顏色傳感器的應(yīng)用

1、高分辨率顏色傳感器原理與應(yīng)用隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)向高速化、自動化方向的發(fā)展，生產(chǎn)過程中長期以來由人眼起主導(dǎo)作用的顏色識別工作將越來越多地被相應(yīng)的顏色傳感器所替代。例如：圖書館使用顏色區(qū)分對文獻進行分類，能夠極大地提高排架管理和統(tǒng)計等工作：在包裝行業(yè)，產(chǎn)品包裝利用不同的顏色或裝潢來表示其不同的性質(zhì)或用途。目前的顏色傳感器通常是在獨立的光電二極管上覆蓋經(jīng)過修正的紅、綠、藍濾光片，然后對輸出信號進行相應(yīng)的處理，才能將顏色信號識別出來；有的將兩者集

2、合起來，但是輸出模擬信號，需要一個A／D電路進行采樣，對該信號進一步處理，才能進行識別，增加l『電路的復(fù)雜性，并且存在較大的識別誤差，影響了識別的效果。美國TA0s公司最新推出的顏色傳感器TCS23O。它能夠?qū)崿F(xiàn)顏色的識別與檢測，同時與其它的顏色傳感器相比，還具有許多優(yōu)良的新特性。這種可編程的彩色光到頻率轉(zhuǎn)換器適合于色度計測量應(yīng)用領(lǐng)域，如彩色打印、醫(yī)療診斷、計算機彩色監(jiān)視器校準以及油漆、紡織品、化妝品、印刷材料的過程控制和色彩配合。1T

3、CS23O芯片的結(jié)構(gòu)框圖與特點：TCS230是TAOS(TexaSAdVancedOptoe1ec口onicSolutions)公司推出的可編程彩色光到頻率的轉(zhuǎn)換器。它把可配置的硅光電二極管與電流頻率轉(zhuǎn)換器集成在一個單一的CM0S電路上，同時在單一芯片上還集成了紅綠藍(RGB)三種濾光器，是業(yè)界第一個有數(shù)字兼容接口的RGB彩色傳感器。TcS230的輸出信號是數(shù)字量，可以驅(qū)動標準的TrL或CMOS邏輯輸入，因此可直接與微處理器或其它邏輯電

4、路相連接。由于輸出的是數(shù)字量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)每個彩色信道10位以上的轉(zhuǎn)換精度，因而不再需要，AD轉(zhuǎn)換電路，使電路變得更簡單。圖1是TCS230的引腳封裝和功能框圖。圖1Tcs23O的引肢封裝和功能框圖圖1中，TCS23O采用8引腳的S0IC表面貼裝式封裝，在單一芯片上集成有64個光電二極管。這些二極管共分為四種類型。其中l(wèi)6個光電二極管帶有紅色濾波器，16個光電二極管帶有綠色濾波器，16個光電二極管帶有藍色濾波器，其余16個不帶有任何濾波

5、器，可以透過全部的光信息。這些光電二極管在片內(nèi)是交叉排列的，能夠最大限度地減少入射光幅射的不均勻性，從而增加顏色識別的精確度；另一方面，相同顏色的l6個光電二極管足并聯(lián)連接的，均勻分布在二極管陣列中，可以消除顏色的位置誤差。工作時。通過兩個可編程的引腳來動態(tài)選擇所需要的濾波器。該傳感器的典型輸出頻率范圍扶2H500kHz，用戶還可以通過兩個可編程引腳來選擇lo0％、2O％或2％的輸出比例因子，或電源關(guān)斷模式。輸出比例因子使傳感器的輸出能

6、夠適應(yīng)不同的測量范圍，提高了它的適應(yīng)能力。例如，當使用低速的頻率計數(shù)器時，就可以選擇小的定標值，使TCS230的輸出頻率和計數(shù)器相匹配。(例如1Oms)，然后選通三種顏色的濾波器，計算這段時間內(nèi)TCS230的輸出脈沖數(shù)，計算出一個比例因子，通過這個比例因子可以把這些脈沖數(shù)變?yōu)?55。在實際測試時，使用同樣的時間進行計數(shù)，把測得的脈沖數(shù)再乘以求得的比例因子，然后就可以得到所對應(yīng)的R、G和B的值。3TCS23O的應(yīng)用基于上述分析，采用89C

7、51和TCS230設(shè)計了一個醫(yī)用液體顏色識別裝置。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、識別精度和效率高的特點，并且能夠和上位機通信，以將識別的結(jié)果實時傳送給上位機。由于是說明TCS230的使用情況，下面僅給出其中的TCs230識別電路，如圖3所示。圖3中用89C51的P1口的幾個引腳來控制TCS230的各個控制引腳，而TCS23O的輸出引腳被連接到89C5l的定時器，計數(shù)器1的輸入端(P35)。設(shè)置89C51定時器／計數(shù)器為相應(yīng)的工作方式，初始化89C

8、5l定時器為一個定值，再選擇TCs23O的輸出比例因子，并使能輸出引腳。實際使用中通過讀取89c51計數(shù)器的值，就可以分別計算出Tcs230的三種輸出頻率，進而確定R、G、B值及顏色。現(xiàn)結(jié)合上述分析給出相應(yīng)的軟件流程，如圖4所示。圖3Tcs230顏色識別技口電路圖4軟件流程在程序流程中：系統(tǒng)初始化負責設(shè)置89C51的定時器，計數(shù)器的工作方式，選擇TCS230的輸出比例因子，使能輸出引腳以及通信參數(shù)的設(shè)置。初始化完成后，檢測是否需要進行白