سنسور تشخیص رنگ نوعی سنسور فوتو الکتریک است که با تاباندن نور از طریق فرستنده بر روی جسم مورد نظر، رنگ آن را تشخیص می دهد. در واقع سنسور تشخیص رنگ این توانایی را دارد که بتواند بر اساس شدت نوری که از طرف رنگ های قرمز، آبی و سبز دریافت می کند آنها را تشخیص داده و رنگ جسم مورد نظر را تعیین کند.
سنسورهای تشخیص رنگ Color Detection Sensors
با پیشرفت علم و تکنولوژی، سنسور ها جایگاه مهمی در صنعت به دست آورده اند. یکی از سنسورهای مورد توجه اتوماسیون صنعتی و برخی خطوط تولید، سنسور تشخیص رنگ می باشد. مدار این سنسور ها بر اساس نور های پایه (اصلی) و الکترونیک دیجیتال طراحی شده است.
تشخیص رنگ اجسام مختلف در بسیاری از صنایع از جمله صنعت بسته بندی کاربرد زیادی دارد، که در این کاربرد جنس بسته بندی از اهمیت خاصی برخوردار است.
شکل زیر یک نمونه سنسور تشخیص رنگ را نشان می دهد.
سنسور تشخیص رنگ شرکت Autonics
اساس کار سنسور تشخیص رنگ
سنسورهای تشخیص رنگ از روش سه رنگه معمولی برای تشخیص رنگ استفاده می کنند.
آنها رنگ های پایه و اصلی را (سبز، آبی و قرمز) درون اشیا امتحان کرده و قدرت هر یک از رنگ های تشکیل دهنده ی شئ را محاسبه کرده و با مقدار ارزش رنگی ذخیره شده در خود سیستم مقایسه می کند. اگر مقدار ارزش رنگی محاسبه شده، نزدیک مقدار مرجع Reference (با محاسبه Tolerance) بود، یک سوئیچ خاص فعال می شود.
در واقع این مدارها می توانند هشت رنگ آبی، قرمز، سبز (رنگ های اولیه)، زرد، فیروزه‌ای، بنفش(رنگ های ثانویه) و سیاه و سفید را تشخیص دهند.
دقت تطابق رنگ بالا در سنسورهای تشخیص رنگ شرکت Autonics
اجزای تشکیل دهنده سنسورهای تشخیص رنگ
اجزایی که نور ها را از محیط اطراف جذب می کنند LDR نامیده می شوند (مقاومت وابسته به نور یا LDR که مخفف کلمات Light Dependent Resistor می باشد) و باید در جلوی سنسور قرار گرفته و ثابت شوند. به همین جهت این سنسورها در ابتدا برای جذب بهتر نور، از سه عدسی همگرا (کوژ) تشکیل شده‌اند. این عدسی ها در مقابل هر کدام از LDR ها وجود دارند، در واقع این عدسی ها باعث می شود که نور تابیده شده توسط محیط به طور متمرکز به LDR ها برسد و باعث می شود حساسیت LDR ها افزایش یابد.
بعد از عدسی ها فیلتر های شیشه‌ای اشعه های نوری در مقابل LDR ها قرار می گیرند این فیلتر ها نیز باعث می شوند که نور های خاصی به LDR ها برسند. به ترتیب رنگ های آبی، سبز و قرمز در مقابل LDR2 , LDR1 و LDR3 نصب شده است.
وقتی نور هایی که از اشیا ساطع می شوند روی قطعه مناسب می افتد فیلترهای شیشه ای مربوط به رنگ ها مشخص می کند که کدام یک از LDR ها باید فعال (تریگر) شوند.
طریقه تشخیص نورهای پایه توسط سنسور
وقتی یکی از نورهای اصلی (سبز، قرمز و آبی) روی سیستم منعکس شود، ابتدا توسط فیلتر هم فاز خود به سمت عدسی می رود. عدسی نور مربوطه را متمرکز می کند و آن را به سمت LDR مربوطه هدایت می کند. هنگامی که یک عدسی نور عبوری را به سمت LDR هدایت می‌کند LDR های دیگر هیچ نوری را حس نمی کنند. و به عبارتی دیگر فیلتر های دیگر اجازه نمی‌دهند اشعه نوری از آنها عبور کند.
بعد از اینکه نور به LDR مربوطه تابید، آن LDR فعال شده و گیت خروجی هم ارز LDR، سطح منطقی یک را مشخص خواهد کرد و گیتی که یک شده است مشخص کننده نوع رنگ اصلی خواهد بود.
طریقه تشخیص نورهای فرعی و رنگ های سیاه و سفید توسط سنسور
همانند حالت قبل اگر یکی از رنگهای فرعی روی سیستم منعکس شود. دو عدد از فیلترهای رنگ که با نور تابیده شده هم فاز و هم اندازه هستند اجازه خواهند داد تا نور از آنها عبور کند، و بعد از عبور اشعه از عدسی همگرا به LDR، تابیده خواهد شد.
در واقع در این حالت دو عدد از LDR ها فعال می شوند و سنسور بر اساس نتایج دو LDR فعال شده، که از گیت های منطقی مربوط به آنها به دست می‌آید (گیت منطقی مربوط به LDR فعال شده و سطح منطقی یک را پیدا می‌کند) مشخص می‌کند که رنگ فرعی کدام است وقتی همه LDR ها فعال شوند یا هیچ کدام از آنها فعال نشوند رنگ سفید و سیاه را مشخص خواهند کرد.
نحوه کار با سنسور تشخیص رنگ
به منظور تشخیص یک رنگ توسط این سنسور ابتدا می بایست آن رنگ را به سنسور معرفی کرد. بدین منظور ابتدا یک جسم با رنگ مد نظر را روبروی سنسور قرار داده و رنگ مورد نظر را در تنظیمات سنسور ست می کنیم. سپس می بایست میزان حساسیت سنسور را به رنگ ست شده تعیین کنیم. در واقع با تنظیم حساسیت سنسور، طیف رنگ قابل تشخیص توسط سنسور را معین می نماییم.
به طور مثال اگر رنگ مورد نظر جهت تشخیص، زرد باشد می‌توان با تنظیم حساسیت تشخیص سنسور، زرد کمرنگ تا پر رنگ را معین کرد. پس از معرفی رنگ مورد نظر و تعیین حساسیت سنسور به رنگ تنظیم شده، در صورتی که جسمی با همان رنگ ست شده، روبروی سنسور قرار گیرد خروجی سنسور تغییر وضعیت می دهد.
برای مثال نحوه ست کردن رنگ در سنسورهای تشخیص رنگ شرکت Autonics
برخی از سنسورهای تشخیص رنگ دارای چند خروجی می باشند که با استفاده از آنها می توان چندین رنگ را تشخیص داد.
کاربرد سنسور تشخیص رنگ
مهمترین کاربرد این نوع سنسور جداسازی اجسام با رنگ های مختلف از یکدیگر می باشد. سنسورهای تشخیص رنگ برای اندازه گیری و تشخیص رنگ سطوح مختلف استفاده می شوند. این سنسورها کاربردهای گسترده ای در سیستم های صنعتی، پزشکی و امنیتی دارند.
برخی از کاربرد های این سنسور عبارتند از :
- اندازه گیری درجه حرارت رنگ نور
- کنترل RGB LED
- سیستم های تشخیص پزشکی (تشخیص خون، تجزیه و تحلیل نمونه های ادرار، جراحی دندان و …)
- سیستم های تناسب اندام
- فرآیند بسته بندی محصول
- کنترل فرایندهای صنعتی (صنعت چاپ، صنایع تولید رنگ، صنایع تولید منسوجات، صنایع تولید لوازم آرایشی و …)