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Lezione 21: Sensore di distanza Micro-LIDAR Time of Flight (VL53L0X)

In questa lezione imparerai a utilizzare il Raspberry Pi Pico W per misurare distanze con il sensore VL53L0X Micro-LIDAR Time of Flight. Ti guideremo nella configurazione della comunicazione I2C tra il Raspberry Pi Pico W e il sensore, e poi esploreremo come ottimizzare le impostazioni del sensore per ottenere prestazioni migliori. Imparerai anche ad adattare il budget temporale di misura e i periodi d’impulso VCSEL per migliorare la precisione e la portata.

Componenti necessari

Per questo progetto, sono necessari i seguenti componenti.

È sicuramente comodo acquistare un kit completo, ecco il link:

Nome	ELEMENTI NEL KIT	LINK
Universal Maker Sensor Kit	94	Universal Maker Sensor Kit

È anche possibile acquistarli separatamente dai link seguenti.

Introduzione componente	Link di acquisto
Raspberry Pi Pico W	ACQUISTA
Sensore di Distanza Micro-LIDAR Time of Flight (VL53L0X)	ACQUISTA
Breadboard	ACQUISTA

Collegamenti

Codice

Nota

Apri il file 21_vl53l0x_module.py nel percorso universal-maker-sensor-kit-main/pico/Lesson_21_VL53L0X_Module oppure copia questo codice in Thonny, quindi clicca su «Esegui script corrente» o premi semplicemente F5 per avviarlo. Per i tutorial dettagliati, consulta Apri ed Esegui Codice Direttamente.
Qui è necessario utilizzare il file vl53l0x.py. Verifica che sia stato caricato sul Pico W. Per il tutorial dettagliato, consulta Caricare le Librerie su Pico.
Ricordati di selezionare l’interprete «MicroPython (Raspberry Pi Pico)» nell’angolo in basso a destra.

import time
from machine import Pin, I2C
from vl53l0x import VL53L0X

print("setting up i2c")
id = 0
sda = Pin(20)
scl = Pin(21)

i2c = I2C(id=id, sda=sda, scl=scl)

print(i2c.scan())

# print("creating vl53lox object")
# Crea un oggetto VL53L0X
tof = VL53L0X(i2c)

# Pre: da 12 a 18 (inizializzato a 14 per default)
# Final: da 8 a 14 (inizializzato a 10 per default)

# Il measuting_timing_budget è un valore in ms: maggiore è il budget, più precisa sarà la lettura.
budget = tof.measurement_timing_budget_us
print("Budget was:", budget)
tof.set_measurement_timing_budget(40000)

# Imposta il periodo di impulso del laser VCSEL (vertical cavity surface emitting laser)
# per il tipo specificato (VL53L0X::VcselPeriodPreRange o VL53L0X::VcselPeriodFinalRange)
# al valore desiderato (in PCLK). Periodi più lunghi aumentano la portata potenziale del sensore.
# Valori validi: solo numeri pari.

# tof.set_Vcsel_pulse_period(tof.vcsel_period_type[0], 18)
tof.set_Vcsel_pulse_period(tof.vcsel_period_type[0], 12)

# tof.set_Vcsel_pulse_period(tof.vcsel_period_type[1], 14)
tof.set_Vcsel_pulse_period(tof.vcsel_period_type[1], 8)

while True:
    # Avvia la misurazione
    print(tof.ping() - 50, "mm")

    time.sleep_ms(100)  # Breve pausa di 0,1 secondi per ridurre l’utilizzo della CPU

Analisi del Codice

Configurazione dell’interfaccia I2C:

Il codice inizia importando i moduli necessari e inizializzando la comunicazione I2C. Il modulo machine viene utilizzato per configurare l’I2C con i pin corretti del Raspberry Pi Pico W.

Per maggiori informazioni sulla libreria vl53l0x, visita kevinmcaleer/vl53l0x.
```
import time
from machine import Pin, I2C
from vl53l0x import VL53L0X

print("setting up i2c")
id = 0
sda = Pin(20)
scl = Pin(21)
i2c = I2C(id=id, sda=sda, scl=scl)
print(i2c.scan())
```
Creazione dell’oggetto VL53L0X:

Viene creato un oggetto della classe VL53L0X, che sarà utilizzato per interagire con il sensore.
```
tof = VL53L0X(i2c)
```
Configurazione del timing budget di misura:

Viene impostato il timing budget, che determina la durata di ogni misurazione. Un budget maggiore consente una maggiore precisione.
```
budget = tof.measurement_timing_budget_us
print("Budget was:", budget)
tof.set_measurement_timing_budget(40000)
```
Impostazione dei periodi di impulso VCSEL:

Qui vengono definiti i periodi di impulso per il laser VCSEL. Questo parametro influisce su precisione e portata.
```
tof.set_Vcsel_pulse_period(tof.vcsel_period_type[0], 12)
tof.set_Vcsel_pulse_period(tof.vcsel_period_type[1], 8)
```
Ciclo di misurazione continua:

Il sensore misura continuamente la distanza e stampa i valori. Il metodo ping() della classe VL53L0X restituisce la distanza in millimetri. Una breve pausa riduce il carico della CPU.
```
while True:
    print(tof.ping() - 50, "mm")
    time.sleep_ms(100)
```