Arduino UNO R4 Minimaでセンサ・インターフェーシング㉛近接センサ VCNL4040

　Adafruitの赤外線物体検出センサと環境光センサを搭載した近接センサ・モジュール VCNL4040（Vishay Semiconductors）を利用します。

●AdafruitのStemma QT/Qwiicボード

　VCNL4040ボード解説のページ

　Stemma QT/Qwiic（JST SH 4ピン）コネクタは2か所に装着されていて、どちらにつないでもかまいません。このコネクタを使ってI2Cで制御する場合、特に、ジャンパ線をつなぐなどは不要です。

　コネクタは、表と裏のどちらも差し込めそうですが、ピンが内部の上部に並んでいるので、差し込める方向は一意です。ロック機構はないですが、すぐに抜けるということはありません。

●近接センサVCNL4040のおもなスペック

　VCNL4040のデータシート

動作電圧　2.5～3.6V
動作温度範囲　 -40～+85°C
検出範囲　0～20cm
光センサの測定可能範囲　0.0125～6553 lux
インターフェース　I2C（10～400kHz）
スレーブ・アドレス　0x60

●使用環境

Arduino UNO R4 Minima
Arduino IDE 2.2.1
Windows10 22H2

●接続

　Arduino UNO R4 MinimaのI2C信号とセンサ・ボードをJSTコネクタでつなぎます（Stemma QT/Qwiicボードの写真の比率は異なる）。

●スレーブ・アドレスを確認

　従来からよく使われているi2cScanner.inoを動かしてスレーブ・アドレスを確認します。電源は3.3Vです。

　0x60を見つけてきました。

●ライブラリの用意

　VCNL4040で検索して、見つかった Adafruit VCNL4040ライブラリをインストールします。

　インストールを始めたとき、関連のライブラリや依存関係をインストールするかというパネルが出た場合は、全てをインストールを選びます。

●サンプル・スケッチ

　メニューのファイル->スケッチ例から、Adafruit VCNL4040のVCNL4040_test.inoを選択します。

　コンパイル、実行します。

●4桁の7セグメントLED表示器をつないで測定結果を表示する

　連載の第4回目の記事を参照しながら表示器を接続します。

Arduino UNO R4 Minimaでセンサ・インターフェーシング ④ 温湿度センサSi7021の測定結果を7セグメントLEDに表示

　スケッチです。

　7セグメントLED表示器は、第12回温湿度センサ SHTC3でスレーブ・アドレスが重なったので、デフォルトの0x70から、ジャンパのA0をショートして0x71に変更してあります。デフォルトのまま使うときは0x70で使ってください。


#include <Adafruit_GFX.h>
#include "Adafruit_LEDBackpack.h"
#include <Adafruit_VCNL4040.h>

Adafruit_7segment matrix = Adafruit_7segment();
Adafruit_VCNL4040 vcnl4040 = Adafruit_VCNL4040();

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  // Wait until serial port is opened
  while (!Serial) { delay(1); }

  Serial.println("Adafruit VCNL4040 + 7segment LED ");

  if (!vcnl4040.begin()) {
    Serial.println("Couldn't find VCNL4040 chip");
    while (1);
  }
  Serial.println("Found VCNL4040 chip");

  //vcnl4040.setProximityLEDCurrent(VCNL4040_LED_CURRENT_200MA);
  Serial.print("Proximity LED current set to: ");
  switch(vcnl4040.getProximityLEDCurrent()) {
    case VCNL4040_LED_CURRENT_50MA: Serial.println("50 mA"); break;
    case VCNL4040_LED_CURRENT_75MA: Serial.println("75 mA"); break;
    case VCNL4040_LED_CURRENT_100MA: Serial.println("100 mA"); break;
    case VCNL4040_LED_CURRENT_120MA: Serial.println("120 mA"); break;
    case VCNL4040_LED_CURRENT_140MA: Serial.println("140 mA"); break;
    case VCNL4040_LED_CURRENT_160MA: Serial.println("160 mA"); break;
    case VCNL4040_LED_CURRENT_180MA: Serial.println("180 mA"); break;
    case VCNL4040_LED_CURRENT_200MA: Serial.println("200 mA"); break;
  }
  
  //vcnl4040.setProximityLEDDutyCycle(VCNL4040_LED_DUTY_1_40);
  Serial.print("Proximity LED duty cycle set to: ");
  switch(vcnl4040.getProximityLEDDutyCycle()) {
    case VCNL4040_LED_DUTY_1_40: Serial.println("1/40"); break;
    case VCNL4040_LED_DUTY_1_80: Serial.println("1/80"); break;
    case VCNL4040_LED_DUTY_1_160: Serial.println("1/160"); break;
    case VCNL4040_LED_DUTY_1_320: Serial.println("1/320"); break;
  }

  //vcnl4040.setAmbientIntegrationTime(VCNL4040_AMBIENT_INTEGRATION_TIME_80MS);
  Serial.print("Ambient light integration time set to: ");
  switch(vcnl4040.getAmbientIntegrationTime()) {
    case VCNL4040_AMBIENT_INTEGRATION_TIME_80MS: Serial.println("80 ms"); break;
    case VCNL4040_AMBIENT_INTEGRATION_TIME_160MS: Serial.println("160 ms"); break;
    case VCNL4040_AMBIENT_INTEGRATION_TIME_320MS: Serial.println("320 ms"); break;
    case VCNL4040_AMBIENT_INTEGRATION_TIME_640MS: Serial.println("640 ms"); break;
  }


  //vcnl4040.setProximityIntegrationTime(VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_8T);
  Serial.print("Proximity integration time set to: ");
  switch(vcnl4040.getProximityIntegrationTime()) {
    case VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_1T: Serial.println("1T"); break;
    case VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_1_5T: Serial.println("1.5T"); break;
    case VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_2T: Serial.println("2T"); break;
    case VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_2_5T: Serial.println("2.5T"); break;
    case VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_3T: Serial.println("3T"); break;
    case VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_3_5T: Serial.println("3.5T"); break;
    case VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_4T: Serial.println("4T"); break;
    case VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_8T: Serial.println("8T"); break;
  }

  //vcnl4040.setProximityHighResolution(false);
  Serial.print("Proximity measurement high resolution? ");
  Serial.println(vcnl4040.getProximityHighResolution() ? "True" : "False");

  Serial.println("");

  matrix.begin(0x71);
  matrix.setBrightness(0x05);  // default 0x0E
}

void loop() {
  
  Serial.print("Proximity:"); Serial.println(vcnl4040.getProximity());
  Serial.print("Ambient light:"); Serial.println(vcnl4040.getLux());
  Serial.print("Raw white light:"); Serial.println(vcnl4040.getWhiteLight());
  Serial.println("");

  matrix.print(vcnl4040.getProximity(), DEC);
  matrix.writeDisplay();

  delay(500);
}

　実行例です。距離の値Proximityだけを表示しています。反射する物体が近いほど数値は高く、無限だと1が表示されます。

●グラフィック・ディスプレイに測定結果を表示

　次の記事を参考に、グラフィック・ディスプレイに測定した周囲光、生の白色光、近接レベルを表示します。

　　Arduino UNO R4 Minimaでセンサ・インターフェーシング ⑤ 温湿度センサSi7021の測定結果をグラフィック・ディスプレイに表示

　スケッチです。


#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Adafruit_VCNL4040.h>

#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels
#define OLED_RESET    -1 // Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin)
#define SCREEN_ADDRESS 0x3D ///< See datasheet for Address; 0x3D for 128x64, 0x3C for 128x32
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

Adafruit_VCNL4040 vcnl4040 = Adafruit_VCNL4040();

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  // Wait until serial port is opened
  while (!Serial) { delay(1); }

  Serial.println("Adafruit VCNL4040 + SSD1306 ");

  if (!vcnl4040.begin()) {
    Serial.println("Couldn't find VCNL4040 chip");
    while (1);
  }
  Serial.println("Found VCNL4040 chip");

  //vcnl4040.setProximityLEDCurrent(VCNL4040_LED_CURRENT_200MA);
  Serial.print("Proximity LED current set to: ");
  switch(vcnl4040.getProximityLEDCurrent()) {
    case VCNL4040_LED_CURRENT_50MA: Serial.println("50 mA"); break;
    case VCNL4040_LED_CURRENT_75MA: Serial.println("75 mA"); break;
    case VCNL4040_LED_CURRENT_100MA: Serial.println("100 mA"); break;
    case VCNL4040_LED_CURRENT_120MA: Serial.println("120 mA"); break;
    case VCNL4040_LED_CURRENT_140MA: Serial.println("140 mA"); break;
    case VCNL4040_LED_CURRENT_160MA: Serial.println("160 mA"); break;
    case VCNL4040_LED_CURRENT_180MA: Serial.println("180 mA"); break;
    case VCNL4040_LED_CURRENT_200MA: Serial.println("200 mA"); break;
  }
  
  //vcnl4040.setProximityLEDDutyCycle(VCNL4040_LED_DUTY_1_40);
  Serial.print("Proximity LED duty cycle set to: ");
  switch(vcnl4040.getProximityLEDDutyCycle()) {
    case VCNL4040_LED_DUTY_1_40: Serial.println("1/40"); break;
    case VCNL4040_LED_DUTY_1_80: Serial.println("1/80"); break;
    case VCNL4040_LED_DUTY_1_160: Serial.println("1/160"); break;
    case VCNL4040_LED_DUTY_1_320: Serial.println("1/320"); break;
  }

  //vcnl4040.setAmbientIntegrationTime(VCNL4040_AMBIENT_INTEGRATION_TIME_80MS);
  Serial.print("Ambient light integration time set to: ");
  switch(vcnl4040.getAmbientIntegrationTime()) {
    case VCNL4040_AMBIENT_INTEGRATION_TIME_80MS: Serial.println("80 ms"); break;
    case VCNL4040_AMBIENT_INTEGRATION_TIME_160MS: Serial.println("160 ms"); break;
    case VCNL4040_AMBIENT_INTEGRATION_TIME_320MS: Serial.println("320 ms"); break;
    case VCNL4040_AMBIENT_INTEGRATION_TIME_640MS: Serial.println("640 ms"); break;
  }


  //vcnl4040.setProximityIntegrationTime(VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_8T);
  Serial.print("Proximity integration time set to: ");
  switch(vcnl4040.getProximityIntegrationTime()) {
    case VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_1T: Serial.println("1T"); break;
    case VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_1_5T: Serial.println("1.5T"); break;
    case VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_2T: Serial.println("2T"); break;
    case VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_2_5T: Serial.println("2.5T"); break;
    case VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_3T: Serial.println("3T"); break;
    case VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_3_5T: Serial.println("3.5T"); break;
    case VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_4T: Serial.println("4T"); break;
    case VCNL4040_PROXIMITY_INTEGRATION_TIME_8T: Serial.println("8T"); break;
  }

  //vcnl4040.setProximityHighResolution(false);
  Serial.print("Proximity measurement high resolution? ");
  Serial.println(vcnl4040.getProximityHighResolution() ? "True" : "False");

  Serial.println("");

  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, SCREEN_ADDRESS);
  display.clearDisplay();
  display.drawRect(0, 0, display.width(), display.height(), SSD1306_WHITE);
  display.setTextSize(1);                // Normal 1:1 pixel scale
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);   // Draw white text
  display.setCursor(3,3);
  display.println("Ambient:");
  display.setCursor(79,3);
  display.println("Raw:");
  display.setCursor(4,34);
  display.println("Proximity:");
  display.display();
  delay(200);
}

void loop() {
  
  Serial.print("Proximity:"); Serial.println(vcnl4040.getProximity());
  Serial.print("Ambient light:"); Serial.println(vcnl4040.getLux());
  Serial.print("Raw white light:"); Serial.println(vcnl4040.getWhiteLight());
  Serial.println("");

  display.setTextSize(2);   // Draw 2X-scale text
  display.setCursor(10,17);
  display.fillRect(10, 17, 70, 16, SSD1306_BLACK);
  display.println(vcnl4040.getLux());

  display.setCursor(80,17);
  display.fillRect(80, 17, 46, 16, SSD1306_BLACK);
  display.println(vcnl4040.getWhiteLight(),1);

  display.setCursor(10, 46);
  display.fillRect(10, 46, 100, 16, SSD1306_BLACK);
  display.println(vcnl4040.getProximity());
  display.display();

  delay(500);
}

　実行例です。

Arduino UNO R4 Minimaでセンサ・インターフェーシング ㉛ 近接センサ VCNL4040

Arduino UNO R4 Minimaでセンサ・インターフェーシング㉛近接センサ VCNL4040