Το λευκό φως αποτελείται από επτά χρώματα. Αυτό το χρωματικό φάσμα φωτός είναι γνωστό ως VIBGYOR, υποδεικνύοντας Violet, Indigo, Blue, Green, Yellow, Orange και Green. Διαφορετικά χρώματα έχουν διαφορετικά μήκη κύματος. Όταν το φως πέφτει πάνω στα αντικείμενα, με βάση τις ιδιότητες του αντικειμένου, μερικά από τα μήκη κύματος απορροφώνται από το αντικείμενο ενώ μερικά αντανακλούν πίσω. Αυτά τα ανακλώμενα μήκη κύματος δίνουν το χρώμα του αντικειμένου που ανιχνεύεται από το ανθρώπινο μάτι. Ο συνδυασμός μηκών κύματος σε διαφορετικές αναλογίες δημιούργησε διαφορετικά χρώματα. Ο αισθητήρας χρώματος είναι η συσκευή που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση χρώματος. Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να ταξινομήσουν το χρώμα του αντικειμένου σε κόκκινο ή μπλε ή πράσινο. Ένας από αυτούς τους αισθητήρες είναι το TCS3200.

Τι είναι το TCS3200;

Το TCS3200 είναι ένας προγραμματιζόμενος έγχρωμος μετατροπέας φωτός σε συχνότητα. Αυτή η ενότητα μπορεί να ανιχνεύσει χρώμα με τη βοήθεια του μικροελεγκτή. Μπορεί να ανιχνεύσει μια μεγάλη ποικιλία χρωμάτων όπως το κόκκινο, το μπλε και το πράσινο με βάση το μήκος κύματος τους. Για τη βελτιστοποίηση των μετρήσεων του αισθητήρα, παρέχεται κλιμάκωση συχνότητας.

Το TCS3200 περιέχει λευκά LED για να φωτίζει την επιφάνεια του αντικειμένου του οποίου το χρώμα πρέπει να ανιχνευθεί. Υπολογίζεται η ένταση του φωτός που ανακλάται πίσω από το αντικείμενο. Μια συχνότητα ανάλογη με την ένταση παράγεται από τον μετατροπέα, χρησιμοποιώντας τον οποίο ο μικροελεγκτής προβλέπει το χρώμα του αντικειμένου.

Για την ανίχνευση διαφορετικού χρώματος, χρησιμοποιούνται φίλτρα ευαίσθητα σε διαφορετικά μήκη κύματος. Συνήθως, ανιχνεύεται κόκκινο χρώμα για μήκος κύματος 580nm, πράσινο για μήκος κύματος 540nm και μπλε για μήκος κύματος 450nnm.

Διάγραμμα μπλοκ του TCS3200

Block-Diagram-of-TCS3200

Το TCS3200 είναι ένα μόνο μονολιθικό CMOS IC. Αποτελείται από διαμορφώσιμες φωτοδιόδους πυριτίου και έναν μετατροπέα ρεύματος σε συχνότητα. Οι φωτοδιόδους είναι διατεταγμένες ως συστοιχία 8 × 8. Από αυτά φωτοδιόδους , 16 φωτοδίοδοι έχουν μπλε φίλτρο, 16 φωτοδίοδοι έχουν κόκκινο φίλτρο, 16 φωτοδίοδοι έχουν πράσινο φίλτρο και οι υπόλοιπες 16 φωτοδίοδοι δεν έχουν φίλτρο.

Όλες οι φωτοδιόδους του ίδιου χρώματος συνδέονται παράλληλα. Για να ελαχιστοποιηθεί η επίδραση της μη ομοιομορφίας της ακτινοβολίας επίπτωσης, τέσσερις τύποι φωτοδιόδων είναι αλληλοδιαχωρισμένοι. Όλες οι φωτοδιόδους έχουν μέγεθος 110μm × 110μm.

Διάγραμμα κυκλώματος του TCS3200

Η έξοδος του TCS3200 είναι ένα τετραγωνικό κύμα με κύκλο λειτουργίας 50%. Το TCS3200 μπορεί να συνδεθεί με οποιονδήποτε μικροελεγκτή απευθείας χρησιμοποιώντας ψηφιακές ακίδες και ψηφιακές εξόδους. Χρησιμοποιώντας δύο ακίδες ελέγχου, η συχνότητα εξόδου πλήρους κλίμακας μπορεί να κλιμακωθεί.

Από τους τέσσερις διαφορετικούς τύπους καλυμμένων με φίλτρο φωτοδιόδους, κάθε δίοδος μπορεί να ενεργοποιηθεί χρησιμοποιώντας εισόδους επιλογής S2 και S3. Όταν επιλέγονται οι δίοδοι με κόκκινο φίλτρο, μετράται μόνο η κόκκινη λυχνία προσπίπτουσας και το υπόλοιπο πράσινο και μπλε φως αποκλείονται. Στη συνέχεια, μετρώντας τη συχνότητα, μπορεί να ανιχνευθεί η ένταση του κόκκινου φωτός. Χρησιμοποιώντας S0, S1 επιλέξτε εισόδους, μπορεί να ρυθμιστεί ο συντελεστής κλιμάκωσης συχνότητας.

Για τη μέτρηση της συχνότητας, χρησιμοποιείται ο 6ος ακροδέκτης. Αυτός ο πείρος συνδέεται με τον μικροελεγκτή. Για να προσδιορίσετε το χρώμα του αντικειμένου, ορίστε πρώτα όλους τους ακροδέκτες εισόδου ως είσοδο και εξόδους εξόδου ως έξοδο. Εδώ δεν υπάρχει χρήση αναλογικών καρφιτσών. Στη συνέχεια ρυθμίστε την επιθυμητή κλιμάκωση συχνότητας ρυθμίζοντας τις ακίδες S0, S1 είτε υψηλές είτε χαμηλές.

Τώρα για να εντοπίσετε το χρώμα του αντικειμένου, ενεργοποιήστε κάθε τύπο φίλτρο χρησιμοποιώντας γραμμές επιλογής S2 και S3. Μετά την ενεργοποίηση του φίλτρου μετρήστε τη συχνότητα που δημιουργήθηκε στον 6ο πείρο χρησιμοποιώντας ένα μικροελεγκτής . Όταν και οι δύο ακίδες S2 και S3 είναι χαμηλές, ενεργοποιούνται τα φίλτρα κόκκινου χρώματος και ανιχνεύεται η ένταση των κόκκινων συστατικών του αντικειμένου. Ομοίως, η οδήγηση S2 χαμηλή και η S3 υψηλή ανιχνεύουν μπλε στοιχείο και η οδήγηση και των δύο S2, S3 σε Υψηλή ανιχνεύει Πράσινα στοιχεία του αντικειμένου. Όλες αυτές οι τιμές συλλέγονται και συγκρίνονται για να ληφθεί το πραγματικό χρώμα του αντικειμένου. Το φως περιβάλλοντος μπορεί να προκαλέσει διακυμάνσεις στις μετρήσεις, οπότε ο αισθητήρας και το αντικείμενο πρέπει να προστατεύονται από το φως περιβάλλοντος κατά τη μέτρηση.

0,01μF έως 0,1μF πυκνωτές πρέπει να χρησιμοποιείται για την αποσύνδεση των γραμμών τροφοδοσίας. Για θωράκιση εισόδου απαιτείται ηλεκτρική σύνδεση χαμηλής αντίστασης στην έξοδο της συσκευής και στη γείωση της συσκευής. Απαιτείται buffer εάν χρησιμοποιούνται γραμμές μεγαλύτερες από 12 ίντσες στην έξοδο.

Διάγραμμα καρφιτσών

Pin-Diagram-of-TCS3200

Το TCS3200 διατίθεται στην αγορά ως πακέτο LEAD SOIC 8 ακίδων D. Η περιγραφή της ενότητας αυτής της ενότητας παρέχεται παρακάτω-

Οι Pin-1 και Pin-2 είναι γραμμές επιλογής S0, S1 αντίστοιχα. Αυτές οι ακίδες χρησιμοποιούνται για κλιμάκωση συχνότητας.
Το Pin-3, OE, είναι ο pin ενεργοποίησης εξόδου. Αυτός ο πείρος είναι ενεργός χαμηλός.
Το Pin-4, GND, είναι ο πείρος γείωσης. Αυτός ο πείρος είναι η γείωση τροφοδοσίας.
Το Pin-5, VDD, είναι ο πείρος τάσης τροφοδοσίας.
Το Pin-6, OUT, είναι ο ακροδέκτης συχνότητας εξόδου. Αυτός ο πείρος συνδέεται με τον μικροελεγκτή για να διαβάσει τιμές.
Οι PIn-7 και Pin-8 είναι οι γραμμές επιλογής S2, S3 αντίστοιχα. Αυτές οι ακίδες χρησιμοποιούνται ως είσοδοι επιλογής τύπου φωτοδιόδου.

Η λογική γραμμής επιλογής για κλιμάκωση συχνότητας είναι όπως παρακάτω-

“οικόπεδο φάσης φίλτρου υψηλής διέλευσης ”

Όταν και τα δύο S0, S1 είναι χαμηλά, η συσκευή βρίσκεται σε κατάσταση απενεργοποίησης.
Όταν το S0 είναι χαμηλό και το S1 είναι ΥΨΗΛΟ, η κλιμάκωση συχνότητας εξόδου θα είναι 2%.
Όταν το S0 είναι υψηλό και το S1 είναι χαμηλό, η κλιμάκωση συχνότητας εξόδου θα είναι 20%.
Όταν και οι δύο S0 και S1 είναι ΥΨΗΛΕΣ, η κλιμάκωση συχνότητας εξόδου θα είναι 100%.

Προδιαγραφές

Μερικές από τις προδιαγραφές του TCS3200 έχουν ως εξής-

Τα κύρια μπλοκ αυτής της μονάδας είναι το τσιπ αισθητήρα TCS3200 RGB και 4 λευκά LED.
Τα τέσσερα LED παρέχονται για να παρέχουν επαρκείς συνθήκες φωτισμού για τον αισθητήρα κατά την ανίχνευση χρώματος.
Το τσιπ TCS3200 αποτελείται από 8 × 8 σειρές φωτοδιόδων που μπορούν να ανιχνεύσουν κόκκινα, μπλε, πράσινα χρώματα.
Αυτή η μονάδα λειτουργεί με τάση τροφοδοσίας εισόδου από 2,7V έως 5,5V.
Η ψηφιακή διεπαφή TTL υπάρχει σε αυτήν την ενότητα.
Το τσιπ TCS3200 μετατρέπει την ένταση του φωτός σε συχνότητα με υψηλή ανάλυση.
Αυτή η ενότητα δεν απαιτεί ADC για τη λήψη ψηφιακών τιμών και μπορεί να συνδεθεί απευθείας σε ψηφιακές ακίδες μικροελεγκτών.
Το TCS3200 έχει προγραμματιζόμενο χρώμα και συχνότητα εξόδου πλήρους κλίμακας.
Δυνατότητα απενεργοποίησης δίνεται επίσης σε αυτήν την ενότητα.
Το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας αυτής της μονάδας είναι από -40 ° C έως 85 ° C.
Το TCS3200 περιέχει φίλτρα για κόκκινα, μπλε, πράσινα χρώματα.
Αυτή η ενότητα περιέχει σφάλμα μη γραμμικότητας 0,2% στα 50kHz.
Η μονάδα TCS3200 έχει σταθερή συντελεστή θερμοκρασίας 200 ppm / ° C.

Εφαρμογές του TCS3200

Μερικές από τις εφαρμογές του TCS3200 δίνονται παρακάτω-

Το TCS3200 χρησιμοποιείται για την ανίχνευση του χρώματος των επιφανειών.
Αυτή η ενότητα βρίσκει εφαρμογή σε βιομηχανίες, υγειονομική περίθαλψη και εργοστάσια παραγωγής.
Το TCS3200 εφαρμόζεται σε συστήματα ιατρικής διάγνωσης.
Για RGB LED, η συνέπεια ελέγχου χρησιμοποιείται TCS3200.
Το TCS3200 εφαρμόζεται για έλεγχο βιομηχανικών διεργασιών.
Σε λέιζερ άκρες λωρίδας για την ανίχνευση χρώματος χρησιμοποιείται TCS3200.
Για την ανίχνευση χρόνιων νεφρικών παθήσεων, το TCS3200 χρησιμοποιείται για ανάλυση ούρων.
Το TCS3200 χρησιμοποιείται σε συστήματα διαλογής φρούτων.
Η ένταση των μπλε, κόκκινων, πράσινων ακτινοβολιών μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας αυτή τη μονάδα αισθητήρα.
Για την ταξινόμηση διαφορετικών τύπων μετάλλων χρησιμοποιείται αυτή η ενότητα.
Η βιομηχανία τροφίμων χρησιμοποιεί αυτόν τον αισθητήρα για τη διαλογή φρούτων και λαχανικών.
Το TCS3200 χρησιμοποιείται επίσης στην οδοντική διάγνωση και στην ανίχνευση αμμωνίας.
Για το σχεδιασμό του δέκτη Light-to-Frequency σε επικοινωνία με ορατό φως πολλών χρωμάτων, χρησιμοποιείται το TCS3200.

Εναλλακτικό IC

Μερικά από τα IC που διατίθενται στην αγορά και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εναλλακτική λύση για το TCS3200 είναι TCS3400, TCS34715, TCS35727, κ.λπ…

Είναι σημαντικό να προστατεύσετε τον αισθητήρα από το φως του περιβάλλοντος, την υπεριώδη ακτινοβολία και την υπεριώδη ακτινοβολία κατά τη διάρκεια των μετρήσεων. Αυτή η ενότητα χρησιμοποιείται επίσης από φοιτητές μηχανικής και χομπίστες για το σχεδιασμό διαφόρων ενδιαφέρων και εύκολων έργων. Αυτός ο αισθητήρας είναι εύκολος στη διασύνδεση με ελεγκτές όπως Arduino , Raspberry Pi , κλπ… Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά και τη διάταξη του TCS3200 μπορείτε να βρείτε στο φύλλο δεδομένων . Ποιος ήταν ο χρόνος που χρειάστηκε η μονάδα TCS3200 για την ανίχνευση χρώματος για την εφαρμογή σας;