探討智能型色標傳感器的原理與應用

黃晨

（漢口學院，湖北 武漢 430212）

探討智能型色標傳感器的原理與應用

黃晨

（漢口學院，湖北 武漢 430212）

科技的創新推進了人類社會的進步和文明，隨著色標傳感器在工業生產中的廣泛應用，人們對色標傳感器的研究逐漸深入，色標傳感器開始朝著智能化的方向發展。文章簡要分析了智能型色標傳感器的原理和應用。

工業生產；智能型；色標傳感器；辨別顏色；色標檢測

1 智能型色標傳感器的研究背景

色標傳感器在工業生產中應用很廣，其在紡織業、造紙業和印刷業等工業生產中發揮著十分重要的作用，促進了工業生產自動控制系統的運行，由于具備辨別顏色和檢測色標的作用，可以和其他機械設備配合使用，用做工業生產中的定位、定長、辨色、對版和計數等。隨著我國食品行業、藥品行業和日用包裝行業的快速發展，人們對食品、藥品和日用品的綜合要求越來越高，這就要求新型的色標傳感器必須具有較強的靈敏度、較快的反應速度和較高的可靠性。傳統的色標傳感器存在一定的弊端，其主要結構是常規電路，在運行和使用的過程中，多用機械式的電位器進行系統調節，無法自動調節靈敏度，采用人工調節的方式進行調節，傳統的色標傳感器已經遠遠不能滿足工業生產的需求，我國市場中嚴重缺乏高端色標傳感器，很多行業在工業生產中要想實現智能化，提高產品質量，需花費大量的資金購置進口的色標傳感器，導致企業生產成本過大，因此，對智能型色標傳感器的原理和應用進行研究，提高色標傳感器的精準度和防護性能，并確保其調節靈活，價格合理，才能使工業生產獲得最大效益。

2 智能型色標傳感器的研究現狀

隨著現代工業的快速發展，我國工業生產水平日趨成熟，相關專家和學者將色標傳感器的數字化和智能化作為發展的主路線，長期以來一直在進行深入的研究，智能型色標傳感器的研究理念是建立在以微處理器為控制核心的基礎上，在使用時，根據透射光在被測物體上的反射量情況對實際顏色進行檢測，這種先進的數字式色標傳感器能夠準確地進行信息處理、自我校正和自我診斷。

目前，智能型色標傳感器的研究分類主要包括白熾燈傳感器、單色光源色標傳感器、全光譜色標檢測器。①使用白熾燈光源傳感器能在很寬的范圍內對顏色的微小變化進行檢測，并且該傳感器的檢測電路基本上都十分簡單。②通常情況下，使用較多的單色光源色標傳感器主要是綠色LED或者紅色LED色標傳感器，這類色標傳感器在工作的過程中，通過將色標對光束的反射或吸收量與周圍其他材料對比的不同進行檢測。③在這三類色標檢測器中，全光譜色標檢測器的性能是最佳的，其靈敏度較高，能在短時間內檢測出最小的對比度。

3 智能型色標傳感器的原理與應用

3.1 智能型色標傳感器的原理

智能型色標傳感器的硬件主要包括電源、模擬信號調制與解調和單片機系統。智能型色標傳感器的電源包括外部10V～30V的輸入電源到色標傳感器所需工作電壓的輸出驅動，對工作電壓進行合理的轉換和有效的保護。智能型色標傳感器的模擬信號調制與解調主要包括光源調制、光電轉換和帶通濾波等。單片機系統的主要包括按鍵和指示燈、輸出控制和通信等電路。

智能型色標傳感器在進行色標檢測的過程中，必須確保被檢測光源具有穩定的發光強度，在色標傳感器的選型上，應該盡可能的選擇溫度變化較小的器件，并根據實際需求在電路上采取一定的補償措施，在一定程度上提高發光強度的穩定性。要想實現以上目標，可以使用具有溫度補償特性和恒流驅動特性的共發射極驅動電路。在色標檢測的過程中，可以采用同步相干的方法對電路進行檢測，單片機在此過程中起著控制電路的作用，還可以和電路配合起來使用，實現電路雙極性輸出的目的，并使智能型色標傳感器具備上電延遲、反極性保護和驅動管過載保護等功能，提高智能型色標傳感器檢測結果的準確性。

智能型色標傳感器的軟件系統組成比較復雜，主要包括主程序、定時中斷服務程序、串口中斷服務程序和比較器中斷服務程序等，在此過程中，各程序都起著相互影響、相互制約的作用，只有確保這些服務程序正常工作，才能提高智能型色標傳感器的綜合性能。

3.2 智能型色標傳感器的應用

（1）合理設計電路。要想實現色標傳感器電路布局設計的科學性和合理性，在一定程度上增強檢測系統內部的電磁兼容，確保色標傳感器功能性良好，色標傳感器的能耗盡可能的降低，能大大降低傳感器中邏輯器件的工作頻率，有效減小數字設備對其產生的高頻干擾。智能型色標傳感器的器件選型上，應該選擇具有較高噪聲容限的器件，并選用體積小、抗干擾能力強的封裝方法對其進行密封。在色標傳感器的集成芯片電源和地面兩端應該加設旁路電容和去耦合電容，確保整個系統的線路板布局合理、布線合理，使電源能夠良好接地。在色標傳感器的軟件方面，可以利用看門狗對程序進行監控，實現相關數據的范圍測試、數字濾波和數據校驗等目標。

（2）抑制光干擾。通常情況下，可以采用兩種方法抑制光干擾，一種是采用光學方法，根據色標傳感器的實際情況，設計合理的光學透鏡系統，使接收器對一定范圍內的光線有反應，并通過濾光鏡過濾掉雜光。另一種是采用電路方法，在電路上使用調制光源進行相干檢測，使用電路濾波過濾掉將干擾光引起的光電信號，避免產生信號干擾。

（3）提高智能型色標傳感器的可靠性。在智能型色標傳感器的應用過程中，要提高其工作的可靠性，可以對關鍵電路進行單獨的屏蔽層設置，使用電源濾波降低電源線傳入的光電信號干擾，并在光電信號的處理中加設電路濾波和軟件濾波，對色標傳感器的連接引線進行科學合理的設計，在極大程度上降低色標傳感器的對外干擾。在硬件方面可以使用工業級色標傳感器器件，確保色標傳感器器件的功耗和封裝情況相符，提高器件的散熱性。在軟件方面可以提高代碼的可靠性，確保色標傳感器在工作的過程中能夠進行漂移補償、自我診斷，以免出現線路過載的情況，確保器件在上電和低壓時，單片機能夠實現可靠復位，及時備份色標傳感器的參數，能夠實現智能型色標傳感器數據的準確校驗。

4 結語

隨著科學技術的快速發展，人們將色標傳感器的智能化作為主要的研究方向，設計出以單片機為控制核心的色標傳感器，充分利用單片機上的所有資源，對色標傳感器的運行系統進行控制，實現了色標傳感器的數字化和智能化。在色標傳感器朝著智能化發展的過程中，應用效果最佳的智能型色標傳感器的通信接口滿足IEEE1451智能傳感器的接入，確保新型智能傳感器系統的運行良好，提高智能型色標傳感器的綜合性能。

［1］李南，邵忠一，猛志常.軟管機中利用色標傳感器定位誤差分析及改進方法［J］.中國包裝，2010，（11）.

［2］周凱波，吳杰.智能型色標檢測光電傳感系統［J］.儀表技術與傳感器，2014，（9）.

［3］賀娟，楚建安.印刷機的色標檢測自動變增益系統［J］.西安工程大學學報，2011，（1）.

Discussion of Principle and App lication of Intelligent Color Code Sensor

HUANG Chen
（Hankou College，Wuhan，Hubei 430212，China）

The innovation of science and technology promotes the progress of human society and culture.As the color code sensor iswidely used in industrial production，people have done further research on color code sensor and the color code sensor beganmoving into the direction of intelligence.This paper briefly analyzes the principle and application of intelligent color code sensor.

industrialproduction；intelligent；color code sensor；recognition ofcolors；color code detection

TS803

A

2095-980X（2016）11-0061-01

2016-10-24

黃晨（1995-），男，湖北荊州人，大學本科，主要研究方向：光電信息科學與工程。