SENSOR DE COLOR TCS3200 TEORIA Y FUNCIONAMIENTO

Sensor de color

1. Funcionamiento y características eléctricas SENSOR DE COLOR TCS3200

2. Descripción El sensor de color TCS3200 es un convertidor de luz a frecuencia que combina fotodiodos de silicio reconfigurables y una corriente de frecuencia en un solo circuito integrado . La salida es una onda cuadrada con una frecuencia directamente proporcional a la intensidad de luz. Las entradas y salidas digitales permiten una interfaz directa con un microcontrolador u otro conjunto de circuitos lógicos , por esta razón es ideal para líneas de producción , robótica , etc.

3. Descripción general del funcionamiento La luz blanca está compuesta por tres colores primarios, que tienen diferentes longitudes de onda. Estos colores se combinan entre sí para formar diferentes tonos de colores. Cuando la luz blanca cae sobre cualquier superficie, algunas longitudes de onda de luz se absorben y otras se reflejan, dependiendo de las propiedades del material de la superficie. El color que vemos es el resultado de que las longitudes de onda se reflejen en nuestros ojos.

4. ¿Que es una longitud de onda? Una longitud de onda es una medida física que describe la distancia entre dos puntos idénticos en una onda repetitiva. En términos más simples, es la distancia entre dos crestas consecutivas (o dos valles consecutivos) en una onda.

5. Un sensor de color típico incluye un LED blanco de alta intensidad que proyecta una luz modulada sobre el objeto. Para detectar el color de la luz reflejada, casi todos los sensores de color consisten en una rejilla de filtro sensible al color, también conocida como ‘ Filtro Bayer ‘ y una matriz de fotodiodos debajo. ¿Cómo funcionan los sensores de color?

6. Un solo píxel se compone de 4 filtros, uno rojo, uno azul, uno verde y un filtro transparente. Cada filtro pasa la luz de un solo color al fotodiodo que se encuentra debajo, mientras que el filtro transparente pasa la luz tal como es. Esta luz adicional que pasa a través del filtro transparente es una gran ventaja en condiciones de poca luz.

7. Luego, el chip de procesamiento se dirige a cada fotodiodo (un color a la vez) y mide la intensidad de la luz. Como hay una matriz de fotodiodos, los resultados primero se promedian y luego se envían para su procesamiento. Al medir el nivel relativo de luz roja, verde y azul, se determina el color del objeto.

8. ¿Qué es un fotodiodo? Un fotodiodo es un dispositivo semiconductor como el silicio o germanio que convierte la luz incidente en corriente eléctrica. Este material tiene una región p-n, que es una unión entre dos tipos de semiconductores: tipo p (con exceso de huecos) y tipo n (con exceso de electrones).

9. En la interfaz entre las regiones p y n, se forma una zona de transición o región de depleción. Esta zona de depleción actúa como una barrera para el flujo de corriente eléctrica cuando no hay luz incidente. Cuando la luz incide sobre el fotodiodo, los fotones que lleva consigo tienen suficiente energía para liberar electrones en la región de depleción Los electrones liberados son atraídos hacia la región n, donde se pueden mover libremente y contribuir a una corriente eléctrica.

10. Operación TCS3200 Utiliza 64 fotodiodos, 16 tienen filtro para rojo, 16 para verde, 16 para azul y 16 para luz directa. Cada uno esta conectado en paralelo, por lo que al usar dos pines de control S2 y S3 se puede elegir cuál de ellos leer. El sensor funciona con una alimentación de 2.7 a 5.5v y se puede ver en el centro del módulo , rodeado por cuatro LED blancos . Los LED se encienden cuando se enciende el módulo y se utilizan para iluminar el objeto que se detecta , por lo que puede funcionar en completa oscuridad .

11. Entonces, si deseamos detectar solo el color rojo, seleccionamos 16 fotodiodos con filtro rojo configurando los dos pines s2 y s3 en BAJO de acuerdo con la tabla. El rango de distancia para la medición es de 10 mm.

12. Un convertidor interno de corriente a frecuencia convierte las lecturas de los fotodiodos en una onda cuadrada con un ciclo de trabajo del 50% (mitad pulso alto, mitad pulso bajo) cuya frecuencia es proporcional a la intensidad del color elegido. El rango de la frecuencia de salida típica es 2HZ~600KHZ. Enviar al microcontrolador una frecuencia en lugar de una corriente permite que sea más estable y soporte mejor las interferencias producidas por las pistas del circuito o los cables que unan el TCS3200 con el micro.

13. El sensor tiene dos pines de control más, S0 y S1, que se utilizan para escalar la frecuencia de salida. La frecuencia se puede escalar a tres valores preestablecidos diferentes de 2%, 20% o 100%. Esta función de escalado de frecuencia permite que el sensor se use con una variedad de microcontroladores.

14. El "output enable" es una señal de control utilizada en dispositivos electrónicos, para habilitar o deshabilitar la salida de datos. Su propósito principal es controlar cuándo los datos pueden ser enviados desde un dispositivo a otro.

15. Rango de error típicamente de 0,2% a 50 kHz. Coeficiente de temperatura 200 ppm/°C . Alta resolución de conversión de luz a frecuencia . Frecuencia de salida Programable en color y escala completa . Se requiere una conexión eléctrica de baja impedancia entre el pin OE del dispositivo y el pin GND del dispositivo para mejorar la inmunidad al ruido Tensión máxima para obtener 1 lógico (VOH) es 4.5V Tensión mínima para obtener 1 lógico (VOL) es 0.40V Intensidad de entrada a nivel de tensión alto (IIH) es 5uA Intensidad de entrada a nivel de tensión bajo (IIH) es 5uA La reactividad a la irradiancia (Re)se caracteriza en el rango de cero a 5 kHz. Características Eléctricas TCS3200 de TAOS Alimentación (2.7 V a 5.5 V) Consumo de corriente (2mA a 3mA)

16. GRACIAS POR SU ATENCIÓN