Εισαγωγή στον αισθητήρα χρώματος RGB TCS3200

Το TCS3200 είναι ένα τσιπ έγχρωμου μετατροπέα φωτός σε συχνότητα που μπορεί να προγραμματιστεί μέσω ενός μικροελεγκτή. Η μονάδα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση και των 7 χρωμάτων λευκού φωτός με τη βοήθεια ενός ενσωματωμένου μικροελεγκτή όπως το Arduino.

Σε αυτήν την ανάρτηση θα ρίξουμε μια ματιά στον αισθητήρα χρώματος RGB TCS3200, θα καταλάβουμε πώς λειτουργεί ο αισθητήρας χρώματος και θα δοκιμάσουμε πρακτικά τον αισθητήρα TCS3200 με το Arduino και θα εξαγάγουμε μερικά χρήσιμα δεδομένα.

Σημασία της αναγνώρισης χρώματος

Βλέπουμε τον κόσμο κάθε μέρα, γεμάτο με πλούσια χρώματα, αναρωτηθήκατε ποτέ ποια είναι πραγματικά τα χρώματα εκτός από το να το αισθάνεστε οπτικά. Λοιπόν, τα χρώματα είναι ηλεκτρομαγνητικό κύμα με διαφορετικά μήκη κύματος. Κόκκινο, πράσινο, μπλε έχει διαφορετικά μήκη κύματος, τα ανθρώπινα μάτια είναι συντονισμένα για να πάρουν αυτά τα χρώματα RGB, που είναι μια στενή ζώνη από ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.

Όμως, βλέπουμε περισσότερα από το κόκκινο, το μπλε και το πράσινο γιατί ο εγκέφαλός μας μπορεί να αναμίξει δύο ή περισσότερα χρώματα και να δώσει ένα νέο χρώμα.

Η ικανότητα να βλέπει διαφορετικά χρώματα βοήθησε τον αρχαίο ανθρώπινο πολιτισμό να ξεφύγει από απειλητικούς για τη ζωή κινδύνους όπως τα ζώα και επίσης να βοηθήσει στον εντοπισμό βρώσιμων αντικειμένων, όπως φρούτων στη σωστή ανάπτυξή του, κάτι που θα είναι ευχάριστο να καταναλώνεται.

Οι γυναίκες είναι καλύτερα να αναγνωρίσουν διαφορετικές αποχρώσεις χρώματος (καλύτερα ευαίσθητες στο χρώμα) από τον άνδρα, αλλά οι άνδρες είναι καλύτερα να εντοπίζουν τα γρήγορα κινούμενα αντικείμενα και να αντιδρούν ανάλογα.

Πολλές μελέτες δείχνουν ότι αυτό οφείλεται στην αρχαιότητα οι άνδρες πηγαίνουν για κυνήγι λόγω της σωματικής τους δύναμης που ήταν ανώτερη από τις γυναίκες.

Οι γυναίκες τιμούνται με λιγότερο επικίνδυνο έργο, όπως η συλλογή φρούτων και άλλων βρώσιμων ειδών από φυτά και δέντρα.

Η συλλογή των βρώσιμων ειδών από φυτά στη σωστή ανάπτυξή του (το χρώμα των φρούτων παίζει τεράστιο ρόλο) ήταν πολύ σημαντική για την καλή πέψη, η οποία βοήθησε τους ανθρώπους από προβλήματα υγείας στον κόλπο.

Αυτές οι διαφορές στην οπτική ικανότητα σε άνδρες και γυναίκες εξακολουθούν να υφίστανται ακόμη και στη σύγχρονη εποχή.

Εντάξει, γιατί οι παραπάνω εξηγήσεις για έναν ηλεκτρονικό αισθητήρα χρώματος; Λοιπόν, επειδή οι αισθητήρες χρώματος κατασκευάζονται με βάση το μοντέλο χρωμάτων του ανθρώπινου ματιού και όχι με το μοντέλο χρώματος ματιών οποιουδήποτε άλλου ζώου.

Για παράδειγμα, οι διπλές κάμερες σε smartphone μία από τις κάμερες είναι ειδικά κατασκευασμένες για την αναγνώριση χρωμάτων RGB και άλλες κάμερες για τη λήψη κανονικών εικόνων. Ο συνδυασμός αυτών των δύο εικόνων / πληροφοριών με έναν προσεκτικό αλγόριθμο θα αναπαράγει ακριβή χρώματα πραγματικού αντικειμένου στην οθόνη μόνο τα οποία οι άνθρωποι μπορούν να αντιληφθούν.

Σημείωση: Δεν λειτουργούν όλες οι διπλές κάμερες με τον ίδιο τρόπο όπως αναφέρθηκε παραπάνω, μερικές χρησιμοποιούνται για οπτικό ζουμ, μερικές χρησιμοποιούνται για παραγωγή σε βάθος εφέ πεδίου κ.λπ.

Ας δούμε πώς κατασκευάζονται οι αισθητήρες χρώματος TCS3200.

Εικόνα του αισθητήρα TCS3200:

Διαθέτει 4 ενσωματωμένα λευκά LED για το φωτισμό του αντικειμένου. Διαθέτει 10 καρφίτσες, δύο καρφίτσες Vcc και GND (χρησιμοποιήστε δύο από αυτές). Η λειτουργία των ακίδων S0, S1, S2, S3, S4 και 'out' θα εξηγηθεί σύντομα.

Εάν ρίξετε μια προσεκτική ματιά στον αισθητήρα, μπορούμε να δούμε κάτι όπως φαίνεται παρακάτω:

Διαθέτει σειρά αισθητήρων χρώματος 8 x 8 που είναι συνολικά 64. Το μπλοκ αισθητήρων φωτογραφιών έχει αισθητήρες κόκκινου, μπλε, πράσινου. Οι διαφορετικοί αισθητήρες χρώματος σχηματίζονται εφαρμόζοντας διαφορετικά φίλτρα χρώματος στον αισθητήρα. Από τους 64, διαθέτει 16 μπλε, 16 πράσινους, 16 κόκκινους αισθητήρες και υπάρχουν 16 αισθητήρες φωτογραφιών χωρίς κανένα φίλτρο χρώματος.

Το μπλε έγχρωμο φίλτρο θα επιτρέψει μόνο στο μπλε φως να χτυπήσει τον αισθητήρα και να απορρίψει τα υπόλοιπα μήκη κύματος (Χρώματα), αυτό είναι ίδιο για άλλους δύο αισθητήρες χρώματος.

Εάν λάμψετε ένα μπλε φως σε ένα κόκκινο φίλτρο ή ένα πράσινο φίλτρο, λιγότερο έντονο φως θα περάσει μέσα από τα πράσινα ή κόκκινα φίλτρα σε σύγκριση με το μπλε φίλτρο. Έτσι, ο μπλε φιλτραρισμένος αισθητήρας θα λάβει περισσότερο φως σε σύγκριση με άλλους δύο.

Έτσι, μπορούμε να τοποθετήσουμε τους αισθητήρες χρώματος με φίλτρα RGB σε ένα μπλοκ και να λάμψουμε οποιοδήποτε έγχρωμο φως και ο σχετικός αισθητήρας χρώματος θα λάβει περισσότερο φως από άλλους δύο.

Με τη μέτρηση της έντασης του φωτός που λαμβάνεται σε έναν αισθητήρα μπορεί να αποκαλυφθεί το χρώμα που λάμπει το φως.

Για τη διασύνδεση του σήματος από αισθητήρα σε μικροελεγκτή γίνεται με ένταση φωτός σε μετατροπέα συχνότητας.

Διάγραμμα κυκλώματος

Η έξοδος 'pin' είναι η έξοδος. Η συχνότητα του πείρου εξόδου είναι 50% κύκλος λειτουργίας. Οι ακίδες S2 και S3 είναι επιλεγμένες γραμμές για τον αισθητήρα φωτογραφιών.

Καταλαβαίνετε καλύτερα κοιτάζοντας τον πίνακα:

Εφαρμόζοντας χαμηλά σήματα στους ακροδέκτες S2 και S3 θα επιλέξετε τον αισθητήρα κόκκινου χρώματος και θα μετρήσετε την ένταση του κόκκινου μήκους κύματος.

Ομοίως, ακολουθήστε τον παραπάνω πίνακα για τα υπόλοιπα χρώματα.

Γενικά, οι κόκκινοι, μπλε και πράσινοι αισθητήρες μετρώνται αφήνοντας τους αισθητήρες χωρίς φίλτρα.

Οι S0 και S1 είναι οι ακίδες κλιμάκωσης συχνότητας:

Τα S0 και S1 είναι πείροι κλιμάκωσης συχνότητας για να κλιμακώσουν τη συχνότητα εξόδου. Η κλιμάκωση συχνότητας χρησιμοποιείται για την επιλογή της βέλτιστης συχνότητας εξόδου από τον αισθητήρα στον μικροελεγκτή. Σε περίπτωση Arduino συνιστάται 20%, S0 «HIGH» και S1 «LOW».

Η συχνότητα εξόδου αυξάνεται εάν η ένταση φωτός του σχετικού αισθητήρα είναι υψηλή. Για απλότητα του κωδικού προγράμματος η συχνότητα δεν μετριέται, αλλά μετράται η διάρκεια του παλμού, όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα μείον τη διάρκεια παλμού.

Έτσι, αυτό που δείχνει στις σειριακές ενδείξεις της οθόνης πρέπει να είναι το χρώμα που τοποθετείται μπροστά από τον αισθητήρα.

Εξαγωγή δεδομένων από τον αισθητήρα χρώματος

Τώρα ας δοκιμάσουμε πρακτικά και να εξαγάγουμε δεδομένα από τον αισθητήρα:

Κωδικός προγράμματος:

//--------------Program Developed by R.GIRISH--------------//
const int s0 = 4
const int s1 = 5
const int s2 = 6
const int s3 = 7
const int out = 8
int frequency1 = 0
int frequency2 = 0
int frequency3 = 0
int state = LOW
int state1 = LOW
int state2 = HIGH
void setup()
{
Serial.begin(9600)
pinMode(s0, OUTPUT)
pinMode(s1, OUTPUT)
pinMode(s2, OUTPUT)
pinMode(s3, OUTPUT)
pinMode(out, INPUT)
//----Scaling Frequency 20%-----//
digitalWrite(s0, state2)
digitalWrite(s1, state1)
//-----------------------------//
}
void loop()
')
delay(100)
//------Sensing Blue colour----//
digitalWrite(s2, state1)
digitalWrite(s3, state2)
frequency3 = pulseIn(out, state)
Serial.print(' Blue = ')
Serial.println(frequency3)
delay(100)
Serial.println('---------------------------------------')
delay(400)

//--------------Program Developed by R.GIRISH--------------//

Σειριακή οθόνη ΕΞΟΔΟΣ:

Η ένδειξη που δείχνει το χαμηλότερο είναι το χρώμα που τοποθετείται μπροστά από τον αισθητήρα. Μπορείτε επίσης να γράψετε κώδικα για την αναγνώριση οποιουδήποτε χρώματος, για παράδειγμα κίτρινο. Το κίτρινο είναι το αποτέλεσμα ανάμειξης πράσινου και κόκκινου, οπότε αν το κίτρινο χρώμα τοποθετηθεί μπροστά από τον αισθητήρα, πρέπει να λάβετε υπόψη τις ενδείξεις του κόκκινου και του πράσινου αισθητήρα, όπως και για τα άλλα χρώματα.

Αν έχετε απορίες σχετικά με αυτόν τον αισθητήρα χρώματος RGB TCS3200 χρησιμοποιώντας το άρθρο Arduino, παρακαλούμε εκφράστε την στην ενότητα σχολίων. Μπορεί να λάβετε μια γρήγορη απάντηση.

Ο παραπάνω αναφερόμενος αισθητήρας χρώματος μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για ενεργοποίηση ενός εξωτερικού gadget μέσω ενός ρελέ για την εκτέλεση μιας επιθυμητής λειτουργίας.