a színérzékelő, ahogy a neve is sugallja, olyan eszköz, amely érzékeli vagy érzékeli a színeket. A színérzékelő külső fénykibocsátó eszközt használ (például fehér LED-ek tömbjét), majd elemzi az objektum visszavert fényét annak színének meghatározása érdekében.
a Színérzékelők pontos színt adnak az objektumnak. A színérzékelők széles skálája létezik, például az objektumok szín szerinti rendezése, minőségellenőrzési rendszerek, nyomtató színjavítása stb.
ebben a projektben egy egyszerű Arduino színérzékelő alkalmazást terveztünk, amely képes felismerni a különböző színeket. Erre a célra TCS3200 színérzékelőket használtunk. Bevezetés a színérzékelő, kapcsolási rajz és a munka az Arduino Color Sensor projekt az alábbiakban ismertetjük.
vázlat
kapcsolási rajz
szükséges alkatrészek
- Arduino Mega
- Tcs3200 (RGB + tiszta) színérzékelő modul
- Breadboard (prototípus tábla)
- tápegység
- összekötő vezetékek
megjegyzés: az Arduino Mega-t használtuk ebben a projektben, mivel nagyszámú I/O csap van, és számos eszközt csatlakoztattunk, mint például a TCS 3200 színérzékelő, 16X2 LCD kijelző és 4 LED. Az egyszerű Érzékelőadatokhoz soros kommunikációt használva (érzékelő információk a soros terminálon) az egyszerű Arduino UNO használható.
rövid bevezetés a Színérzékelőhöz
technikai szempontból a színek képzeletünk szüleményei. Amikor piros almát látunk, ez azt jelenti, hogy tükrözi az elektromágneses spektrum adott hullámhosszát (~700 nm a vörös esetében). Ezt az energiát a szem elnyeli, és valamilyen kémiai reakció alapján az agy azt mondja, hogy az adott hullámhossz vörös színű.
számítógépek esetében a különböző színeket megkülönböztető érzékelők segítenek meghatározni az objektum színét. Egy egyszerű színérzékelőt fogunk látni egy fotóellenállással (fényfüggő ellenállás – LDR) és két különböző színű objektummal, mondjuk piros és kék.
amikor mindkét tárgyra fényes vörös fényt világítunk, a piros tárgy visszatükrözi a fényt, míg a kék tárgy elnyeli azt. Tehát, amikor vörös fény fordul elő mind a piros, mind a kék tárgyakon, a piros tárgyak a legfényesebbnek tűnnek az LDR számára, mivel a vörös fény nagy részét tükrözi.
hasonlóképpen, amikor mindkét objektumon erős kék fény jelenik meg, a kék objektum jelenik meg a legfényesebben az érzékelő számára. Ez a módszer csak a színérzékelő működésének megértésére szolgál, és a tényleges eredmények nem pontosak.
a praktikus Színérzékelők, mint például a TCS3200, ennél egy kicsit bonyolultabbak. A tcs3200 színérzékelő egy programozható színérzékelő, amely a színes fényt frekvenciává alakítja. Az érzékelő kimeneti frekvenciája közvetlenül arányos az objektumból visszavert fény intenzitásával.
a Tcs3200 színérzékelő modul RGB + tiszta érzékelővel rendelkezik, a táblára ágyazott 4 fényes fehér LED-del együtt. A TCS3200 8 x 8 fotódiódával rendelkezik, mindegyik 16 piros szűrőkhöz, Kék szűrőkhöz, Zöld szűrőkhöz és tiszta (nincs szűrő).
a tcs3200 színérzékelő funkcionális blokkdiagramja az alábbi képen látható. Ez áll a Színszűrők, fotó dióda tömb, áram frekvenciaváltó és a végső négyzet hullám kimenet, amely lehet adni közvetlenül a mikrokontroller.
a TSC3200 színérzékelő IC egy 8 tűs IC SOC csomaggal. A következő kép a színérzékelő IC tűs diagramját mutatja. Ebben az esetben az 1. és 2. csapok (S0 és S1) kimeneti frekvencia-skálázó csapok. A 3. tű a kimeneti engedélyező tű, és aktív alacsony tű. Pin 4 GND.
tű 5 a VDD tű és a maximális tápfeszültség 5.5 V. A 6. tű az a kimeneti tű, amelyen keresztül megkaphatjuk a négyzethullámú kimenetet. A 7-es és 8-as csapok (S2 és S3) fotodióda-kiválasztó csapok.
az 1., 2. (S0, S1) és 7., 8. (S3, S4) Csapok különösen érdekesek a Tcs3200 Színérzékelőben. S0 és S1 kimeneti frekvencia skálázás csapok. Ezekkel a csapokkal a kimeneti négyzethullám frekvenciája az alkalmazott alkalmazásnak vagy mikrokontrollernek megfelelően méretezhető.
a kimeneti frekvencia skálázásának oka az, hogy a mikrokontrollerek különböző időzítő konfigurációkkal rendelkeznek, és a mikrokontrollerek számláló funkcionalitása korlátozott lehet. Az alábbi táblázat az S0 és S1 különböző kombinációinak kimeneti skálázásának százalékos arányát mutatja.
| S0 | S1 | kimeneti frekvencia méretezés (f0) | tipikus teljes skála frekvencia |
| L | l | kikapcsolás | —- |
| L | Ó | 2% | 10 – 12 Hz |
| H | L | 20% | 100 – 120 Hz |
| H | Ó | 100% | 500 – 600 Hz |
az S3 és az S4 fotódióda – kiválasztó csapok. Ezeket különböző fotódiódák kiválasztására használják, amelyek különböző színszűrőkhöz vannak társítva (Piros, kék, zöld és tiszta). Az alábbi táblázat az S3 és S4 különböző kombinációit mutatja be a különböző típusú fotódiódákhoz.
az S3 és az S4 fotódióda-kiválasztó csapok. Ezeket különböző fotódiódák kiválasztására használják, amelyek különböző színszűrőkhöz vannak társítva (Piros, kék, zöld és tiszta). Az alábbi táblázat az S3 és S4 különböző kombinációit mutatja be a különböző típusú fotódiódákhoz.
| S3 | S4 | fotodióda típusa |
| L | L | piros |
| L | H | Kék |
| H | L | tiszta (nincs szűrő) |
| H | H | Zöld |
a TCS 3200 színérzékelő modul formájában érkezik, amely a tényleges TCS 3200 színérzékelő mellett tartalmazza az összes alkatrészt, például fejléccsapokat, 4 Fehér LED-et, ellenállásokat és kondenzátorokat. Az alábbi képen a valós idejű színérzékelő modul látható.
a projekt működése
ebben a projektben egy egyszerű, Arduino-t használó Színérzékelőt fejlesztettek ki. A színérzékelő modul érzékeli a környezet színét. A projekt működését itt ismertetjük.
amint azt a színérzékelő bevezetésében említettük, a TCS3200 színérzékelő szűrőkkel rendelkezik a piros, kék, zöld és tiszta számára. Az egyes színek intenzitása frekvenciaként jelenik meg. Az Arduino-ban a kimeneti frekvencia skálát 100% – ra rögzítettük a színérzékelő magas S0 és S1 érintkezőinek alkalmazásával.
a színérzékelőn lévő S2 és S3 tű segítségével kell kiválasztanunk a fotódióda típusát, azaz piros, zöld vagy kék. Amikor egy adott Fotódiódát választ ki, az Arduino PULSEIN funkciója aktiválódik a színérzékelő kimenetéhez csatlakoztatott csapon.
ez segít kiszámítani a kimeneti jel frekvenciáját. Ugyanez a folyamat megismétlődik mind a három fotódióda esetében: R, G és B. A frekvenciát minden esetben a PULSEIN funkció segítségével mérjük, amely a soros terminálon jelenik meg.
ezen információk továbbá felhasználhatók az érzékelő előtt elhelyezett szín azonosítására, színének megjelenítésére az LCD-n, valamint a megfelelő LED megvilágítására.
kód
Alkalmazások
- a Színérzékelők széles körű alkalmazásokkal rendelkeznek a képfeldolgozás, a digitális jelfeldolgozás, az objektumérzékelés, a színazonosítás stb.
- az iparágakban a Színérzékelőket gyakran használják az objektumok szín szerinti rendezésére.
ajánlott olvasmány:
- Arduino kezdő készletek
