一種液體顏色動態捕獲系統設計

權建軍

摘要：在化工、醫藥等生產領域，經常需要識別、捕獲動態變化的液體顏色。TCS3200D顏色傳感器具備分辨率高、可編程的RGB濾光選擇與輸出定標，輸出的數字量可直接與微處理器連接。本設計以AvR單片機為處理器，配合高穩定性的LED恒流光源，模擬D65光源，將TCS3200D采集的液體顏色信號經過單片機算法處理，與所儲存顏色數據比較，可準確進行液體顏色的識別捕獲。

關鍵詞：液體顏色;TCS3200D;LED恒流光源

中圖分類號：TP212 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）05-0152-02

0引言

在化工、醫藥領域，經常需要識別、捕獲動態變化的液體特定顏色，本設計PAAVR單片機和TCS3200D顏色傳感器，配合高穩定性的LED光源，以及LCD12864Z液晶屏，設計了液體顏色動態捕獲系統。

1硬件電路設計

1.1TCS3200顏色傳感模塊

TCS3200采用8引腳SOIC表面貼裝式封裝，在單一芯片上集成了64個光電二極管，16個光電二極管為一組，分別帶有紅色R、綠色G和藍色B光濾波器;其余16個不帶有任何濾波器，可以透過全部的光信息。光濾波器可以通過其引腳S2和S3的高低電平來選擇濾波器模式。

TCS3200D有可編程的彩色光到電信號頻率的轉換器，當被測物體反射光的紅、綠、藍三色光線分別透過相應濾波器到達TCS3200D感應窗口時，其內置的振蕩器會輸出方波，方波頻率與所感應的光強成比例關系，光線越強，內置的振蕩器方波頻率越高。TCS3200傳感器有一個OUT引腳，它輸出信號的頻率與內置振蕩器的頻率也成比例關系，它們的比率因子可以靠其引腳sO和SI的高低電平來選擇。

1.2LED恒流光源

顏色傳感器的輸出脈沖，對外界雜散光十分敏感，為了得到穩定的RGB顏色值，必須進行光路設計，屏蔽外部干擾光源。目前，顏色三刺激值測試一直都是在D65標準光源下進行的，D65光源是人造模擬光源中最接近日光光色的光源。DD233是四通道恒流LED驅動器，工作電壓2.7-6V，通過外接一個電阻，可以得到所需的電流。并且DD233有很好的恒流特性和熱穩定性。其恒流特性曲線如圖1所示。

love=350.4/R^ext（kΩ）

為了得到模擬自然白光光譜，選擇色N6000K～6500K的白光LED。將四個白光LED聚攏安裝，可以得到穩定的白色光源。模擬出近似理想的白光平行光源。

1.3電路設計

本電路中微處理器選用AVR公司的Megal28，片上功能強大，簡化了電路設計。顯示器選用LCDl2864Z中文液晶屏，提供了良好的人機交互。系統電路框圖如圖2N示。

圖3為DD233的恒流驅動電路。

2軟件設計

2.1白平衡

理論上對于標準白光源，R、G、B三基色的值是一樣的。但是，由于實際光源并非理想穩定光源，不同濾波器的光電二極管對三基色的敏感度不同，必須要進行白平衡。

將空試管放人裝置，測量10ms內的R、G、B脈沖數，與標準白光R、G、B值255比較，得到R、G、B比例因子。這樣，以后測量液體顏色時，對得到的R、G、B值，通過該比例因子進行修正，就可以得到在該光源條件下的顏色R、G、B值。

2.2程序設計

分為主程序，以及定時中斷、外部中斷。流程圖如圖4所示。

為了得到穩定的RGB數據，對測得的RGB數據采用了平均值濾波。

3結語

本液體顏色動態捕獲系統，采用了AVR單片機、TCS3200D顏色傳感器、高穩定恒流LED光源，以及中文液晶屏LCDl2864Z，交互界面簡潔，操作方便，滿足了企業需求。