乐高ev3 颜色传感器的原理
颜色传感器简介
乐高EV3套件有个颜色传感器，官方介绍如下：
- 颜色传感器是一种数字传感器，它可以检测到进入传感器表面小窗口的颜色或光强度。该传感器可用于三种模式：颜色模式、反射光强度模式和环境光强度模式
- 在颜色模式中，颜色传感器可识别七种颜色－黑色、蓝色、绿色、黄色、白色和棕色，加上无颜色。
- 在反射光强度模式中，颜色传感器测量从红灯(即发光灯)反射回来的光强度。
- 在环境光强度模式中，该颜色传感器测量从周围环境进入到窗口的光强度，如太阳光或手电筒的光束。
- 该颜色传感器采样速率为每秒 1 kHz。
工作原理分析
那么它到底是什么工作原理呢，我们来分析一下。颜色传感器的硬件部分主要由三大部分组成，分别是红绿蓝三色发光二极管、光敏二极管以及配套的其它硬件电路，三色发光二极管有四个管脚，其中三个管脚分别对应每个颜色二极管的负极，第四个管脚是正极公共端，分别给不同的管脚和公共端接通电压，就会让不同颜色的发光二极管发光，三色是独立可控的。 光敏二极管则可针对不同的光亮度强弱，产生不同大小的电流。在不同的工作模式下，三色发光二极管的工作方式不一样，这样根据光敏二极管接收电流的变化，就可以完成诸如识别颜色、判断反射强弱等各种功能，具体分析如下： 1、发射端：
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反射模式 在反射模式下，发光二极管以1KHz的频率发射红色脉冲光信号，脉宽固定为180us。根据被测表面与传感器的距离，以及被测表面反射红光的强弱，会导致光敏二极管接收电流的变化，从而判断发射量的大小。 颜色模式 在颜色模式下，发光二极管同样以1KHz的频率发射脉冲信号，脉宽为180us，但是和反射模式的区别在于，颜色模式下高电平180us被等分成红绿蓝三个部分，即三色二极管依次发光，每个二极管发光时长均为60us。在每个二极管发光的时刻采集光敏二极管的电流，即可获知被测表面对红绿蓝三种颜色光线的反射强度，根据三色合成原理即可判断被测表面的颜色。 环境光模式 环境光模式下，发光二极管发蓝光，但实际上也可以完全不发光，光敏二极管测量环境光的强度，注意此时接收管接受的波形是直流而不再是脉冲信号！
2、接收端： 上图是我们可以查询到的颜色传感器接收部分的原理图，其中D1就是光敏二极管，接收电路一共有四个点接入单片机，分别是AMBIENT、CAP、BRIGHT、COLOR，其中：
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AMBIENT接到单片机AD输入，只在环境模式的时候有用，红光反射和颜色模式都无用。在测试环境光的时候AMBIENT反映的是光敏二极管的电流大小。 COLOR也接到单片机AD输入，在红光反射和颜色模式时有用，环境光模式无用。其包含直流部分和交流部分，其中交流部分反映的是流经光敏二极管的电流大小. BRIGHT接到单片机IO输出，平时都为高阻态（让R11失效），仅在环境模式有效，当环境光比较弱的时候，还是保持高阻态，AMBIENT表示流过R10的电流产生的电压；只有当环境光强到一定程度，使得AMBIENT大于一定阈值的时候，单片机让BRIGHT接地，使得R11与R10并联生效，并联电阻值降低，使得AMBIENT电压降低，从而可以继续测量更强的环境光。 CAP在颜色模式和反射模式都为高阻态，仅在环境模式下接地，作为AMBIENT输出的滤波电阻使用。 由于C6隔直，所以Q2、Q1的电路在环境模式下完全无用，只在颜色和反射模式下生效
3、 接受端波形测试（TP2口）
