El circuito integrado VCNL4200 de Vishay consiste en un detector de proximidad totalmente integrado que contiene un emisor infrarrojo y un sensor que permite la medida de proximidad, detector de luz ambiente, procesamiento de señal, un ADC de 16 bits para ALS y un convertidor de 16 bits para la detección de proximidad. En su Application Note "Designing the VCNL4200 Into en la aplicación" Vishay proporciona todos los pasos para un proyecto con este componente (*). En este artículo mostramos de forma resumida cómo trabajar con este componente.
En la función de detector de proximidad el VCNL4200 puede reconocer objetos a una distancia de hasta 1,5 metros.
El encapsulado que contiene los dos componentes básicos de la aplicación (sensor y emisor) permite su utilización en una infinidad de aplicaciones. El componente es extremadamente pequeño, midiendo sólo 8,0 mm x 1,8 mm x 3 mm, como muestra la figura 1.
La interfaz con un microcontrolador es hecha por una salida I2C serial, lo que posibilita la comunicación sencilla de este componente con el resto de la aplicación.
La función de función sleep permite que el componente permanezca en estado de muy bajo consumo hasta el momento en que ocurra un evento cerca que el "acorde" iniciando rápidamente el procesamiento.
En la figura 2 tenemos el diagrama de bloques de este componente así como su pinagem.
El emisor infrarrojo trabaja con un pico de emisión de 940 nm. El dispositivo incluye lentes que elevan el pico y la sensibilidad de modo que se obtiene un ángulo estrecho de detección de sólo +/- 15º para el emisor y +/- 30º para el sensor, como muestran las curvas de la figura 3.
El sensor de luz ambiental tiene una curva de respuesta que se aproxima bastante a la curva de respuesta del ojo humano de 400 nm a 700 nm. De hecho, este sensor tiene una curva de 430 nm a 610 nm con pico en 540 nm.
En la figura 4 tenemos un circuito típico de aplicación de este componente.
En la figura 5 mostramos cómo el componente debe ser montado de modo que funcione apropiadamente, teniendo en cuenta las dimensiones de las ventanas por las cuales deben pasar las radiaciones emitidas y reflejadas.
En la operación el emisor IR trabaja con una corriente de 800 mA. Sin embargo, como se emiten pulsos de corta duración, con sólo 1/160 del ciclo completo, el consumo medio es de sólo 5,3 mA.
Para una operación normal de detección de proximidad, los pulsos se emiten a intervalos de 300 ms sólo, lo que corresponde a un ciclo activo de sólo 1/1280 el consumo medio es de sólo 0,67 mA.
Más información sobre este modo de funcionamiento se puede obtener en el application note de Vishay.
En el gráfico de la figura 6 tenemos la corriente de los pulsos en función de su duración.
Un starter kit se puede obtener en el Mouser, ayudando en la evaluación y desarrollo de aplicaciones.
El VCNL4200 tiene las siguientes aplicaciones posibles:
- Sistemas de detección de colisión en robots y juguetes
- Sensores de aparcamiento
- Detectores de presencia
- Detectores de proximidad en lavabos
- Controles de iluminación en pasillos y pasillos
