探讨智能型色标传感器的原理与应用

黄晨

（汉口学院，湖北 武汉 430212）

探讨智能型色标传感器的原理与应用

黄晨

（汉口学院，湖北 武汉 430212）

科技的创新推进了人类社会的进步和文明，随着色标传感器在工业生产中的广泛应用，人们对色标传感器的研究逐渐深入，色标传感器开始朝着智能化的方向发展。文章简要分析了智能型色标传感器的原理和应用。

工业生产；智能型；色标传感器；辨别颜色；色标检测

1 智能型色标传感器的研究背景

色标传感器在工业生产中应用很广，其在纺织业、造纸业和印刷业等工业生产中发挥着十分重要的作用，促进了工业生产自动控制系统的运行，由于具备辨别颜色和检测色标的作用，可以和其他机械设备配合使用，用做工业生产中的定位、定长、辨色、对版和计数等。随着我国食品行业、药品行业和日用包装行业的快速发展，人们对食品、药品和日用品的综合要求越来越高，这就要求新型的色标传感器必须具有较强的灵敏度、较快的反应速度和较高的可靠性。传统的色标传感器存在一定的弊端，其主要结构是常规电路，在运行和使用的过程中，多用机械式的电位器进行系统调节，无法自动调节灵敏度，采用人工调节的方式进行调节，传统的色标传感器已经远远不能满足工业生产的需求，我国市场中严重缺乏高端色标传感器，很多行业在工业生产中要想实现智能化，提高产品质量，需花费大量的资金购置进口的色标传感器，导致企业生产成本过大，因此，对智能型色标传感器的原理和应用进行研究，提高色标传感器的精准度和防护性能，并确保其调节灵活，价格合理，才能使工业生产获得最大效益。

2 智能型色标传感器的研究现状

随着现代工业的快速发展，我国工业生产水平日趋成熟，相关专家和学者将色标传感器的数字化和智能化作为发展的主路线，长期以来一直在进行深入的研究，智能型色标传感器的研究理念是建立在以微处理器为控制核心的基础上，在使用时，根据透射光在被测物体上的反射量情况对实际颜色进行检测，这种先进的数字式色标传感器能够准确地进行信息处理、自我校正和自我诊断。

目前，智能型色标传感器的研究分类主要包括白炽灯传感器、单色光源色标传感器、全光谱色标检测器。①使用白炽灯光源传感器能在很宽的范围内对颜色的微小变化进行检测，并且该传感器的检测电路基本上都十分简单。②通常情况下，使用较多的单色光源色标传感器主要是绿色LED或者红色LED色标传感器，这类色标传感器在工作的过程中，通过将色标对光束的反射或吸收量与周围其他材料对比的不同进行检测。③在这三类色标检测器中，全光谱色标检测器的性能是最佳的，其灵敏度较高，能在短时间内检测出最小的对比度。

3 智能型色标传感器的原理与应用

3.1 智能型色标传感器的原理

智能型色标传感器的硬件主要包括电源、模拟信号调制与解调和单片机系统。智能型色标传感器的电源包括外部10V～30V的输入电源到色标传感器所需工作电压的输出驱动，对工作电压进行合理的转换和有效的保护。智能型色标传感器的模拟信号调制与解调主要包括光源调制、光电转换和带通滤波等。单片机系统的主要包括按键和指示灯、输出控制和通信等电路。

智能型色标传感器在进行色标检测的过程中，必须确保被检测光源具有稳定的发光强度，在色标传感器的选型上，应该尽可能的选择温度变化较小的器件，并根据实际需求在电路上采取一定的补偿措施，在一定程度上提高发光强度的稳定性。要想实现以上目标，可以使用具有温度补偿特性和恒流驱动特性的共发射极驱动电路。在色标检测的过程中，可以采用同步相干的方法对电路进行检测，单片机在此过程中起着控制电路的作用，还可以和电路配合起来使用，实现电路双极性输出的目的，并使智能型色标传感器具备上电延迟、反极性保护和驱动管过载保护等功能，提高智能型色标传感器检测结果的准确性。

智能型色标传感器的软件系统组成比较复杂，主要包括主程序、定时中断服务程序、串口中断服务程序和比较器中断服务程序等，在此过程中，各程序都起着相互影响、相互制约的作用，只有确保这些服务程序正常工作，才能提高智能型色标传感器的综合性能。

3.2 智能型色标传感器的应用

（1）合理设计电路。要想实现色标传感器电路布局设计的科学性和合理性，在一定程度上增强检测系统内部的电磁兼容，确保色标传感器功能性良好，色标传感器的能耗尽可能的降低，能大大降低传感器中逻辑器件的工作频率，有效减小数字设备对其产生的高频干扰。智能型色标传感器的器件选型上，应该选择具有较高噪声容限的器件，并选用体积小、抗干扰能力强的封装方法对其进行密封。在色标传感器的集成芯片电源和地面两端应该加设旁路电容和去耦合电容，确保整个系统的线路板布局合理、布线合理，使电源能够良好接地。在色标传感器的软件方面，可以利用看门狗对程序进行监控，实现相关数据的范围测试、数字滤波和数据校验等目标。

（2）抑制光干扰。通常情况下，可以采用两种方法抑制光干扰，一种是采用光学方法，根据色标传感器的实际情况，设计合理的光学透镜系统，使接收器对一定范围内的光线有反应，并通过滤光镜过滤掉杂光。另一种是采用电路方法，在电路上使用调制光源进行相干检测，使用电路滤波过滤掉将干扰光引起的光电信号，避免产生信号干扰。

（3）提高智能型色标传感器的可靠性。在智能型色标传感器的应用过程中，要提高其工作的可靠性，可以对关键电路进行单独的屏蔽层设置，使用电源滤波降低电源线传入的光电信号干扰，并在光电信号的处理中加设电路滤波和软件滤波，对色标传感器的连接引线进行科学合理的设计，在极大程度上降低色标传感器的对外干扰。在硬件方面可以使用工业级色标传感器器件，确保色标传感器器件的功耗和封装情况相符，提高器件的散热性。在软件方面可以提高代码的可靠性，确保色标传感器在工作的过程中能够进行漂移补偿、自我诊断，以免出现线路过载的情况，确保器件在上电和低压时，单片机能够实现可靠复位，及时备份色标传感器的参数，能够实现智能型色标传感器数据的准确校验。

4 结语

随着科学技术的快速发展，人们将色标传感器的智能化作为主要的研究方向，设计出以单片机为控制核心的色标传感器，充分利用单片机上的所有资源，对色标传感器的运行系统进行控制，实现了色标传感器的数字化和智能化。在色标传感器朝着智能化发展的过程中，应用效果最佳的智能型色标传感器的通信接口满足IEEE1451智能传感器的接入，确保新型智能传感器系统的运行良好，提高智能型色标传感器的综合性能。

［1］李南，邵忠一，猛志常.软管机中利用色标传感器定位误差分析及改进方法［J］.中国包装，2010，（11）.

［2］周凯波，吴杰.智能型色标检测光电传感系统［J］.仪表技术与传感器，2014，（9）.

［3］贺娟，楚建安.印刷机的色标检测自动变增益系统［J］.西安工程大学学报，2011，（1）.

Discussion of Principle and App lication of Intelligent Color Code Sensor

HUANG Chen
（Hankou College，Wuhan，Hubei 430212，China）

The innovation of science and technology promotes the progress of human society and culture.As the color code sensor iswidely used in industrial production，people have done further research on color code sensor and the color code sensor beganmoving into the direction of intelligence.This paper briefly analyzes the principle and application of intelligent color code sensor.

industrialproduction；intelligent；color code sensor；recognition ofcolors；color code detection

TS803

A

2095-980X（2016）11-0061-01

2016-10-24

黄晨（1995-），男，湖北荆州人，大学本科，主要研究方向：光电信息科学与工程。