Lição 78: Exibir distância do VL53L0X no LCD | Curso Arduino Passo a Passo

Lição 78: Exibir distância do VL53L0X no LCD | Curso Arduino Passo a Passo

Este guia demonstra como construir um medidor de distância a laser de precisão usando o sensor de tempo de voo VL53L0X e um display LCD 16x2 com módulo I2C. Este projeto é perfeito para makers que desejam adicionar medição de distância precisa e sem contato às suas criações. O VL53L0X usa um laser para medir distância, tornando-o ideal para aplicações onde sensores ultrassônicos podem ter dificuldades, como medir o nível de enchimento de um tanque ou detectar a posição exata de um objeto em uma esteira transportadora.

Aqui estão algumas maneiras práticas de usar este projeto:

• Alimentador Automático para Animais de Estimação: Meça o nível de ração em um recipiente para acionar um reabastecimento ou enviar uma notificação.
• Lixeira Inteligente: Detecte o quão cheia a lixeira está e alerte quando precisar ser esvaziada.
• Medidor de Altura DIY: Crie uma ferramenta de medição precisa para objetos pequenos ou para acompanhar o crescimento de uma criança.
• Assistente de Estacionamento: Construa um sistema de sensor para ajudar no estacionamento preciso em uma garagem ou espaço apertado.
• Robótica: Use-o em um robô para detectar obstáculos ou medir a distância até uma parede para navegação.

Hardware Necessário

• Placa Arduino (ex.: Uno)
• Sensor de Distância a Laser VL53L0X
• Display LCD 1602 com Módulo I2C
• Cabos Jumper

Guia de Conexões

As conexões para este projeto são simples, graças ao protocolo I2C, que permite que tanto o LCD quanto o sensor se comuniquem pelos mesmos dois fios. O sensor VL53L0X requer uma fonte de alimentação de 5V, que é obtida diretamente do pino de 5V do Arduino. Para garantir que o sensor tenha uma fonte de alimentação estável, um pino adicional é usado como VCC secundário. (no vídeo em 00:27)

Aqui está o diagrama de conexões:

As conexões são as seguintes:

• VL53L0X VCC -> Arduino 5V e Pino 13 (O pino 13 é configurado como saída digital para fornecer estabilidade extra de energia).
• VL53L0X GND -> Arduino GND.
• VL53L0X SCL -> Arduino SCL (A5).
• VL53L0X SDA -> Arduino SDA (A4).
• LCD I2C VCC -> Arduino 5V.
• LCD I2C GND -> Arduino GND.
• LCD I2C SCL -> Arduino SCL (A5).
• LCD I2C SDA -> Arduino SDA (A4).

Se você estiver usando um modelo diferente de Arduino, os pinos I2C podem estar localizados em outro lugar. Os pinos SDA e SCL geralmente estão identificados diretamente na placa. (no vídeo em 02:42)

Explicação do Código

O código foi projetado para ser simples de configurar. As principais partes configuráveis pelo usuário estão no topo do sketch. (no vídeo em 04:18)

Primeiro, definimos uma constante para o pino de energia extra. Isso é usado para fornecer uma alimentação limpa de 5V ao sensor.

const int vcc2 = 13; // Pino VCC extra para o sensor VL53L0X

Em seguida, criamos uma instância da biblioteca do LCD e definimos seu endereço I2C. Você pode encontrar esse endereço executando um sketch de varredura I2C, como mostrado no vídeo. (no vídeo em 03:26)

LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2); // Define o endereço do LCD como 0x3F para um display de 16 caracteres e 2 linhas

Finalmente, há uma variável que controla a unidade de medida. Você pode alterar esse valor para exibir a distância em milímetros ou centímetros.

const int type = 1; // Defina como 1 para milímetros, 2 para centímetros

Na função setup(), o pino VCC extra é configurado como saída e definido como HIGH para fornecer energia ao sensor. O LCD é então inicializado.

A lógica principal na função loop() lê a distância do sensor, limpa o LCD e imprime o valor junto com a unidade. Quando type é definido como 2, a distância é convertida de milímetros para um valor flutuante em centímetros para uma leitura mais precisa. (no vídeo em 06:47)

Demonstração ao Vivo do Projeto

Na demonstração, o sensor é testado contra uma régua para verificar sua precisão. O vídeo mostra que o sensor fornece leituras muito precisas, com apenas alguns milímetros de desvio. (no vídeo em 08:32)

É importante notar que o sensor tem um alcance máximo de cerca de 1,2 metros no modo de medição contínua. Quando o alvo está fora do alcance, o display mostrará um valor de 8190. (no vídeo em 09:53)

Outra observação importante é que o sensor pode fornecer leituras imprecisas em superfícies altamente reflexivas. Apontá-lo para um objeto brilhante pode causar erros significativos, enquanto apontá-lo para uma superfície fosca fornece resultados precisos. (no vídeo em 10:42)

O código também é compatível com diferentes variantes do módulo VL53L0X e LCDs maiores, como o modelo 2004, sem qualquer alteração na fiação. (no vídeo em 11:30)

Capítulos do Vídeo

• [00:05] Introdução ao projeto VL53L0X e LCD
• [00:27] Diagrama de fiação para o VL53L0X e LCD
• [02:51] Fiação detalhada em uma placa Arduino real
• [03:26] Verificação dos endereços I2C
• [04:18] Explicação do código e configuração
• [08:32] Demonstração ao vivo da medição de distância
• [09:53] Testando o alcance e as limitações do sensor
• [10:42] Precisão em diferentes superfícies
• [11:30] Teste com um módulo de sensor diferente e LCD maior

Imagens

VL53L0X 200cm range sensor-black

VL53L0X 200cm range sensor-blue

LCD1602-I2C display module with 4 wires

Arduino wiring for VL53L0X and LCD1602 I2C (4 wires LCD)

VL53L0x_pin_module

VL53L0x_pin_round_module

VL53L0X LCD1602 wiring 4

VL53L0X LCD1602 wiring 1

VL53L0X LCD1602 wiring 2

VL53L0X LCD1602 wiring 3

VL53L0X 200cm range sensor-black

VL53L0X 200cm range sensor-blue

LCD1602-I2C display module with 4 wires

Arduino wiring for VL53L0X and LCD1602 I2C (4 wires LCD)

VL53L0x_pin_module

VL53L0x_pin_round_module

VL53L0X LCD1602 wiring 4

VL53L0X LCD1602 wiring 1

VL53L0X LCD1602 wiring 2

VL53L0X LCD1602 wiring 3

/*
* Lesson 76-1: Using One single VL6180 Laser Distance Sensor with Arduino 
 * Adafruit code modified for this tutorial
 * by Ahmad Shamshiri at 22:22 on 
 * March 10-11, 2021 in Ajax, ON, Canada
 Please watch video instruction of this code: https://youtu.be/_H9D0czQpSI
 
View code for using two or more VL6180X sensors: https://robojax.com/course1/lecture76

  This video is part of Arduino Step by Step Course which starts here: https://youtu.be/-6qSrDUA5a8

 

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 * This code is "AS IS" without warranty or liability. Free to be used as long as you keep this note intact. * 
 * This code has been downloaded from Robojax.com
    This program is free software: you can redistribute it and/or modify
    it under the terms of the GNU General Public License as published by
    the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
    (at your option) any later version.

    This program is distributed in the hope that it will be useful,
    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
    GNU General Public License for more details.

    You should have received a copy of the GNU General Public License
    along with this program.  If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>. 
 */
#include <Wire.h>
#include "Adafruit_VL6180X.h"

Adafruit_VL6180X vl = Adafruit_VL6180X();

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  // wait for serial port to open on native usb devices
  while (!Serial) {
    delay(1);
  }
  
  Serial.println("Adafruit VL6180x test!");
  if (! vl.begin()) {
    Serial.println("Failed to find sensor");
    while (1);
  }
  Serial.println("Sensor found!");
}

void loop() {

  uint8_t range = vl.readRange();
  uint8_t status = vl.readRangeStatus();

  if (status == VL6180X_ERROR_NONE) {
    Serial.print("Range: "); Serial.print(range);
    Serial.println("mm");
  }
//  if(range <=76)
//  {
//    //do something
//  }

  // Some error occurred, print it out!
  
  if  ((status >= VL6180X_ERROR_SYSERR_1) && (status <= VL6180X_ERROR_SYSERR_5)) {
    Serial.println("System error");
  }
  else if (status == VL6180X_ERROR_ECEFAIL) {
    Serial.println("ECE failure");
  }
  else if (status == VL6180X_ERROR_NOCONVERGE) {
    Serial.println("No convergence");
  }
  else if (status == VL6180X_ERROR_RANGEIGNORE) {
    Serial.println("Ignoring range");
  }
  else if (status == VL6180X_ERROR_SNR) {
    Serial.println("Signal/Noise error");
  }
  else if (status == VL6180X_ERROR_RAWUFLOW) {
    Serial.println("Raw reading underflow");
  }
  else if (status == VL6180X_ERROR_RAWOFLOW) {
    Serial.println("Raw reading overflow");
  }
  else if (status == VL6180X_ERROR_RANGEUFLOW) {
    Serial.println("Range reading underflow");
  }
  else if (status == VL6180X_ERROR_RANGEOFLOW) {
    Serial.println("Range reading overflow");
  }
  delay(50);
}