Description

Diese Platine ist ein Carrier- und Breakout-Board für den ST VL53L8CX, einen Time-of-Flight-Abstandssensor, der die Laufzeit von Infrarot-Laserpulsen (940 nm, Class 1, augensicher) zur Distanzmessung nutzt. Der Sensor erfasst absolute Abstände weitgehend unabhängig von Farbe, Textur oder Reflexionsverhalten des Ziels. Über ein konfigurierbares 4×4- oder 8×8-Zonenraster mit 45°×45° Sichtfeld (65° diagonal) lassen sich einfache Tiefenkarten erstellen. Gegenüber dem Vorgänger VL53L5CX bietet der VL53L8CX eine verbesserte Leistung bei Umgebungslicht sowie eine zusätzliche SPI-Schnittstelle.

Typische Anwendungsfelder sind Distanzmessung, Anwesenheitserkennung, Hinderniserfassung und zonenbasierte Umgebungsauswertung, vorzugsweise mit leistungsfähigen 32-Bit-Plattformen wie RP2040 oder ESP32.

VIN akzeptiert 3,2 V bis 5,5 V. Die integrierten Spannungsregler liefern daraus 1,8 V (CORE/IOVDD) und 3,3 V (AVDD). Alle I/O-Leitungen sind pegelgewandelt, sodass 3,3-V- und 5-V-Systeme direkt angebunden werden können. Konfiguration und Messwertabruf erfolgen über I²C (bis 1 MHz) oder SPI (bis 3 MHz, empfohlene Mindestfrequenz 1,1 MHz). Mehrere Sensoren am selben Bus lassen sich über den LP-Pin einzeln adressieren.

Vor der Inbetriebnahme ist das Datenblatt des VL53L8CX zu lesen und eine eventuell vorhandene Schutzfolie vom Sensor-IC zu entfernen. Kommunikationsleitungen sollten unter 8 cm lang gehalten und die Anzahl weiterer Busteilnehmer begrenzt werden, da der Pegelwandler dieser Platine empfindlicher auf externe Lasten reagiert als bei vergleichbaren Boards. Da ST keine öffentliche Registerbeschreibung bereitstellt, ist die VL53L8CX ULD API (STSW-IMG040) der vorgesehene Konfigurationsweg. Aufgrund eines Programmspeicherbedarfs von typischerweise mehr als 90 KB ist das Produkt für 8-Bit-Mikrocontroller nicht geeignet.

Die Platine ist pin-kompatibel zu den Pololu-Trägerplatinen für VL53L5CX und VL53L7CX, sodass ein Austausch meist ohne Hardwareänderungen möglich ist. Für Anwendungen ohne Multi-Zonen-Anforderung stehen alternativ der VL53L1X, VL53L0X und VL6180X zur Verfügung.

Merkmale im Überblick

• Träger- und Breakout-Platine für den ST Microelectronics VL53L8CX
• Time-of-Flight-Distanzsensor mit Multi-Zonen-Messung
• Messung absoluter Distanzen zu mehreren Zielen gleichzeitig
• Tiefenkartendaten mit bis zu 8×8 Auflösung
• Konfigurierbares Raster mit 4×4 oder 8×8 Zonen
• Reichweite bis 4 m unter günstigen Bedingungen
• Auflösung von 1 mm
• Verbesserte Leistung bei Umgebungslicht gegenüber früheren Sensoren
• I²C-Betrieb bis 1 MHz
• SPI-Betrieb bis 3 MHz
• Zusätzliche Pins für Interrupt und externe Synchronisation
• Integrierte Spannungsregler für 1,8 V und 3,3 V
• Integrierter Pegelwandler für I/O-Leitungen auf VIN-Niveau
• Betrieb mit einer einzelnen Eingangsspannung von 3,2 V bis 5,5 V
• 0,1″-Pinraster für Steckbretter und Lochrasterplatinen
• Zwei Montagebohrungen für #2- und M2-Schrauben
• Vollständig mit SMD-Bauteilen bestückt ausgeliefert

Kompatibilität

• Mikrocontroller- und Logiksysteme mit 3,2 V bis 5,5 V Versorgung an VIN
• I²C-Systeme mit Logikpegel entsprechend VIN
• SPI-Systeme mit Logikpegel entsprechend VIN
• 5-V-Systeme durch integrierten Pegelwandler
• 3,3-V-Systeme durch integrierten Pegelwandler
• Standard-Steckbretter mit 0,1″-Raster
• 0,1″-Lochrasterplatinen
• Pin-kompatibel zu vielen Anwendungen mit den Pololu-Trägerplatinen für VL53L5CX und VL53L7CX, da Power- und I²C-Pins gleich angeordnet sind
• Softwareseitig in vielen Fällen mit geringem Anpassungsaufwand als Upgrade von VL53L5CX oder VL53L7CX nutzbar, da die APIs ähnlich aufgebaut sind
• Nicht empfohlen für typische 8-Bit-Mikrocontroller wegen RAM- und Programmspeicherbedarf

Technische Daten

• Produktname: Pololu VL53L8CX Time-of-Flight 8×8-Zone Distance Sensor Carrier with Voltage Regulators, 400cm Max
• Kategorie: Sensor, Trägerplatine, Breakout-Board
• Einsatzbereich: Distanzmessung, Multi-Zonen-Erfassung, Tiefenkarten mit niedriger Auflösung, Mikrocontroller-Projekte, eingebettete Systeme, Robotik, Elektronikentwicklung
• Sensor: ST Microelectronics VL53L8CX
• Messprinzip: Time-of-Flight
• Technologie: FlightSense
• Emitter: 940 nm unsichtbarer Class 1 VCSEL, augensicher
• Detektor: SPAD-Empfangsarray
• Maximale Reichweite: 4 m beziehungsweise 400 cm beziehungsweise 13 ft
• Minimale Reichweite: 20 mm beziehungsweise 2 cm beziehungsweise 0,8 in
• Auflösung: 1 mm
• Zonenauflösung: 4×4 oder 8×8
• Ausgabeformat bei I²C oder SPI: Histogramm
• Typisches diagonales Sichtfeld: 65°
• Typisches horizontales Sichtfeld: 45°
• Typisches vertikales Sichtfeld: 45°
• Betriebsspannung: 3,2 V bis 5,5 V
• Mindestbetriebsspannung: 3,2 V
• Maximale Betriebsspannung: 5,5 V
• Typischer Stromverbrauch im aktiven Messbetrieb: 100 mA
• Spitzenstrom: bis 150 mA
• Versorgungsstrom abhängig von Konfiguration, Ziel und Umgebung
• I²C-Schnittstelle: bis 1 MHz, Fast Mode Plus kompatibel
• SPI-Schnittstelle: bis 3 MHz
• Empfohlene praktische Mindest-SPI-Frequenz laut Angabe: über etwa 1,1 MHz
• Default-I²C-7-Bit-Adresse beim Einschalten: 0101001b
• Abmessungen: 0,5″ × 0,9″ × 0,1″ beziehungsweise 13 mm × 23 mm × 3 mm
• Gewicht ohne Stiftleisten: 0,7 g beziehungsweise 0,03 oz
• CORE/IOVDD: geregelter 1,8-V-Ausgang, bis etwa 50 mA für externe Komponenten
• AVDD: geregelter 3,3-V-Ausgang, bis etwa 200 mA für externe Komponenten
• AVDD-Hinweis: Bei VIN unter etwa 3,4 V sinkt AVDD unter den Nennwert von 3,3 V; der VL53L8CX akzeptiert AVDD jedoch ab 3,13 V
• VIN: Haupteingang für 3,2 V bis 5,5 V; Pegelwandler zieht I/O-Leitungen standardmäßig auf dieses Niveau
• GND: Masseanschluss 0 V; gemeinsame Masse mit I²C- oder SPI-Steuerquelle erforderlich
• SDA/MOSI: pegelgewandelte I²C-Datenleitung und SPI-Daten-Eingang
• SCL/MCLK: pegelgewandelte I²C- beziehungsweise SPI-Taktleitung
• MISO: pegelgewandelter SPI-Daten-Ausgang
• CS: pegelgewandelter SPI-Chip-Select, low-aktiv, standardmäßig auf High gezogen, fallende Flanke zum Start der SPI-Kommunikation erforderlich
• INT: pegelgewandelter programmierbarer Interrupt-Ausgang
• SPI/I2C: pegelgewandelter Auswahlpin für SPI oder I²C, standardmäßig High für SPI, Low für I²C; kann auch zum Rücksetzen der I²C-Schnittstelle umgeschaltet werden
• LP: pegelgewandelter I²C-Disable-Eingang, low-aktiv, standardmäßig High; Low deaktiviert I²C-Kommunikation und wird typischerweise beim Ändern von I²C-Adressen verwendet
• SYNC: pegelgewandelter externer Synchronisationspin; steigende Flanke kann eine einzelne Distanzmessung auslösen
• Erforderliche I²C-Logikverbindungen: mindestens SDA und SCL sowie SPI/I2C auf Low
• Typische SPI-Logikverbindungen: MCLK, MOSI, MISO und CS
• Alle I/O-Pins des VL53L8CX werden durch den Pegelwandler standardmäßig hochgezogen
• Montagebohrungen: geeignet für #2- und M2-Schrauben

Sonstige Daten

• Vor der Verwendung wird das sorgfältige Lesen des VL53L8CX-Datenblatts empfohlen
• Das Produkt kann mit einer Schutzfolie über dem Sensor-IC ausgeliefert werden; diese muss für eine korrekte Messfunktion entfernt werden
• Das Produkt arbeitet unabhängig von der verwendeten Schnittstelle mit VIN an 3,2 V bis 5,5 V und GND an 0 V
• Für I²C kann der SPI/I2C-Pin praktisch mit dem benachbarten GND-Pin verbunden werden, etwa über Stiftleisten und einen Kurzschlussstecker
• Die Pegelwandlerschaltung dieses Trägerboards reagiert empfindlicher auf externe Lasten als die Pegelwandler vieler anderer I²C-Platinen des Herstellers
• Kommunikationsleitungen sollten daher kurz gehalten werden, vorzugsweise unter 3 Zoll beziehungsweise 8 cm
• Die Anzahl weiterer Geräte am gleichen I²C- oder SPI-Bus sollte begrenzt werden
• In bestimmten Fällen kann eine kleine Zusatzkapazität im Bereich einiger zehn Pikofarad an den Schnittstellenleitungen unerwünschte Signaloszillationen reduzieren
• Zu hohe Zusatzkapazität kann die Kommunikationsgeschwindigkeit verringern oder andere Probleme verursachen
• Für die Konfiguration und Steuerung stellt ST keinen frei veröffentlichten Registersatz mit vollständiger Dokumentation bereit
• Die Kommunikation ist für die Nutzung mit der ST VL53L8CX ULD API STSW-IMG040 vorgesehen
• Die API besteht aus C-Funktionen zur Low-Level-Ansteuerung
• Die API kann für eine gewünschte Host-Plattform angepasst werden
• Alternativ kann der API-Quellcode als Grundlage für eine eigene Implementierung dienen
• Der VL53L8CX ist im Wesentlichen eine weiterentwickelte Version des VL53L5CX mit gleicher Multi-Zonen-Funktion und gleichem Sichtfeld
• Gegenüber dem VL53L5CX bietet der VL53L8CX bessere Leistung bei Umgebungslicht und SPI-Unterstützung bis 3 MHz, was Initialisierung und Datenerfassung beschleunigen kann
• Der VL53L7CX ist ähnlich, besitzt jedoch ein breiteres Sichtfeld und eine etwas geringere Reichweite
• Diese Trägerplatine ist größer als die Trägerplatinen für VL53L5CX und VL53L7CX

Lieferumfang

• 1 × Pololu VL53L8CX Time-of-Flight 8×8-Zone Distance Sensor Carrier
• SMD-Bauteile vormontiert, einschließlich VL53L8CX
• Hinweis: Stiftleisten nicht enthalten, Buchsenleisten nicht enthalten, Schrauben nicht enthalten

Links

• VL53L8CX Datenblatt
• Schaltplan als PDF
• Abmessungen als PDF
• 3D-Modell als STEP-Datei
• Bohrdaten als DXF-Datei
• UM3109 Leitfaden zur Verwendung des VL53L8CX
• I²C-Bus-Spezifikation UM10204
• ST Produktseite VL53L8CX
• STSW-IMG040 ULD API

Gewicht Brutto (in kg):	0.003
Zolltarifnummer:	85414995
Artikelnummer:	POL3419
Herkunftsland:	USA
Hersteller:	Pololu
Hersteller Produktnummer:	3419