Ein Farbsensor ist, wie der Name schon sagt, ein Gerät, das Farben erkennt oder erkennt. Ein Farbsensor verwendet ein externes Mittel zur Lichtemission (wie eine Reihe weißer LEDs) und analysiert dann das vom Objekt reflektierte Licht, um seine Farbe zu bestimmen.

Farbsensoren geben eine genaue Farbe des Objekts. Es gibt eine breite Palette von Anwendungen von Farbsensoren wie Sortierung von Objekten nach Farbe, Qualitätskontrollsysteme, Drucker Farbverbesserung usw.

In diesem Projekt haben wir eine einfache Arduino-Farbsensoranwendung entwickelt, die verschiedene Farben erkennen kann. Wir haben für diesen Zweck TCS3200 Farbsensoren verwendet. Einführung in farbe sensor, schaltplan und arbeits der Arduino Farbe Sensor projekt sind unten erläutert.

Gliederung

Schaltplan

 Arduino Farbe Sensor Schaltung

Komponenten Erforderlich

  • Arduino Mega
  • TCS3200 (RGB + Klar) Farbe Sensor Modul
  • Breadboard (Prototyping board)
  • Netzteil
  • Anschlussdrähte

HINWEIS: Wir haben verwendet Arduino Mega in diesem projekt als es hat große anzahl von I/O pins und wir haben verbunden viele geräte wie TCS 3200 Farbe Sensor, 16X2 LCD Display und 4 LEDS. Für einfache Sensordaten mit serieller Kommunikation (Sensorinformationen auf der seriellen Klemme) kann simple Arduino UNO verwendet werden.

Eine kurze Einführung in den Farbsensor

Technisch gesehen sind Farben ein Produkt unserer Vorstellungskraft. Wenn wir einen roten Apfel sehen, bedeutet dies, dass er diese bestimmte Wellenlänge (~ 700 nm für Rot) des elektromagnetischen Spektrums reflektiert. Diese Energie wird vom Auge absorbiert und basierend auf einer chemischen Reaktion sagt das Gehirn, dass eine bestimmte Wellenlänge rot ist.

Bei Computern hilft ein Algorithmus, der zwischen verschiedenen Farben unterscheidet, bei der Bestimmung der Farbe des Objekts. Wir sehen einen einfachen Farbsensor mit einem Fotowiderstand (Light Dependent Resistor – LDR) und zwei verschiedenfarbigen Objekten, z. B. Rot und Blau.

Wenn wir beide Objekte mit hellem rotem Licht beleuchten, reflektiert das rote Objekt das Licht, während das blaue Objekt es absorbiert. Wenn also rotes Licht sowohl auf die roten als auch auf die blauen Objekte fällt, erscheinen die roten Objekte für den LDR am hellsten, da sie den größten Teil des roten Lichts reflektieren.

LDR Blue

Wenn ein helles blaues Licht auf beide Objekte fällt, erscheint das blaue Objekt für den Sensor am hellsten. Diese Methode dient nur dazu, die Funktionsweise eines Farbsensors zu verstehen, und die tatsächlichen Ergebnisse sind möglicherweise nicht genau.

LDR Red
Praktische Farbsensoren wie TCS3200 sind etwas komplizierter. Der TCS3200 Farbsensor ist ein programmierbarer Farbsensor, der Farblicht in Frequenz umwandelt. Die Ausgangsfrequenz des Sensors ist direkt proportional zur Intensität des vom Objekt reflektierten Lichts.

Die TCS3200 Farbe Sensor Modul hat RGB + Klar Sensor zusammen mit 4 helle weiße LEDs eingebettet auf die bord. TCS3200 hat eine 8×8 array von foto dioden, 16 jeder für Rot filter, Blau filter, Grün filter und Klar (keine filter).

Die funktionale block diagramm von TCS3200 Farbe Sensor ist in der folgenden abbildung dargestellt. Es besteht aus farbe filter, foto diode array, strom zu frequenz konverter und schluss platz welle ausgang, die gegeben werden kann direkt zu einem mikrocontroller.

 Farbe Sensor Block Diagramm Die TSC3200 Farbe Sensor IC ist eine 8 pin IC mit SOC paket. Das folgende Bild zeigt das Pin-Diagramm des Farbsensor-IC. Wobei die Pins 1 und 2 (S0 und S1) Ausgangsfrequenzskalierungspins sind. Pin 3 ist Ausgang ermöglichen pin und ist eine aktive low pin. Pin 4 ist GND.

 TCS3200 Pin Diagramm

Pin 5 ist die VDD pin und die maximale versorgung spannung ist 5,5 V. Pin 6 ist der Ausgangspin, über den wir den Rechteckwellenausgang erhalten können. Die Pins 7 und 8 (S2 und S3) sind Photodiodenauswahlpins.

Pins 1, 2 (S0, S1) und 7, 8 (S3, S4) sind von besonderem interesse in TCS3200 Farbe Sensor. S0 und S1 sind ausgang frequenz skalierung pins. Mit diesen Pins kann die Frequenz der ausgegebenen Rechteckwelle entsprechend der verwendeten Anwendung oder dem verwendeten Mikrocontroller skaliert werden.

Der Grund für die Skalierung der Ausgangsfrequenz ist, dass verschiedene Mikrocontroller unterschiedliche Timerkonfigurationen haben und es einige Einschränkungen in der Zählerfunktionalität der Mikrocontroller geben kann. Die folgende Tabelle zeigt den Prozentsatz der Ausgabeskalierung für verschiedene Kombinationen von S0 und S1.

S0 S1 Ausgang Frequenz Skalierung (f0) Typische volle-skala Frequenz
L L Ausschalten —-
Länge H 2% 10 – 12 kHz
Höhe L 20% 100 – 120 kHz
H H 100% 500 – 600 kHz

S3 und S4 sind Fotodiodenauswahlstifte. Sie werden verwendet, um verschiedene Fotodioden auszuwählen, die mit verschiedenen Farbfiltern (Rot, Blau, Grün und Klar) verbunden sind. Die folgende Tabelle zeigt verschiedene Kombinationen von S3 und S4 für verschiedene Arten von Fotodioden.

S3 und S4 sind Fotodioden-Auswahlstifte. Sie werden verwendet, um verschiedene Fotodioden auszuwählen, die mit verschiedenen Farbfiltern (Rot, Blau, Grün und Klar) verbunden sind. Die folgende Tabelle zeigt verschiedene Kombinationen von S3 und S4 für verschiedene Arten von Fotodioden.

S3 S4 Photodioden-Typ
L L Rot
L H Blau
H L Löschen (kein Filter)
H H Grün

Der TCS 3200 Farbsensor wird in Form eines Moduls mit allen Komponenten wie Header-Pins, 4 weißen LEDs, Widerständen und Kondensatoren zusätzlich zum eigentlichen TCS 3200 Farbsensor geliefert. Das folgende Bild zeigt das Echtzeit-Farbsensormodul.

 TCS3200 Farbe Sensor

Arbeits der Projekt

EINE einfache Farbe Sensor mit Arduino ist entwickelt in diesem projekt. Das Farbsensormodul erfasst die Farbe in seiner Umgebung. Die Funktionsweise des Projekts wird hier erklärt.

Wie im Abschnitt Einführung in den Farbsensor erwähnt, verfügt der TCS3200-Farbsensor über Filter für Rot, Blau, Grün und Klar. Die Intensität jeder Farbe wird als Frequenz dargestellt. In Arduino haben wir die Ausgangsfrequenzskala auf 100% festgelegt, indem wir HIGH auf die Pins S0 und S1 des Farbsensors angewendet haben.

Wir müssen den S2- und S3-Pin am Farbsensor verwenden, um den Typ der Fotodiode auszuwählen, d. H. Rot, Grün oder blau. Immer wenn eine bestimmte Fotodiode ausgewählt wird, wird die PULSEIN-Funktion des Arduino an dem Pin aktiviert, der mit dem Ausgang des Farbsensors verbunden ist.

Dies wird uns helfen, die Frequenz des Ausgangssignals zu berechnen. Der gleiche Vorgang wird für alle drei Fotodioden wiederholt: R, G und B. Die Frequenz wird in allen Fällen mit der PULSEIN-Funktion gemessen und auf der seriellen Klemme angezeigt.

Darüber hinaus können diese Informationen verwendet werden, um die vor dem Sensor platzierte Farbe zu identifizieren und ihre Farbe auf dem LCD anzuzeigen und auch die entsprechende LED zu beleuchten.

CODE

Anwendungen

  • Farbe Sensoren haben eine breite palette von anwendungen in den bereichen bild verarbeitung, digitale signal verarbeitung, objekt erkennung, farbe identifikation, etc.
  • In der Industrie werden Farbsensoren häufig zum Sortieren von Objekten basierend auf Farbe verwendet.

Empfohlene Lektüre:

  • Arduino Starter-Kits

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