Hvad er farvesensor: Funktioner og anvendelser

I elektronikken er sensorer de enheder eller moduler eller detektorer eller undersystemer, der anvendes til at registrere og reagere på elektriske og optiske signaler. Sensorer kan omdanne fysiske størrelser som temperatur, fugtighed, hastighed osv. til et elektrisk signal og sende oplysningerne til andre elektroniske enheder som f.eks. processoren. Sensorer er klassificeret i forskellige typer til måling af temperatur, kapacitans, varme, modstand osv. De er en temperatursensor, nærhedssensor, accelerometer, berøringssensor, farvesensor, tryksensor, lyssensor, IR-sensor, ultralydssensor, fugtighedssensor og mange flere. Denne artikel beskriver fuldstændigt farvesensoren.

Hvad er farvesensoren?

Definition: Disse sensorer er de fotoelektriske enheder, der kan udsende lys og registrere farven af reflekteret lys fra et objekt. Disse sensorer kan registrere intensiteten af det lys, der reflekteres fra et objekt, og skelner mellem de primære farver som rød, blå og grøn. De kaldes også farvedetektorer.

Farvesensorer kan belyse objektet med bred bølgelængde, lysforhold og bestemme lysintensiteten af primære farver (rød, blå, grøn og hvid). Forholdet mellem lysintensiteten bestemmer mængden af lys, der reflekteres og absorberes af objektet.

Farvesensordiagram

Kredsløbet i farvesensoren indeholder følsomme filtre, sensormatricer, LED’er, målflader og modtager. Når det skarpe røde lys belyses på objektets overflade, reflekteres det samme røde lys, og det blå lys absorberes. Denne refleksion og absorption bestemmes af de filtre, der anvendes i disse sensorer.

Farvesensor

Farvesensorens arbejdsprincip

Som vi ved, er farver de vigtigste attributter til at genkende og vurdere egenskaberne ved et objekt eller materiale. Så disse sensorer er de detektorer, der anvendes til at detektere farven på et objekt, når det udsættes for lys, og de afviser også det uønskede UV-lys og infrarøde lys. Disse sensorer reflekterede lys og absorberede lys i RGB-skalaen med forskellige bølgelængder.

Generelt set er sensorer på princippet om diffus teknologi. Disse anvendes i elektronik, optik og, softwareteknologi til at opfatte den brede vifte af farver. Når hvidt lys belyses på målet, så aktiveres sensoren med 3 filtre, som har 3 forskellige bølgelængder og bestemmer målets farve i forhold til RGB-skalaen.

Farvesensorens virkemåde

Ved fiberoptik fungerer farvesensorer efter princippet om total intern refleksion. Mængden af lys, der transmitteres og reflekteres fra det målrettede objekt, afhænger af de optiske glasfibre. Når det hvide lys belyses på det målrettede objekt via optiske fibre, registrerer denne sensor det reflekterede lys fra objektet via optiske fibre og repræsenteret i de lange, korte og mellemlange bølgelængder. Afstanden mellem de to farver er afstanden inden for farverummet.

Til eksempel bruger TCS3200-farvesensoren tre filtre til tre farver til at analysere den farve, der reflekteres af objektet. Et andet filter er for klar, hvilket betyder intet filter. Filtertypen (rødt filter, grønt filter, blåt filter og intet filter) vælges på baggrund af fotodiodepindene S2 og S3 som vist i figuren. Denne sensor giver en firkantet udgangsbølge med en 50% duty cycle. Konverteren bruges til at omdanne lysintensiteten og den reflekterede farve til frekvens.

Udgangens frekvens er direkte proportional med lysintensiteten og afhænger af pindenes strøm til frekvenskonverterens pinde S0 og S1, dvs. høj/lav. Ud fra det opnåede output kan vi styre lysets frekvens til 100%, 20% og 2%. Denne udgangskvadrat kan gives direkte til en mikrocontroller.

Funktioner

Farvesensorens funktioner er anført nedenfor.

• Nøjagtighed
• Miljøbetingelser
• Bølgelængdeområde
• Kalibrering
• Opløsning
• Opløsning
• Kostpris
• Gennemførlighed
• Frekvens

Funktionerne ved farvesensoren TCS3200 er angivet nedenfor.

• Det er en TAOS RGB-sensorchip med 4 led’er til 4 filtre ( rød, blå, grøn og klar).
• 8-pin SOIC-overflademonteringspakke.
• Driftsspændingen er 3-5 VDC med PCB-størrelse 2.4×2,8 cm.
• En sensor er placeret på overfladen af det målrettede objekt viser farven på en seriel skærm
• Driftsspændingen ved enkeltforsyning er 2.7V til 5,5V.
• Konverterer modtaget lys til frekvensen med høj opløsning.
• Udgangen giver den programmerbare farve og fuldskala frekvens.
• Power down faktor
• Kommunikation direkte til mikrocontrolleren
• Støtter LED-lyslampestyring.
• Anvendes som både farvedetektor og farveidentifikator
• Konfiguration af bølgelængder nær-infrarødt lys-750nm til 2500nm og fjern-infrarødt – 6 til 15 bølgelængdeområde.

Eksempler

Når lys belyses på overfladen af et objekt, vil en vis mængde lys blive reflekteret, og andre vil blive absorberet afhængigt af objektets egenskaber. Her registrerer denne sensor det reflekterede lys og lysintensiteten. Nogle af eksemplerne på farvesensorer er Arduino farvesensor Med TCS3200, farvesensor TCS3200, AS73211, TCS3400, TCS34715, TCS34727, ColorPAL-sensor, SEN-11195, Lego Mindstorms EV3 og mange flere.

Industrielle farvesensorer leveres med en hvid lyssender og separate modtagere for R G og B. Disse er 3 filtre til rød, grøn og blå med bølgelængder på henholdsvis 580nm, 540nm og 450nm.
Den mest udbredte farvesensor er Arduino farvesensor med TCS3200 i mikrocontrollere.

Når en af fotodioderne i et array aktiveres, aktiveres pulsen er af Arduino-oscillatoren, som er forbundet til farvesensorens udgang. Frekvensen af udgangssignalet beregnes, og den samme proces gentages for de resterende 3 dioder for 3 farver R, G og B. Udgangsfrekvensen vises i den serielle terminal identificerer farven på det reflekterede lys fra overfladen ved hjælp af den tilsvarende LED.

Anvendelser

Farvesensorernes anvendelser omfatter følgende.

• Sortering af farvede produkter bestemmer kodede mærker, registrerer datakoderne på en pakke
• Farvedetektion og farveidentifikation
• Anvendes i billedbehandling og digital signalbehandling og identifikation af objekter
• Anvendes i ægte farvegenkendelse
• Distinktionerer forskellige farvenuancer.
• Tekstilindustrier, bilindustrien, fødevareindustrien, trykkeriindustrien, medicinalindustrien osv.sed i kvalitetskontrol i visuelle inspektionsværktøjer – overvåger farveændringer
• Processtyring, produktion og kvalitetssikring
• Kontrollerer, lagrer og evaluerer de synlige farver.
• Spektral sensing til farvemåling
• Detektion af omgivelserne.

Det er altså alt om farvesensor – definition, diagram, arbejdsprincip, funktioner, eksempler og anvendelser. Her er et spørgsmål til dig ” Hvad er fordelene ved Arduino-farvesensoren?”