Pololu VL53L4CD搭載ToF距離センサーモジュール

VL53L4CDは、940 nmクラスの赤外線レーザーパルスを利用した距離測定センサーです。発射されたレーザーが、最も近い物体にあたって反射するまでの時間を測定し、距離を正確に測定します。この方法では、測定結果の信頼性は、周囲の環境（色、形状、質感、反射率など）に依存しません。ただし、測定の範囲の上限に影響します。
周囲光が低い、目標の反射率が高いなどの条件を満たしているなどの好ましい条件の下では、1 mmから最大1200 mmまでの距離を、1 mmの分解能で測定することが可能です。また、センサーの使用目的によって、測定速度、最大距離、消費電力のバランスを選択することができます。詳しくは、VL53L3CDのデータシートを参照してください。

本モジュールは、VL35L3CDを使用するために必要な2.8 Vを供給する電圧レギュレータを搭載しています。そのため、2.6 V ～ 5.5 Vの電源を使用することができます。また、2.8 V電源は、VDDピンから利用可能で、最大100 mAを提供することができます。さらに、I²Cのクロック及び信号を供給される電圧にレベルシフトする回路も組み込まれています。そのため、外部とのやりとりが容易です。

ピンの間隔は、標準的な2.54 mmピッチです。M2 ネジを取り付ける事ができるネジ穴もついています。

特徴

• 動作電圧：2.6 V ～ 5.5 V
• 平均動作時電流：25 mA（設定や環境に依存し、最大で40 mAを消費します）
• 最大サンプリングレート：100 Hz
• 最大測定距離：1.2 m
• 解像度：1 mm
• 最小測定距離：1 mm
• 発光部：940 nm赤外線 Class 1 VCSEL（目に入っても安全）
• 受光部：SPAD（単一光子アバランシェダイオード）アレイ
• 通常時の全視野（FoV）：18°

さらに、自律的に低電力モードに移行するために、しきい値を設定して、割り込みをかける事ができます。その際、使用可能な割り込みのトリガーは、以下の通りです。
- 目標がしきい値より近い
- 目標がしきい値より遠い
- 検出範囲内の目標検知
- 検出範囲外の目標検知

仕様

• 大きさ：13 mm x 18 mm x 2 mm
• 重量（ヘッダピンを除く）：0.5 g
• 出力形式：I²C / 16 bit出力（例えば、測定結果が1050 mmであった場合、1050を2進数16桁で表した、0000010000011010を出力します）

使用方法

注意：使用前に、センサーICの保護シールを剥がしてください。剥がさないまま使用すると、適切に測定ができない可能性があります。

以下の写真に、ピン配置を示します。

それぞれのピンの役割を次の表に示します。

センサーのI²Cアドレスは、電源投入時に0101001bとなっています。特定のレジスタに書き込むことで他の値に変更することが可能ですが、新しいアドレスは、センサーがリセットされるか、電源がオフになると、初期の値に戻ります。STマイクロエレクトロニクスは、複数のVL53L0Xセンサーにそれぞれ異なる一意なアドレスを割り振ることで同じI²Cバス上で使用する方法を説明するアプリケーションノートを公開しています。このICは、Fast-mode Plus（1 MHz）通信規格に準拠しています。

センサーの設定とコントロール

STマイクロエレクトロニクスは、VL53L4CDに関するレジスタマップや説明を公開していません。代わりに、センサーとのやり取りには、STの提供するVL53L4CDウルトラライトドライバー（ULD） API（STSW-IMG026）を利用できます。これは、低レイヤーのインターフェースを実現するC言語の関数のセットです。VL53L4CD を使用するには、API ドキュメントの情報を使用して、選択したホスト プラットフォームで実行されるように API をカスタマイズできます。あるいは、API ソース コードを独自の実装のガイドとして使用することもできます。

さらに、VL53L4CD超低電力（ULP）API（STSW-IMG034）も用意されています。これは、センサを非常に低い電流消費（場合によっては100 μA未満）のより機能の少ない接近検出器として構成します。このモードでは、センサーは通常のように距離やその他のデータを出力しません。代わりに、ターゲットが検出されたときに割り込みを発生させます。 ULPドライバーと標準ドライバーを一緒に使用することで、VL53L4CDを低電力近接検出器として機能させつつ、ターゲットを検出すると正確な測距センサーに切り替わるようにすることができます。

サンプルコード

VL53L4X向けのArduinoライブラリがPololuから提供されており、ArduinoやArduino互換のボードで利用することができます。このライブラリを使えば、簡単にI²C通信で距離データをやり取りすることができます。また、使い方を学ぶためのサンプルスケッチも用意されています。

あるいは、Arudinoプラットフォーム上で動作する、STM32duinoのArduino向けライブラリを利用することもできます。Arduino IDEのライブラリマネージャで、「STM32duino VL53L4CD」と検索すると見つけることができます。こちらは、Pololuのものよりサイズが大きいですが、機能が多く、エラーチェックがより堅牢です。

資料

• VL53L4CDデータシート
• 回路図

メーカー希望価格：12.95ドル（税別）
販売元URL：https://www.pololu.com/...

商品コード: POLOLU-3692