Inleiding tot RGB-kleurensensor TCS3200

TCS3200 is een kleur-licht-naar-frequentie-omzetterchip die kan worden geprogrammeerd via een microcontroller. De module kan worden gebruikt om alle 7 kleuren wit licht te detecteren met behulp van een geïntegreerde microcontroller zoals Arduino.

In deze post gaan we kijken naar RGB-kleurensensor TCS3200, we zullen begrijpen hoe de kleurensensor werkt en we zullen de TCS3200-sensor praktisch testen met Arduino en wat bruikbare gegevens extraheren.

Belang van kleurherkenning

We zien de wereld elke dag, gevuld met rijke kleuren, heb je je ooit afgevraagd wat kleuren eigenlijk zijn, afgezien van het visueel voelen. Nou, kleuren zijn elektromagnetische golven met verschillende golflengten. Rood, groen, blauw heeft verschillende golflengten, menselijke ogen zijn afgestemd om deze RGB-kleuren op te vangen, wat een smalle band is van het elektromagnetische spectrum.

Maar we zien meer dan rood, blauw en groen, dat komt omdat onze hersenen twee of meer kleuren kunnen mengen en een nieuwe kleur geven.

Het vermogen om verschillende kleuren te zien, hielp de oude menselijke beschaving om te ontsnappen aan levensbedreigende gevaren zoals dieren en hielp ook bij het identificeren van eetbare items zoals fruit op de juiste groei, die aangenaam zullen zijn om te consumeren.

Vrouwen zijn beter in het herkennen van verschillende kleurtinten (beter kleurgevoelig) dan mannen, maar mannen zijn beter in het volgen van snel bewegende objecten en reageren daarop.

Veel studies suggereren dat dit komt doordat mannen in de oudheid op jacht gingen vanwege hun fysieke kracht die superieur was aan die van vrouwen.

Vrouwen worden geëerd met minder risicovolle taken, zoals het verzamelen van fruit en andere eetbare items van planten en bomen.

Het verzamelen van de eetbare items van planten met de juiste groei (de kleur van fruit speelt een grote rol) was erg belangrijk voor een goede spijsvertering, wat mensen hielp met gezondheidsproblemen op afstand.

Deze verschillen in gezichtsvermogen bij mannen en vrouwen blijven zelfs in de moderne tijd bestaan.

Oké, waarom de bovenstaande uitleg voor een elektronische kleurensensor? Nou, omdat de kleursensoren zijn gemaakt op basis van het kleurmodel van het menselijk oog en niet op het oogkleurmodel van andere dieren.

Zo zijn er dubbele camera's in smartphones, een van de camera's is speciaal gemaakt voor het herkennen van RGB-kleuren en een andere camera voor het maken van normale beelden. Door deze twee afbeeldingen / informatie te combineren met een zorgvuldig algoritme, worden op het scherm nauwkeurige kleuren van echte objecten weergegeven die alleen mensen kunnen waarnemen.

Opmerking: niet alle dubbele camera's werken op dezelfde manier als hierboven vermeld, sommige worden gebruikt voor optische zoom, sommige worden gebruikt voor het produceren van een diepteveld-effect enz.

Laten we nu eens kijken hoe TCS3200-kleurensensoren worden vervaardigd.

Afbeelding van TCS3200-sensor:

Het heeft 4 ingebouwde witte LED's om het object te verlichten. Het heeft 10 pinnen, twee Vcc- en GND-pinnen (gebruik twee van deze). De functie van S0, S1, S2, S3, S4 en ‘out’ pin zal binnenkort worden uitgelegd.

Als we de sensor van dichtbij bekijken, kunnen we iets zien zoals hieronder afgebeeld:

Het heeft een 8 x 8 array van kleurensensoren, dat is in totaal 64. Het fotosensorblok heeft rode, blauwe en groene sensoren. De verschillende kleursensoren worden gevormd door verschillende kleurenfilters op de sensor aan te brengen. Van de 64 heeft het 16 blauwe, 16 groene, 16 rode sensoren en er zijn 16 fotosensoren zonder kleurfilter.

Het blauwe kleurenfilter laat alleen blauw gekleurd licht de sensor raken en negeert de rest van de golflengten (kleuren). Dit is hetzelfde voor andere twee kleursensoren.

Als je een blauw licht op een rood filter of groen filter laat schijnen, zal er minder intens licht door de groene of rode filters gaan in vergelijking met een blauw filter. Dus de blauw gefilterde sensor zal meer licht ontvangen in vergelijking met andere twee.

Zo kunnen we de kleursensoren met RGB-filters in een blok zetten en elk gekleurd licht laten schijnen, en de betreffende kleursensor zal meer licht ontvangen dan andere twee.

Door de intensiteit van het door een sensor ontvangen licht te meten, kan de kleur van het licht worden onthuld.

Om het signaal van sensor naar microcontroller te koppelen, wordt gedaan met lichtintensiteit naar frequentieomvormer.

Circuit blokschema

De 'out' pin is de output. De frequentie van de uitgangspen is 50% inschakelduur. S2- en S3-pinnen zijn geselecteerde lijnen voor fotosensor.

U begrijpt het beter door naar de tabel te kijken:

Door lage signalen toe te passen op pin S2 en S3 wordt de rode kleursensor geselecteerd en de intensiteit van de rode golflengte gemeten.

Volg op dezelfde manier de bovenstaande tabel voor de rest van de kleuren.

Over het algemeen worden rode, blauwe en groene sensoren gemeten, waarbij de sensoren één zonder filters blijven.

De S0 en S1 zijn de frequentie-schaalpennen:

S0 en S1 zijn frequentie-schaalpennen om de uitgangsfrequentie te schalen. De frequentieschaling wordt gebruikt om de optimale uitgangsfrequentie van sensor naar microcontroller te selecteren. In het geval van Arduino wordt 20% aanbevolen, S0 ‘HIGH’ en S1 ‘LOW’.

De uitgangsfrequentie wordt hoog als de lichtintensiteit van de betreffende sensor hoog is. Voor de eenvoud van de programmacode wordt de frequentie niet gemeten, maar de pulsduur gemeten, hoger de frequentie min de pulsduur.

Dus degene die op de seriële monitoruitlezingen het minst laat zien, moet de kleur zijn die voor de sensor is geplaatst.

Gegevens extraheren uit de kleursensor

Laten we nu praktisch proberen gegevens van de sensor te extraheren:

Programmacode:

​

Seriële monitor-UITGANG:

De uitlezing die de laagste toont, is de kleur die voor de sensor is geplaatst. U kunt ook code schrijven om elke kleur te herkennen, bijvoorbeeld geel. Geel is het resultaat van het mengen van groen en rood, dus als de gele kleur voor de sensor wordt geplaatst, moet je rekening houden met de rode en groene sensormetingen, net zoals voor andere kleuren.

Als je vragen hebt over deze RGB-kleurensensor TCS3200 met Arduino-artikel, geef dit dan aan in het commentaargedeelte. Mogelijk krijgt u snel antwoord.

De hierboven toegelichte kleursensor kan ook worden gebruikt voor een externe gadget triggeren via een relais voor het uitvoeren van een gewenste bewerking.