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Il successo dei sensori Time of Flight

I tre motivi del successo di un sensore del più piccolo sensore ToF sul mercato capace di raggiungere i 4 metri di distanza.

di Fonte ST 29-10-20
I sensori ToF funzionano emettendo fotoni da un VCSEL, quindi aspettano che la luce rimbalzi su un oggetto e torni indietro. La distanza tra il sensore e l'oggetto viene quindi determinata dal tempo impiegato dai fotoni per compiere un viaggio di andata e ritorno.

Dai tempi del suo lancio nel 2016, il VL53L0X è rimasto ToF più piccolo al mondo grazie alla tecnologia di confezionamento interna all'avanguardia che consente l'integrazione di un VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) personalizzato e del suo driver, un ricevitore SPAD (Single-Photon Avalanche Diode) e tutti i circuiti necessari in un modulo all-in-one.

Poche settimane fa, il nuovo componente si è meritato anche il Gold Level Innovation Award al Sensors Expo and Conference. La sua popolarità deriva dal fatto di basare su molte delle caratteristiche originali del componente il nuovo aumento delle prestazioni. Tre caratteristiche, in particolare, concorrono al successo del VL53L1X.

Uno dei motivi principali alla base del massiccio aumento della portata è l'integrazione di una lente davanti all'estremità ricevente del sensore. La lente aiuta a collimare la luce che torna al sensore, il che significa che il recettore può rilevare i fotoni emessi dal laser e di ritorno da una distanza maggiore, aumentando così la portata del dispositivo. Significa anche che il VL53L1X è meno influenzato dalla luce ambientale intensa poiché l'obiettivo può filtrare meglio i raggi parassiti ambientali per rilevare meglio i fotoni che stanno tornando indietro.

Oltre ad aumentare la robustezza del sensore contro le interferenze ambientali, l'obiettivo consente anche una regione di interesse (ROI) programmabile. Offrire una funzionalità hardware, come una regione di interesse programmabile, è notevole, ma pone il problema della gestione di registri e istruzioni per sfruttare efficacemente questa tecnologia. ST ha quindi sviluppato STSW-IMG007, un insieme di funzioni C che fungono da API (Application Programming Interface) pensato per facilitare il lavoro degli sviluppatori che cercano di sfruttare le caratteristiche del sensore.

Il nuovo sensore ToF può essere completamente autonomo, il che significa che è possibile mettere in stop il resto del sistema e beneficiare di enormi risparmi energetici. I programmatori chiamano semplicemente la funzione e definiscono la frequenza con cui il sensore controllerà l'attività (ad esempio, ogni secondo).

Il VL53L1X si risveglierà automaticamente, in base all'intervallo specificato, e se rileva attività, come qualcuno in arrivo o in partenza, genererà un interrupt per riattivare il microcontrollore host. Pertanto, la modalità autonoma a basso consumo può essere particolarmente utile per PC o smartphone che accendono il display quando l'utente si avvicina alla macchina, ad esempio.

Gli sviluppatori devono solo scaricare il pacchetto software X-CUBE-53L1A1, che include API, driver, livelli di astrazione hardware e persino le applicazioni precompilate per entrambe le schede Nucleo.

(lo)