Ánh sáng trắng là sự kết hợp của ba màu cơ bản, được gọi là các màu sơ cấp, bao gồm đỏ, xanh dương và xanh lá cây. Các màu này có dải bước sóng khác nhau. Sự kết hợp của chúng theo các tỷ lệ khác nhau sẽ tạo ra nhiều màu sắc khác nhau. Khi ánh sáng trắng chiếu vào một bề mặt bất kỳ, một số dải bước sóng của ánh sáng sẽ bị bề mặt đó hấp thụ, trong khi những dải bước sóng khác sẽ phản xạ trở lại, tùy thuộc vào đặc tính của vật liệu bề mặt. Màu sắc của vật liệu được nhận biết khi các dải bước sóng phản xạ này đi vào mắt người. Vật liệu phản xạ dải bước sóng của ánh sáng đỏ sẽ có màu đỏ. Linh kiện được sử dụng để phát hiện màu sắc là cảm biến màu.
Cảm biến màu là gì?
Cảm biến màu có chức năng phát hiện màu sắc của vật liệu. Thông thường, cảm biến này nhận diện màu sắc theo hệ RGB và có thể phân loại màu thành đỏ, xanh dương hoặc xanh lá cây. Ngoài ra, các cảm biến này còn được trang bị bộ lọc để loại bỏ ánh sáng hồng ngoại và tia cực tím không mong muốn.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến màu
Để đo màu sắc của vật liệu, cần sử dụng ba loại thiết bị chính, bao gồm nguồn sáng để chiếu sáng bề mặt vật liệu, bề mặt cần đo màu và bộ thu có khả năng đo các bước sóng phản xạ.
Cảm biến màu bao gồm một bộ phát ánh sáng trắng để chiếu sáng bề mặt và ba bộ lọc có độ nhạy với các bước sóng lần lượt là 580 nm, 540 nm và 450 nm nhằm đo các bước sóng tương ứng với màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương.
Màu sắc của vật liệu được phân loại dựa trên hoạt động của các bộ lọc này. Ngoài ra, cảm biến còn có bộ chuyển đổi quang điện thành điện áp. Cảm biến phản hồi với màu sắc bằng cách tạo ra điện áp thay đổi tương ứng với màu được phát hiện.
Một phương pháp khác để phát hiện màu sắc là lần lượt chiếu ánh sáng từ các đèn LED màu đỏ, xanh dương và xanh lá cây lên bề mặt vật liệu. Trong trường hợp này, cảm biến không sử dụng bộ lọc mà được trang bị bộ chuyển đổi quang điện thành điện áp. Lượng ánh sáng phản xạ từ bề mặt vật liệu lớn nhất khi được chiếu bằng ánh sáng đỏ, xanh dương và xanh lá cây sẽ được sử dụng để tính toán và xác định màu sắc.
Ứng dụng
Cảm biến màu được sử dụng để đo và phát hiện màu sắc của bề mặt. Các cảm biến này có nhiều ứng dụng trong hệ thống công nghiệp, y tế và an ninh.
Một số ứng dụng tiêu biểu bao gồm đo nhiệt độ màu của ánh sáng, kiểm soát độ đồng nhất của LED RGB, hệ thống chẩn đoán y tế, thiết bị theo dõi sức khỏe và thể chất, điều khiển quy trình công nghiệp, v.v.
Ví dụ
Một số cảm biến màu hiện có trên thị trường bao gồm AS73211, TCS3200, TCS3400, TCS34715, TCS34727, colorPAL của Parallax, SEN-11195, Lego Mindstorms EV3, v.v.
Ngoài RGB, một số loại cảm biến màu còn có khả năng phát hiện các màu sắc khác. Cần lọc bỏ tia hồng ngoại và tia cực tím để xác định chính xác màu sắc của vật liệu. Các cảm biến này cũng được trang bị bộ chuyển đổi ánh sáng thành tần số có thể lập trình. Nhìn chung, các cảm biến này có kích thước rất nhỏ gọn và có thể dễ dàng kết nối với vi điều khiển.
Học sinh, sinh viên cũng thường lựa chọn cảm biến màu cho các dự án sáng tạo sử dụng vi điều khiển như Arduino. Cảm biến màu hữu ích trong những ứng dụng nào của bạn?
