Cos’è il sensore di colore: funzionamento e sue applicazioni

In elettronica, i sensori sono i dispositivi o moduli o rilevatori o sottosistemi utilizzati per rilevare e rispondere a segnali elettrici e ottici. I sensori possono convertire quantità fisiche come temperatura, umidità, velocità, ecc. in un segnale elettrico e inviare le informazioni ad altri dispositivi elettronici come il processore. I sensori sono classificati in vari tipi per misurare la temperatura, la capacità, il calore, la resistenza, ecc. Sono un sensore di temperatura, un sensore di prossimità, un accelerometro, un sensore tattile, un sensore di colore, un sensore di pressione, un sensore di luce, un sensore IR, un sensore ultrasonico, un sensore di umidità e molti altri. Questo articolo descrive completamente il sensore di colore.

Che cos’è il sensore di colore?

Definizione: Questi sensori sono i dispositivi fotoelettrici che possono emettere luce e rilevare il colore della luce riflessa da un oggetto. Questi sensori possono rilevare l’intensità della luce riflessa da un oggetto e differenziare i colori primari come il rosso, il blu e il verde. Questi sono anche chiamati rilevatori di colore.

I sensori di colore possono illuminare l’oggetto con un’ampia lunghezza d’onda, rapporto di luce e determinare l’intensità della luce dei colori primari (rosso, blu, verde e bianco). Il rapporto di intensità della luce determina la quantità di luce riflessa e assorbita dall’oggetto.

Diagramma del sensore di colore

Il circuito del sensore di colore contiene filtri sensibili, array di sensori, LED, superfici di destinazione e ricevitore. Quando la luce rossa brillante viene illuminata sulla superficie dell’oggetto, la stessa luce rossa viene riflessa e la luce blu viene assorbita. Questa riflessione e assorbimento sono determinati dai filtri usati in questi sensori.

Sensore di colore

Principio di funzionamento del sensore di colore

Come sappiamo che i colori sono gli attributi più importanti per riconoscere e valutare le proprietà di un oggetto o materiale. Quindi, questi sensori sono i rilevatori utilizzati per rilevare il colore di un oggetto quando è sottoposto alla luce e respinge anche la luce UV indesiderata e la luce infrarossa. Questi sensori riflettono la luce e assorbono la luce nella scala RGB con diverse lunghezze d’onda.

Generalmente, i sensori sul principio della tecnologia diffusa. Questi sono impiegati nell’elettronica, nell’ottica e nella tecnologia software per percepire la vasta gamma di colori. Quando la luce bianca è illuminata sul bersaglio, allora il sensore si attiva con 3 filtri, che hanno 3 diverse lunghezze d’onda e determina il colore del bersaglio rispetto alla scala RGB.

Funzionamento del sensore di colore

Nel caso della fibra ottica, i sensori di colore lavorano sul principio della riflessione interna totale. La quantità di luce trasmessa e riflessa dall’oggetto mirato dipende dalle fibre ottiche di vetro. Quando la luce bianca viene illuminata sull’oggetto mirato tramite la fibra ottica, questo sensore rileva la luce riflessa dall’oggetto tramite la fibra ottica e rappresentata nelle lunghezze d’onda lunghe, corte e medie. La distanza tra i due colori è la distanza all’interno dello spazio di colore.

Per esempio, il sensore di colore TCS3200 utilizza tre filtri per tre colori per analizzare il colore riflesso dall’oggetto. Un altro filtro è per il chiaro, cioè nessun filtro. Il tipo di filtro (filtro rosso, filtro verde, filtro blu e nessun filtro) viene selezionato in base ai pin S2 e S3 del fotodiodo, come mostrato in figura. Questo sensore dà in uscita un’onda quadra con un duty cycle del 50%. Il convertitore viene utilizzato per trasformare l’intensità della luce e il colore riflesso in frequenza.

La frequenza dell’uscita è direttamente proporzionale all’intensità della luce e dipende dalla corrente dei pin del convertitore di frequenza S0 e S1, cioè alta/bassa. Dall’uscita ottenuta, possiamo controllare la frequenza della luce per il 100%, 20% e 2%. Questo quadrato di uscita può essere dato direttamente a un microcontrollore.

Caratteristiche

Le caratteristiche del sensore di colore sono elencate di seguito.

• Precisione
• Condizioni ambientali
• Lunghezza d’onda
• Calibrazione
• Risoluzione
• Costo
• Ripetibilità
• Frequenza

Le caratteristiche del sensore di colore TCS3200 sono riportate di seguito.

• È un chip sensore TAOS RGB con 4 led per 4 filtri (rosso, blu, verde e trasparente).
• Pacchetto SOIC a 8 pin a montaggio superficiale.
• La tensione di funzionamento è 3-5 VDC con dimensioni PCB 2. 4×2.8 cm.4×2.8 cm.
• Un sensore è posto sulla superficie dell’oggetto mirato visualizza il colore su un monitor seriale
• La tensione di funzionamento a singola alimentazione è 2.7V a 5.5V.
• Converte la luce ricevuta alla frequenza con alta risoluzione.
• L’uscita dà il colore programmabile e la frequenza di fondo scala.
• Fattore di riduzione della potenza
• Comunicazione direttamente al microcontrollore
• Supporta il controllo della lampada a LED.
• Utilizzato sia come rilevatore di colore che come identificatore di colore
• Configurazione delle lunghezze d’onda del vicino infrarosso-750nm a 2500nm e del lontano infrarosso – da 6 a 15 lunghezze d’onda.

Esempi

Quando la luce viene illuminata sulla superficie di un oggetto, una certa quantità di luce sarà riflessa e altre saranno assorbite a seconda delle caratteristiche dell’oggetto. Qui questo sensore rileva la luce riflessa e l’intensità della luce. Alcuni esempi di sensori di colore sono il sensore di colore Arduino con TCS3200, sensore di colore TCS3200, AS73211, TCS3400, TCS34715, TCS34727, sensore ColorPAL, SEN-11195, Lego Mindstorms EV3, e molti altri.

I sensori di colore industriali sono dotati di un trasmettitore di luce bianca e ricevitori separati per R G e B. Si tratta di 3 filtri per il rosso, il verde e il blu con lunghezze d’onda 580nm, 540nm e 450nm rispettivamente.
Il sensore di colore più utilizzato è il sensore di colore Arduino con TCS3200 in micro-controllori.

Quando uno qualsiasi dei fotodiodi in una matrice viene attivato, viene attivato l’impulso dell’oscillatore Arduino, che è collegato all’uscita del sensore di colore. La frequenza del segnale di uscita viene calcolata e lo stesso processo viene ripetuto per i restanti 3 diodi per i 3 colori R, G e B. La frequenza di uscita viene visualizzata nel terminale seriale identifica il colore della luce riflessa dalla superficie con l’aiuto del LED corrispondente.

Applicazioni

Le applicazioni dei sensori di colore includono le seguenti.

• La classificazione dei prodotti colorati determina i segni codificati, rileva i codici dati su un pacchetto
• Rilevamento del colore e identificazione del colore
• Utilizzato nell’elaborazione delle immagini, e l’elaborazione del segnale digitale e l’identificazione degli oggetti
• Utilizzato nel riconoscimento del vero colore
• Distingue diverse sfumature di colori.
• Industrie tessili, industrie automobilistiche, industria alimentare, industrie di stampa, industria farmaceutica, ecc.sed nel controllo di qualità in strumenti di ispezione visiva – monitorare i cambiamenti di colore
• Controllo dei processi, produzione e assicurazione della qualità
• Controlla, memorizza e valuta i colori visibili.
• Rilevamento spettrale per la misurazione del colore
• Rilevamento dell’ambiente.

Quindi, questo è tutto sul sensore di colore – definizione, diagramma, principio di funzionamento, caratteristiche, esempi e applicazioni. Ecco una domanda per voi ” Quali sono i vantaggi del sensore di colore Arduino?”