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颜色识别传感器原理与应用2011-10-12 12:54光的三原色：原色也叫基色是指不能透过其他颜色的混合调配而得出的“基本色”以不同比例将原色混合，可以产生出其他的新颜色光的三原色（三基色），就是 RGB（红 Red、绿 Green、蓝 Blue）等量的红光+绿光=yellow，绿光+蓝光=青光 cyan，等量的红光+蓝光=品红光 magenta（也称洋红，即较浅的紫红），等量的红+绿+蓝=白色 white，三种光的强度均为零， 就是黑色（黑暗）颜料的三原色为红、黄、蓝不同于光的三原色白平衡：字面上的理解是白色的平衡白平衡是描述中红、绿、蓝三基色混合生成后白色精确度的一项指标白平衡是领域一个非常重要的概念，通过它可以解决色彩还原和处理的一系列问题照相机内部有三个ＣＣＤ电子耦合元件，他们分别感受蓝色、绿色、红色的光线，在预置情况下这三个感光电路电子放大比例是相同的，为１：１：１的关系，白平衡的调整就是根据被调校的景物改变了这种比例关系比如被调校景物的蓝、绿、红色光的比例关系是２：１：１（蓝光比例多，色温偏高），那么白平衡调整后的比例关系为１：２：２，调整后的电路放大比例中明显蓝的比例减少，增加了绿和红的比例，这样被调校景物通过白平衡调整电路到所拍摄的影像，蓝、绿、红的比例才会相同。

也就是说如果被调校的白色偏一点蓝，那么白平衡调整就改变正常的比例关系减弱蓝电路的放大，同时增加绿和红的比例，使所成影像依然为白色颜色传感器： 将物体的表面颜色转换成相应的电压或频率输出，应用在彩监视器的校准装置；彩色打印机和绘图仪；涂料、纺织品和化妆品制造，以及医疗方面的应用，如血液诊断、尿样分析和牙齿整形等颜色识别原理：TCS230 采用 8 引脚的 SOIC 表面贴装式封装，在单一芯片上集成有 64 个光电二极管这些二极管共分为四种类型其中 16 个光电二极管带有红色滤波器；16 个光电二极管带有绿色滤波器；16 个光电二极管带有蓝色滤波器；其余 16个不带有任何滤波器，可以透过全部的光信息这些光电二极管在芯片内是交叉排列的，能够最大限度地减少入射光辐射的不均匀性，从而增加颜色识别的精确度；另一方面，相同颜色的 16 个光电二极管是并联连接的，均匀分布在二极管阵列中，可以消除颜色的位置误差工作时，通过两个可编程的引脚来动态选择所需要的滤波器当选定一个颜色滤波器时，它只允许某种特定的原色通过，阻止其他原色的通过例如：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，选择其他的滤波器，就可以得到蓝色光和绿色光的光强。

通过这三个值，就可以分析投射到 TCS230 传感器上的光的颜色TCS230 引脚说明：S0、S1：用于选择输出比例因子或电源关断模式；输出比例因子使传感器的输出能够适应不同的测量范围，提高了它的适应能力例如，当使用低速的频率计数器时，就可以选择小的定标值，使 TCS230 的输出频率和计数器相匹配S2、S3：用于选择滤波器的类型；OE 是频率输出使能引脚，可以控制输出的状态，当有多个芯片引脚共用微处理器的输入引脚时，也可以作为片选信号；OUT 是频率输出引脚，GND 是芯片的接地引脚，VCC 为芯片提供工作电压2.7V-5.5V白平衡的调整：TCS230 的 RGB 输出并不相等的，因此在测试前必须进行白平衡调整，使得TCS230 对所检测的“白色”中的三原色是相等的白平衡调整的具体步骤和方法如下：将空的试管放置在传感器的上方，试管的上方放置一个白色的光源，使入射光能够穿过试管照射到 TCS230 上；根据前面所介绍的方法，依次选通红色、绿色和蓝色滤波器，分别测得红色、绿色和蓝色的值，然后就可计算出需要的3 个调整参数当用 TCS230 识别颜色时，就用这 3 个参数对所测颜色的 R、G 和 B 进行调整。

这里有两种方法来计算调整参数：① 依次选通三种颜色的滤波器，然后对TCS230 的输出脉冲依次进行计数当计数到 255 时停止计数，分别计算每个通道所用的时间这些时间对应于实际测试时 TCS230 每种滤波器所采用的时间基准，在这段时间内所测得的脉冲数就是所对应的 R、G 和 B 的值② 设置定时器为一固定时间(例如 10 ms)，然后选通三种颜色的滤波器，计算这段时间内TCS230 的输出脉冲数，计算出一个比例因子，通过这个比例因子可以把这些脉冲数变为 255在实际测试时，使用同样的时间进行计数，把测得的脉冲数再乘以求得的比例因子，然后就可以得到所对应的 R、G 和 B 的值使用注意事项：1、 颜色识别时要避免外界光线的干扰，否则会影响颜色识别的结果最好把传感器、光源等放置在一个密闭、无反射的箱子中进行测试2、 对光源没有特殊的要求，但是光源发出的光要尽量集中，否则会造成传感器之间的相互干扰3、 当第 1 次使用 TCS230 时，或 TCS230 识别模块重启、更换光源等情况时，都需要进行白平衡调整。