TCS3200颜色传感器使用说明.doc

TCS3200 颜色传感器使用说明 TCS3200 颜色传感器是一款全彩的颜色检测器，包括了一块 TAOS TCS3200RGB 感应芯片和 4 个白光 LED 灯。它适合于色度计测量应用领域，例如彩色打印、医疗诊断、计算机彩色监视器校准以及油漆、纺织品、化妆品和印刷材料的过程控制。 颜色检测原理 通常所看到的物体颜色，实际上是物体表面吸收了照射到它上面的白光(日光)中的一部分有色成分，而反射出的另一部分有色光在人眼中的反应。白色是由各种频率的可见光混合在一起构成的，也就是说白光中包含着各种颜色的色光(如红 R、黄 Y、绿 G、青 V、蓝 B、紫 P)。根据德国物理学家赫姆霍兹(Helinholtz)的三原色理论可知，各种颜色是由不同比例的三原色(红、绿、蓝)混合而成的。 TCS3200 颜色传感器工作原理 TCS3200D 传感器有红绿蓝和清除 4 种滤光器，可以通过其引脚 S2 和 S3 的高低电平来选择滤波器模式。当选定一个颜色滤波器时，它只允许某种特定的原色通过，阻止其它原色的通过。例如：当选择红色滤波器时，入射光中只有红色可以通过，蓝色和绿色都被阻止，这样就可以得到红色光的光强；同理，选择其它的滤波器，就可以得到蓝色光和绿色光的光强。通过这三个光强值，就可以分析出反射到 TCS3200D 传感器上的光的颜色。 TCS3200 传感器有可编程的彩色光到电信号频率的转换器，当被测物体反射光的红、绿、蓝三色光线分别透过相应滤波器到达 TAOS TCS3200RGB 感应芯片时，其置的振荡器会输出方波，方波频率与所感应的光强成比例关系，光线越强，置的振荡器方波频率越高。TCS3200 传感器有一个 OUT 引脚，它输出信号的频率与置振荡器的频率也成比例关系，它们的比率因子可以靠其引脚 S0 和 S1 的高低电平来选择。 白平衡校正方法 为了换算出被测物体由三原色光强组成的 RGB 颜色值，需要进行白平衡校正。白平衡校正方法是：把一个白色物体放置在 TCS3200 颜色传感器之下，两者相距 10mm 左右，点亮传感器上的 4 个白光 LED 灯，用 Arduino 控制器的定时器设置一固定时间 1s，然后选通三原色的滤波器，让被测物体反射光中红、绿、蓝三色光分别通过滤波器，计算 1s 时间三色光对应的 TCS3200 传感器 OUT 输出信号脉冲数（单位时间的脉冲数包含了输出信号的频率信息），再通过正比算式得到白色物体 RGB 值 255 与三色光脉冲数的比例因子。有了白平衡校正得到的 RGB 比例因子，则其它颜色物体反射光中红、绿、蓝三色光对应的 TCS3200 输出信号 1s 脉冲数乘以 R、G、B 比例因子，就可换算出了被测物体的 RGB 标准值了。 硬件连线问题 TCS3200 传感器各控制引脚与 Arduino 控制器数字端口连线的对应关系是：S0 对应数字端口 6，S1 对应数字端口 5，S2 对应数字端口 4，S3 对应数字端口 3，OUT 对应数字端口 2，LED 对应数字端口 7。 测试程序 下文展示了一个带有白平衡的测试程序，把这个程序下载到 Arduino 控制器中，同时把一个白色物体放置在 TCS3200 颜色传感器之下，点亮传感器上的 4 个白光 LED 灯，再打开 Arduino IDE 的串口监视器，会出现下图监视画面，可以在该画面中找到白色物体 RGB 值 255 以及 RGB 比例因子。（可通过 QQ 截图来锁定画面，以便观察。） 在实际应用中，可以根据需要选择不同的滤波器模式和输出信号频率，以进行不同的颜色检测和测量。TCS3200 颜色传感器的应用前景非常广泛，是一种非常有前途的颜色检测解决方案。