TCS3200 – Diagrama de Pinos, Circuito e Aplicações

20 de julho de 2023 0 Comentários Leitura: 8 min

A luz branca é formada por sete cores, conhecidas como VIBGYOR, que representam Violeta, Índigo, Azul, Verde, Amarelo, Laranja e Vermelho. Cada cor possui um comprimento de onda específico. Quando a luz atinge um objeto, ele absorve alguns comprimentos de onda e reflete outros de volta. Esses comprimentos de onda refletidos determinam a cor do objeto, que é percebida pelo olho humano. A combinação de diferentes comprimentos de onda resulta em cores variadas. Para detectar cores, utilizamos dispositivos chamados sensores de cor. Um exemplo de sensor de cor é o TCS3200. Esses sensores são capazes de identificar a cor de um objeto e classificá-la como vermelha, azul ou verde.

Sumário

O que é TCS3200?

O TCS3200 é um módulo conversor programável que transforma a luz em frequência. Ele é capaz de detectar cores em conjunto com um microcontrolador. Com base no comprimento de onda da luz, esse módulo pode identificar uma ampla gama de cores, como vermelho, azul e verde. Para obter leituras precisas do sensor, é fornecida uma escala de frequência.

O TCS3200 possui LEDs brancos que iluminam a superfície do objeto a ser analisado para detecção de cor. A intensidade da luz refletida pelo objeto é medida e convertida em uma frequência proporcional. Essa frequência é então utilizada pelo microcontrolador para determinar a cor do objeto.

A detecção de cores diferentes é realizada por meio do uso de filtros sensíveis a diferentes comprimentos de onda. Normalmente, o comprimento de onda de 580 nm é utilizado para detectar a cor vermelha, 540 nm para a cor verde e 450 nm para a cor azul.

Diagrama de blocos do TCS3200

O TCS3200 é um circuito integrado CMOS monolítico único. Ele é composto por fotodiodos de silício configuráveis e um conversor de corrente para frequência. Os fotodiodos são organizados em uma matriz de 8×8, com 16 fotodiodos com filtro azul, 16 fotodiodos com filtro vermelho, 16 fotodiodos com filtro verde e os 16 fotodiodos restantes sem filtro.

Os fotodiodos da mesma cor são conectados em paralelo. Para reduzir o efeito da não uniformidade na incidência de radiação, quatro tipos de fotodiodos são intercalados. Todos os fotodiodos possuem um tamanho de 110μm x 110μm.

A saída do TCS3200 é uma onda quadrada com um ciclo de trabalho de 50%. Para interfacear o TCS3200 com qualquer microcontrolador, basta utilizar os pinos de entrada e saída digital. A frequência de saída pode ser ajustada em escala total usando dois pinos de controle.

Dos quatro tipos de fotodiodos com filtros diferentes, cada diodo pode ser ativado através das entradas de seleção S2 e S3. Ao escolher os diodos com filtro vermelho, apenas a luz vermelha é medida, bloqueando as outras cores verde e azul. A intensidade da luz vermelha pode ser detectada medindo a frequência de saída. O fator de escala da frequência pode ser definido através das entradas de seleção S0 e S1.

O sexto pino é usado para medir a frequência, sendo conectado ao microcontrolador. Para determinar a cor do objeto, os pinos de entrada são configurados como entrada e os pinos de saída como saída. Não são utilizados pinos analógicos. Em seguida, a escala de frequência desejada é definida ajustando os pinos S0 e S1 como alto ou baixo.

Para detectar a cor do objeto, cada filtro é ativado usando as linhas de seleção S2 e S3. Após a ativação do filtro, a frequência gerada no sexto pino é medida pelo microcontrolador. Quando os pinos S2 e S3 estão baixos, os filtros de cor vermelha são ativados e a intensidade dos componentes vermelhos do objeto é detectada. Da mesma forma, selecionar S2 como baixo e S3 como alto detecta o componente azul, enquanto selecionar S2 e S3 como altos detecta os componentes verdes do objeto. Esses valores são coletados e comparados para determinar a cor real do objeto. Para evitar variações nas medições devido à luz ambiente, é importante proteger o sensor e o objeto da luz externa durante a medição.

Para desacoplar as linhas de alimentação, é recomendado o uso de capacitores de 0,01μF a 0,1μF. Para garantir a imunidade a ruídos de entrada, é necessário estabelecer uma conexão de baixa impedância entre a saída do dispositivo e o aterramento. Se linhas de saída maiores que 12 polegadas forem utilizadas, é recomendado o uso de um buffer.

Diagrama de pinos

O TCS3200 está disponível no mercado como um pacote LEAD SOIC de 8 pinos D. A descrição do pino deste módulo é fornecida abaixo-

Pin-1 e Pin-2 são linhas de seleção S0, S1, respectivamente. Esses pinos são usados para escalonamento de frequência.
O pino 3, OE, é o pino de habilitação de saída. Este pino é ativo baixo.
Pin-4, GND, é o pino de aterramento. Este pino é o terra da fonte de alimentação.
O pino 5, VDD, é o pino de tensão de alimentação.
Pin-6, OUT, é o pino de frequência de saída. Este pino é conectado ao microcontrolador para leitura de valores.
PIn-7 e Pin-8 são as linhas de seleção S2, S3, respectivamente. Esses pinos são usados como entradas de seleção do tipo de fotodiodo.

A lógica da linha de seleção para escalonamento de frequência é a seguinte:

Quando S0 e S1 estão em nível BAIXO, o dispositivo está no modo de desligamento.
Quando S0 é BAIXO e S1 é ALTO, a escala de frequência de saída será de 2%.
Quando S0 é ALTO e S1 é BAIXO, a escala de frequência de saída será de 20%.
Quando S0 e S1 estiverem em nível ALTO, a escala de frequência de saída será de 100%.

Especificações

Algumas das especificações do TCS3200 são as seguintes:

Os principais blocos deste módulo são o chip sensor RGB TCS3200 e 4 LEDs brancos.
Os quatro LEDs são fornecidos para fornecer condições de iluminação suficientes para o sensor durante a detecção de cores.
O chip TCS3200 consiste em uma matriz 8 × 8 de fotodiodos que podem detectar as cores vermelho, azul e verde.
Este módulo funciona com tensão de alimentação de entrada de 2,7V a 5,5V.
A interface digital TTL está presente neste módulo.
O chip TCS3200 converte a intensidade da luz na frequência com alta resolução.
Este módulo não requer um ADC para obter valores digitais e pode ser conectado diretamente a pinos digitais de microcontroladores.
O TCS3200 possui cor programável e frequência de saída em escala total.
O recurso de desligamento também é fornecido a este módulo.
A faixa de temperatura operacional deste módulo é de -40°C a 85°C.
O TCS3200 contém filtros para as cores vermelho, azul e verde.
Este módulo contém um erro de não linearidade de 0,2% a 50kHz.
O módulo TCS3200 tem um coeficiente de temperatura estável de 200 ppm/°C.

Aplicações do TCS3200

Algumas das aplicações do TCS3200 são dadas abaixo-

TCS3200 é usado para detectar a cor das superfícies.
Este módulo encontra aplicação em indústrias, cuidados de saúde e fábricas.
O TCS3200 é aplicado em sistemas de diagnóstico médico.
Para o controle de consistência do LED RGB, o TCS3200 é usado.
O TCS3200 é aplicado para controle de processos industriais.
Em máquinas de colagem de bordas a laser para detectar cores, o TCS3200 é usado.
Para detectar doenças renais crônicas, o TCS3200 é usado para análise de urina.
O TCS3200 é usado em sistemas de classificação de frutas.
A intensidade das radiações azul, vermelha e verde pode ser medida usando este módulo sensor.
Para classificar diferentes tipos de metais, este módulo é usado.
A indústria alimentícia utiliza este sensor para classificar frutas e vegetais.
O TCS3200 também é usado no diagnóstico odontológico e na detecção de amônia.
Para projetar o receptor de luz para frequência em comunicação de luz visível multicolorida, o TCS3200 é usado.

CI alternativo

Alguns dos IC disponíveis no mercado que podem ser usados como alternativa ao TCS3200 são TCS3400, TCS34715, TCS35727, etc…

É importante proteger o sensor da luz ambiente, radiação UV e radiação IV durante as medições. Este módulo também é usado por estudantes de engenharia e amadores para criar vários projetos interessantes e fáceis. Este sensor é de fácil interface com controladores como Arduino , Raspberry Pi , etc…

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