颜色传感器通过自动曝光实现高动态范围

接线图 2024年10月22日 18:27 164 admin

图 1中的设计理念是一种能够在高动态范围内生成 RGB 三元组的颜色检测器，这对于机器视觉应用来说是一个有用的属性。该电路实施自动曝光控制来实现这一点。因此，主体的 RGB 值在一定光强度范围内保持不变。

　　当 RES 由 C（微控制器）驱动为高电平时，三个共阴极 RGB 光电二极管 (U1) 反向偏置并通过三个 N 通道 MOSFET（M1、M2、M3）预充电至 V R （通常为 0.5V）。复位阶段之后，节点 R、G 和 B 上的电压开始增加，与每个颜色成分的强度成线性比例。这些信号馈送三个具有线或连接输出的比较器 (U2)。第一个达到阈值 V TH （通常为 2.6V）的信号使 SH 通过反相器 U3A 置位，从而选通采样保持放大器 U4。　

颜色传感器通过自动曝光实现高动态范围第1张

　然后，Arduino Nano 转换保持电压 RH、GH 和 BH 以进行进一步处理。不使用 U4 的 C 可以完成模拟到数字的转换，但连续转换会在信号之间引入采样误差。由于转换速率较高，信号越亮，该误差越大。或者，可以使用至少有三个 ADC 的 C。

　　D1 为比较器添加了强力滞后，D2 允许 Arduino 通过下拉节点 T2 来定义最大曝光时间，保持 RGB 信号。此功能对于保证传感器的固定工作速率必不可少。图 2显示了信号时序。在时间 t 1时，当 R = V TH时，比较器 U2A 拉低，保持三元组 [RH、GH、BH]，以便在过程结束时 (T ADC ) 由 C 进行转换。在 t 2 时（最大曝光时间结束时），C 将 SH1 设置为低并转换输入。

颜色传感器通过自动曝光实现高动态范围第2张