可編程顏色傳感器TCS230原理及應用

　　引 言

本文介紹美國TAOS公司最新推出的顏色傳感器TCS230。它不僅能夠實(shí)現顏色的識別與檢測，與以前的顏色傳感器相比，還具有許多優(yōu)良的新特性。

　　1 TCS230芯片的結構框圖與特點(diǎn)

　　TCS230是TAOS(Texas Advanced Optoelectronic Solutions)公司推出的可編程彩色光到頻率的轉換器。它把可配置的硅光電二極管與電流頻率轉換器集成在一個(gè)單一的CMOS電路上，同時(shí)在單一芯片上還集成了紅綠藍(RGB)三種濾光器，是業(yè)界第一個(gè)有數字兼容接口的RGB彩色傳感器。TCS230的輸出信號是數字量，可以驅動(dòng)標準的TTL或CMOS邏輯輸入，因此可直接與微處理器或其它邏輯電路相連接。由于輸出的是數字量，并且能夠實(shí)現每個(gè)彩色信道10位以上的轉換精度，因而不再需要A/D轉換電路，使電路變得更簡(jiǎn)單。圖1是TCS230的引腳封裝和功能框圖。

　　圖1中，TCS230采用8引腳的SOIC表面貼裝式封裝，在單一芯片上集成有64個(gè)光電二極管。這些二極管共分為四種類(lèi)型。其中16個(gè)光電二極管帶有紅色濾波器，16個(gè)光電二極管帶有綠色濾波器，16個(gè)光電二極管帶有藍色濾波器，其余16個(gè)不帶有任何濾波器，可以透過(guò)全部的光信息。這些光電二極管在芯片內是交叉排列的，能夠最大限度地減少入射光幅射的不均勻性，從而增加顏色識別的精確度;另一方面，相同顏色的16個(gè)光電二極管是并聯(lián)連接的，均勻分布在二極管陣列中，可以消除顏色的位置誤差。工作時(shí)，通過(guò)兩個(gè)可編程的引腳來(lái)動(dòng)態(tài)選擇所需要的濾波器。該傳感器的典型輸出頻率范圍從2Hz~500kHz，用戶(hù)還可以通過(guò)兩個(gè)可編程引腳來(lái)選擇100%、20%或2%的輸出比例因子，或電源關(guān)斷模式。輸出比例因子使傳感器的輸出能夠適應不同的測量范圍，提高了它的適應能力。例如，當使用低速的頻率計數器時(shí)，就可以選擇小的定標值，使TCS230的輸出頻率和計數器相匹配。

　　從功能框圖可知：當入射光投射到TCS230上時(shí)，通過(guò)光電二極管控制引腳S2、S3的不同組合，可以選擇不同的濾波器;經(jīng)過(guò)電流到頻率轉換器后輸出不同頻率的方波(占空比是50%)，不同的顏色和光強對應不同頻率的方波;還可以通過(guò)輸出定標控制引腳S0、S1選擇不同的輸出比例因子，對輸出頻率范圍進(jìn)行調整，以適應不同的需求。

　　下面簡(jiǎn)要介紹TCS230芯片各個(gè)引腳的功能及它的一些組合選項。

　　S0、S1用于選擇輸出比例因子或電源關(guān)斷模式;S2、S3用于選擇濾波器的類(lèi)型;OE是頻率輸出使能引腳，可以控制輸出的狀態(tài)，當有多個(gè)芯片引腳共用微處理器的輸入引腳時(shí)，也可以作為片選信號;OUT是頻率輸出引腳，GND是芯片的接地引腳，VCC為芯片提供工作電壓。圖2是S0、S1及S2、S3的可用組合。

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