社と区別します。最新の最先端の施設を利用して、stmicroelectronicsは一貫して高収量生産を達成し、完璧な品質管理基準を維持します。これらの機能は、欠陥の減少とパフォーマンスの最適化に貢献します。これは、精度が命を救うことを意味する医療機器や信頼性が交渉不可能な航空宇宙などの高リスク産業で特に使用されます。

よくある質問[FAQ]

1。VL53L1Xとは何ですか？

ST Flightsense™シリーズの一部であるVL53L1Xは、高度な時間照度（TOF）レーザーレンジのセンサーです。精度で優れており、最大4メートルの距離を測定し、最大50 Hzまでの周波数で動作します。センサーは、ロボット工学や産業自動化などのさまざまな分野でアプリケーションを見つけます。

2。VL53L1Xはどのように機能しますか？

このセンサーは、FlightSenseテクノロジーを採用して、赤外線レーザーパルスがオブジェクトに移動して反射するまでの時間を測定します。反射光強度に依存する従来のIRセンサーとは異なり、FlightSenseは正確な期間を計算します。これにより、特に複雑な環境内での測定の信頼性が向上し、高精度を必要とするシナリオが向上します。

3. I2Cでアドレスを変更するにはどうすればよいですか？

各センサーは、データの衝突と信号干渉を防ぐために、一意のI2Cアドレスが必要です。これらの手順に従って、さまざまなアドレスを割り当てます。

すべてのVL53L1Xセンサーが電源を供給されていることを確認してください。

アドレス割り当てのために各センサーの順次電源。

最初にデフォルトのアドレスを使用して、各センサーのレジスタにアクセスしてアドレスを変更します。