白色光は7色で構成されています。この光のカラースペクトルはVIBGYORとして知られており、バイオレット、インディゴ、ブルー、グリーン、イエロー、オレンジ、グリーンを示します。色が異なれば波長も異なります。物体の特性に基づいて、光が物体に当たると、一部の波長は物体に吸収され、一部は反射されます。これらの反射波長は、人間の目で検出されるオブジェクトの色を示します。異なる比率の波長の組み合わせは、異なる色を生成しました。カラーセンサーは、色を検出するために使用されるデバイスです。これらのセンサーは、オブジェクトの色を赤、青、または緑に分類できます。そのようなセンサーの1つはTCS3200です。

TCS3200とは何ですか？

TCS3200は、プログラム可能な色光-周波数変換器です。このモジュールは、マイクロコントローラーの助けを借りて色を検出することができます。波長に基づいて、赤、青、緑などのさまざまな色を検出できます。センサーの読み取り値を最適化するために、周波数スケーリングが提供されています。

TCS3200には、色を検出する必要のあるオブジェクトの表面を照らす白色LEDが含まれています。物体によって反射された光の強度が計算されます。強度に比例する周波数がコンバーターによって生成され、これを使用してマイクロコントローラーがオブジェクトの色を予測します。

異なる色を検出するために、異なる波長に敏感なフィルターが使用されます。通常、赤色は波長580nmで検出され、緑色は波長540nmで検出され、青色は波長450nnmで検出されます。

TCS3200のブロック図

TCS3200は単一のモノリシックCMOSICです。これは、構成可能なシリコンフォトダイオードと電流-周波数変換器で構成されています。フォトダイオードは8×8アレイとして配置されています。これらからフォトダイオード、16個のフォトダイオードには青色のフィルターがあり、16個のフォトダイオードには赤色のフィルターがあり、16個のフォトダイオードには緑色のフィルターがあり、残りの16個のフォトダイオードにはフィルターがありません。

同じ色のすべてのフォトダイオードが並列に接続されています。入射放射照度の不均一性の影響を最小限に抑えるために、4種類のフォトダイオードがかみ合っています。すべてのフォトダイオードのサイズは110μm×110μmです。

TCS3200の回路図

TCS3200の出力は、デューティサイクルが50％の方形波です。 TCS3200は、デジタル入力ピンとデジタル出力ピンを使用して、任意のマイクロコントローラーと直接接続できます。 2つの制御入力ピンを使用して、フルスケール出力周波数をスケーリングできます。

4つの異なるタイプのフィルターで覆われたフォトダイオードから、各ダイオードはS2およびS3選択入力を使用してアクティブ化できます。赤のフィルターを備えたダイオードを選択すると、赤の入射光のみが測定され、残りの緑と青の光は遮断されます。次に、周波数を測定することにより、赤色光の強度を検出できます。 S0、S1選択入力を使用して、周波数スケーリング係数を設定できます。

周波数を測定するには、6番目のピンを使用します。このピンはマイクロコントローラに接続されています。オブジェクトの色を決定するには、最初にすべての入力ピンを入力として設定し、出力ピンを出力として設定します。ここでは、アナログピンは使用されていません。次に、ピンS0、S1をハイまたはローに設定して、目的の周波数スケーリングを設定します。

オブジェクトの色を検出するには、次の各タイプをアクティブにします。フィルタ S2およびS3選択ラインを使用します。フィルタをアクティブにした後、6番目のピンで生成された周波数をマイクロコントローラー。 S2ピンとS3ピンの両方がローの場合、赤色のカラーフィルターがアクティブになり、オブジェクトの赤色成分の強度が検出されます。同様に、S2をLowおよびS3 Highに駆動すると、青色のコンポーネントが検出され、S2、S3をHighに駆動すると、オブジェクトの緑色のコンポーネントが検出されます。これらの値はすべて収集されて比較され、オブジェクトの実際の色が取得されます。周囲光は測定値に変動を引き起こす可能性があるため、測定中はセンサーと物体を周囲光から保護する必要があります。

0.01μF〜0.1μF コンデンサ電源ラインのデカップリングに使用する必要があります。入力ノイズ耐性のために、デバイス出力とデバイスグランドに低インピーダンスの電気接続が必要です。 12インチを超えるラインが出力で使用される場合は、バッファーが必要です。

ピン配列

TCS3200のピン図

TCS3200は、8ピンLEADSOICパッケージDとして市販されています。このモジュールのピンの説明を以下に示します。

ピン1とピン2は、それぞれS0、S1の選択ラインです。これらのピンは周波数スケーリングに使用されます。
ピン3、OEは、出力イネーブルピンです。このピンはアクティブローです。
ピン4、GNDはグランドピンです。このピンは電源グランドです。
ピン5、VDDは、電源電圧ピンです。
ピン6、OUTは、出力周波数ピンです。このピンは、値を読み取るためにマイクロコントローラーに接続されています。
PIn-7とPin-8は、それぞれS2、S3の選択ラインです。これらのピンは、フォトダイオードタイプの選択入力として使用されます。

周波数スケーリングの選択ラインロジックは次のとおりです-

“無停電電源装置の仕組み ”

S0、S1の両方がLOWの場合、デバイスはパワーダウンモードになります。
S0がLOWでS1がHIGHの場合、出力周波数スケーリングは2％になります。
S0がHIGHでS1がLOWの場合、出力周波数スケーリングは20％になります。
S0とS1の両方がHIGHの場合、出力周波数スケーリングは100％になります。

仕様

TCS3200の仕様の一部は次のとおりです-

このモジュールの主なブロックは、TCS3200RGBセンサーチップと4つの白色LEDです。
4つのLEDは、色検出中にセンサーに十分な照明条件を提供するために提供されています。
TCS3200チップは、赤、青、緑の色を検出できるフォトダイオードの8×8アレイで構成されています。
このモジュールは、2.7V〜5.5Vの入力電源電圧で動作します。
このモジュールにはデジタルTTLインターフェースがあります。
TCS3200チップは、光の強度を高解像度の周波数に変換します。
このモジュールは、デジタル値を取得するためにADCを必要とせず、マイクロコントローラーのデジタルピンに直接接続できます。
TCS3200は、プログラム可能なカラーとフルスケールの出力周波数を備えています。
このモジュールにはパワーダウン機能もあります。
このモジュールの動作温度範囲は-40°Cから85°Cです。
TCS3200には、赤、青、緑の色のフィルターが含まれています。
このモジュールには、50kHzで0.2％の非直線性誤差が含まれています。
TCS3200モジュールは、安定した200ppm /°Cの温度係数を持っています。

TCS3200のアプリケーション

TCS3200のアプリケーションのいくつかを以下に示します-

TCS3200は、表面の色を検出するために使用されます。
このモジュールは、産業、ヘルスケア、および製造工場でのアプリケーションを見つけます。
TCS3200は医療診断システムに適用されます。
RGB LED整合性制御には、TCS3200が使用されます。
TCS3200は、産業プロセス制御に適用されます。
レーザーエッジバンディングマシンでは、色を検出するためにTCS3200が使用されます。
慢性腎臓病を検出するために、TCS3200は尿分析に使用されます。
TCS3200は、果物の選別システムで使用されます。
青、赤、緑の放射線の強度は、このセンサーモジュールを使用して測定できます。
さまざまな種類の金属を分類するために、このモジュールが使用されます。
食品業界では、このセンサーを使用して果物や野菜を分類しています。
TCS3200は、歯科診断やアンモニア検出にも使用されます。
マルチカラー可視光通信における光周波数受信機の設計には、TCS3200が使用されます。

代替IC

TCS3200の代替として使用できる市場で入手可能なICには、TCS3400、TCS34715、TCS35727などがあります。

測定中は、センサーを周囲光、UV放射、およびIR放射から保護することが重要です。このモジュールは、工学部の学生や愛好家がさまざまな興味深く簡単なプロジェクトを設計するためにも使用します。このセンサーは、次のようなコントローラーと簡単にインターフェースできます。 Arduino 、ラズベリーパイ、など…TCS3200の電気的特性とレイアウトの詳細については、データシート。 TCS3200モジュールがアプリケーションの色を検出するのにかかった時間はどれくらいでしたか？