Arduino Module KnowHow: Farbdetektor

Farbdetektor / Color Sensor (Bsp. TCS3200)

Bei dem Farbdetektor TCS3200 handelt es sich um einen Converter IC, der Farben in eine entsprechende Ausgangsfrequenz umwandelt. Der Ausgangsfrequenz ist proportional zur Lichtintensität und hat eine konstante Taktfrequenz (duty cycle) von 50%.

Auf der IC Oberfläche sind 64 Fotodioden in einem 8x8 Raster angeordnet. Vor den Fotodioden sind unterschiedliche Farbfilter angebracht die nur rotes, grünes oder blaues Licht passieren lassen. Aufgrund den Farbfiltern erkennen jeweils 16 Fotodioden den roten, grünen und blauen Farbanteil. Vor weiteren 16 Fotodioden ist kein Farbfilter installiert. Diese geben das ganze sichtbare Farbspektrum zurück.

Pinbelegung

GND	Spannungsversorgung -
VCC	Spannungsversorgung +5V
OUT	Ausgangsfrequenz als Rechtecksignal
LED	Ausleuchtung ausschalten (LED auf GND legen) Bei offenem Ausgang sind die LED's eingeschalten
S0	Ausgangsfrequenz skalieren (siehe Tabelle)
S1	Ausgangsfrequenz skalieren (siehe Tabelle)
S2	Fotodioden auswählen (siehe Tabelle)
S3	Fotodioden auswählen (siehe Tabelle)

S0	S1	Ausgangsfrequenz Skalierung
L	L	Ausgang auf GND (aus)
L	H	2% (Bsp. 200Hz)
H	L	20% (Bsp. 2kHz)
H	H	100% (Bsp. 10kHz)

S2	S3	aktive Fotodiode
L	L	Rot
L	H	Blau
H	H	Grün
H	L	Clear (Kein Filter)

Programmcode

Mit zunehmender Farbintensität bzw. Helligkeit wird die Frequenz immer größer bzw. die Pulsweite immer geringer. Mit dem Arduino Befehl pulseIn(Pin, HIGH) kann die Pulsdauer des HIGH Pegel in Millisekunden gemessen werden. Die weitere Umrechnung in die Frequenz ist nicht notwendig, da die Pulsdauer bereits proportional dazu ist.


#define S0 2
#define S1 3
#define S2 4
#define S3 5
#define OUT 6
#define LED 7

unsigned long all = 0;   // ganze sichtbare Licht
unsigned long  rt = 0;   // Rotanteil
unsigned long  gn = 0;   // Grünanteil
unsigned long  bl = 0;   // Blauanteil

void setup() {
  pinMode(S0, OUTPUT);
  pinMode(S1, OUTPUT);
  pinMode(S2, OUTPUT);
  pinMode(S3, OUTPUT);
  pinMode(OUT, INPUT);
  pinMode(LED, OUTPUT); 
  digitalWrite(LED,HIGH);
  
  // Skalierung auf 2% stellen
  digitalWrite(S0, LOW);
  digitalWrite(S1, HIGH);
  Serial.begin(9600);
}


void loop() {
    // Photodioden für sämtliches Licht auslesen (Clear)
  digitalWrite(S2, HIGH);
  digitalWrite(S3, LOW);
  delay(100);
  // HIGH Puls Zeit messen 
  all = pulseIn(OUT, HIGH);
  
  // Photodioden für rotes Licht auslesen
  digitalWrite(S2, LOW);
  digitalWrite(S3, LOW);
  delay(100);
  // HIGH Puls Zeit messen 
  rt = pulseIn(OUT, HIGH);

  // Photodioden für Grünes Licht auslesen
  digitalWrite(S2, HIGH);
  digitalWrite(S3, HIGH);
  delay(100);
  // HIGH Puls Zeit messen 
  gn = pulseIn(OUT, LOW);
  
  // Photodioden für blaues Licht auslesen
  digitalWrite(S2, LOW);
  digitalWrite(S3, HIGH);
  delay(100);
  // HIGH Puls Zeit messen 
  bl = pulseIn(OUT, HIGH);

  // Messwerte ausgeben
  Serial.print("Summe: "); Serial.print(all); 
  Serial.print("    Rot: "); Serial.print(rt); 
  Serial.print("    Grün: "); Serial.print(gn); 
  Serial.print("    Blau: "); Serial.println(bl);   
  
  delay (500);
}