一、产品简介

TCS34725是一款低成本，高性价比的RGB全彩颜色识别传感器，传感器通过光学感应来识别物体的表面颜色。支持红、绿、蓝(RGB)三基色和明光感应，可以输出RGB三色的数值以还原周围颜色。

本文介绍的颜色传感器外如下图所示：

物联网与传感器连接_人工智能


其管脚定义如下表所示：

管脚名称

管脚功能

说明

LED

LED开关

高电平或悬空LED灯亮、低电平LED灯灭

INT

中断输出

低电平有效

VCC

电源正极

3.3V-5V

GND

电源地

-

SCL

I2C接口时钟线

-

SDA

I2C接口数据线

-

二、颜色传感器技术参数

  • 工作电压：3.3-5V
  • 检测距离：3mm-10mm
  • 工作温度：-30°C～+70°C
  • 通信接口：I2C，最高频率：400k
  • 工作电流：65uA

三、软件接口

TCS34725(i2cObj) - 创建颜色传感器驱动对象

  • 函数原型：

colorDev = TCS34725(i2cObj)

  • 参数说明：

参数

类型

必选参数？

说明

i2cObj

I2C

是

传入I2C对象

  • 返回值：
    执行成功，返回颜色传感器对象；创建失败，抛出Exception
  • 示例代码：
from machine import I2C,Pin          # 导入machine驱动库
import tcs34725

i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
colorSensor = tcs34725.TCS34725(i2cObj)
print('colorSensor init done')
  • 输出：
colorSensor init done

getRGB - 获取环境颜色的RGB值

  • 函数原型：

TCS34725.getRGB()

  • 参数说明：
    无
  • 返回值：
    (R,G,B)分别代表红色（R）、绿色(G)和蓝色(B)三个通道上面的亮度

此API获取到的返回结果经过了3个算法处理，如果想获取颜色传感器的直接测量结果，请参考getRawData的说明。

  • 示例代码：
from machine import I2C,Pin          # 导入machine驱动库
import tcs34725

i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
colorSensor = tcs34725.TCS34725(i2cObj)
print('colorSensor init done')

r, g, b = colorSensor.getRGB()
print('r:0x%x, g:0x%x, b:0x%x' % (r, g, b))
  • 输出：
    分别是对实际颜色的测量结果
colorSensor init done
r:<R>, g:<G>, b:<B>

getRawData - 获取颜色传感器原始测量结果

  • 函数原型：

TCS34725.getRawData()

  • 参数说明：
    无
  • 返回值：
    (r, g, b, c)分别代表红色（r）、绿色(g)、蓝色(b)和归一参考值©
  • 示例代码：
from machine import I2C,Pin          # 导入machine驱动库
import tcs34725

i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
colorSensor = tcs34725.TCS34725(i2cObj)
print('colorSensor init done')

r, g, b, c = colorSensor.getRawData()
print('r:0x%x, g:0x%x, b:0x%x, c:0x%x' % (r, g, b, c))
  • 输出：
    ** 分别是颜色传感器实际测量结果**
colorSensor init done
r:<R>, g:<G>, b:<B>, c:<C>

calculateLux - 计算亮度值

  • 函数原型：

TCS34725.calculateLux(r, g, b)

  • 参数说明：

参数

类型

必选参数？

说明

r

int

是

颜色传感器测量结果原始值中的红色分量, 通过getRawData获取

g

int

是

颜色传感器测量结果原始值中的绿色分量, 通过getRawData获取

b

int

是

颜色传感器测量结果原始值中的绿色分量, 通过getRawData获取

  • 返回值：
    亮度值，单位：流明
  • 示例代码：
from machine import I2C,Pin          # 导入machine驱动库
import tcs34725

i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
colorSensor = tcs34725.TCS34725(i2cObj)
print('colorSensor init done')

r, g, b, c = colorSensor.getRawData()

lux = colorSensor.calculateLux(r, g, b)
print('luminosity:', lux)
  • 输出：
    {L}代表计算后的亮度值
colorSensor init done
luminosity:{L}

calculateCT - 计算色温

  • 函数原型：

TCS34725.calculateCT(r, g, b)

  • 参数说明：

参数

类型

必选参数？

说明

r

int

是

颜色传感器测量结果原始值中的红色分量, 通过getRawData获取

g

int

是

颜色传感器测量结果原始值中的绿色分量, 通过getRawData获取

b

int

是

颜色传感器测量结果原始值中的绿色分量, 通过getRawData获取

  • 返回值：
    色温值
  • 示例代码：
from machine import I2C,Pin          # 导入machine驱动库
import tcs34725

i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
colorSensor = tcs34725.TCS34725(i2cObj)
print('colorSensor init done')

r, g, b, c = colorSensor.getRawData()

colorTemperature = colorSensor.calculateCT(r, g, b)
print('color temperature:', colorTemperature)
  • 输出：
    {CT}代表转换后的色温值
colorSensor init done
color temperature:{CT}

四、接口案例

  • 示例代码：
from machine import I2C,Pin          # 导入machine驱动库
import tcs34725
import utime

i2cObj = I2C(1, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000)
colorSensor = tcs34725.TCS34725(i2cObj)
print('colorSensor init done')

while True:
    r, g, b = colorSensor.getRGB()                # 读取RGB测量结果
    print('r:0x%x, g:0x%x, b:0x%x' % (r, g, b))
    r, g, b, c = colorSensor.getRawData()         # 读取颜色传感器测量的原始数据
    lux = colorSensor.calculateLux(r, g, b)       # 将原始数据转化成亮度值
    print('luminosity:', lux)
    CT = colorSensor.calculateCT(r, g, b)         # 将原始数据转化成色温值
    print('color temperature:', CT)
    utime.sleep_ms(200)
  • 输出：

其中：

  • {CT}代表转换后的色温值
  • {L}代表计算后的亮度值
colorSensor init done

luminosity:{L}
color temperature:{CT}

五、工作原理

TCS34725传感器属于光电传感器，光线进入该传感器后会由光电二极管阵列将入射光转换为R、G、B的光电流，再经过放大转换成模拟电压，模拟电压经过模数转换元件转换成代表电压的数字信号，再对该数字信号进行处理来得到R、G、B测量值。该传感器功能外观图如下图所示：

物联网与传感器连接_学习_02


TCS34725传感器的工作过程也是典型的颜色传感器，主要经过光到光电流 -> 电流放大并转化成模拟电压 -> 模拟电压信号转换成数字电压信号几个步骤:

  • 光到光电流的转换动作是由搭配色彩滤波器的光电二极管阵列完成；
  • 电流放大并转换成电压则有一个阻抗放大器来完成；
  • 模拟电压信号转换为数字信号则是由模拟数字转换器来完成。

颜色信息转化为数字信息之后，便会存储在芯片内部的寄存器中，主控芯片可以通过传感器对外的接口（TCS34725是通过I2C接口）对颜色信息进行读取。

参考文献及购买链接

[1] TCS34725数据手册 [2] 颜色传感器工作原理 [3] [TCS34725颜色传感器购买链接