德國(guó)巴魯夫BALLUFF色彩傳感器解決方案

更新時(shí)間：2022-10-19

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德國(guó)巴魯夫BALLUFF色彩傳感器解決方案：

1.具有濾色器的分立型光電二極管

感測(cè)色彩的傳統(tǒng)做法是采用把三至四個(gè)光電二極管組合在一塊芯片上的結(jié)構(gòu)，而將紅、綠、藍(lán)濾色器置于光電二極管的表面(通常將兩個(gè)藍(lán)濾色器組合在一起以補(bǔ)償硅片對(duì)于藍(lán)光的低靈敏度)。獨(dú)立的跨阻抗放大器將每個(gè)光電二極管的輸出饋送到具有8～12 位典型分辨率的A/D 轉(zhuǎn)換器中。A/D 轉(zhuǎn)換器的輸出隨后被饋送至一個(gè)微控制器或其他類型的數(shù)字處理器中。

這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是靈活性高，因?yàn)槟軌蚴狗糯笃鞯脑鲆婧蛶捯约癆/D 轉(zhuǎn)換器的速度和分辨率適合具體應(yīng)用的要求，從而可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整以實(shí)現(xiàn)性能與成本的折中。為獲得這種靈活性所付出的代價(jià)是增加了設(shè)計(jì)復(fù)雜性，另外也使模擬電路的電路板布局變得非常苛刻。該方案的主要應(yīng)用包括：工業(yè)控制中需要短暫響應(yīng)時(shí)間的高速過(guò)程檢驗(yàn)，或因光照條件不定而要求隨意調(diào)節(jié)增益和速度的應(yīng)用。

2.集成光-電壓轉(zhuǎn)換器

另一種方法是將用于單一色彩譜帶的一個(gè)光電二極管、濾色器和跨阻抗放大器組合在一塊芯片上。與分離型實(shí)現(xiàn)方案一樣，三個(gè)元件的輸出被饋送到一個(gè)外部三通道A/D 轉(zhuǎn)換器中，接著進(jìn)行數(shù)字處理。Texas Advanced Optoelectronic Solutions(TAOS)公司推出的TSLR257、TSLG257 和TSLB257(見圖1)就是這些元件的實(shí)例。

這種方法所需的元件數(shù)量比分立型光電二極管的要少，由于對(duì)噪聲敏感的模擬電路位于芯片之上，因此壓縮了電路板的占用空間，降低了安裝成本，并且簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)和電路板布局。缺點(diǎn)是傳感器的增益和靈敏度不能動(dòng)態(tài)地改變。該方法的應(yīng)用實(shí)例包括：具有定義明確的光照條件、空間約束條件、靈敏度要求的系統(tǒng)或那些對(duì)面市時(shí)間或設(shè)計(jì)周期有著較高要求的系統(tǒng)。

3.集成光-頻率轉(zhuǎn)換器

第三種方法是將光強(qiáng)度直接轉(zhuǎn)換為頻率分別與每個(gè)紅、綠、藍(lán)通道的紅、綠、藍(lán)光分量的強(qiáng)度成正比的一個(gè)脈沖序列。給微處理器或另一個(gè)數(shù)字處理器提供一個(gè)直接接口就可以無(wú)需增設(shè)A / D 轉(zhuǎn)換器。TAOS 公司的TCS230 就是此類器件的一個(gè)實(shí)例。它把紅、綠和藍(lán)傳感器- 濾波器組合(和一個(gè)沒(méi)有濾波器的額外“干凈"傳感器)劃分為柵格狀，從而將元素?cái)U(kuò)散到整個(gè)感測(cè)區(qū)域，因此不再需要光擴(kuò)散器。將每種顏色的光電二極管并聯(lián)起來(lái)最終可使任何不均勻的照度達(dá)到平衡。

該方案取消了跨阻抗放大器和A/D轉(zhuǎn)換器，處理器只是簡(jiǎn)單地測(cè)量周期或計(jì)算一個(gè)周期內(nèi)來(lái)自傳感器的脈沖數(shù)。傳感器和數(shù)字處理器之間的直接接口還提供了高水平的抗噪聲度，為將傳感器放置在遠(yuǎn)處創(chuàng)造了條件。

RGB- 頻率轉(zhuǎn)換法的局限性會(huì)在光強(qiáng)度較低的應(yīng)用中顯現(xiàn)出來(lái)。光強(qiáng)度較低，產(chǎn)生的頻率也會(huì)隨之降低，從而增加了轉(zhuǎn)換時(shí)間。該方案的應(yīng)用實(shí)例包括：空間因素至關(guān)重要的便攜式系統(tǒng)和需要以低成本來(lái)實(shí)現(xiàn)更高分辨率的系統(tǒng)。

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