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)
