Vad är färgsensor: Arbetssätt och tillämpningar

Inom elektronik är sensorer enheter, moduler, detektorer eller delsystem som används för att upptäcka och reagera på elektriska och optiska signaler. Sensorer kan omvandla fysiska storheter som temperatur, fuktighet, hastighet osv. till en elektrisk signal och skicka informationen till andra elektroniska enheter som processorn. Sensorer klassificeras i olika typer för att mäta temperatur, kapacitans, värme, motstånd osv. De är temperaturgivare, närhetssensor, accelerometer, beröringssensor, färgsensor, trycksensor, ljussensor, IR-sensor, ultraljudssensor, fuktighetssensor och många fler. I den här artikeln beskrivs färgsensorn fullständigt.

Vad är färgsensorn?

Definition: Dessa sensorer är fotoelektriska enheter som kan sända ut ljus och detektera färgen på det reflekterade ljuset från ett objekt. Dessa sensorer kan detektera intensiteten av ljuset som reflekteras från ett objekt och skiljer de primära färgerna som rött, blått och grönt. De kallas också färgdetektorer.

Färgsensorer kan belysa objektet med bred våglängd, ljusförhållande och bestämma ljusintensiteten för primärfärgerna (rött, blått, grönt och vitt). Förhållandet mellan ljusintensiteten bestämmer mängden ljus som reflekteras och absorberas av objektet.

Färgsensordiagram

Färgsensorns krets innehåller känsliga filter, sensormatriser, lysdioder, målytor och mottagare. När det ljusa röda ljuset belyses på objektets yta reflekteras samma röda ljus och blått ljus absorberas. Denna reflektion och absorption bestäms av de filter som används i dessa sensorer.

Färgsensor

Färgsensors arbetsprincip

Som vi vet är färgerna de viktigaste attributen för att känna igen och utvärdera egenskaperna hos ett objekt eller material. Så dessa sensorer är de detektorer som används för att upptäcka färgen på ett objekt när det utsätts för ljus och avvisar även oönskat UV-ljus och infrarött ljus. Dessa sensorer reflekterade ljus och absorberade ljus i RGB-skalan med olika våglängder.

Generellt används sensorer enligt principen om diffus teknik. Dessa används inom elektronik, optik och mjukvaruteknik för att känna av ett brett spektrum av färger. När vitt ljus belyses på målet aktiveras sensorn med 3 filter, som har 3 olika våglängder och bestämmer målets färg med avseende på RGB-skalan.

Färgsensorer som fungerar

I fallet med fiberoptik fungerar färgsensorer enligt principen om total intern reflektion. Mängden ljus som överförs och reflekteras från målobjektet beror på de optiska glasfibrerna. När det vita ljuset belyses på det målinriktade objektet via optisk fiber, upptäcker denna sensor det reflekterade ljuset från objektet via optisk fiber och representeras i de långa, korta och medellånga våglängderna. Avståndet mellan de två färgerna är avståndet inom färgrymden.

Till exempel använder TCS3200-färgsensorn tre filter för tre färger för att analysera den färg som reflekteras av objektet. Ett annat filter är för klar, vilket innebär inget filter. Typen av filter (rött filter, grönt filter, blått filter och inget filter) väljs baserat på fotodiodstift S2 och S3 enligt figuren. Den här sensorn ger utgången en fyrkantsvåg med 50 % arbetscykel. Omvandlaren används för att omvandla ljusintensiteten och den reflekterade färgen till frekvens.

Utgångsfrekvensen är direkt proportionell mot ljusintensiteten och beror på stiftströmmen till frekvensomvandlarens stift S0 och S1, dvs. hög/låg. Från den erhållna utgången kan vi styra ljusets frekvens för 100 %, 20 % och 2 %. Denna utgångsfyrkant kan ges direkt till en mikrokontroller.

Funktioner

Färgsensorns funktioner listas nedan.

• Noggrannhet
• Miljöförhållanden
• Våglängdsområde
• Kalibrering
• Upplösning

.

• Kostnad
• Upprepningsbarhet
• Frekvens

Funktionerna hos färgsensorn TCS3200 anges nedan.

• Det är ett TAOS RGB-sensorchip med 4 lysdioder för 4 filter ( rött, blått, grönt och klart).
• 8-pin SOIC ytmonterat paket.
• Driftsspänningen är 3-5 VDC med PCB storlek 2.4×2,8 cm.
• En sensor placeras på ytan av det målinriktade objektet och visar färgen på en seriemonitor
• Driftsspänningen för enkelmatning är 2.7V till 5,5V.
• Konverterar det mottagna ljuset till frekvensen med hög upplösning.
• Utgången ger den programmerbara färgen och den fullskaliga frekvensen.
• Släckfaktorn
• Kommunikation direkt till mikrokontrollern
• Stödjer LED-ljuslampans styrning.
• Används som både färgdetektor och färgidentifierare
• Konfiguration av våglängder nära infrarött ljus-750nm till 2500nm och långt infrarött – 6 till 15 våglängder.

Exempel

När ljuset belyses på ett objekts yta reflekteras en del av ljuset och en annan del absorberas beroende på objektets egenskaper. Här registrerar denna sensor det reflekterade ljuset och ljusintensiteten. Några exempel på färgsensorer är Arduino färgsensor med TCS3200, färgsensor TCS3200, AS73211, TCS3400, TCS34715, TCS34727, ColorPAL-sensor, SEN-11195, Lego Mindstorms EV3 och många fler.

Industriella färgsensorer har en sändare för vitt ljus och separata mottagare för R G och B. Dessa är 3 filter för rött, grönt och blått med våglängder 580nm, 540nm respektive 450nm.
Den mest använda färgsensorn är Arduino-färgsensorn med TCS3200 i mikrokontroller.

När någon av fotodioderna i en matris aktiveras aktiveras pulsen är av Arduino-oscillatorn som är ansluten till färgsensorutgången. Frekvensen för utsignalen beräknas och samma process upprepas för de återstående 3 dioderna för 3 färgerna R, G och B. Utgångsfrekvensen visas i den seriella terminalen identifierar färgen på det reflekterade ljuset från ytan med hjälp av motsvarande lysdiod.

Användningar

Användningarna för färgsensorerna är bland annat följande.

• Sortering av färgade produkter bestämmer kodade märken, upptäcker datakoderna på en förpackning
• Färgdetektering och färgidentifiering
• Används vid bildbehandling och digital signalbehandling och objektidentifiering
• Används vid äkta färgåtergivning
• Underskiljer olika färgnyanser.
• Textilindustrier, bilindustrier, livsmedelsindustrier, tryckeriindustrier, läkemedelsindustrier etc. sed i kvalitetskontroll i visuella inspektionsverktyg – övervaka färgförändringar
• Processkontroll, produktion och kvalitetssäkring
• Kontrollerar, lagrar och utvärderar de synliga färgerna.
• Spektralavkänning för färgmätning
• Detektering av miljön.

Det här handlar alltså om färgsensor – definition, diagram, arbetsprincip, funktioner, exempel och tillämpningar. Här är en fråga till dig ” Vilka är fördelarna med Arduinos färgsensor?”