Arduino 색상 감지 튜토리얼 – TCS230 TCS3200 색상 센서

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이 Arduino Tutorial에서는 Arduino와 TCS230 / TCS3200 컬러 센서를 사용하여 색상을 감지하는 방법을 배웁니다. 자세한 내용은 다음 동영상을 보거나 아래에 작성된 튜토리얼을 참조하세요.

TCS230 / TCS3200 컬러 센서 작동 방식

TCS230은 8 x 8 포토다이오드 어레이의 도움으로 색광을 감지합니다. 그런 다음 전류-주파수 변환기를 사용하여 포토다이오드의 판독값이 광도에 정비례하는 주파수를 갖는 구형파로 변환됩니다. 마지막으로 Arduino 보드를 사용하여 구형파 출력을 읽고 색상에 대한 결과를 얻을 수 있습니다.

센서를 자세히 살펴보면 다양한 색상을 감지하는 방법을 알 수 있습니다. 포토다이오드에는 세 가지 색상 필터가 있습니다. 그 중 16개에는 빨간색 필터가 있고, 다른 16개에는 녹색 필터가 있고, 다른 16개에는 파란색 필터가 있으며, 나머지 16개 포토다이오드에는 필터가 없는 투명합니다.

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각 16개의 포토다이오드는 병렬로 연결되어 있으므로 2개의 제어 핀 S2와 S3을 사용하여 어느 것을 읽을 것인지 선택할 수 있습니다. 예를 들어 빨간색을 감지하려면 표에 따라 2개의 핀을 낮은 논리 레벨로 설정하여 16개의 빨간색 필터링된 포토다이오드를 사용할 수 있습니다.

센서에는 출력 주파수를 조정하는 데 사용되는 두 개의 제어 핀 S0 및 S1이 더 있습니다. 주파수는 100%, 20% 또는 2%의 세 가지 사전 설정 값으로 조정될 수 있습니다. 이 주파수 스케일링 기능을 통해 센서의 출력을 다양한 주파수 카운터 또는 마이크로컨트롤러에 최적화할 수 있습니다.

이제 TCS230 센서를 Arduino 보드에 연결할 준비가 되었습니다. 다음은 회로도입니다.

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아래 링크에서 이 Arduino 튜토리얼에 필요한 구성요소를 얻을 수 있습니다.

• TCS230 TCS3200 컬러 센서.....
• 아두이노 보드 ...........................................................
• 브레드보드 및 점프 와이어 ..... 
•  

TCS230 컬러 센서 소스 코드

설명: 먼저 센서가 연결된 핀을 정의하고 주파수를 읽기 위한 변수를 정의해야 합니다. 설정 섹션에서 4개의 제어 핀을 출력으로 정의하고 센서 출력을 Arduino 입력으로 정의해야 합니다. 여기에서 주파수 스케일링도 설정해야 합니다. 이 예에서는 20%로 설정하고 직렬 통신을 시작하여 결과를 직렬 모니터에 표시합니다.

루프 섹션에서는 빨간색 필터링된 포토다이오드를 읽는 것으로 시작합니다. 이를 위해 2개의 제어 핀 S2 및 S3을 낮은 논리 레벨로 설정합니다. 그런 다음 "pulseIn()" 함수를 사용하여 출력 주파수를 읽고 변수 "주파수"에 넣습니다. Serial.print() 함수를 사용하여 직렬 모니터에 결과를 인쇄합니다. 다른 두 색상에도 동일한 절차가 적용되며 적절한 색상에 대해 제어 핀을 조정하기만 하면 됩니다.

/*     Arduino Color Sensing Tutorial
 *      
 *  by Dejan Nedelkovski, www.HowToMechatronics.com
 *  
 */
 
#define S0 4
#define S1 5
#define S2 6
#define S3 7
#define sensorOut 8

int frequency = 0;

void setup() {
  pinMode(S0, OUTPUT);
  pinMode(S1, OUTPUT);
  pinMode(S2, OUTPUT);
  pinMode(S3, OUTPUT);
  pinMode(sensorOut, INPUT);
  
  // Setting frequency-scaling to 20%
  digitalWrite(S0,HIGH);
  digitalWrite(S1,LOW);
  
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // Setting red filtered photodiodes to be read
  digitalWrite(S2,LOW);
  digitalWrite(S3,LOW);
  // Reading the output frequency
  frequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
  // Printing the value on the serial monitor
  Serial.print("R= ");//printing name
  Serial.print(frequency);//printing RED color frequency
  Serial.print("  ");
  delay(100);

  // Setting Green filtered photodiodes to be read
  digitalWrite(S2,HIGH);
  digitalWrite(S3,HIGH);
  // Reading the output frequency
  frequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
  // Printing the value on the serial monitor
  Serial.print("G= ");//printing name
  Serial.print(frequency);//printing RED color frequency
  Serial.print("  ");
  delay(100);

  // Setting Blue filtered photodiodes to be read
  digitalWrite(S2,LOW);
  digitalWrite(S3,HIGH);
  // Reading the output frequency
  frequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
  // Printing the value on the serial monitor
  Serial.print("B= ");//printing name
  Serial.print(frequency);//printing RED color frequency
  Serial.println("  ");
  delay(100);
}Code language: Arduino (arduino)

이제 직렬 모니터를 실행하면 일부 값을 얻기 시작할 것입니다. 이 값은 선택한 주파수 스케일링과 주변 조명에 따라 달라집니다.

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센서 데이터시트의 포토다이오드 스펙트럼 응답도에서 볼 수 있듯이 각 포토다이오드 유형의 감도가 다르기 때문에 세 가지 값이 다릅니다.

그럼에도 불구하고 이제 센서 앞에 다른 색상을 가져올 때 값이 어떻게 반응하는지 봅시다. 예를 들어 빨간색을 가져오면 초기 값이 내 경우에는 약 70에서 약 25로 떨어집니다.

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이제 감지된 색상을 0에서 255 사이의 값을 갖는 RGB 모델로 나타내려면 map() 함수를 사용하여 판독값을 0에서 255 사이의 값으로 매핑하거나 변환합니다.

//Remaping the value of the frequency to the RGB Model of 0 to 255
  frequency = map(frequency, 25,70,255,0);

70의 값은 0에 매핑되고 25의 값은 255에 매핑됩니다. 다른 두 색상에도 동일한 절차가 적용됩니다.

이 예제의 최종 소스 코드는 다음과 같습니다.

/*     Arduino Color Sensing Tutorial
 *      
 *  by Dejan Nedelkovski, www.HowToMechatronics.com
 *  
 */
 
#define S0 4
#define S1 5
#define S2 6
#define S3 7
#define sensorOut 8

int frequency = 0;

void setup() {
  pinMode(S0, OUTPUT);
  pinMode(S1, OUTPUT);
  pinMode(S2, OUTPUT);
  pinMode(S3, OUTPUT);
  pinMode(sensorOut, INPUT);
  
  // Setting frequency-scaling to 20%
  digitalWrite(S0,HIGH);
  digitalWrite(S1,LOW);
  
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // Setting red filtered photodiodes to be read
  digitalWrite(S2,LOW);
  digitalWrite(S3,LOW);
  // Reading the output frequency
  frequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
  //Remaping the value of the frequency to the RGB Model of 0 to 255
  frequency = map(frequency, 25,72,255,0);
  // Printing the value on the serial monitor
  Serial.print("R= ");//printing name
  Serial.print(frequency);//printing RED color frequency
  Serial.print("  ");
  delay(100);

  // Setting Green filtered photodiodes to be read
  digitalWrite(S2,HIGH);
  digitalWrite(S3,HIGH);
  // Reading the output frequency
  frequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
  //Remaping the value of the frequency to the RGB Model of 0 to 255
  frequency = map(frequency, 30,90,255,0);
  // Printing the value on the serial monitor
  Serial.print("G= ");//printing name
  Serial.print(frequency);//printing RED color frequency
  Serial.print("  ");
  delay(100);

  // Setting Blue filtered photodiodes to be read
  digitalWrite(S2,LOW);
  digitalWrite(S3,HIGH);
  // Reading the output frequency
  frequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
  //Remaping the value of the frequency to the RGB Model of 0 to 255
  frequency = map(frequency, 25,70,255,0);
  // Printing the value on the serial monitor
  Serial.print("B= ");//printing name
  Serial.print(frequency);//printing RED color frequency
  Serial.println("  ");
  delay(100);
}Code language: Arduino (arduino)

색상은 그다지 정확하지 않지만 간단한 프로젝트에는 여전히 충분합니다. 다음 비디오에서 TCS230 컬러 센서의 또 다른 예로 Arduino 자동 색상 정렬 기계를 만드는 방법을 배울 것입니다.

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아래 댓글 섹션에서 언제든지 질문을 하고 내 Arduino 프로젝트 컬렉션을 확인하는 것을 잊지 마세요.