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ST多区ToF:厉害的VL53L5,以及更厉害的L7、L8

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STMCU-管管 发布时间:2024-2-23 08:55


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所有ST多区飞行时间传感器有以下共同特点:
✦ 都使用直方图,并且拥有4X4或8X8个区域。
✦ 具备自主模式,无需与芯片进行交互。一旦设置了开始及中断时间,它会在触发事件出现时自动中断。
✦ 通过I2C接口,传输速率可达1兆赫。对于那些产生数据量巨大的应用就非常方便。
✦ 具备运动指示器,能够提醒您是否有动作发生。
✦ 具有相同的软件驱动程序,在STM32CubeMX环境中得到充分支持。
✦ 芯片尺寸相似,L8稍高一些。

光线范围广是L7的独特之处!我们将光线以60乘60度的锥形发射出去,形成了一个90度的视场角,从而获得更宽泛的光线范围。同时和L5一样,我们还添加了一个手势控制解决方案(STSW-IMG035软件包)这对某些人来说会非常有趣。

小知识——视场角
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如果我在谈论视场角理论时让你感到困惑,这里具体说明一下两个部分的区别。

在左边的红色图纸上,L7L5和L8形成了一个45度的光金字塔,如果你将其对准墙壁,就会形成一个正方形,而L7的光发射角度为60度,当光线照射到墙壁上时,覆盖的面积也就更大了。这60度光束照射的面积几乎是两倍。

从右边的图表可以看出,我们声称L8可以到达4米,并且在寻找人时可以辨认出距离为4米的区域。由于L7的光线更分散,所以它无法看得那么远,但是也能到3.5米左右的位置。

对于L8,我们对发射透镜进行了较大幅度的修改,采用了高效的光学衍射超构表面透镜技术,使其光学效果比L5更清晰。有了这个新的镜头,我们能够将VCSEL的功率提升三倍,同时仍然保证光安全,这不得不说是一个巧思!

我们添加了一个SPI接口,比I2C接口快20倍。所以,如果您有一个对时间敏感的应用程序,L8将是一个很好的选择。

我们还增加了一个自动停止功能,方便您在某些条件下更快地停止传感器并给出下一个命令。

小知识——超构表面(meta surface)
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ST已经完善打印透镜的能力,用新兴的行业术语来说就是超构表面(meta surface)。通过这项技术,基本上可以无需工具和模具、就可以轻松获得到没有任何瑕疵的透镜。而且,使用1300毫米的晶圆就能生产数千个这样的透镜,价格已经大大降低。在打印过程中,我们可以加入追溯性特征、对准特征,我们可以做很多事情。而对于购买飞行时间传感器(VL53L8)的用户而言,这意味着透镜更实惠,芯片更便宜,图像更清晰。堪称完美!

产品差异?
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现在让我们深入了解几款产品的细节
VL53L5:它具有45° X 45°视场角。封装尺寸:6.4mm x 3.0mm x1. 5mm。具有I ^2 C接口。

VL53L7与L5相比,驱动程序100%兼容,尺寸100%兼容,但是L7稍微更高一些。同样使用I ^2 C接口,由于光线能扩散更大的视场角,所以测距范围没有L5那么远,功耗略高。如果您已经为L5编写了代码,在L7上插入也可正常工作。

VL53L8型号与众不同。它具有与L5相同的视场角但是添加自动停止功能,并且具有一个外部同步引脚,添加了SPI接口——这些都是许多客户呼声很高的功能,芯片比L7更高一些,尺寸完全不同。所以,如果您需要从L5切换到L8,那硬件上的就需要一些修改,它的测距范围比L5或L7更远更有效,而且使用的功率更少,是不是很厉害!


那当L8的功耗配置为与L5相同时会发生什么呢?
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看看下图中的环境光条件,很明显你能看得更远,在某些条件下甚至可以看到的两倍距离,看到4米以内的人。

自主模式与连续模式不同之处在于,你可以告诉芯片你想每秒测量一次,每两秒一次,或者每周一次。

而且您可以选择集成时间。

但是,在一秒钟的积分时间中,如果你选择了5毫秒,你会发现无论是在暗处还是在亮处,L8比L5或L7能更远。这是因为vcsel获得了三倍的功率。但并不需要更多的功耗。L8是一款更出色的芯片。

功能细节

阈值功能
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所有多区域飞行时间传感器都具有阈值功能,你可以确定何时触发和响应阈值距离、信号速率和运动阈值,可以选择大于阈值、在两个阈值之间或者在窗口之外等等。

但关键是,当某个条件发生时,比如有人走过你的阈值时,它会触发中断。你的微控制器在触发之前可以完全休眠。传感器可以自行工作,并产生中断,实际上你可以有64个不同的中断,一个区域一个,或者将偶数区域用于距离阈值,奇数区域用于信号速率阈值,完全由你决定,非常灵活。

移动指示器是所有阈值的特例。

它的功能是比较两帧之间的差异。如果存在显著差异,它会触发中断。

如果它们基本相同,它只会进入睡眠状态,等待下一次范围,无论是每秒、每分钟还是每周一次。


您可以确定是否有任何有价值的内容发生了变化。它会唤醒您的MCU,您可以读取数据,了解发生了什么,并进行必要的操作。
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自动停止功能是VL53L8特有的功能。

但在某些应用中,当有人进入视野范围,您希望立即更改,重新配置传感器以执行不同的操作,您需要尽快停止传感器,以便它可以重新配置和设置。

我们找到了一个解决方法,那就是启用自动停止功能。用户进入传感器的视野范围,触发中断,传感器立即停止工作。这使得MCU能够重新配置传感器,以执行您想要的任何不同操作,并重新开始。

这是一种非常巧妙的节省时间的方式。虽然并不节省很多功耗,但它使系统能够更快地重新配置。

简单总结一下,ST拥有领先的飞行时间技术。

现在有两个新产品。

如果您的应用需要大视场角的支持,您可以选择VL53L7。

如果您想在高环境光下以更低的功耗获得更强的性能,您可以选择VL53L8。

此外,不要局限于我们上篇所列举的那些应用领域,您可以用这个芯片做更多的事情。

收藏 评论3 发布时间:2024-2-23 08:55

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3个回答
xu@xupt 回答时间:2024-2-25 19:24:01

想使用VL53开发产品,不知道能不能申请样品呀~~~

xu@xupt 回答时间:2024-2-25 19:25:00

好像要几个样品呀

xu@xupt 回答时间:2024-2-27 08:42:40

有没有更高分辨率的,例如1616甚至6464

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