Белый свет состоит из семи цветов. Этот цветовой спектр света известен как VIBGYOR, что означает фиолетовый, индиго, синий, зеленый, желтый, оранжевый и зеленый. Разные цвета имеют разные длины волн. Когда свет падает на объекты, в зависимости от свойств объекта, некоторые длины волн поглощаются объектом, а некоторые отражаются обратно. Эти отраженные длины волн дают цвет объекта, который обнаруживается человеческим глазом. Комбинация длин волн в разных пропорциях дает разные цвета. Датчик цвета - это устройство, которое используется для определения цвета. Эти датчики могут классифицировать цвет объекта на красный, синий или зеленый. Один из таких датчиков - TCS3200.

Что такое TCS3200?

TCS3200 - это программируемый преобразователь цветного света в частоту. Этот модуль может определять цвет с помощью микроконтроллера. Он может обнаруживать широкий спектр цветов, таких как красный, синий и зеленый, в зависимости от их длины волны. Для оптимизации показаний датчика предусмотрено частотное масштабирование.

TCS3200 содержит белые светодиоды для освещения поверхности объекта, цвет которого необходимо определить. Рассчитывается интенсивность света, отраженного объектом. Частота, пропорциональная интенсивности, вырабатывается преобразователем, с помощью которого микроконтроллер предсказывает цвет объекта.

Для обнаружения разного цвета используются фильтры, чувствительные к разным длинам волн. Обычно красный цвет определяется для длины волны 580 нм, зеленый - для длины волны 540 нм и синий - для длины волны 450 нм.

Блок-схема TCS3200

TCS3200 - это монолитная ИС CMOS. Он состоит из настраиваемых кремниевых фотодиодов и преобразователя тока в частоту. Фотодиоды расположены в виде матрицы 8 × 8. От них фотодиоды , 16 фотодиодов имеют синий фильтр, 16 фотодиодов имеют красный фильтр, 16 фотодиодов имеют зеленый фильтр, а остальные 16 фотодиодов не имеют никакого фильтра.

Все фотодиоды одного цвета подключены параллельно. Чтобы свести к минимуму влияние неоднородности падающего излучения, четыре типа фотодиодов соединены штырями. Все фотодиоды имеют размер 110 мкм × 110 мкм.

Принципиальная схема TCS3200

Выходной сигнал TCS3200 представляет собой прямоугольную волну с рабочим циклом 50%. TCS3200 может быть сопряжен с любым микроконтроллером напрямую, используя контакты цифрового входа и выхода. Используя два управляющих входных контакта, можно масштабировать полную выходную частоту.

Из четырех различных типов фотодиодов с фильтром каждый диод можно активировать с помощью входов выбора S2 и S3. Когда выбраны диоды с красным фильтром, измеряется только красный падающий свет, а оставшийся зеленый и синий свет блокируются. Затем, измерив частоту, можно определить интенсивность красного света. Используя входы выбора S0, S1, можно установить масштабный коэффициент частоты.

Для измерения частоты используется 6-й пин. Этот вывод подключен к микроконтроллеру. Чтобы определить цвет объекта, сначала установите все входные контакты как входные, а выходные контакты как выходные. Здесь нет аналоговых выводов. Затем установите желаемое масштабирование частоты, установив контакты S0, S1 в высокий или низкий уровень.

Теперь, чтобы определить цвет объекта, активируйте каждый тип фильтр используя линии выбора S2 и S3. После активации фильтра измерьте частоту, генерируемую на 6-м выводе, с помощью микроконтроллер . Когда оба контакта S2 и S3 имеют низкий уровень, активируются фильтры красного цвета и определяется интенсивность красных компонентов объекта. Аналогичным образом, перевод S2 в низкий уровень и S3 в высокий уровень определяет синий компонент, а перевод обоих S2, S3 в высокий уровень определяет зеленые компоненты объекта. Все эти значения собираются и сравниваются, чтобы получить фактический цвет объекта. Окружающий свет может вызвать отклонения в измерениях, поэтому датчик и объект должны быть защищены от окружающего света во время измерения.

От 0,01 мкФ до 0,1 мкФ конденсаторы следует использовать для развязки линий электропитания. Для защиты от входных помех требуется электрическое соединение с низким сопротивлением на выходе устройства и заземлении устройства. Буфер необходим, если на выходе используются линии более 12 дюймов.

Схема контактов

Схема выводов TCS3200

TCS3200 доступен на рынке в 8-контактном корпусе LEAD SOIC D. Описание контактов этого модуля приведено ниже:

Контакты 1 и 2 - это линии выбора S0 и S1 соответственно. Эти контакты используются для масштабирования частоты.
Контакт 3, OE, является контактом разрешения выхода. Этот вывод активен на низком уровне.
Контакт 4, GND, является контактом заземления. Этот вывод является заземлением источника питания.
Вывод 5, VDD, является выводом напряжения питания.
Контакт 6, OUT, является контактом выходной частоты. Этот вывод подключен к микроконтроллеру для чтения значений.
Контакты PIn-7 и Pin-8 - это линии выбора S2 и S3 соответственно. Эти контакты используются как входы выбора типа фотодиода.

Логика линии выбора для масштабирования частоты следующая:

“использование MOSFET в качестве переключателя ”

Когда оба S0, S1 имеют LOW, устройство находится в режиме пониженного энергопотребления.
Когда S0 - НИЗКИЙ, а S1 - ВЫСОКИЙ, масштабирование выходной частоты будет 2%.
Когда S0 - ВЫСОКИЙ, а S1 - НИЗКИЙ, масштабирование выходной частоты будет 20%.
Когда и S0, и S1 имеют HIGH, масштабирование выходной частоты будет 100%.

Характеристики

Некоторые из технических характеристик TCS3200 следующие:

Основными блоками этого модуля являются чип датчика TCS3200 RGB и 4 белых светодиода.
Четыре светодиода предназначены для обеспечения достаточных условий освещения для датчика во время обнаружения цвета.
Чип TCS3200 состоит из матрицы фотодиодов 8 × 8, которые могут обнаруживать красный, синий и зеленый цвета.
Этот модуль работает от входного напряжения питания от 2,7 до 5,5 В.
В этом модуле присутствует цифровой TTL интерфейс.
Чип TCS3200 преобразует интенсивность света в частоту с высоким разрешением.
Этот модуль не требует АЦП для получения цифровых значений и может быть напрямую подключен к цифровым выводам микроконтроллеров.
TCS3200 имеет программируемый цвет и полную выходную частоту.
Этому модулю также предоставляется функция отключения питания.
Диапазон рабочих температур этого модуля от -40 ° C до 85 ° C.
TCS3200 содержит фильтры для красного, синего, зеленого цветов.
Этот модуль содержит ошибку нелинейности 0,2% на частоте 50 кГц.
Модуль TCS3200 имеет стабильный температурный коэффициент 200 ppm / ° C.

Приложения TCS3200

Некоторые из приложений TCS3200 приведены ниже:

TCS3200 используется для определения цвета поверхностей.
Этот модуль находит применение в промышленности, здравоохранении и производственных предприятиях.
TCS3200 применяется в медицинских диагностических системах.
Для контроля согласованности светодиодов RGB используется TCS3200.
TCS3200 применяется для управления производственными процессами.
В лазерных кромкооблицовочных станках для определения цвета используется TCS3200.
Для выявления хронических заболеваний почек используется TCS3200 для анализа мочи.
TCS3200 используется в системах сортировки фруктов.
С помощью этого сенсорного модуля можно измерить интенсивность синего, красного и зеленого излучения.
Этот модуль используется для классификации различных типов металлов.
Пищевая промышленность использует этот датчик для сортировки фруктов и овощей.
TCS3200 также используется в стоматологической диагностике и для обнаружения аммиака.
TCS3200 используется для разработки преобразователя частоты в многоцветный видимый свет.

Альтернативный IC

Некоторые из доступных на рынке ИС, которые можно использовать в качестве альтернативы TCS3200, - это TCS3400, TCS34715, TCS35727 и т. Д.

Во время измерений важно защитить датчик от окружающего света, УФ-излучения и ИК-излучения. Этот модуль также используется студентами-инженерами и любителями для разработки различных интересных и простых проектов. Этот датчик легко взаимодействует с такими контроллерами, как Ардуино , Raspberry Pi и т. д. Более подробную информацию об электрических характеристиках и компоновке TCS3200 можно найти в техническая спецификация . Сколько времени потребовалось модулю TCS3200 для определения цвета для вашего приложения?