STmicro VL53L5CX 고급 ToF(Time-of-Flight) 다중 영역 거리 측정 센서

STmicro VL53L5CX는 고급 ToF(Time-of-Flight) 다중 영역 거리 측정 센서입니다.

최대 4m 범위의 TOF 센서 / 3.3V 레큘레이터 / 최대 8x8 시야각 내에서 여러 물체의 절대 거리를 동시에 측정 / 크기 : 13×18×2 mm 

 

VL53L5CX는 stmicroelectronics의 최신 세대 직접 ToF 기술을 사용하여 대상 색상 및 반사율에 관계없이 절대 범위 측정이 가능합니다.최대 400cm의 정확한 거리 측정을 제공하고 고속(60Hz)에서 작동할 수 있어 시장에서 가장 빠른 다중 영역 마이크로 ToF 센서입니다.

 

최대 8x8 영역의 다중 영역 거리 측정, 63° 넓은 대각선 시야각은 소프트웨어로 줄일 수 있습니다.VL53L5CX는 stmicroelectronics가 특허한 히스토그램 알고리즘을 사용하여 시야에서 다양한 물체를 감지할 수 있습니다.히스토그램 알고리즘은 60cm 이상의 커버 글라스 누화를 억제할 수도 있습니다.

 

이전 세 제품과 비교하여 VL53L5는 몇 가지 획기적인 발전을 이루었습니다. 첫째, 각도가 61도까지 확장되어 큽니다. 두 번째는 최대 16개 영역까지 절단하는 것입니다.세부사항은 다음과 같습니다:

 

첫째, 각도가 큽니다. ToF 제품의 FOV 각도는 일반적으로 약 25-27도로 제어되며 약 25-27도의 FOV(FOV 각도) 유효 거리도 전송 전력, 수신 용량 및 수신 용량에 따라 조정됩니다. 알고리즘이 견딜 수 있는 유효 범위.소프트웨어 및 하드웨어 개선으로 각도는 이제 60도에 도달할 수 있습니다.60도에는 두 가지 장점이 있습니다. 한편으로는 더 넓은 범위의 제품을 포괄하며, 특히 TV, 대형 스크린 등과 같이 약간 더 큰 제품에 적합합니다.반면에 이 큰 각도도 프로그래밍할 수 있습니다.이러한 큰 각도가 필요하지 않은 경우 클라이언트는 현재 최대 60도인 필요한 각도를 얻도록 프로그래밍할 수 있습니다.클라이언트가 적용할 수 있는 프로그래밍 방법은 다양합니다.

 

두 번째는 여러 영역을 달성하는 것입니다. 최대 16개 영역 이상을 절단할 수 있습니다.VL53L5는 4개의 블록 또는 사분면으로 절단되며, 각 블록은 16개 이상의 영역으로 추가로 절단될 수 있습니다.16개 유효 영역의 경우 각 영역은 초기 깊이 변화를 나타내는 거리 측정을 독립적으로 출력할 수 있습니다.다중 깊이의 핵심은 숫자를 동시에 제공하는 것이어야 하며 모든 숫자가 동시에 나오면 다중 영역을 달성할 수 있습니다.16개의 숫자는 서로 다르며, 16개의 숫자를 변경하면 손을 움직일 수 있습니다.과거에는 안정적인 제스처 인식이 있었지만 우리는 더 혼란스럽습니다. 제스처 인식은 실제로 3D로 가는 길에 자연스럽게 달성될 것입니다.

 

VL53L5CX의 기능은 주로 거리 측정, 존재 감지, 근접 감지, 주변광 감지, 반사율 감지, 다중 영역 감지 및 3D 감지 등입니다.

 

위의 기능을 기반으로 VL53L5CX는 광범위한 애플리케이션을 갖습니다.주로 휴대폰, 컴퓨터, 가정용 로봇, 스마트 가전제품, 스마트 도어록, 출입 통제, 운송, 선반, 자동 판매기, 스마트 빌딩, 스마트 농업, 스마트 의료 등을 포함합니다.

 

보다 정확한 측정 기능을 갖춘 광학 커버 시트 VL53L5X V2는 방진 역할을 하고 센서를 보호하며 센서의 서비스 수명을 연장하며 고객이 직접 선택할 수 있습니다. 

 

제품 매개변수

1.작동 전압: 3 ~ 5V

2.통신 방식: IIC

3.절대 거리: 0-4미터

4.Xshutdown(리셋) /GPIO(인터럽트)

5. 크기 25mm * 10.5mm 

 

Datasheet

 

VL53L5CX.pdf

0.92MB

 

 

 

설명

참고: 이 제품은 8비트 마이크로컨트롤러와 함께 사용하기에 적합하지 않습니다. VL53L5CX 센서의 초기화 및 측정값 처리에는 상당한 양의 RAM과 코드 공간이 필요하므로 일반적인 8비트 마이크로컨트롤러에서는 사용하기에 비효율적입니다. (ST의 VL53L5CX API는 일반적으로 90KB 이상의 프로그램 메모리를 사용합니다.) 사용이 더 간편하고 8비트 마이크로컨트롤러와 호환되는 대안(단, VL53L5CX의 다중 영역 또는 다중 대상 기능은 없음)으로는 VL53L1X 캐리어 또는 VL53L0X 캐리어를 고려해 보시기 바랍니다.

 

개요

ST 마이크로일렉트로닉스의 VL53L5CX는 소형 모듈에 통합된 장거리 거리 측정용 TOF(Time-of-Flight) 센서입니다. 이 보드는 VL53L5CX를 담는 용도로 제작되었으므로, 본 제품 사용 전에 VL53L5CX 데이터시트 (3MB PDF)를 꼼꼼히 읽어보시기 바랍니다.

VL53L5CX는 눈에 보이지 않고 안전한 940nm Class 1 레이저가 내장된 초소형 독립형 라이다 시스템입니다. 반사광의 강도를 이용하여 물체까지의 거리를 측정하는 기존 적외선 센서와 달리, VL53L5CX는 ST의 FlightSense 기술을 사용하여 방출된 적외선 레이저 펄스가 물체에 도달하여 반사되어 검출기로 돌아오는 데 걸리는 시간을 정밀하게 측정합니다. 이러한 방식은 주변 조명 조건이나 목표물의 특성(예: 색상, 모양, 질감, 반사율)에 관계없이 정확한 거리 측정을 보장합니다. 다만, 이러한 외부 조건은 센서의 최대 측정 범위에 영향을 미칠 수 있습니다.

VL53L5CX는 ST의 기존 ToF(Time-of-Flight) 센서와 달리 다중 영역 거리 측정 기능을 제공합니다. 시야각을 4×4 또는 8×8 그리드로 구성 가능한 여러 영역으로 나누고, 각 영역에 대한 개별 측정값을 제공합니다(각 영역에는 여러 대상을 포함할 수 있음). 이러한 특징 덕분에 VL53L5CX는 기본적인 3D 라이다처럼 작동합니다. 단일 거리만 측정하는 1D 라이다와 달리, 시야각 내 환경의 저해상도 심도 지도를 생성하는 데 필요한 충분한 데이터를 제공할 수 있기 때문입니다.

 

 

VL53L5CX 시간차 측정 방식의 8×8 영역 거리 센서로 감지된 커피잔의 위치를 ​​나타낸 그래프입니다.

 

최적의 조건에서 센서는 최대 4m(13피트) 거리까지 1mm 해상도로 측정할 수 있습니다. 최소 거리 측정 거리는 20mm입니다. 거리 측정값은 센서의 I²C(TWI) 인터페이스를 통해 제공되며, 이 인터페이스는 센서 설정 구성에도 사용됩니다. 센서는 또한 인터럽트 출력 핀 1개와 I²C 인터페이스를 비활성화 및 재설정하는 입력 핀 2개를 포함한 총 3개의 추가 핀을 제공합니다.

VL53L5CX는 훌륭한 IC이지만, 작고 리드가 없는 LGA 패키지 때문에 일반 학생이나 취미 활동가들이 사용하기 어렵습니다. 또한 권장 작동 전압이 2.8V~3.3V이므로 5V에서 작동하는 마이크로컨트롤러와의 인터페이스에 어려움이 있을 수 있습니다. 저희 브레이크아웃 보드는 이러한 문제점을 해결하여 센서 사용을 더욱 쉽게 시작할 수 있도록 하면서도 전체 크기는 최대한 작게 유지했습니다.

캐리어 보드에는 VL53L5CX에 필요한 3.3V를 공급하는 저드롭아웃 선형 전압 레귤레이터가 내장되어 있어 센서를 2.8V~5.5V 전원에서 작동시킬 수 있습니다. 레귤레이터 출력은 VDD 핀에서 사용할 수 있으며 외부 장치에 최대 수백 밀리암페어의 전류를 공급할 수 있습니다. 또한, 이 브레이크아웃 보드에는 I²C 클록 및 데이터 라인을 공급되는 VIN과 동일한 로직 전압 레벨로 변환하는 회로가 포함되어 있어 5V 시스템과의 인터페이스가 간편합니다. 0.1인치 핀 간격으로 표준 무납땜 브레드보드 및 0.1인치 퍼프보드와 함께 사용하기에 적합합니다. 제품 사진에 표시된 것처럼 VL53L5CX를 포함한 모든 SMD 부품이 장착된 상태로 출고됩니다.

유사한 센서로는 500cm VL53L3CX 캐리어 , 400cm VL53L1X 캐리어 , 200cm VL53L0X 캐리어 , 60cm VL6180X 캐리어를 참조하십시오 . 이 제품들은 VL53L5CX 캐리어와 물리적으로 호환되지만, API가 다르므로 VL53L5CX용 소프트웨어를 수정해야 합니다. VL53L3CX를 제외한 다른 센서들은 리소스 요구량이 낮고 일반적인 8비트 마이크로컨트롤러와 함께 사용할 수 있습니다. (단, 이 제품들은 모두 VL53L5CX의 멀티존 기능을 지원하지 않으며, VL53L3CX만 VL53L5CX와 멀티타겟 기능을 공유합니다.)

 

특징 및 사양

• 크기: 0.5″ × 0.7″ × 0.085″ (13 mm × 18 mm × 2 mm)
• 헤더 핀을 제외한 무게: 0.5g (0.02oz)
• 작동 전압: 2.8V ~ 5.5V
• 공급 전류: 약 100mA (기본 설정으로 능동 범위 설정 시 일반적인 평균값)
  • 최대 전류는 150mA에 달할 수 있습니다.
• 최대 사거리: 4m (13피트)
• 해상도: 1mm 깊이, 4×4 또는 8×8 센서 영역
• 최소 측정 범위: 20mm (0.8인치)
• 방출기: 940nm 파장의 비가시성 1등급 VCSEL(수직 공진 표면 방출 레이저) - 눈에 안전함
• 검출기: SPAD(단일 광자 애벌랜치 다이오드) 수신 어레이
  • 일반적인 전체 시야각(FoV): 대각선 63°(수평/수직 45°)
• 출력 형식(I²C): 히스토그램

포함된 구성 요소

아래 그림과 같이 0.1인치 헤더 핀 1×8 스트립 과 0.1인치 직각 헤더 핀 1×7 스트립이 포함되어 있습니다. 원하는 헤더 스트립을 보드에 납땜하여 맞춤형 케이블 이나 무납땜 브레드보드 와 함께 사용하거나 , 보다 컴팩트한 설치를 위해 전선을 보드에 직접 납땜할 수 있습니다.

 

VL53L5CX ToF(Time-of-Flight) 8×8존 거리 센서 캐리어(헤더 핀 포함).

 

VL53L5CX ToF(Time-of-Flight) 8×8존 거리 센서 캐리어가 브레드보드에 장착되어 있습니다.

 

 

보드에는 0.5인치 간격으로 떨어진 두 개의 장착 구멍이 있으며, #2 및 M2 나사 (별도 구매)를 사용할 수 있습니다.

VL53L5CX 사용

중요 사항: 본 제품은 센서 IC를 덮는 보호 필름이 부착된 상태로 배송될 수 있습니다.라이너를 제거해야 합니다.적절한 감지 성능을 위해.

 

사이

VL53L5CX 보드를 사용하려면 최소 4개의 연결(VIN, GND, SCL, SDA)이 필요합니다. VIN 핀은 2.8V~5.5V 전원에 연결하고, GND는 0V에 연결해야 합니다. 보드에 내장된 선형 전압 레귤레이터가 VIN을 3.3V로 변환하여 VL53L5CX IC에 공급합니다. 입력 전압이 3.6V 미만인 경우, 레귤레이터를 거치지 않고 VDD에 직접 연결할 수 있습니다. 이 경우 VIN 핀은 연결하지 않은 상태로 유지해야 합니다.

I²C 핀인 SCL과 SDA는 내장 레벨 시프터에 연결되어 있어 3.3V 이상의 전압에서 안전하게 사용할 수 있습니다. 따라서 이 핀들은 VIN과 동일한 논리 레벨에서 작동하는 I²C 버스에 연결해야 합니다.

LPn 및 I2C_RST 핀은 입력이고 INT 핀은 오픈 드레인 출력입니다. LPn과 INT는 보드에 의해 3.3V로 풀업되고, I2C_RST는 GND로 풀다운됩니다. 이 세 핀은 다음과 같습니다.~ 아니다보드의 레벨 시프터에 연결되어 있으며~ 아니다5V 내성을 갖추고 있지만, LPn 및 INT 핀은 5V 마이크로컨트롤러와 함께 그대로 사용할 수 있습니다. 마이크로컨트롤러는 논리 하이 임계값이 3.3V 미만인 한 INT 출력을 읽을 수 있으며, 마이크로컨트롤러는 자체 출력의 임피던스를 낮음/높음 상태로 전환하여 LPn 핀을 구동할 수 있습니다. 또는 당사의 4채널 양방향 논리 레벨 시프터를 외부에서 해당 핀과 함께 사용할 수도 있습니다.

 

 

핀아웃

핀설명

VDD	안정화된 3.3V 출력입니다 . 외부 부품에 전원을 공급하기 위해 수백 밀리암페어의 전류를 사용할 수 있습니다. (내부 레귤레이터를 사용하지 않으려면 VIN을 연결 해제한 상태에서 이 핀을 2.8V~3.6V 사이의 전압 입력으로 사용할 수 있습니다.)
오다	이것은 2.8V에서 5.5V로의 주요 전원 공급 연결입니다. SCL 및 SDA 레벨 시프터는 I²C 라인을 이 레벨로 높게 끌어올립니다.
접지	전원 공급 장치의 접지(0V) 연결입니다. I²C 제어 소스도 이 보드와 공통 접지를 공유해야 합니다.
SDA	레벨 시프트된 I²C 데이터 라인: HIGH는 VIN, LOW는 0V입니다.
SCL	레벨 시프트된 I²C 클록 라인: HIGH는 VIN, LOW는 0V입니다.
LPn	이 핀은 액티브 로우 I²C 비활성화 입력입니다. 보드는 기본적으로 이 핀을 VDD로 풀업하여 I²C 통신을 활성화합니다. 이 핀을 로우로 설정하면 I²C 통신이 비활성화됩니다(일반적으로 I²C 주소를 변경하는 과정의 일부로 사용됨). 이 입력은 레벨 시프트되지 않습니다.
INT	프로그래밍 가능한 인터럽트 출력(VDD 논리 레벨). 이 출력은 레벨 시프트되지 않습니다.
I2C_RST	이 핀은 액티브 하이 I²C 리셋 입력이며, 보드는 기본적으로 이 핀을 GND로 풀다운합니다. 이 핀을 하이로 설정하면 I²C 인터페이스가 리셋되지만 센서 전체는 리셋되지 않습니다. 이 입력은 레벨 시프트되지 않습니다.

개략도

 

 

위 회로도는 VL53L5CX의 사용 편의성을 높이기 위해 캐리어 보드에 추가된 부품들을 보여줍니다. 여기에는 2.8V~5.5V 전원 공급을 가능하게 하는 전압 레귤레이터와 VIN과 동일한 논리 전압 레벨에서 I²C 통신을 지원하는 레벨 시프터 회로가 포함됩니다. 이 회로도는 PDF 파일 (102KB) 로도 다운로드 할 수 있습니다.

I²C 통신

VL53L5CX는 I²C 버스를 통해 구성하고 거리 측정값을 조회할 수 있습니다. I²C 클록(SCL) 및 데이터(SDA) 라인의 레벨 시프터를 통해 VIN과 동일한 전압(2.8V~5.5V)에서 동작하는 마이크로컨트롤러와 I²C 통신이 가능합니다. VL53L5CX의 I²C 인터페이스에 대한 자세한 설명은 데이터시트를 참조하시고, I²C에 대한 더 자세한 정보는 NXP의 I²C 버스 사양서 (1MB PDF)를 참고하십시오.

센서의 7비트 대상 주소는 전원을 켤 때 기본적으로 0101001b로 설정됩니다. 장치 구성 레지스터 중 하나에 값을 써넣어 다른 주소로 변경할 수 있지만, 새 주소는 센서를 재설정하거나 전원을 끌 때까지만 적용됩니다. ST의 UM2884 (1MB PDF) 문서에는 각 센서의 LPn 핀을 통해 I²C 통신을 개별적으로 활성화하고 고유한 주소를 할당하여 동일한 I²C 버스에서 여러 개의 VL53L5CX 센서를 사용하는 방법이 설명되어 있습니다.

VL53L5CX의 I²C 인터페이스는 I²C 고속 모드(400kHz) 표준을 준수합니다.

센서 구성 및 제어

다른 많은 장치에 대한 정보와는 달리, ST는 VL53L5CX의 구성 및 제어에 대한 레지스터 맵, 설명 또는 기타 문서를 공개적으로 제공하지 않았습니다. 대신, 센서와의 통신은 ST의 VL53L5CX ULD API (STSW-IMG023)를 통해 이루어지도록 설계되었으며, 이 API는 저수준 인터페이스를 처리하는 C 함수 집합입니다. VL53L5CX를 사용하려면 API 문서의 정보를 활용하여 원하는 호스트 플랫폼에서 실행되도록 API를 사용자 정의할 수 있습니다. 또는 API 소스 코드를 참고하여 자체 구현을 진행할 수도 있습니다.

VL53L5CX를 아두이노 호환 컨트롤러와 함께 사용하려면 SparkFun에서 제공하는 VL53L5CX 아두이노 라이브러리를 사용해 볼 수 있습니다. 이 라이브러리 는 ST의 API를 아두이노 플랫폼에 맞게 포팅한 것입니다. 설치하려면 아두이노 라이브러리 관리자에서 "SparkFun VL53L5CX"를 검색하세요. ( 참고: 아두이노 우노를 포함한 8비트 마이크로컨트롤러는 일반적으로 VL53L5CX를 사용하기에 충분한 RAM이나 프로그램 메모리가 없으므로, 이 라이브러리는 32비트 RP2040이나 ESP32와 같은 더 강력한 MCU에서 사용하는 것이 좋습니다.)

 

명세서

치수

크기:무게:

0.5″ × 0.7″ × 0.1″ 1

0.5g 1

일반 사양

해결:최대 범위:최소 범위:인터페이스:최소 작동 전압:최대 작동 전압:공급 전류:

1mm

400cm²​

2cm

아이²씨

2.8V

5.5V

100mA 3

식별 표시

PCB 개발 코드:기타 표시:

irs18a

0J13648

참고:

1선택적 헤더를 포함하지 않은 경우.2유효 사거리는 구성, 대상 및 환경에 따라 달라집니다.3기본 설정으로 능동 범위 탐색 시 일반적인 평균 전류이며, 최대 전류는 150mA에 달할 수 있습니다.

 

 

Resources

File downloads

• VL53L5CX datasheet (3MB pdf)
• Schematic diagram of the VL53L5CX Time-of-Flight 8×8-Zone Distance Sensor Carrier with Voltage Regulator, 400cm Max (102k pdf)
• Dimension diagram of the VL53L5CX Time-of-Flight 8×8-Zone Distance Sensor Carrier with Voltage Regulator, 400cm Max (293k pdf)
• 3D model of the VL53L5CX Time-of-Flight 8×8-Zone Distance Sensor Carrier with Voltage Regulator, 400cm Max (4MB step)
• Drill guide for the VL53L5CX Time-of-Flight 8×8-Zone Distance Sensor Carrier with Voltage Regulator, 400cm Max (23k dxf)
• This DXF drawing shows the locations of all of the board's holes.
• User manual UM2884: A guide to using the VL53L5CX multizone Time-of-Flight ranging sensor with wide field of view Ultra Lite Driver (ULD) (1MB pdf)
• UM10204 I²C-bus specification and user manual (1MB pdf)
• The official specification for the I²C-bus, which is maintained by NXP.

Recommended links

• VL53L5CX documentation
• ST's product page for the VL53L5CX time-of-flight multizone ranging sensor IC, with links to its most up-to-date datasheet, software, and other resources.
• VL53L5CX ULD API (STSW-IMG023)
• ST's Ultra Lite Driver API (application programming interface) for the VL53L5CX.
• SparkFun VL53L5CX Arduino Library
• This Arduino library by Sparkfun is a port of ST's VL53L5CX ULD API that works with the Arduino platform.

 

 

다바이스 마트 

https://circuitdigest.com/microcontroller-projects/autonomous-high-speed-swerving-vehicle-using-the-vl53l5cx-sensor