VL53L0X – Präzise Entfernungsmessung leicht gemacht!

Der VL53L0X Sensor

Der VL53L0X Sensor misst Entfernungen mithilfe eines Laserstrahls, der ausgesendet wird. Die Zeit, die der Laserstrahl benötigt, um zum Objekt zu gelangen und von diesem reflektiert zu werden, gibt Aufschluss über die Entfernung zum Objekt.

Die Kommunikation mit dem Sensor erfolgt über I²C (detailierte Erkärung) mittels der Pins SCL und SDA. Zusätzlich verfügt das Modul über einen XSHUT-Pin (auch Shutdown-Pin genannt), der verwendet wird, um das Modul durch ein LOW-Signal auszuschalten.

Der GPIO1-Pin des Sensors ist ein konfigurierbarer Pin, der in der Software mit einer bestimmten Funktion belegt werden kann. So kann der Pin zum Beispiel genutzt werden, um Interrupts zu erzeugen oder als Status-Ausgang zu dienen. Welche Funktion dieser Pin übernimmt, hängt von den Anforderungen des jeweiligen Projekts ab.

Technische Details:
  • Spannung: 2.8 – 5.5 Volt
  • Messbereich: 2 cm bis zu 2 Meter
  • Messzeit: 30 ms
  • Class 1 Laser: x940 nm VCSEL – IR Licht
  • Betriebstemperatur: -20 bis 70 °C
  • Sensortyp: Laser – Time of Flight (ToF)
  • Schnittstelle: I2C – Hex Adresse 0x29
VL52L0X Sensor Zeichnung

Wie funktioniert ein Time to Fligh Sensor?

Der VL53L0X ist ein Time-of-Flight (ToF) Sensor, der Entfernungen misst, indem er einen Laserstrahl aussendet und die Zeit misst, die dieser benötigt, um vom Ziel zurückzukehren. Der VL53L0X verwendet einen 940nm VCSEL-Emitter (Vertical Cavity Surface-Emitting Laser), der für das menschliche Auge völlig unsichtbar ist. In Kombination mit internen Infrarot-Filtern ermöglicht dieser Emitter eine größere Reichweite und höhere Immunität gegenüber Umgebungslicht.

Praxis Beispiel

In diesen Beispiel wird der VL53L0X Sensor an einen Wemos d1 mini angeschlossen. Wir verwenden 5 Volt und GND Pins für die Spannungsversorgung vom Sensor und für die I²C Kommunikation verwenden wir die Standard Pins D1 für SCL und D2 für den SDA Pin.

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Erweiterung bis zu 2 Meter Länge messen

Mit ein paar Zeilen Code können wir den Sensor so einstellen, dass er bis zu einer Länge von 2 Meter messen kann. Den Beispiel Code findet ihr auf Github.

– Signal Rate Limit: Reduzieren dieses Wertes (z. B. auf 0.1) macht den Sensor empfindlicher, kann aber bei reflektierenden oder sehr nahen Objekten zu Fehlern führen.

– Vcsel Pulse Period: Ändert die Pulsdauer des Lasers für die Reichweitenoptimierung

– Timing-Budget: Ein höheres Timing-Budget verbessert die Reichweite, verringert aber die Messgeschwindigkeit.

Standard Pins für I²C

Mikrocontroller SDA (Datenleitung) SCL (Clockleitung)
ESP8266 GPIO 4 (D2) GPIO 5 (D1)
Wemos D1 Mini GPIO 4 (D2) GPIO 5 (D1)
ESP32 GPIO 21 GPIO 22
Wemos D1 Mini ESP32 GPIO 21 GPIO 22
Arduino Nano ESP32 GPIO 7 GPIO 8
Arduino Nano A4 A5
Arduino UNO A4 A5
Arduino Mega 20 21

3D Model - Sensor Halter zum Download

3D Model VL52L0X Sensor Halter

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