La llum blanca es compon de set colors. Aquest espectre de color de la llum es coneix com VIBGYOR, que indica violeta, índigo, blau, verd, groc, taronja i verd. Els diferents colors tenen diferents longituds d’ona. Quan la llum cau sobre els objectes, en funció de les propietats de l’objecte, algunes de les longituds d’ona són absorbides per l’objecte mentre que algunes es reflecteixen cap enrere. Aquestes longituds d'ona reflectides donen el color de l'objecte que és detectat per l'ull humà. La combinació de longituds d’ona en diferents proporcions va generar diferents colors. El sensor de color és el dispositiu que s’utilitza per detectar el color. Aquests sensors poden classificar el color de l'objecte en vermell o blau o verd. Un d'aquests sensors és TCS3200.

Què és TCS3200?

TCS3200 és un convertidor de llum a freqüència en color programable. Aquest mòdul pot detectar el color amb l'ajuda del microcontrolador. Pot detectar una gran varietat de colors com el vermell, el blau i el verd en funció de la seva longitud d’ona. Per optimitzar les lectures del sensor, es proporciona una escala de freqüència.

El TCS3200 conté LEDs blancs per il·luminar la superfície de l’objecte el color del qual s’ha de detectar. Es calcula la intensitat de la llum reflectida per l'objecte. El convertidor produeix una freqüència proporcional a la intensitat, mitjançant la qual el microcontrolador prediu el color de l'objecte.

Per detectar diferents colors, s’utilitzen filtres sensibles a diferents longituds d’ona. Normalment, el color vermell es detecta per a la longitud d’ona 580nm, el verd per a la longitud d’ona 540nm i el blau per a la longitud d’ona 450nnm.

Diagrama de blocs de TCS3200

TCS3200 és un IC CMOS monolític únic. Consta de fotodíodes de silici configurables i un convertidor de corrent a freqüència. Els fotodíodes es disposen com una matriu de 8 × 8. A partir d’aquestes fotodíodes , 16 fotodíodes tenen un filtre blau, 16 fotodíodes tenen un filtre vermell, 16 fotodíodes tenen un filtre verd i els 16 fotodíodes restants no tenen filtre.

Tots els fotodíodes del mateix color estan connectats en paral·lel. Per minimitzar l’efecte de la no uniformitat de la irradiança d’incidència, s’interdigiten quatre tipus de fotodíodes. Tots els fotodíodes tenen una mida de 110μm × 110μm.

Diagrama de circuits de TCS3200

La sortida de TCS3200 és una ona quadrada amb un cicle de treball del 50%. El TCS3200 es pot connectar directament amb qualsevol microcontrolador mitjançant pins digitals d’entrada i sortida digital. Mitjançant dos pins d'entrada de control, es pot escalar la freqüència de sortida a escala completa.

A partir dels quatre diferents tipus de fotodíodes coberts amb filtre, cada díode es pot activar mitjançant entrades de selecció S2 i S3. Quan s’escullen els díodes amb filtre vermell, només es mesura la llum incident vermella i es bloqueja la llum verda i blava restants. Després, mesurant la freqüència, es pot detectar la intensitat de la llum vermella. Mitjançant entrades de selecció S0, S1, es pot establir el factor d’escala de freqüència.

Per mesurar la freqüència, s’utilitza el 6è pin. Aquest pin està connectat al microcontrolador. Per determinar el color de l'objecte, primer configureu tots els pins d'entrada com a pins d'entrada i de sortida com a sortida. Aquí no hi ha cap ús de pins analògics. A continuació, configureu l’escala de freqüència desitjada establint els pins S0, S1, tant alts com als baixos.

Ara, per detectar el color de l'objecte, activeu cada tipus de filtre mitjançant línies de selecció S2 i S3. Després de l'activació del filtre, mesureu la freqüència generada al 6è pin mitjançant un microcontrolador . Quan els pins S2 i S3 són baixos, s’activen els filtres de color vermell i es detecta la intensitat dels components vermells de l’objecte. De la mateixa manera, conduir S2 baix i S3 alt detecta el component Blau i conduir tant S2, S3 fins Alt detecta components verds de l'objecte. Tots aquests valors es recopilen i es comparen per obtenir el color real de l'objecte. La llum ambiental pot causar variacions en les mesures, de manera que el sensor i l’objecte han de ser protegits de la llum ambiental durant la mesura.

0,01μF a 0,1μF condensadors s’hauria d’utilitzar per desacoblar les línies d’alimentació. Per a la immunitat contra el soroll d’entrada, cal una connexió elèctrica de baixa impedància a la sortida i a la terra del dispositiu. Es requereix un buffer si s’utilitzen línies superiors a 12 polzades a la sortida.

Diagrama de pins

Pin-Diagram-of-TCS3200

TCS3200 està disponible al mercat com a paquet LEIC SOIC de 8 pins D. La descripció del pin d’aquest mòdul es dóna a continuació.

Pin-1 i Pin-2 són línies de selecció S0, S1 respectivament. Aquests pins s’utilitzen per a l’escala de freqüència.
El pin-3, OE, és el pin d'activació de sortida. Aquest passador està actiu baix.
El pin-4, GND, és el pin de terra. Aquest pin és la terra de la font d'alimentació.
El pin-5, VDD, és el pin de tensió d’alimentació.
El pin-6, OUT, és el pin de freqüència de sortida. Aquest pin està connectat al microcontrolador per llegir valors.
PIn-7 i Pin-8 són les línies de selecció S2, S3 respectivament. Aquests pins s’utilitzen com a entrades de selecció de tipus de fotodiode.

La lògica de línia de selecció per a l’escala de freqüència és la següent:

“esquema esquemàtic de la font d'alimentació ”

Quan tots dos S0 i S1 són BAIXS, el dispositiu es troba en mode d'apagat.
Quan S0 és BAIX i S1 és ALT, l’escala de freqüència de sortida serà del 2%.
Quan S0 és ALT i S1 és BAIX, l’escala de freqüència de sortida serà del 20%.
Quan S0 i S1 són ALTES, l'escala de freqüència de sortida serà del 100%.

Especificacions

Algunes de les especificacions de TCS3200 són les següents:

Els blocs principals d’aquest mòdul són el xip sensor TCS3200 RGB i 4 LED blancs.
Els quatre LED s’ofereixen per proporcionar condicions d’il·luminació suficients per al sensor durant la detecció de color.
El xip TCS3200 consta de matrius de 8 × 8 de fotodíodes que poden detectar els colors vermell, blau i verd.
Aquest mòdul funciona amb la tensió d'alimentació d'entrada de 2,7 V a 5,5 V.
La interfície digital TTL està present en aquest mòdul.
El xip TCS3200 converteix la intensitat de la llum en la freqüència amb alta resolució.
Aquest mòdul no requereix un ADC per obtenir valors digitals i es pot connectar directament a pins digitals de microcontroladors.
TCS3200 té un color programable i una freqüència de sortida a escala completa.
La funció d’apagada també s’ofereix a aquest mòdul.
L’interval de temperatura de funcionament d’aquest mòdul és de -40 ° C a 85 ° C.
TCS3200 conté filtres per als colors vermell, blau i verd.
Aquest mòdul conté un error de no linealitat del 0,2% a 50 kHz.
El mòdul TCS3200 té una temperatura estable de 200 ppm / ° C coeficient.

Aplicacions de TCS3200

Algunes de les aplicacions de TCS3200 es donen a continuació:

El TCS3200 s’utilitza per detectar el color de les superfícies.
Aquest mòdul troba aplicació en indústries, atenció sanitària i plantes de fabricació.
TCS3200 s’aplica en sistemes de diagnòstic mèdic.
Per al control de consistència del LED RGB s’utilitza TCS3200.
TCS3200 s’aplica per al control de processos industrials.
En màquines de banda làser per detectar color s’utilitza TCS3200.
Per detectar malalties renals cròniques s’utilitza TCS3200 per a l’anàlisi d’orina.
TCS3200 s’utilitza en sistemes de classificació de fruites.
La intensitat de les radiacions blaves, vermelles i verdes es pot mesurar mitjançant aquest mòdul de sensor.
Per classificar diferents tipus de metalls s’utilitza aquest mòdul.
La indústria alimentària utilitza aquest sensor per classificar fruites i verdures.
TCS3200 també s’utilitza en el diagnòstic dental i per a la detecció d’amoníac.
Per al disseny de receptors de llum a freqüència en comunicació de llum visible multicolor, s’utilitza TCS3200.

CI alternatiu

Alguns dels IC disponibles al mercat que es poden utilitzar com a alternativa a TCS3200 són TCS3400, TCS34715, TCS35727, etc.

És important protegir el sensor de la llum ambiental, la radiació UV i la radiació IR durant les mesures. Aquest mòdul també l’utilitzen estudiants d’enginyeria i aficionats per dissenyar diversos projectes interessants i fàcils. Aquest sensor és fàcil de connectar amb controladors com Arduino , Raspberry Pi , etc ... Podeu trobar més detalls sobre les característiques elèctriques i el disseny del TCS3200 a fitxa de dades . Quin temps va trigar el mòdul TCS3200 a detectar el color de la vostra aplicació?