Cảm biến màu là gì? Nguyên lý hoạt động và các ứng dụng

Ánh sáng trắng là hỗn hợp của ba màu cơ bản được gọi là màu cơ bản. Chúng có màu đỏ, xanh lam và xanh lục. Những màu này có bước sóng khác nhau. Sự kết hợp của các màu này với các tỷ lệ khác nhau tạo ra các loại màu sắc khác nhau. Khi ánh sáng trắng rơi xuống bất kỳ bề mặt nào, một số bước sóng của ánh sáng bị bề mặt đó hấp thụ trong khi một số bị phản xạ trở lại dựa trên các đặc tính của vật liệu bề mặt. Màu sắc của vật liệu được phát hiện khi các bước sóng phản xạ này rơi vào mắt người. Vật liệu phản xạ bước sóng của ánh sáng đỏ có màu đỏ. Thành phần được sử dụng để phát hiện màu sắc là Cảm biến màu.
 

Cảm biến màu là gì?

Cảm biến màu phát hiện màu của vật liệu. Cảm biến này thường phát hiện màu trong thang đo RBG. Cảm biến này có thể phân loại màu là đỏ, xanh dương hoặc xanh lá cây. Các cảm biến này cũng được trang bị các bộ lọc để loại bỏ ánh sáng hồng ngoại và tia UV không mong muốn.
 

Nguyên lý hoạt động của cảm biến màu

Để phát hiện màu sắc của vật liệu, cần có ba loại thiết bị chính. Nguồn sáng để chiếu sáng bề mặt vật liệu, bề mặt có màu cần được phát hiện và máy thu có thể đo bước sóng phản xạ.

Cảm biến màu chứa một bộ phát ánh sáng trắng để chiếu sáng bề mặt. Ba bộ lọc có độ nhạy bước sóng ở 580nm, 540nm, 450nm để đo bước sóng của các màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam tương ứng.

Dựa trên sự kích hoạt của các bộ lọc này, màu sắc của vật liệu được phân loại. Một bộ chuyển đổi ánh sáng sang điện áp cũng có trong cảm biến. Cảm biến phản ứng với màu sắc bằng cách tạo ra một điện áp tỷ lệ với màu sắc được phát hiện.

Một cách khác để phát hiện màu sắc là chiếu sáng bề mặt vật liệu bằng đèn LED Đỏ, Xanh lam và Xanh lục tại một thời điểm. Ở đây cảm biến không chứa bộ lọc mà là bộ chuyển đổi ánh sáng sang điện áp. Lượng ánh sáng cao nhất bị bề mặt vật liệu phản xạ trở lại khi được chiếu sáng bằng ánh sáng đỏ, lam và lục được tính toán để phát hiện màu.
 

Các ứng dụng của cảm biến màu

Cảm biến màu được ứng dụng để đo, phát hiện màu sắc của các bề mặt. Các cảm biến này có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, y tế và hệ thống an ninh.

Một số ứng dụng là đo nhiệt độ màu ánh sáng, kiểm soát tính nhất quán của đèn LED RGB, hệ thống chẩn đoán y tế, hệ thống thể dục sức khỏe, kiểm soát quy trình công nghiệp, v.v.
Các ví dụ

Một số ví dụ về cảm biến màu có sẵn trên thị trường là AS73211, TCS3200, TCS3400, TCS34715, TCS34727, colorPAL từ thị sai, SEN-11195, Lego Mindstorms EV3, v.v.

Bên cạnh RGB một số cảm biến màu cũng có thể phát hiện các màu khác nhau. Các bức xạ IR và UV sẽ được lọc ra để xác định màu sắc chính xác của vật liệu. Cảm biến cũng chứa bộ chuyển đổi tần số ánh sáng có thể lập trình được. Các cảm biến này thường rất mỏng và có thể dễ dàng giao tiếp với vi điều khiển.

Cảm biến màu cũng được sinh viên lựa chọn cho các dự án thú vị sử dụng vi điều khiển như Arduino. Cảm biến màu hữu ích cho ứng dụng nào của bạn? Những thách thức bạn gặp phải khi sử dụng cảm biến màu là gì?