Un capteur de couleur, comme son nom l’indique, est un appareil qui détecte ou détecte les couleurs. Un capteur de couleur utilisera un moyen externe d’émission de lumière (comme un réseau de LED blanches), puis analysera la lumière réfléchie de l’objet afin de déterminer sa couleur.

Les capteurs de couleur donneront une couleur précise de l’objet. Il existe un large éventail d’applications de capteurs de couleur comme le tri des objets par couleur, les systèmes de contrôle de la qualité, l’amélioration des couleurs de l’imprimante, etc.

Dans ce projet, nous avons conçu une application simple de capteur de couleur Arduino, qui a la capacité de détecter différentes couleurs. Nous avons utilisé des capteurs de couleur TCS3200 à cet effet. L’introduction au capteur de couleur, au schéma de circuit et au fonctionnement du projet de capteur de couleur Arduino sont expliqués ci-dessous.

Aperçu

Schéma de circuit

 Circuit de Capteur de couleur Arduino

Composants requis

  • Arduino Mega
  • Module de capteur de couleur TCS3200 (RVB + Clair)
  • Platine de prototypage (carte de prototypage)
  • Alimentation
  • Fils de connexion

REMARQUE: Nous avons utilisé Arduino Mega dans ce projet car il dispose d’un grand nombre de broches d’E / S et nous avons connecté de nombreux appareils comme le capteur de couleur TCS 3200, l’écran LCD 16X2 et 4 LED. Pour des Données de Capteur simples utilisant la Communication série (informations de capteur sur le Terminal série), simple Arduino UNO peut être utilisé.

Une brève introduction au Capteur de couleur

Techniquement parlant, les couleurs sont le fruit de notre imagination. Lorsque nous voyons une pomme rouge, cela signifie qu’elle réfléchit cette longueur d’onde particulière (~ 700 nm pour le rouge) du spectre électromagnétique. Cette énergie est absorbée par l’œil et sur la base d’une réaction chimique, le cerveau dit que la longueur d’onde particulière est de couleur rouge.

Pour les ordinateurs, un capteur qui différencie les différentes couleurs aidera à déterminer la couleur de l’objet. Nous verrons un simple capteur de couleur utilisant une résistance photo (Résistance dépendante de la lumière – LDR) et deux objets de couleur différente, disons rouge et bleu.

Lorsque nous allumons une lumière rouge vive sur les deux objets, l’objet rouge réfléchira la lumière tandis que l’objet bleu l’absorbera. Ainsi, lorsque la lumière rouge est incidente sur les objets rouges et bleus, les objets rouges apparaissent les plus brillants au LDR car ils reflètent la majeure partie de la lumière rouge.

 Bleu LDR

De même, lorsqu’une lumière bleue vive est incidente sur les deux objets, l’objet bleu apparaîtra comme le plus lumineux pour le capteur. Cette méthode est juste pour comprendre le fonctionnement d’un capteur de couleur et les résultats réels peuvent ne pas être exacts.

 LDR Red
Les capteurs de couleur pratiques comme le TCS3200 sont un peu plus compliqués que cela. Le capteur de couleur TCS3200 est un capteur de couleur programmable qui convertit la lumière de couleur en fréquence. La fréquence de sortie du capteur est directement proportionnelle à l’intensité de la lumière réfléchie par l’objet.

Le module de capteur de couleur TCS3200 est doté d’un capteur RGB + Clear et de 4 LED blanches lumineuses intégrées à la carte. TCS3200 dispose d’un tableau de diodes photo 8 x 8, 16 chacune pour les filtres rouges, les filtres bleus, les filtres verts et Clairs (pas de filtre).

Le schéma fonctionnel du capteur de couleur TCS3200 est illustré dans l’image suivante. Il se compose de filtres de couleur, d’un réseau de photodiodes, d’un convertisseur courant-fréquence et d’une sortie d’onde carrée finale qui peut être donnée directement à un microcontrôleur.

 Schéma fonctionnel du capteur de couleur Le circuit intégré du capteur de couleur TSC3200 est un circuit intégré à 8 broches avec boîtier SOC. L’image suivante montre le diagramme des broches du capteur de couleur IC. En ce que les broches 1 et 2 (S0 et S1) sont des broches de mise à l’échelle de fréquence de sortie. La broche 3 est une broche d’activation de sortie et une broche basse active. La broche 4 est GND.

 Schéma des broches TCS3200

La broche 5 est la broche VDD et la tension d’alimentation maximale est de 5,5 V. La broche 6 est la broche de sortie à travers laquelle nous pouvons obtenir la sortie d’onde carrée. Les broches 7 et 8 (S2 et S3) sont des broches de sélection de photodiodes.

Les broches 1, 2 (S0, S1) et 7, 8 (S3, S4) présentent un intérêt particulier pour le capteur de couleur TCS3200. S0 et S1 sont des broches de mise à l’échelle de fréquence de sortie. Avec ces broches, la fréquence de l’onde carrée de sortie peut être mise à l’échelle en fonction de l’application ou du microcontrôleur utilisé.

La raison de la mise à l’échelle de la fréquence de sortie est que les microcontrôleurs ont des configurations de minuterie différentes et qu’il peut y avoir des limitations dans la fonctionnalité du compteur des microcontrôleurs. Le tableau suivant montre le pourcentage de mise à l’échelle de sortie pour différentes combinaisons de S0 et S1.

S0 S1 Échelle de fréquence de sortie (f0) Fréquence typique à pleine échelle
L L Mise hors tension —-
L H 2% 10 – 12 kHz
H L 20% 100 – 120 kHz
H H 100% 500 – 600 kHz

S3 et S4 sont des broches de sélection de photodiodes. Ils sont utilisés pour sélectionner différentes diodes photo associées à différents filtres de couleur (Rouge, Bleu, Vert et Clair). Le tableau suivant montre différentes combinaisons de S3 et S4 pour différents types de diodes photo.

S3 et S4 sont des broches de sélection de photodiodes. Ils sont utilisés pour sélectionner différentes diodes photo associées à différents filtres de couleur (Rouge, Bleu, Vert et Clair). Le tableau suivant montre différentes combinaisons de S3 et S4 pour différents types de diodes photo.

S3 S4 Type de photodiode
L L Rouge
L H Bleu
H L Effacer (sans filtre)
H H Vert

Le capteur de couleur TCS 3200 se présente sous la forme d’un Module avec tous les composants tels que des broches d’en-tête, 4 LED Blanches, des Résistances et des Condensateurs en plus du capteur de couleur TCS 3200. L’image suivante montre le module de capteur de couleur en temps réel.

 Capteur de couleur TCS3200

Fonctionnement du projet

Un Capteur de Couleur simple utilisant Arduino est développé dans ce projet. Le module de capteur de couleur détecte la couleur dans son environnement. Le fonctionnement du projet est expliqué ici.

Comme mentionné dans la section Introduction au capteur de couleur, le capteur de couleur TCS3200 dispose de filtres pour le Rouge, le Bleu, le Vert et le Clair. L’intensité de chaque couleur est représentée par une fréquence. Dans Arduino, nous avons fixé l’échelle de fréquence de sortie à 100% en appliquant HIGH aux broches S0 et S1 du capteur de couleur.

Nous devons utiliser les broches S2 et S3 du capteur de couleur pour sélectionner le type de photodiode, c’est-à-dire rouge, vert ou bleu. Chaque fois qu’une photodiode particulière est sélectionnée, la fonction PULSEIN de l’Arduino est activée sur la broche connectée à la sortie du capteur de couleur.

Cela nous aidera à calculer la fréquence du signal de sortie. Le même processus est répété pour les trois diodes photo : R, G et B. Dans tous les cas, la fréquence est mesurée à l’aide de la fonction PULSEIN et est affichée sur le terminal série.

De plus, ces informations peuvent être utilisées pour identifier la couleur placée devant le capteur et afficher sa couleur sur l’écran LCD et également allumer la LED correspondante.

CODE

Applications

  • Les capteurs de couleur ont une large gamme d’applications dans les domaines du traitement d’images, du traitement numérique du signal, de la détection d’objets, de l’identification des couleurs, etc.
  • Dans les industries, les capteurs de couleur sont souvent utilisés pour trier les objets en fonction de la couleur.

Lecture recommandée:

  • Kits de démarrage Arduino

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