一种新型多通道颜色传感器

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种新型多通道颜色传感器。

背景技术

我们生活的世界是一个五颜六色的色彩世界，这个世界因为有色彩才有了让人流连忘返的“日出江花红胜火，春来江水绿如蓝”。随着现代工业生产向小体积、强大功能、低功耗、高速化响应、自动化方向发展，生产过程中对于颜色的分辨和识别也是必不可少的，一个颜色传感器能敏锐的察觉到颜色的变化有助于工人正确的分辨，正确的区分不同的颜色，可以实现产品质量的判别、定位、纠偏、计数等功能。长期以来由人眼起主导作用的颜色识别工作将越来越多地被相应的颜色传感器所替代。

但是，现有的颜色传感器普遍是单通道的，对于多点需要同时测量颜色和点与点的颜色对比是无法满足需求的，只能通过使用多个颜色传感器来实现，点与点的颜色对比也只能通过外部的微处理器或者PC来处理才能实现点对点的颜色对比，这样的方式在应用一些点与点的颜色对的环境下会有局限性。

此外，一直以来现有的颜色传感器精度和功能的全面与体积是密不可分的，对于现有的一些传感器由于是单通道的原因，都会集成一些显示和设置按钮，这样一来体积就增大了。这不满足现代颜色测试对小体积的要求，同时，另外增加的显示及设置按钮的方式也大大地增加了成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种小体积、低成本、提供多通道同时测量多种颜色并可实现点与点的颜色比对的新型多通道颜色传感器。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括

用于接收不同颜色光的若干光纤探头，

提供若干个采集通道，用于与所述光纤探头连接，对所述光纤探头输入的颜色信号进行采集并将采集到的颜色信号转换为数字信号，再将数字信号输送给MCU的颜色采集模块，

用于控制各个模块的运行和状态且实现数据处理的MCU，

用于与外围的设备通信以及对传感器进行配置的串口通信模块，

用于输出传感器的状态的I/O输出模块，以及

用于向各个模块供电的电源模块，

所述串口通信模块、所述I/O输出模块和所述电源模块均与所述MCU电信号连接。

所述颜色采集模块设置有八个采集通道。

每个所述采集通道包括颜色采集IC，所述颜色采集IC的器件型号为TCS3472。

所述MCU包括微控制器及晶振，所述晶振与所述微控制器连接，所述晶振为所述颜色传感器提供运行时钟信号。

所述串口通信模块外接有USB模块以实现串口转USB或USB转串口。

所述I/O输出模块包括具有八个通道的连接器，八个通道用于输出控制外围设备。

所述电源模块包括DC电源输入接口、5转3.3V电源管理IC、3.3V指示灯、5转1.8V电源管理IC、1.8V指示灯及自恢复保险丝，所述5转3.3V电源管理IC用于将外部输出的5V电压转换为3.3V电压为MCU提供电压源，所述5转1.8V电源管理IC用于将5V电压转换为1.8V电压，为IIC通信提供上拉电压，所述自恢复保险丝用于防止后端短路，对整个传感器进行保护。

所述晶振的频率为8MHz。

所述颜色采集模块的数量至少为1个。

所述颜色采集模块的数量为2个或3个。

本发明的有益效果是：本发明为了弥补现有技术的单通道对于多点需要同时测量颜色和点与点的颜色对比较，采用了8通道设计，支持同时进行测量，也可以通过串口进行配置，通道与通道之间的颜色对比，通道之间的对比配置好了以后，传感器的MUC就可以将对应的通道进行对比处理，输出给外围的设备直接就是处理好的串口结果输出和对应的电平信号输出，从而会使本发明兼容性更大，也会使应用性更广，大大地降低了局限性；另外，为了降低成本，本发明采用的是无按钮设计和无显示设计，使用串口通信模块的串口指令一次性配置和显示的方式，这样一来传感器的外形就可以做的比较小，从而实现小体积；此外，采用多通道设计，通过MCU实现数据处理，在需要同时对多个点的颜色测量和点与点的颜色对比较的时候，可以直接在传感器内部就完成，不需要像现有的颜色传感器那样并联多个和外接微处理器或者PC，这样一来成本就大大地降低了。

本发明可应用于电子、电器、工业类测试，通过多个通道可以识别多种颜色，每个通道可以检测不同的颜色光，且可同时检测和通道数一致的多种不同的颜色光。对于每种选定的颜色,各有一个报警输出信号。这个功能应用能够实现颜色识别或匹配，比如排序或识别功能。本发明还设有一个串口通信模块用以实时反馈颜色和通道颜色参数设定。当检测的颜色光不是前面选定的颜色时,对应的通道会输出设定好的电平信号，串口也会输出通道变化结果，实现对不同颜色的测试要求。

附图说明

图1是本发明的简易架构图；

图2是所述颜色采集模块的通道原理图；

图3是所述MCU的微控制器IC的原理图；

图4是所述微控制器IC的外围电路原理图；

图5是本发明中USB转串口的电路原理图；

图6是所述I/O输出模块的连接器原理图；

图7是所述电源模块的电路原理图。

具体实施方式

本发明的实施例具体如下。

如图1所示，本发明包括用于接收不同颜色光的若干光纤探头1，

提供若干个采集通道，用于与所述光纤探头1连接，对所述光纤探头1输入的颜色信号进行采集并将采集到的颜色信号转换为数字信号，再将数字信号输送给MCU 3的颜色采集模块2，

用于控制各个模块的运行和状态且实现数据处理的MCU 3，

用于与外围的设备通信以及对传感器进行配置的串口通信模块4，

用于输出传感器的状态的I/O输出模块5，以及

用于向各个模块供电的电源模块6，

所述串口通信模块4、所述I/O输出模块5和所述电源模块6均与所述MCU 3电信号连接。

如图2所示，颜色采样模块的功能主要是用于对外部输入的颜色光进行采集，其中图2是颜色的采样电路，其中U1、U3、U4、U5、U7、U8、U10和U12为CH0～CH7通道的颜色采集IC，主要用于将采集到的颜色光信号转换为数字信号，通过对应的IIC信号将转换后的数字信号传输给MUC进行处理。

如图3所示，MCU是整个传感器的大脑，控制着所有电路的运行和状态，其中图3中的U2为一颗（STM32F103C8T6）微控制器IC，X1是一个8MHz的晶振为整个系统提供运行时钟信号，I2C0_SCL、I2C1_SDA（CH0）～I2C7_SCL、I2C7_SDA（CH7）为传感器的8个通道与MCU进行数据传输的IIC通信接口。

如图4所示，其中的发光二极管Running1为系统的运行状态指示灯，点动按钮RESET1是MCU的硬件复位按钮，SWD1连接器中的信号SWDAT,SWCLK是MCU的固件烧录端口，用于后面传感器的固件升级。

如图5所示，串口通信模块是用来与其他设备通信和配置的，如MCU可以通过串口通信模块与外部的可视设备进行通信交互，比如可以使用USB转串口，将MCU与电脑连接这样就可以通过电脑对MCU发送指令和配置，MCU收到指令后就会执行相应的动作，这样就可以将传感器的状态结果通过通信模块发送给电脑。

如图6所示，IO输出模块哦功能是用于输出传感器的状态，图6中的J1上面的CH0～CH7为8个通道的对应状态，用于输出控制外围的一些控制设备。

如图7所示，所述电源模块6包括DC电源输入接口PWR、5转3.3V电源管理IC U9、3.3V指示灯D4、5转1.8V电源管理IC U11、1.8V指示灯D5及自恢复保险丝F1，所述5转3.3V电源管理IC U9用于将外部输出的5V电压转换为3.3V电压为MCU提供电压源，所述5转1.8V电源管理IC U11用于将5V电压转换为1.8V电压，为IIC通信提供上拉电压，所述自恢复保险丝F1用于防止后端短路，对整个传感器进行保护。电源模块的功能就是将输入的电压转换为各电路模块所需要的工作电压，为各模块提供稳定的电源电压。其中图7是电源模块，PWR为外部DC供电接口，J2排针为供电电源方式选择排针，如果连接器J2使用跳线帽将引脚1和引脚2短接在一起，此时为外部PWR接口供电，将J2引脚2和引脚3短接在一起，为串口通信的USB接口供电，U9为电源管理IC用于将外部输出的5V电压转换为3.3V电压为MCU提供电压源，其U9的外围电路等D4是转换后的3.3V电压的指示灯，U11为电源管理IC将输出的5V电压转换为1.8V电压，为IIC通信接提供上拉电压，确保了通信稳定，其U11的外围电路D5为1.8V的电源指示灯，F1自恢复保险丝，其作用是电路出现故障短路过载的时候起到保护的作用，防止后端短路，导致线路电流过大而烧坏电子元件。

此外，本发明还可以将多个传感器颜色模块进行串口或者IO进行并联就可以实现更多的通道同时对多个点的颜色测量和点与点的颜色对比较，如16通道、24通道等，这样就可以支持多通道的扩展。

本发明适用于所有需要分辨颜色光的采集和测试，比如对一些LED的颜色分辨，状态指示灯的监控等等。