顏色識別傳感器的應用

　　1、TCS230簡介

　　TCS230是一款可編程彩色光到頻率的轉換器。他把可配置的硅光電二極管與電流頻率轉換器集成在一個單一的CMOS電路上，同時在單一芯片上集成了紅綠藍（RGB）三種濾光器，是第一個有數字兼容接口的RGB彩色傳感器。TCS230的輸出信號是數字量，可以驅動標準的TTL或CMOS邏輯輸入，因此可直接與微處理器或其他邏輯電路相連接。由于輸出的是數字量，并且能夠實現每個彩色信道10位以上的轉換精度，因而不再需要A/D轉換電路，使電路變得簡單。

　　2、TCS230的內部結構與工作原理

　　TCS230采用8引腳的SOIC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16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個不帶有任何濾波器，可以透過全部的光信息。

　　（a）TCS230封裝形式

　　（b）TCS230內部結構方框圖

　　這些光電二極管在芯片內是交叉排列的，能夠最大限度地減少入射光輻射的不均勻性，從而增加顏色識別的精確度；另一方面，相同顏色的16個光電二極管是并聯連接的，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選擇所需要的濾波器。

　　該傳感器的典型輸出頻率范圍從2Hz~500kHz，用戶還可以通過兩個可編程引腳來選擇100%、20%或2%的輸出比例因子，或電源關斷模式。輸出比例因子使傳感器的輸出能夠適應不同的測量范圍，提高了它的適應能力。例如，當使用低速的頻率計數器時，就可以選擇小的定標值，使TCS230的輸出頻率和計數器相匹配。

　　3、基于TCS230的顏色識別模塊

　　基于TCS230的顏色識別模塊如下圖，尺寸為72*16*12立方毫米，配置4只大功率白色LED燈，可識別R，G，B三原色的分量，通過這三原色分量，通過這三原色的混合，可以識別顏色，工作電壓5V，電流0.12V。輸出引腳可直接與微控制器的I/O口連接。

　　TCS230模組具有3個顏色濾波器，有三原色理論可知：各種顏色是由不同比例的三原色混合而成的。該模組具有三個顏色濾波器，當選擇其中一個顏色濾波器時，它只允許某個特定的原色通過，阻止其他顏色通過，例如：當選擇藍色濾波器時，入射光中只有藍色可以通過，紅色和綠色都阻止，而此時TCS230的脈沖輸出腳會輸出一定頻率的脈沖，由脈沖數就可以得到藍色光的強度；同理，選擇其他濾波器時，就可以得到紅色光和綠色光的光強，通過這三個值，就可以分析投射到TCS230傳感器上的光的顏色。而顏色濾波器的選擇由模組S2腳和S3腳決定。

　　因此，將模組S2和S3與控制器的I/O口相連接，就可以方便的控制對濾波器的選擇；同時，將模組的脈沖輸出腳與控制器的外部中斷相連接，控制器就可以通過外部中斷的方式獲得模組脈沖輸出數，從而得到三原色的成分，分析出物體的顏色。

　　顏色識別傳感器的應用領域

　　隨著現代工業生產向高速化、自動化方向的發展，生產過程中長期以來由人眼起主導作用的顏色識別工作將越來越多地被相應的顏色傳感器所替代。例如：

　　圖書館使用顏色區分文獻進行分類，能夠極大地提高排架管理和統計等工作。

　　在包裝行業，產品包裝利用不同的顏色或裝潢來表示其不同的性質或用途。