TCS3200 - الرسم التخطيطي والدائرة والتطبيقات

يتكون الضوء الأبيض من سبعة ألوان. يُعرف طيف الألوان هذا باسم VIBGYOR ، مما يشير إلى البنفسجي والنيلي والأزرق والأخضر والأصفر والبرتقالي والأخضر. الألوان المختلفة لها أطوال موجية مختلفة. عندما يسقط الضوء على الأشياء ، بناءً على خصائص الكائن ، يمتص الكائن بعض الأطوال الموجية بينما ينعكس البعض مرة أخرى. تعطي هذه الأطوال الموجية المنعكسة لون الجسم الذي تكتشفه العين البشرية. أدى الجمع بين الأطوال الموجية بنسب مختلفة إلى إنتاج ألوان مختلفة. مستشعر اللون هو الجهاز المستخدم لاكتشاف اللون. يمكن لهذه المستشعرات تصنيف لون الكائن إلى أحمر أو أزرق أو أخضر. أحد هذه المستشعرات هو TCS3200.

ما هو TCS3200؟

TCS3200 هو محول ضوئي ملون قابل للبرمجة. يمكن لهذه الوحدة الكشف عن اللون بمساعدة متحكم. يمكنه اكتشاف مجموعة متنوعة من الألوان مثل الأحمر والأزرق والأخضر بناءً على طول الموجة. لتحسين قراءات المستشعر ، يتم توفير مقياس التردد.

يحتوي TCS3200 على مصابيح LED بيضاء لإضاءة سطح الكائن الذي يجب اكتشاف لونه. يتم حساب شدة الضوء المنعكس عن طريق الجسم. يتم إنتاج تردد متناسب مع الكثافة بواسطة المحول ، والذي باستخدامه يتنبأ المتحكم الدقيق بلون الكائن.

لاكتشاف الألوان المختلفة ، يتم استخدام مرشحات حساسة لأطوال موجية مختلفة. عادة ، يتم الكشف عن اللون الأحمر لطول الموجة 580 نانومتر والأخضر لطول الموجة 540 نانومتر والأزرق لطول الموجة 450 نانومتر.

مخطط كتلة TCS3200

مخطط كتلة من TCS3200

TCS3200 هو واحد CMOS IC. وهو يتألف من ديودات ضوئية سيليكون قابلة للتكوين ومحول تيار إلى تردد. يتم ترتيب الثنائيات الضوئية كمصفوفة 8 × 8. من هذه الثنائيات الضوئية ، 16 صمامًا ضوئيًا بها مرشح أزرق ، و 16 صمامًا ضوئيًا بها مرشح أحمر ، و 16 صمامًا ضوئيًا بها مرشح أخضر ، ولا تحتوي الثنائيات الـ 16 المتبقية على أي مرشح.

جميع الثنائيات الضوئية من نفس اللون متصلة بالتوازي. لتقليل تأثير عدم انتظام حدوث الإشعاع ، يتم ربط أربعة أنواع من الثنائيات الضوئية. جميع الثنائيات الضوئية بحجم 110 ميكرومتر × 110 ميكرومتر.

مخطط حلبة TCS3200

ناتج TCS3200 عبارة عن موجة مربعة مع دورة عمل بنسبة 50٪. يمكن ربط TCS3200 بأي متحكم مباشر باستخدام المدخلات الرقمية ودبابيس الإخراج الرقمية. باستخدام دبابيس إدخال للتحكم ، يمكن تحجيم تردد الإخراج الكامل.

من بين الأنواع الأربعة المختلفة للديودات الضوئية المغطاة بالمرشح ، يمكن تنشيط كل صمام ثنائي باستخدام مدخلات الاختيار S2 و S3. عندما يتم اختيار الثنائيات ذات الفلتر الأحمر ، يتم قياس الضوء الساقط الأحمر فقط ويتم حجب الضوء الأخضر والأزرق المتبقي. ثم عن طريق قياس التردد ، يمكن الكشف عن شدة الضوء الأحمر. باستخدام المدخلات S0 و S1 ، يمكن ضبط عامل قياس التردد.

لقياس التردد ، يتم استخدام الدبوس السادس. هذا الدبوس متصل بالمتحكم الدقيق. لتحديد لون الكائن ، قم أولاً بتعيين جميع دبابيس الإدخال كدبابيس إدخال وإخراج كإخراج. هنا لا يوجد استخدام للمسامير التناظرية. بعد ذلك ، قم بتعيين مقياس التردد المطلوب عن طريق ضبط المسامير S0 و S1 إما عالية أو منخفضة.

الآن لاكتشاف لون الكائن ، قم بتنشيط كل نوع من أنواع منقي باستخدام خطوط التحديد S2 و S3. بعد تفعيل الفلتر ، قم بقياس التردد المتولد على الطرف السادس باستخدام أ متحكم . عندما يكون كل من دبابيس S2 و S3 منخفضين ، يتم تنشيط مرشحات اللون الأحمر ويتم اكتشاف كثافة المكونات الحمراء للكائن. وبالمثل ، يؤدي دفع S2 منخفضًا و S3 مرتفعًا إلى اكتشاف المكون الأزرق وقيادة كل من S2 و S3 إلى High يكتشف المكونات الخضراء للكائن. يتم جمع كل هذه القيم ومقارنتها للحصول على اللون الفعلي للكائن. يمكن أن يتسبب الضوء المحيط في حدوث اختلافات في القياسات ، لذا يجب حماية المستشعر والكائن من الضوء المحيط أثناء القياس.

0.01 درجة فهرنهايت إلى 0.1 درجة فهرنهايت المكثفات يجب استخدامها لفصل خطوط إمداد الطاقة. لمناعة ضوضاء الإدخال ، يلزم وجود اتصال كهربائي منخفض المقاومة عند خرج الجهاز وأرضية الجهاز. يلزم وجود مخزن مؤقت إذا تم استخدام خطوط أكبر من 12 بوصة عند الإخراج.

مخطط دبوس

مخطط دبوس من TCS3200

يتوفر TCS3200 في السوق كحزمة LEAD SOIC ذات 8 سنون. يرد وصف الدبوس لهذه الوحدة أدناه-

• Pin-1 و Pin-2 هما خطوط تحديد S0 و S1 على التوالي. تستخدم هذه المسامير لتحجيم التردد.
• Pin-3 ، OE ، هو دبوس تمكين الإخراج. هذا الدبوس نشط منخفض.
• Pin-4 ، GND ، هو دبوس الأرض. هذا الدبوس هو أرض إمداد الطاقة.
• Pin-5 ، VDD ، هو دبوس جهد الإمداد.
• Pin-6 ، OUT ، هو دبوس تردد الإخراج. هذا الدبوس متصل بالميكروكونترولر لقراءة القيم.
• PIn-7 و Pin-8 هما خطوط التحديد S2 و S3 على التوالي. تُستخدم هذه المسامير كمدخلات اختيار نوع الثنائي الضوئي.

منطق خط الاختيار لقياس التردد على النحو التالي-

• عندما يكون كل من S0 و S1 منخفضًا ، يكون الجهاز في وضع خفض الطاقة.
• عندما تكون S0 منخفضة و S1 عالية ، سيكون قياس تردد الخرج 2٪.
• عندما تكون S0 عالية و S1 منخفضة ، سيكون قياس تردد الخرج 20٪.
• عندما تكون كل من S0 و S1 عالية ، سيكون قياس تردد الخرج 100٪.

تحديد

بعض مواصفات TCS3200 هي كما يلي:

• الكتل الرئيسية لهذه الوحدة هي شريحة مستشعر TCS3200 RGB و 4 مصابيح LED بيضاء.
• يتم إعطاء مؤشرات LED الأربعة لتوفير ظروف إضاءة كافية لجهاز الاستشعار أثناء اكتشاف اللون.
• تتكون شريحة TCS3200 من مجموعة 8 × 8 من الثنائيات الضوئية التي يمكنها اكتشاف الألوان الأحمر والأزرق والأخضر.
• تعمل هذه الوحدة على جهد إمداد الدخل من 2.7 فولت إلى 5.5 فولت.
• واجهة TTL الرقمية موجودة في هذه الوحدة.
• رقاقة TCS3200 تقوم بتحويل شدة الضوء إلى تردد بدقة عالية.
• لا تتطلب هذه الوحدة ADC للحصول على القيم الرقمية ويمكن توصيلها بمسامير رقمية لوحدات التحكم الدقيقة مباشرة.
• يحتوي TCS3200 على لون قابل للبرمجة وتردد إخراج كامل النطاق.
• يتم أيضًا توفير ميزة خفض الطاقة لهذه الوحدة.
• تتراوح درجة حرارة التشغيل لهذه الوحدة من -40 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية.
• يحتوي TCS3200 على فلاتر للألوان الأحمر والأزرق والأخضر.
• تحتوي هذه الوحدة على خطأ غير خطي بنسبة 0.2٪ عند 50 كيلو هرتز.
• وحدة TCS3200 لها كفاءة مشتركة في درجة الحرارة 200 جزء في المليون / درجة مئوية.

تطبيقات TCS3200

بعض تطبيقات TCS3200 مذكورة أدناه:

• يستخدم TCS3200 للكشف عن لون الأسطح.
• تجد هذه الوحدة تطبيقات في الصناعات والرعاية الصحية ومصانع التصنيع.
• يتم تطبيق TCS3200 في أنظمة التشخيص الطبي.
• للتحكم في تناسق RGB LED ، يتم استخدام TCS3200.
• يتم تطبيق TCS3200 للتحكم في العمليات الصناعية.
• في آلات ربط الحافة بالليزر للكشف عن اللون ، يتم استخدام TCS3200.
• للكشف عن أمراض الكلى المزمنة ، يتم استخدام TCS3200 لتحليل البول.
• يستخدم TCS3200 في أنظمة فرز الفاكهة.
• يمكن قياس شدة الإشعاعات الأزرق والأحمر والأخضر باستخدام وحدة المستشعر هذه.
• لتصنيف أنواع مختلفة من المعادن ، يتم استخدام هذه الوحدة.
• تستخدم صناعة المواد الغذائية هذا المستشعر لفرز الفواكه والخضروات.
• يستخدم TCS3200 أيضًا في تشخيص الأسنان وكشف الأمونيا.
• لتصميم جهاز استقبال الضوء إلى التردد في اتصالات الضوء المرئي متعدد الألوان ، يتم استخدام TCS3200.

بديل IC

بعض من IC المتوفرة في السوق والتي يمكن استخدامها كبديل لـ TCS3200 هي TCS3400 ، TCS34715 ، TCS35727 ، إلخ ...

من المهم حماية المستشعر من الضوء المحيط والأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء أثناء القياسات. يستخدم طلاب الهندسة والهواة هذه الوحدة أيضًا لتصميم العديد من المشاريع الممتعة والسهلة. يسهل التعامل مع هذا المستشعر مع وحدات التحكم مثل اردوينو و فطيرة التوت ، إلخ ... يمكن العثور على مزيد من التفاصيل حول الخصائص الكهربائية وتصميم TCS3200 في ورقة البيانات . ما الوقت الذي استغرقته وحدة TCS3200 لاكتشاف اللون لتطبيقك؟