O circuito integrado VCNL4200 da Vishay consiste num detector de proximidade totalmente integrado, contendo um emissor infravermelho e um sensor que permite a medida de proximidade, detector de luz ambiente, processamento de sinal, um ADC de 16 bits para ALS e um conversor de 16 bits para detecção de proximidade. No seu Application Note “Designing the VCNL4200 Into na Application” a Vishay fornece todos os passos para um projeto com este componente (*). Neste artigo mostramos de forma resumida como trabalhar com este componente.
Na função de detector de proximidade o VCNL4200 pode reconhecer objetos a uma distância de até 1,5 metros.
O encapsulamento contendo os dois componentes básicos da aplicação (sensor e emissor) permite sua utilização numa infinidade de aplicações. O componente é extremamente pequeno, medindo apenas 8,0 mm x 1,8 mm x 3 mm, conforme mostra a figura 1.
O interfaceamento com um microcontrolador é feito por uma saída I2C serial, o que possibilita uma comunicação simples deste componente com o restante da aplicação.
O recurso da função sleep permite que o componente permaneça em estado de muito baixo consumo até o momento em que ocorra um evento nas proximidades que o “acorde” iniciando rapidamente o processamento.
Na figura 2 temos o diagrama de blocos deste componente assim como sua pinagem..
O emissor infravermelho trabalha com um pico de emissão de 940 nm. O dispositivo inclui lentes que elevam o pico e a sensibilidade de modo que se obtém um ângulo estreito de detecção de apenas +/-15º para o emissor e +/- 30º para o sensor, como mostram as curvas da figura 3.
O sensor de luz ambiente tem uma curva de resposta que se aproxima bastante da curva de resposta do olho humano de 400 nm a 700 nm. De fato, este sensor tem uma curva de 430 nm a 610 nm com pico em 540 nm.
Na figura 4 temos um circuito típico de aplicação deste componente.
Na figura 5 mostramos como o componente deve ser montado de modo que funcione apropriadamente, levando em conta as dimensões das janelas pelas quais devem passar as radiações emitidas e refletidas.
Na operação o emissor IR trabalha com uma corrente de 800 mA. No entanto, como são emitidos pulsos de curta duração, com apenas 1/160 do ciclo completo, o consumo medi é de apenas 5,3 mA.
Para uma operação normal de detecção de proximidades, os pulsos são emitidos em intervalos de 300 ms apenas, o que corresponde a um ciclo ativo de apenas 1/1280 o consumo médio é de apenas 0,67 mA.
Mais informações sobre este modo de operação podem ser obtidas no application note da Vishay.
No gráfico da figura 6 temos a corrente dos pulsos em função da sua duração.
Um starter kit pode ser obtido na Mouser, ajudando na avaliação e desenvolvimento de aplicações.
O VCNL4200 tem as seguintes aplicações possíveis:
- Sistemas de detecção de colisão em robôs e brinquedos
- Sensores de estacionamento
- Detectores de presença
- Detectores de proximidades em lavatórios
- Controles de iluminação em corredores e passagens
