顏色識別傳感器概念

　　顏色識別傳感器又稱色彩傳感器或顏色傳感器，它是將物體顏色同前面已經(jīng)示教過的參考顏色進行比較來檢測顏色的傳感器，當兩個顏色在一定的誤差范圍內(nèi)相吻合時，輸出檢測結果。

　　顏色識別傳感器功能

　　1.顏色識別功能

　　2.獨立于工作距離的顏色識別功能

　　3.對振動的物體也能提供可靠的檢測

　　4.白光LED

　　5.動態(tài)、遙控示教功能

　　6.觸發(fā)輸入

　　7.3色通道，5級閥值

　　8.可使用反光板

　　顏色識別傳感器的工作原理

　　色彩傳感器分為三種不同類型：光到光電流轉換，光到模擬電壓轉換，光到數(shù)字轉換。前者通常只代表實際色彩傳感器的輸入部分，因為原始光電流的幅度非常低，總是要求放大，以將光電流轉換成可用的水平。所以，最實用的模擬輸出色彩傳感器至少會有一個跨阻抗放大器，并提供電壓輸出。

　　2.1光到光電流轉換器原理

　　光到光電流轉換器由光電二極管或具有色彩濾波器的光電二極管組成，光電二極管和發(fā)光二極管相似，核心也是p-n結，但光電二極管是把光能轉為電能的轉換器。在光電二極管外殼上有一個能讓光照射到光敏區(qū)的窗口，光電二極管工作在反向電壓下。無光照時，反向偏置的p-n結中只有微弱的反向漏電流一暗電流通過。當有光子能量大于p-n結半導體材料禁帶寬度的光波照射時，p-n結各區(qū)域中的價電子吸收光子能量后，將掙脫束縛而成為自由電子，同時產(chǎn)生一個空穴，這些由光照產(chǎn)生的自由電子和空穴稱為光生載流子。在遠離耗盡層的p區(qū)和n區(qū)中，因電場強度弱，光生載流子只能作擴散運動，在擴散過程中因復合而消失，不可能形成光電流。而耗盡層中由于電場強度大，光生自由電子和空穴將在電場力作用下以很大速度分別向n區(qū)和p區(qū)運動，并到達電極沿外電路運動，形成光電流。方向由光電二極管的負極到正極。將光轉換成光電流?？梢允褂猛獠侩娐?，將光電流轉換成成比例的電壓輸出，然后可以通過模擬數(shù)字轉換器將電壓轉換成數(shù)字格式，輸送到微控制器中。感測色彩的傳統(tǒng)做法是采用把三至四個光電二極管組合在一塊芯片上的結構，而將紅、綠、藍濾色器置于光電二極管的表面（通常將兩個藍濾色器組合在一起以補償硅片對于藍光的低靈敏度）。獨立的跨阻抗放大器將每個光電二極管的輸出饋送到具有8}t2位典型分辨率的A/D轉換器中。

　　所以光到光電流轉換器適合要求響應時間短、定制增益和速度調(diào)節(jié)及在光線變化條件下工作的應用。

　　2.2光到模擬電壓轉換器原理

　　光到模擬電壓轉換器由搭配色彩濾波器的光電二極管陣列組成，并整合一個跨阻抗放大器。要求使用外部電路，將模擬電壓轉換成數(shù)字輸出，然后才能輸送到數(shù)字信號處理器。光到模擬電壓色彩傳感器由色彩濾波器后面的光電二極管陣列與整合的電流到電壓轉換電路（通常是跨阻抗放大器）組成，落在每個光電二極管上的光轉換成光電流，其幅度取決于亮度及入射光的波長（由于色彩濾波器）。如果沒有色彩濾波器，典型的硅光電二極管會對從超紫色區(qū)域直到可視區(qū)域的波長作出響應，在光譜接近紅外線的部分，峰值響應區(qū)域位于800nm和950nm之間。紅色、綠色和藍色透射色彩濾波器將重塑和優(yōu)化光電二極管的光譜響應。正確設計的濾波器將對模仿人眼的濾波后的光電二極管陣列提供光譜響應。三個光電二極管中的每個光電二極管的光電流會使用電流到電壓轉換器，轉換成VRout.VCout和VBout。所以光到模擬電壓轉換器適合要求設計周期較短、產(chǎn)品開發(fā)周期更快、光線條件和空間利用率設計精良的應用。

　　2.3光到數(shù)字電壓轉換器

　　由捂配濾波器的光電二極管陣列、模似數(shù)字轉換器及用于通信和靈敏度控制的數(shù)字核心組成。輸出允許直接接口微控制器或其它邏輯控制通路，如2線串行接口。以進一步處理信號。而不需額外的器件。

　　以RGB色彩傳感器的裝飾照明為實例：

　　1）使用色彩傳感器測量LED亮度隨時間變化情況，提供光學反饋，控制光源的色彩點

　　2）可與色彩控制器技術結合使用，形成閉環(huán)色彩管理系統(tǒng)

　　所以這種方法所需的元件數(shù)量比分立型光電二極管的要少，由于對噪聲敏感的模擬電路位于芯片之上，因此壓縮了電路板的占用空間，降低了安裝成本，并且簡化了設計和電路板布局。