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KST3420 和 KST3220用ST 的 FlightSenseToF传感器和STM32快速开发原型

2023-02-22 15:50:03 意法半导体博客 阅读:
KST3420 和 KST3220 是 ST 合作伙伴计划授权成员 KS Technologies(又称 KST)公司开发的测距传感器,也是 ST 飞行时间传感器的一个应用研究案例。在过去的四年里,这家产品制造和工程服务公司在多个国家部署了数千个各种用途的测距传感器下面,让我们来探讨 KST的故事,并学习他们的经验。

KST3420 KST3220 ST 合作伙伴计划授权成员 KS Technologies(又称 KST)公司开发的测距传感器,也是 ST 飞行时间传感器的一个应用研究案例。在过去的四年里,这家产品制造和工程服务公司在多个国家部署了数千个各种用途的测距传感器。例如,有些传感器用于监测主题公园垃圾箱满溢度,从而优化垃圾收集效率;还有一些则用于农场或智慧城市。此外,许多工程师还会对 KST3420 和 KST3220 的45 天原型开发周期给予好评,因为大多数原型开发通常需要几个月甚至几年的时间。下面,让我们来探讨 KST的故事,并学习他们的经验。R1lednc

1 章:具有挑战性的假设

破解难题—垃圾满溢度问题

KST的故事始于一个问题:测量垃圾箱内的垃圾满溢度,哪种方法最好? 这是一个棘手的问题,因为传感器必须在各种光照条件下和各种形状的容器内工作,同时必须有较长的电池续航时间。几年前,在 KST开始研发时,许多人无法确定哪种方法是检测垃圾箱满溢程度的最佳手段。有一位客户因为现有设备的检测准确度低,电池续航时间不尽人意,而找到KST。此外,该客户使用 Sigfox技术连接当前传感器和云端,因此需要支持Sub-G网络。R1lednc

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▲使用KST3520测量垃圾箱内的垃圾满溢度R1lednc

一决高下——光电二极管对决超声波阵列

当客户提出垃圾箱满溢度测量问题时,KST 的工程师正在用当时最小的飞行时间传感器 VL53L0X开发解决方案。因此,KST 找到一块 Nucleo 开发板和一个带有 MEMS传感器的 Nucleo Shield子板,向客户展示他们的解决方案。但是,客户还要求提供基于超声波传感器的原型方案,因为当时普遍的看法是超声波比SPAD(单光子雪崩二极管)的准确度更高。因此,KST对这两种产品进行大约两个月的对比测试。最终,VL53L0X以绝对优势胜出,客户毫不犹豫地选择了STR1lednc

一个崭新的世界——现场安装8,000个传感器

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▲使用KST3320测量填充水平R1lednc

在对决结束前,KST 得到了一个的产品原型,为产品开发打下了基础。事实上,该原型不仅有助于坐实 VL53L0X 的优势,还展示了 STM32的优势。客户看到定制设计与Nucleo 板使用相同的MCU,认为这样设计很有意义。这是一条明确的产业化路径,产生了 KST 的第一代测距传感器 KST3300KST 将其部署在 8,000 个垃圾箱中,并管理这个知识产权。因此,这家ST 合作伙伴可以将该测距传感器技术授权给其他公司,并不断地改进技术。另一方面,KST为客户提供维护和供货保证。R1lednc

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2 章:创新兴起

工程界——新的行业需求

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▲VL53L1R1lednc

随着 KST 向更多客户和地区展示设计,工程师还发现了更广泛的需求。例如,一些人不想要 Sigfox,而想用其他协议,其中许多人倾向于 LoRaWAN、低功耗蓝牙和 Wi-Fi。许多公司已经有了Sub-G网络,所以KST 不得不用Sub-G。此外,KST 的设计团队还为 KST3300 编写了驱动程序。虽然驱动软件帮助他们更快地发售产品,但在阳光直射或非常近的距离(0 毫米到 100 毫米之间)时,测距器性能出现了问题。最后,KST 希望延长测距器的电池续航时间,使其更具吸引力。R1lednc

揭开帷幕——采用 LoRa Sigfox

KST 开发了第二代测距器来克服这些挑战。该公司改用了Murata 模块,该模块内置STM32 微控制器和 Semtech的支持 Sigfox LoRa的调制模组。因此,KST 可以提供更大的灵活性并适应几乎所有的现有的客户基础设施。具体而言,这意味着可以留住从KST3300受益的客户,同时还能够将传感器部署到其他应用,例如,智慧城市。R1lednc

明星诞生——全面改进

为了提高性能和电池续航时间,KST 采用了刚刚上市的 VL53L1X,并使用 ST 驱动程序。新传感器具有多区监测能力,这为他们的测距器打开了新的应用机会,例如,人数统计。 改用ST 驱动器还能实现新的低功耗模式,改进校准过程,并减少串扰噪声。此外,KST采用ST镜头,结合其他措施,确保在极短距离内具有更好的性能。新的 MEMS 也集成到Nucleo产品系列,可以加快原型设计速度。这就是 KST3320如何在 KST 实验室中诞生的。R1lednc

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3 章:原型开发速度实现飞跃

不是我的地盘——物联网面临更严酷的现实