電子DIY專案分享:顏色檢測器

顧名思義,色彩感測器是一種可以感應或檢測色彩的裝置。顏色感測器將使用外部發光裝置(例如白色LED陣列),然後分析來自物件的反射光以確定其顏色。

顏色感測器將為物體提供準確的顏色。顏色感測器的應用範圍很廣,例如按顏色對物件進行分類,質量控制系統,印表機顏色增強等。

在這個專案中,我們設計了一個簡單的Arduino顏色感測器應用程式,它能夠檢測不同的顏色。為此,我們已使用TCS3200顏色感測器。彩色感測器的介紹,電路圖和Arduino彩色感測器專案的工作如下所述。

電子DIY專案分享:顏色檢測器

電路原理圖

電子DIY專案分享:顏色檢測器

所需元件

Arduino Mega

TCS3200(RGB +透明)顏色感測器模組

麵包板(原型板)

電源供應

連線線

注意

:我們在此專案中使用了Arduino Mega,因為它具有大量的I / O引腳,並且已連線許多裝置,例如TCS 3200色彩感測器,16X2 LCD顯示器和4個LED。對於使用序列通訊的簡單感測器資料(序列終端上的感測器資訊),可以使用簡單的Arduino UNO。

色彩感測器簡介

從技術上講,顏色是我們想象力的縮影。當我們看到一個紅色的蘋果時,表示它反射了電磁波譜的特定波長(紅色代表約700 nm)。這種能量被眼睛吸收,並基於某種化學反應,大腦所特定的波長是紅色。

對於計算機,區分不同顏色的感測器將有助於確定物件的顏色。我們將看到一個使用光敏電阻(光敏電阻-LDR)和兩個不同顏色的物體(例如紅色和藍色)的簡單顏色感測器。

當我們在兩個物體上發出明亮的紅色光時,紅色物體將反射光,而藍色物體將吸收光。因此,當紅色光同時在紅色和藍色物體上時,由於LDR反射了大部分紅色光,因此紅色物體對LDR顯得最亮

電子DIY專案分享:顏色檢測器

同樣,當兩個物體上都入射到明亮的藍光時,藍色物體對感測器而言將顯得最亮。此方法只是為了瞭解顏色感測器的工作原理,實際結果可能不準確。

電子DIY專案分享:顏色檢測器

像TCS3200這樣的實用顏色感測器要複雜得多。TCS3200顏色感測器是可程式設計的顏色感測器,可將彩色光轉換為頻率。感測器的輸出頻率與從物體反射的光的強度成正比。

TCS3200顏色感測器模組具有RGB +透明感測器以及板上嵌入的4個明亮的白色LED。TCS3200具有8 x 8的光電二極體陣列,每個16個用於紅色濾光片,藍色濾光片,綠色濾光片和透明(無濾光片)。

下圖顯示了TCS3200顏色感測器的功能框圖。它由彩色濾光片,光電二極體陣列,電流至變頻器和最終方波輸出組成,這些輸出可以直接提供給微控制器。

電子DIY專案分享:顏色檢測器

TSC3200顏色感測器IC是帶有SOC封裝的8引腳IC。下圖顯示了顏色感測器IC的引腳圖。因為引腳1和2(S0和S1)是輸出頻率縮放引腳。引腳3是輸出使能引腳,並且是低電平有效引腳。引腳4為GND。

電子DIY專案分享:顏色檢測器

引腳5是VDD引腳,最大電源電壓為5。5V。引腳6是輸出引腳,透過它我們可以得到方波輸出。引腳7和8(S2和S3)是光電二極體選擇引腳。

在TCS3200顏色感測器中,針腳1、2(S0,S1)和7、8(S3,S4)特別重要。S0和S1是輸出頻率縮放引腳。使用這些引腳,可以根據應用或所用微控制器來縮放輸出方波的頻率。

縮放輸出頻率的原因是不同的微控制器具有不同的計時器配置,並且微控制器的計數器功能可能存在一些限制。下表顯示了S0和S1不同組合的輸出縮放百分比。

S0 S1 輸出頻率定標(f0) 典型

量程頻率

大號 大號 掉電 ————

大號 H 2% 10 – 12 KHz

H 大號 20% 100 – 120 KHz

H H 100% 500 – 600 KHz

S3和S4是光電二極體選擇引腳。它們用於選擇與不同的濾色器(紅色,藍色,綠色和透明)關聯的不同的光電二極體。下表顯示了不同型別的光電二極體的S3和S4的不同組合。

S3 S4 光電二極體型別

大號 大號 紅

大號 H 藍色

H 大號 清除(無過濾器)

H H 綠色

TCS 3200顏色感測器以模組的形式出現,除了實際的TCS 3200顏色感測器外,它還具有所有元件,如排針,4個白色LED,電阻和電容器。下圖顯示了實時顏色感測器模組

電子DIY專案分享:顏色檢測器

專案工作

此專案中開發了一個使用Arduino的簡單顏色感測器。顏色感測器模組感測其周圍的顏色。在此說明該專案的工作。

如顏色感測器部分介紹中所述,TCS3200顏色感測器具有用於紅色,藍色,綠色和透明的濾鏡。每種顏色的強度表示為頻率。在Arduino中,透過將HIGH施加到顏色感測器的S0和S1引腳,我們將輸出頻率比例固定為100%。

我們必須使用顏色感測器上的S2和S3引腳來選擇光電二極體的型別,即紅色,綠色或藍色。每當選擇特定的光電二極體時,便會在連線至顏色感測器輸出的引腳上啟用Arduino的PULSEIN功能。

這將有助於我們計算輸出訊號的頻率。對所有三個光電二極體:R,G和B重複相同的過程。在所有情況下,頻率都是使用PULSEIN功能測量的,並顯示在序列終端上。

此外,此資訊可用於識別放置在感測器前面的顏色,並在LCD上顯示其顏色,並點亮相應的LED。

應用領域

顏色感測器在影象處理,數字訊號處理,物體檢測,顏色識別等領域具有廣泛的應用。

在工業中,顏色感測器通常用於基於顏色對物件進行分類。

頂部