Białe światło składa się z siedmiu kolorów. To spektrum kolorów światła jest znane jako VIBGYOR, co oznacza fiolet, indygo, niebieski, zielony, żółty, pomarańczowy i zielony. Różne kolory mają różne długości fal. Kiedy światło pada na obiekty, w oparciu o właściwości obiektu, niektóre długości fal są absorbowane przez obiekt, a inne są odbijane. Te odbite długości fal nadają obiektowi kolor, który jest wykrywany przez ludzkie oko. Kombinacja długości fal w różnych proporcjach generowała różne kolory. Czujnik koloru to urządzenie służące do wykrywania koloru. Czujniki te mogą klasyfikować kolor obiektu jako czerwony, niebieski lub zielony. Jednym z takich czujników jest TCS3200.

Co to jest TCS3200?

TCS3200 to programowalny kolorowy przetwornik częstotliwości. Ten moduł może wykrywać kolor za pomocą mikrokontrolera. Może wykryć szeroką gamę kolorów, takich jak czerwony, niebieski i zielony, na podstawie długości ich fali. Aby zoptymalizować odczyty czujnika, zapewniono skalowanie częstotliwości.

TCS3200 zawiera białe diody LED do oświetlania powierzchni obiektu, którego kolor ma zostać wykryty. Obliczana jest intensywność światła odbitego z powrotem przez obiekt. Częstotliwość proporcjonalna do natężenia jest wytwarzana przez przetwornik, za pomocą którego mikrokontroler przewiduje kolor obiektu.

Do wykrywania różnych kolorów stosuje się filtry czułe na różne długości fal. Zazwyczaj czerwony kolor jest wykrywany dla długości fali 580nm, zielony dla długości fali 540nm i niebieski dla długości fali 450nm.

Schemat blokowy TCS3200

TCS3200 to pojedynczy monolityczny układ CMOS. Składa się z konfigurowalnych fotodiod krzemowych i przetwornika prąd-częstotliwość. Fotodiody są ułożone w układzie 8 × 8. Z tych fotodiody 16 fotodiod ma filtr niebieski, 16 fotodiod ma filtr czerwony, 16 fotodiod ma filtr zielony, a pozostałe 16 fotodiod nie ma żadnego filtra.

Wszystkie fotodiody tego samego koloru są połączone równolegle. Aby zminimalizować efekt niejednorodności natężenia napromienienia padającego, cztery typy fotodiod są połączone naprzemiennie. Wszystkie fotodiody mają wymiary 110 μm × 110 μm.

Schemat obwodu TCS3200

Wyjście TCS3200 to fala prostokątna z 50% cyklem pracy. TCS3200 może być połączony bezpośrednio z dowolnym mikrokontrolerem za pomocą cyfrowych pinów wejściowych i cyfrowych. Za pomocą dwóch sterujących pinów wejściowych można skalować częstotliwość wyjściową w pełnej skali.

Spośród czterech różnych typów fotodiod pokrytych filtrem, każdą diodę można aktywować za pomocą wejść wyboru S2 i S3. W przypadku wybrania diod z filtrem czerwonym mierzone jest tylko padające światło czerwone, a pozostałe światło zielone i niebieskie jest blokowane. Następnie mierząc częstotliwość, można wykryć intensywność czerwonego światła. Za pomocą wyboru wejść S0, S1 można ustawić współczynnik skalowania częstotliwości.

Do pomiaru częstotliwości używany jest szósty pin. Ten pin jest podłączony do mikrokontrolera. Aby określić kolor obiektu, najpierw ustaw wszystkie piny wejściowe jako wejściowe i wyjściowe jako wyjściowe. Tutaj nie ma zastosowania pinów analogowych. Następnie ustaw żądane skalowanie częstotliwości, ustawiając piny S0, S1 na wysokie lub niskie.

Teraz, aby wykryć kolor obiektu, aktywuj każdy typ filtr za pomocą linii wyboru S2 i S3. Po aktywacji filtra zmierz częstotliwość generowaną na szóstym pinie za pomocą mikrokontroler . Gdy oba piny S2 i S3 są niskie, aktywowane są filtry koloru czerwonego i wykrywane jest natężenie czerwonych składników obiektu. Podobnie, przełączenie S2 w stan niski i S3 wysoki wykrywa składową niebieską, a ustawienie obu S2, S3 w stan wysoki wykrywa zielone składowe obiektu. Wszystkie te wartości są zbierane i porównywane, aby uzyskać rzeczywisty kolor obiektu. Światło otoczenia może powodować odchylenia w pomiarach, dlatego czujnik i obiekt powinny być chronione przed światłem otoczenia podczas pomiaru.

0,01 μF do 0,1 μF kondensatory należy użyć do odłączenia linii zasilających. Aby zapewnić odporność na zakłócenia wejściowe, wymagane jest połączenie elektryczne o niskiej impedancji na wyjściu i masie urządzenia. Bufor jest wymagany, jeśli na wyjściu używane są linie dłuższe niż 12 cali.

Schemat pinów

Schemat-pinów-TCS3200

TCS3200 jest dostępny na rynku jako 8-pinowy pakiet LEAD SOIC D. Opis pinów tego modułu znajduje się poniżej:

Pin-1 i Pin-2 to odpowiednio linie wyboru S0, S1. Te szpilki są używane do skalowania częstotliwości.
Pin-3, OE, to pin włączania wyjścia. Ten pin jest aktywny na niskim poziomie.
Pin-4, GND, to pin uziemienia. Ten pin jest uziemieniem zasilania.
Pin-5, VDD, jest pinem napięcia zasilania.
Pin-6, OUT, jest pinem częstotliwości wyjściowej. Ten pin jest podłączony do mikrokontrolera w celu odczytu wartości.
PIn-7 i Pin-8 to odpowiednio linie wyboru S2, S3. Te piny są używane jako wejścia wyboru typu fotodiody.

Logika linii wyboru dla skalowania częstotliwości jest następująca:

“różne rodzaje przełączników dwustabilnych ”

Gdy oba S0, S1 są NISKIE, urządzenie jest w trybie wyłączenia.
Gdy S0 jest NISKIE, a S1 WYSOKIE, skalowanie częstotliwości wyjściowej będzie wynosić 2%.
Gdy S0 jest WYSOKI, a S1 NISKI, skalowanie częstotliwości wyjściowej będzie wynosić 20%.
Gdy zarówno S0, jak i S1 są WYSOKIE, skalowanie częstotliwości wyjściowej będzie wynosić 100%.

Specyfikacje

Niektóre specyfikacje TCS3200 są następujące:

Głównymi blokami tego modułu są chip czujnika TCS3200 RGB i 4 białe diody LED.
Cztery diody LED zapewniają wystarczające warunki oświetlenia dla czujnika podczas wykrywania koloru.
Chip TCS3200 składa się z matrycy 8 × 8 fotodiod, które mogą wykrywać kolory czerwony, niebieski i zielony.
Moduł ten pracuje przy napięciu wejściowym od 2,7 V do 5,5 V.
Cyfrowy interfejs TTL jest obecny w tym module.
Układ TCS3200 przetwarza natężenie światła na częstotliwość o wysokiej rozdzielczości.
Ten moduł nie wymaga ADC, aby uzyskać wartości cyfrowe i może być bezpośrednio podłączony do cyfrowych pinów mikrokontrolerów.
TCS3200 ma programowalną kolorystykę i pełną skalę częstotliwości wyjściowej.
Moduł ten posiada również funkcję wyłączania.
Zakres temperatur pracy tego modułu wynosi od -40 ° C do 85 ° C.
TCS3200 zawiera filtry dla kolorów czerwonego, niebieskiego i zielonego.
Ten moduł zawiera błąd nieliniowości wynoszący 0,2% przy 50 kHz.
Moduł TCS3200 ma stabilny współczynnik temperaturowy 200 ppm / ° C.

Zastosowania TCS3200

Poniżej podano niektóre zastosowania TCS3200:

TCS3200 służy do wykrywania koloru powierzchni.
Ten moduł znajduje zastosowanie w przemyśle, służbie zdrowia i zakładach produkcyjnych.
TCS3200 jest stosowany w systemach diagnostyki medycznej.
Do kontroli konsystencji LED RGB używany jest TCS3200.
TCS3200 jest stosowany do sterowania procesami przemysłowymi.
W laserowych okleiniarkach do wykrywania koloru stosuje się TCS3200.
W celu wykrycia przewlekłych chorób nerek TCS3200 jest używany do analizy moczu.
TCS3200 jest stosowany w systemach sortowania owoców.
Za pomocą tego modułu czujnika można mierzyć natężenie promieniowania niebieskiego, czerwonego i zielonego.
Ten moduł służy do klasyfikowania różnych rodzajów metali.
Przemysł spożywczy wykorzystuje ten czujnik do sortowania owoców i warzyw.
TCS3200 jest również stosowany w diagnostyce stomatologicznej i do wykrywania amoniaku.
Do projektowania odbiornika Light-to-Frequency w wielokolorowej komunikacji w świetle widzialnym wykorzystano TCS3200.

Alternatywny układ scalony

Niektóre z dostępnych na rynku układów scalonych, które mogą być używane jako alternatywa dla TCS3200, to TCS3400, TCS34715, TCS35727 itd.

Ważne jest, aby podczas pomiarów chronić czujnik przed światłem otoczenia, promieniowaniem UV i promieniowaniem IR. Moduł ten jest również używany przez studentów inżynierii i hobbystów do projektowania różnych ciekawych i łatwych projektów. Ten czujnik można łatwo połączyć z kontrolerami, takimi jak Arduino , Raspberry Pi , etc… Dalsze szczegóły dotyczące charakterystyk elektrycznych i układu TCS3200 można znaleźć w arkusz danych . Ile czasu zajęło modułowi TCS3200 wykrycie koloru dla Twojej aplikacji?