Sensor de Distancia TOF con Campo de Visión de 3 Canales – OPT3101

Esta placa cuenta con un módulo sensor de proximidad y distancia de tiempo de vuelo de 3 canales, basado en el circuito integrado OPT3101 de Texas Instruments. A diferencia de los sensores IR convencionales, que utilizan la intensidad de la luz reflejada para estimar la distancia a un objeto, esta placa emite luz infrarroja de 940 nm pulsada a 10 MHz y mide la fase (retardo) de la señal reflejada, que corresponde a la distancia al objetivo. También mide la amplitud de la señal, que indica el brillo, la reflectividad y la proximidad del objeto.

Esta placa cuenta con tres canales que cubren aproximadamente de 50° a 60° cada uno, lo que proporciona al sensor un amplio campo de visión (FOV). En condiciones favorables, el sensor puede medir objetos a distancias de hasta 1 m. Las mediciones de distancia están disponibles a través de la interfaz I²C del sensor, que también se utiliza para configurarlo.

La placa puede alimentarse con una fuente de alimentación de 2,5 V a 5,5 V. Los reguladores integrados suministran la tensión lógica de 3,3 V al OPT3101. La placa incluye un circuito que cambia el reloj I²C y las líneas de datos al mismo nivel de voltaje lógico que el VIN suministrado, lo que hace que sea sencillo interconectar la placa con sistemas de 3,3 V o 5 V, y el espaciado de pines de 0,1″ de la placa hace que sea fácil de usar con placas de pruebas sin soldadura estándar y placas perforadas de 0,1″.

Detalles del item #3412:

Especificaciones:

• Dimensiones: 27,9 mm × 30,5 mm
• Peso sin pines del conector: 2,7 g
• Voltaje de funcionamiento: de 2,5 V a 5,5 V
• Canales del sensor: 3 (cada uno con un campo de visión de aproximadamente 50° a 60° para un campo de visión combinado de casi 180°)
• Corriente de alimentación: 130 mA (promedio típico durante el funcionamiento en modo de alto brillo con una fuente de alimentación de 3,3 V)
• Rango de medición de distancia: hasta 1 m (depende del objetivo; consulte la sección de preguntas frecuentes para obtener más información sobre la precisión de la medición de distancia)

Conexiones:

Para usar la placa OPT3101 se necesitan cuatro conexiones: GND, VIN, SDA y SCL. El pin VIN debe conectarse a una fuente de 2,5 V a 5,5 V, y GND a 0 V. Los pines I²C de la placa (SCL y SDA) deben conectarse a un bus I²C que funcione al mismo nivel lógico que VIN.

Pinout:

Comunicación I²C

El OPT3101 se puede configurar, controlar y consultar a través del bus I²C. Los variadores de nivel en las líneas de reloj I²C (SCL) y de datos (SDA) permiten la comunicación I²C con microcontroladores que operan al mismo voltaje que VIN. Puede encontrar una explicación detallada de la interfaz I²C del OPT3101 en la sección «Esclavo I²C» de la hoja de datos del OPT3101, e información más detallada sobre I²C en general en la especificación del bus I²C de NXP (PDF de 1 MB). La dirección esclava predeterminada de 7 bits del sensor es 0x58 (1011000 en binario).

Calibración

Cada placa incluye una EEPROM de 256 bytes que contiene una calibración de fábrica individualizada. El OPT3101 carga automáticamente la calibración al iniciarse. Esta calibración define una lectura de distancia de 100 mm que corresponde a un objeto ubicado a 100 mm del borde de la placa.

Recomendamos no realizar el procedimiento de calibración de diafonía interna descrito en la documentación de TI; su efecto ya se ha incorporado en los valores de diafonía de iluminación durante la calibración de fábrica.

Configuración

Las principales opciones de configuración disponibles para el OPT3101 son el canal, el brillo y la frecuencia de muestreo. Estas opciones se configuran mediante I²C y se pueden modificar entre muestras.

La configuración del canal determina qué par de LED IR se encenderá y, por lo tanto, la dirección en la que el sensor será más sensible a los objetos. Hay tres canales: TX0 (izquierda), TX1 (centro) y TX2 (derecha).

Hay dos configuraciones de brillo disponibles para los LED IR: bajo y alto (también conocidos como HDR0 y HDR1, respectivamente). El modo de bajo brillo solo funciona bien con objetos cercanos (a unos 20 cm). El modo de alto brillo funciona para distancias más largas, pero los objetos demasiado reflectantes o demasiado cercanos pueden saturar el sensor, impidiendo que mida la distancia. Puede configurar el OPT3101 para usar uno de estos brillos o un modo de brillo adaptativo, donde selecciona automáticamente entre brillo bajo o alto.

Las mediciones realizadas por el OPT3101 se dividen en unidades básicas llamadas fotograma o muestra. Cada fotograma tiene una configuración específica, pero puede cambiarla entre fotogramas. Puede configurar el OPT3101 para que inicie fotogramas continuamente o para que espere la señal antes de iniciar un fotograma (modo monoshot). Al completar un fotograma, puede leer sus resultados en los registros de salida del OPT3101.

Cada fotograma consta de un número configurable de subfotogramas que tardan 0,25 ms cada uno. Los resultados de cada subfotograma se promedian. Al aumentar el número de subfotogramas, puede reducir el ruido de las mediciones, pero los fotogramas serán más lentos. El número de subtramas puede ser cualquier potencia de 2, desde 1 hasta 4096.

Para más detalles sobre cómo configurar e inicializar el OPT3101, consulte la biblioteca de Arduino para el OPT3101 o su hoja de datos.

Código de ejemplo

Está disponible una biblioteca básica de Arduino para el OPT3101, que permite conectar este sensor a un controlador Arduino o compatible con Arduino. La biblioteca y los ejemplos incluidos facilitan la configuración del OPT3101 y la lectura de los datos de distancia mediante I²C.