(Tiểu luận) nghiên cứu cơ sở lý thuyết về mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng vi điều khiển

MỤC LỤC
MỤC LỤC.........................................................................................................1
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT...........................................................................4
DANH MỤC HÌNH..........................................................................................6
DANH MỤC BẢNG.........................................................................................7
LỜI NĨI ĐẦU.................................................................................................9
Chương I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ "MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN
PHẨM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN".............................10
1.1 Lý do chọn đề tài.......................................................................................10
1.2 Đối tượng nghiên cứu...............................................................................10
1.3 Mục đích nghiên cứu................................................................................10
1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu...............................................................................11
1.5 Phương pháp nghiên cứu...........................................................................11
1.6 Ý nghĩa và thực tiễn của đề tài.................................................................11
CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ "MÔ HÌNH PHÂN
LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN".........12
I. THIẾT KẾ , CHẾ TẠO CƠ KHÍ.................................................................21
1.1 Thiết kế khung...........................................................................................21
1.2 Thiết kế các chi tiết..................................................................................22
II.THIẾT KẾ ,CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN..................................................27
2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống..........................................................................27
2.1.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống.........................................................28
2.2 Khối nguồn...............................................................................................28
2.2.1 Sơ đồ ngun lý.....................................................................................28
2.2.2 Ngun lý hoạt động............................................................................30
2.2.3 Tính tốn và thiết kế...............................................................................30
2.3 Khối cảm biến..........................................................................................31
2.3.1 Khái niệm cơ bản về ánh sáng................................................................31
1

0

0

Tieu luan


2.3.2 Diode phát quang...................................................................................33
2.3.3 Cảm biến quang điện tử..........................................................................34
2.3.4 Cảm biến màu.........................................................................................38
2.4. Khối xử lí trung tâm.................................................................................45
2.4.1 Giới thiệu cấu trúc phần cứng AT mega8...............................................46
2.4.2 Tính tốn-Thiết kế................................................................................50
2.5. Khối hiển thị.............................................................................................51
2.5.1 Hình dạng thực tế của LCD....................................................................52
2.5.2 Sơ đồ khối của HD44780.....................................................................54
2.5.3. Tập lệnh của LCD.................................................................................57
2.6. Cơ cấu chấp hành.....................................................................................59
2.6.1 Tìm hiểu về xy lanh- khí nén..................................................................59
2.6.4 Ngun lý hoạt động..............................................................................61
2.6.6 Động cơ điện 1 chiều.............................................................................62
CHƯƠNG III: XÂY DỰNG LƯU ĐỒ THUẬT TỐN VÀ LẬP TRÌNH CHO
"MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU
KHIỂN"...........................................................................................................69
I. CHƯƠNG TRÌNH.......................................................................................69
1.1 Lưu đồ thuật tốn.....................................................................................69
1.2 Chương trình điều khiển...........................................................................70
CHƯƠNG IV: THỰC NGHIỆM LẮP RÁP, CHẠY THỬ "MƠ HÌNH PHÂN
LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN"........ 84
I .Thi cơng mạch điện......................................................................................85
II. Mơ hình đồ án hồn chỉnh.........................................................................86

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN..............................................................................87
I . Kết quả thực hiện........................................................................................89
1.1 Kết quả đạt được......................................................................................89
1.2 Kết quả chưa đạt được...............................................................................89
2

0

0

Tieu luan


1.3 Hướng phát triển........................................................................................89
1.3 Kết luận.....................................................................................................90
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................90

3

0

0

Tieu luan


DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

IC

Intergated-Circuit

LCD

Liquid Crystal Display

là một mạch điện tử mà các
thành phần tác động và thụ động
đều được chế tạo tích hợp trên
đó khơng thể tách rời.
Màn hình tinh thể lỏng

VĐK

Vi điều khiển

I/O

Input/ output

Vào/ Ra

OSC

Oscilloscope

Mạch dao động

PWM

Pulse Width Modulation

Điều chế độ rộng xung

ADC

Analog Digital Converter

Bộ chuyển đổi tương tự sang số

ASM

Assembly

AUTO
CAD
2D
LED

Automatic Computer Aided
Design

Một loại ngơn ngữ lập trình cho
vi điều khiển
Phần mềm thiết kế cơ khí

Light-Emitting-Diode

Diode quang

CIE

commission internationale de
l'Eclaire

Ủy Ban Quốc Tế về chiếu sáng

RGB

Red, Green, Blue

Đỏ, xanh lá ,Xanh Ra trời

CPU

central processing unit

Đơn vị xử lý trung tâm

ALU

Arithermetic logical unit

Đơn vị logic học

IE

Intereup Enable

thanh ghi chức năng đăcŒ biê Œt

4

0

0

Tieu luan


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1.2: Inox 304............................................................................................13
Hình 2.1.3: Băng tải PVC....................................................................................13
Hình 2.1.4: Sơ đồ khối tổng quát dùng phương án IC số rời..............................14
Hình 2.1.5: Sơ đồ khối tổng quát dùng phương án vi xử lý................................16
Hình 2.1.6: Sơ đồ khối tổng quát dùng phương án vi điều khiển.......................17
Hình 2.1.7: Sơ đồ khối tổng qt hệ thống.........................................................19
Hình 2.2.1a : Bản vẽ 3D vịng bi.........................................................................21
Hình 2.2.2 : mơ hình băng truyền 3D.................................................................22
Hình 2.2.3 : kích thước băng truyền...................................................................22
Hình 2.2.4a: Mơ phỏng hình ảnh xy lanh...........................................................23
Hình 2.2.4b :Kích thước xy lanh........................................................................23
Hình 2.2.5a: Mơ hình 3D cảm biến nhận biết màu............................................24
Hình 2.2.6a: Sản phẩm cần phân loại.................................................................25
Hình 2.2.6b: Kích thước sản phẩm.....................................................................25
Hình 2.2.7: Sơ đồ ngun lý tồn mạch..............................................................27
Hình 2.2.8: Sơ đồ nguồn cung cấp hệ thống.......................................................29
Hình 2.2.9: Sóng ánh sáng...................................................................................31
Hình 2.2.10 : Phổ ánh sáng..................................................................................32
Hình 2.2.12 : Hiệu suất tương đối của nguồn.....................................................34

Hình 2.2.13: Cảm biến quang điện tử.................................................................35
Hình 2.2.14: Vít điều chỉnh độ nhạy của cảm biến...........................................38
Hình 2.2.15 : Đáp ứng kích thích của màu sắc....................................................39
Hình 2.2.16 : Tọa độ màu ba chiều trong khơng gian.........................................39
Hình 2.2.17: Cảm nhận màu trong khơng gian...................................................40
Hình 2.2.18: Cảm biến màu.................................................................................42
Hình 2.2.19: Sơ đồ khối chức năng.....................................................................43
Hình 2.2.20: Sơ đồ khối chức năng của cảm biến TCS3200...............................43
Hình 2.2.20 Sơ đồ chân vi điều khiển PIC 16A877A........................................46
Hình 2.2.22 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC 16A877A.........................................48
Hình 2.2.23 Chức năng các chân PIC 16F877A.................................................49
Hình 2.2.24: Sơ đồ kết nối vi điểu khiển PIC 16F877A....................................50
Hình 2.2.25. Hình dạng LCD..............................................................................52
Hình 2.2.26. Sơ đồ khối của HD44780...............................................................55
Hình 2.2.27: Hình dạng thực thế.........................................................................59
Hình 2.2.28: Cấu tạo van điện 5/2.......................................................................59
Hình 2.2.29: Xy lanh tác động 2 chiều................................................................60
Hình 2.2.30: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy điện một chiều......................64
5

0

0

Tieu luan


DANH MỤC BẢNG

Nội dung

Bảng 1:

Trang

Chức năng các chân trên LCD

51

Bảng 2: Đọc và điều khiển ghi dữ liệu

53

Bảng 3: Mã lệnh đến thanh ghi dữ liệu trên LCD

55

6

0

0

Tieu luan


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học cơng nghệ, cuộc sống của con
người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại
phục vụ cơng cuộc cơng nghiệp hố, hiện đại hố đất nước. Đặc biệt góp phần
vào sự phát triển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần khơng nhỏ trong sự

nghiệp xây dựng và phát triển đất nước. Trong đó mơn kỹ thuật vi điều khiển
được phát triển mạnh dựa trên những tiến bộ của cơng nghệ tích hợp các linh
kiện bán dẫn và hệ lập trình có bộ nhớ kết hợp với máy tính điện tử. Từ những
thời gian đầu phát triển đã cho thấy sự ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính
ưu việt đó ngày càng được khẳng định thêm. Những thành tựu của nó đã có thể
biến được những cái tưởng chừng như khơng thể thành những cái có thể, góp
phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho con người.
Để góp phần làm sáng tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế của môn vi
điều khiển em sau một thời gian học tập được các thầy, cô giáo trong khoa giảng
dạy về các kiến thức chuyên nghành, đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt tình của
thầy “Phan Văn Hiếu” em đã “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ , CHẾ TẠO MƠ
HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHÂM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU
KHIỂN”.
Cùng với sự nỗ lực của em và sự chỉ bảo tận tình của thầy, cô giáo hướng dẫn
nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của em cịn có hạn nên sẽ khơng
thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự giúp đỡ và tham khảo ý
kiến của thầy, cô và các bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn!

7

0

0

Tieu luan


CHƯƠNG I: Nghiên cứu tổng quan về “MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN
PHẨM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN”

1.1 Lý do chọn đề tài
Xét điều kiện cụ thể ở nước ta cơng cuộc cơng nghiệp hóa hiện đại hóa sử dụng
ngày càng nhiều thiết bị hiện đại để điều khiển tự động các q trình sản xuất,
gia cơng , chế biến sản phẩm .Điều này dẫn tới việc hình thành các hệ thống sản
xuất linh hoạt, cho phép tự động hóa ở mức độ cao đối với sản xuất hàng loạt
nhỏ và vừa trên cơ sở sử dụng các máy CNC, robot cơng nghiệp. Trong đó có
một khâu quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm là hệ thống phận loại
sản phẩm.
Từ những nhu cầu sản xuất thực tế và quá trình học tập , nghiên cứu tại trung
tâm Fact của trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật Hưng Yên. Em mạnh dạn xin
đưa ra đề tài “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ , CHẾ TẠO MƠ HÌNH PHÂN
LOẠI SẢN PHÂM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN”.
1.2 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc trong dây
chuyền sản xuất tự động trong các nhà máy xí nghiệp của nước ta hiện nay.
1.3 Mục đích nghiên cứu
- Khi nghiên cứu đề tài này em muốn vận dụng những sản phẩm cơng nghệ
khoa học tiên tiến áp dụng vào q trình sản xuất tự động nhằm tạo ra năng
suất , chất lượng cũng như giảm thiểu tối đa sức người trong sản xuất công
nghiệp . Mặt khác đây cũng là mô hình để các bạn sinh viên khố sau tham
khảo và nghiên cứu phát triển hơn nữa.
- Củng cố lại kiến thức lý thuyết đã được học tập nghiên cứu tại trường.

8

0

0

Tieu luan

- Đây là đồ án tốt nghiệp để sinh viên hồn thành chương trình học tập, nghiên
cứu tại trường . Chứng minh khả năng, năng lực của bản thân để sau khi ra
trường trở thành một kĩ sư giỏi đóng góp nhiều cho nền cơng nghiệp nước nhà
và xã hội.
1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu
Với giới hạn của đề tài: “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ , CHẾ TẠO MƠ HÌNH
PHÂN LOẠI SẢN PHÂM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN”.
Em đi sâu vào nghiên cứu những vấn đề chính sau đây:
Tìm hiểu về vi điều khiển mà trọng tâm là IC AT mega8 phần cứng và tập lệnh.
Tìm hiểu về bộ phận hiển thị, màn hình LCD,Led 7 thanh.
Tìm hiểu về ngơn ngữ lập trình C, C++, Asembly…. Viết chương trình cho IC
AT mega8, động cơ điện một chiều.
Tìm hiểu phần mềm thiết kế cơ khí CAD 2D, Inventor và những phần mềm
thiết kế mạch điện tử như Eagle, Protus…
Tìm hiểu về vật liệu cơ khí chế tạo khung hệ thống sản phẩm, vật liệu làm băng
chuyền, trục quay, ổ bi đỡ…
1.5 Phương pháp nghiên cứu
Tìm hiểu thu thập thơng tin thực tế liên quan tới hệ thống.
Phân tích, thiết kế và lập trình cho hệ thống.
Thử nghiệm và vận hành cho hệ thống.
1.6 Ý nghĩa và thực tiễn của đề tài

9

0

0

Tieu luan


Hiện nay trong nhiều nhà máy và doanh nghiệp sản xuất như đóng nhãn sản
phẩm, kiểm tra nguyên liệu đầu vào, sản phẩm đầu ra vẫn cịn áp dụng cơng
nghệ sản xuất lạc hậu, chưa theo kịp với xu thế phát triển và đáp ứng được nhu
cầu sản xuất trong nước và trên thị trường quốc tế. Chính vì thế em xin thực
hiện đề tài: “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ , CHẾ TẠO MƠ HÌNH PHÂN LOẠI
SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ” với mong muốn
đưa ra giải pháp nhằm cải thiện quá trình sản xuất sao cho giảm được chi phí
nhân cơng , tăng năng suất mà vẫn đảm bảo được chất lượng sản phẩm, giảm giá
thành sản phẩm để có thể cạnh tranh trên thị trường.

10

0

0

Tieu luan


CHƯƠNG II: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về “MÔ HÌNH PHÂN LOẠI
SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN”
I. THIẾT KẾ , CHẾ TẠO CƠ KHÍ
1.1 Thiết kế khung
Thiết kế 3D trên phần mềm Autocad Inventor 2011

Hình 2.2.1a : Bản vẽ 3D vòng bi
11

0

0

Tieu luan


1.2 Thiết kế các chi tiết
a. Băng truyền sản phẩm

Hình 2.2.2 : mơ hình băng truyền 3D

Hình 2.2.3 : kích thước băng truyền
- Chu vi băng tải 1500 mm.
- Bề rộng 80 mm
b. Cảm biến

Hình 2.2.5a: Mơ hình 3D cảm biến nhận biết màu.
12

0

0

Tieu luan


c. Sản phẩm

Hình 2.2.6a: Sản phẩm cần phân loại

Hình 2.2.6b: Kích thước sản phẩm
13

0

0

Tieu luan


Trong quá trinh thiết kế chúng em chọn sản phẩm có dạng hình trụ trịn.
Kích thước đường sinh là :45mm
Kích thước đường kích là :40mm

14

0

0

Tieu luan


II.THIẾT KẾ ,CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN
2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống

Hình 2.2.7: Sơ đồ ngun lý tồn mạch

15

0

0

Tieu luan


2.1.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Khi cấp điện cho động cơ điện 1 chiều thì băng tải sẽ bắt đầu hoạt động
Sản phẩm được đưa vào băng tải. Nhờ có cảm biến màu TCS 3200 phát hiện sẽ
cấp tín hiệu điều khiển để các xy động cơ servo đẩy sản phẩm xuống thùng
chứa. Khi đó cảm biến sẽ gửi tín hiệu cho vi điều khiển at mega8 , khi đó xuất
tín hiệu cho khối hiển thị .Số lượng sản phẩm trong hộp sẽ được hiển thị trên
LCD.
2.2 Khối nguồn
Hầu hết các thiết bị điện muốn hoạt động được thì phải cung cấp một nguồn
năng lượng điện, do đó đối với hệ thống được thiết kế trong luận văn này đòi hỏi
nguồn năng lượng điện phải thật ổn định, thật chính xác. Trong hệ thống này hầu
hết đều sử dụng các vi mạch họ TTL, CMOSS có nguồn cung cấp là :
+ Họ TTL thì điện áp cung cấp là từ [4.5  5.5]V
+ Họ CMOSS thì điện áp cung cấp là từ [3  15]V
Ngồi ra cịn sử dụng hệ thống van thủy lực (động cơ) sử dụng nguồn +24V
Do đó có thể chọn nguồn cung cấp cho toàn mạch là +5V, +24V cho tất cả hệ
thống.

2.2.1 Sơ đồ nguyên lý

16

0

0

Tieu luan


Hình 2.2.8: Sơ đồ nguồn cung cấp hệ thống

17

0

0

Tieu luan


2.2.2 Nguyên lý hoạt động
Khi cuộn sơ cấp của máy biến áp được cấp một nguồn điện áp xoay chiều
220Vac thì trên cuộn thứ cấp tạo ra điện áp xoay chiều thấp 15Vac. Điện áp xoay
chiều này được nắn qua cầu diode B1 sau đó cho qua lọc bởi tụ C7, C8 , C9 và C10
để cho ra điện áp một chiều +5Vdc, , 1Vdc điện áp này vẫn chưa thực sự ổn
định. Để được điện áp ổn định thì tại các giá trị điện áp này cho qua các IC ổn
áp lấy điện áp chuẩn. Các IC ổn áp được sử dụng trong mạch là họ 7805, để có
điện áp chuẩn +5Vdc điện áp này lại được lọc qua các tụ C10.1 , C10..3 , C10.7 và
C10.9 để có được điện áp bằng phẳng nhằm cung cấp cho hệ thống hoạt động.
Khi cuộn sơ cấp của máy biến áp được cấp một nguồn điện áp xoay chiều
220Vac thì trên cuộn thứ cấp tạo ra điện áp xoay chiều thấp 24Vac. Điện áp xoay

chiều này được nắn qua cầu diode B2 sau đó cho qua lọc bởi tụ C17, C18 để cho ra
điện áp một chiều +24Vac. Điện áp này được cung cấp cho động cơ băng tải.
2.2.3 Tính tốn và thiết kế
Sau khi nắn lọc được thì cho ra được điện áp một chiều +5Vdc ,12Vdc
Điện áp tại cuộn thứ cấp có giá trị hiệu dụng là:
Uhd = 12V  Uđỉnh = 12x 1.414 =16,97V
Vậy ta phải chọn tụ có mức điện áp chịu đựng là 25V
Để chọn biến áp nguồn, cầu diode, IC ổn áp ta căn cứ vào dòng tiêu thụ của linh
kiện trong mạch hay dòng tiêu thụ của tồn thống.
Dịng tiêu thụ của các linh kiện chính trong mạch có thể được tính gần đúng như
sau:
+ Vi điều khiển PIC 16F877A tiêu thụ dòng ICC (max) = 20mA
+ Bộ điều khiển tiêu thụ dòng là 340mA
Sau khi cộng tất cả các dòng têu thụ của các linh kiện trong mạch ta có dịng
tổng là: 951.8mA.
Căn cứ vào tính tốn ở trên ta có thể chọn các giá trị linh kiện như sau:
+ Tụ 100uF 50v, 1000uf 25v, 2200uf 25v
18

0

0

Tieu luan


+ Biến áp nguồn cung cấp loại 3A 220V/ 15V
+ IC ổn áp 7805 , 7812, có IOUT = 1A
+ Cầu diode B1 có dịng 1A
+ Các điện trở từ R10.0 đến R10.4 và L10.0 đến L10.4 có nhiệm vụ báo hiệu có

nguồn cấp.
+ Các diode từ D10.0 đến D10.4 có nhiệm vụ chống ngược nguồn và bảo vệ
cho các linh kiện.
2.3 Khối cảm biến
2.3.1 Khái niệm cơ bản về ánh sáng
Ánh sáng có bản chất là hạt. Dạng sóng ánh sáng là sóng điện từ phẳng.
Tại mỗi thời điểm không gian vectơ cường độ điện trường E`, cường độ từ
trường H` và phương truyền sóng, làm thành một tam diện thuận .
Z`

E`

H`

Hình 2.2.9: Sóng ánh sáng

19

0

0

Tieu luan


Ánh sáng lan truyền trong chân khơng có vận tốc v=299792km/s. Trong
vận tốc ánh sáng có v=c/n, với n là chiết suất của môi trường. Giữa tần số v và
bước sóng  của ánh sáng liên hệ bằng cơng thức:
=v/


trong chân khơng:
=c/

Trên hình2.2.9 biểu diễn phổ ánh sáng và các dải màu của phổ. Tính chất
hạt của ánh sáng thể hiện qua sự tương tác của ánh sáng với vật chất.

Ánh

sáng gồm các hạt nhỏ photon có năng lượng phụ thuộc duy nhất vào tần số qua
biểu thức:
w = h/

trong đó h là hằng số Planck, h =6.6256.10-34 J.s.

0.358 0.435 0.490 0.575 0.580 0.650 0.760

Cực tím Tím Lam

Lục Vàng Da cam Đỏ Hồng ngoại
Ánh sáng nhìn
thấy được

Hình 2.2.10 : Phổ ánh sáng

20

0

0

Tieu luan


Trong vật chất các điện tử liên kết trong nguyên tử có xu hướng thốt khỏi
ngun tử để trở thành điện tử tự do. Để giải phóng các điện tử liên kết cần phải
có một năng lượng bằng năng lượng liên kết W1.
Bước sóng ngưỡng của ánh sáng có thể gây nên hiện tượng giải phóng điện
tử được tính bằng biểu thức:
MAX= hc/W1 =1.237/W1(eV)
Nói chung loại điện tích được giải phóng do chiếu sáng phụ thuộc vào bản
chất của vật liệu được chiếu sáng. Khi chiếu sáng chất điện môi và bán dẫn tinh
thiết, các điện tích được giải phóng là cặp điện tử –lỗ trống. Đối với bán dẫn pha
tạp chất khi bị chiếu sáng chúng sẽ giải phóng điện tử (Nếu pha tạp chất dono)
hoặc lỗ trống (Nếu pha tạp chất acxepto).
Hiệu ứng quang điện tỉ lệ thuận với số lượng hạt dẫn được giải phóng do tác
dụng của ánh sáng trong một đơn vị thời gian. Tuy nhiên ngay cả khi bước sóng
của ánh sáng  < MAX thì khơng phải tất cả các photon chiếu xuống bề mặt
đều tham gia vào việc giải phóng hạt dẫn vì một số sẽ bị phản xạ từ bề mặt, một
số khác chuyển năng lượng của chúng thành nhiệt.
2.3.2 Diode phát quang
Diode quang LED (Light-Emitting-Diode) là nguồn sáng bán dẫn trong đó
năng lượng giải phóng do tái hợp điện tử - lỗ trống gần chuyển tiếp P–N của
diode làm phát sinh các photon. Các đặc điểm của led:
Thời gian hồi đáp nhỏ cỡ ns, có khả năng điều biến đến tần số cao nhờ nguồn
ni.
Phổ ánh sáng hồn tồn xác định.
Tuổi thọ cao, có thể đạt tới 100.000giờ.
Kích thước nhỏ.
Tiêu thụ công suất thấp.
Độ bền cơ học cao

Quang thông tương đối nhỏ (cỡ mW) và nhạy với nhiệt độ.
21

0

0

Tieu luan


Hình 2.2.11 và 2.2.12 biểu diễn bước sóng phản xạ của LED và hiệu suất tương
đối của các nguồn sáng.

Hình 2.2.11: Bước sóng phản xạ của LED
Hiệu suất tương đối

Photodiode SiGa A

Đèn womfram
Mắt người

Tím Chàm Xanh vàng Da cam
Đỏ
350 400

500

600

700 800 900

950

Bước sóng

Hình 2.2.12 : Hiệu suất tương đối của nguồn

22

0

0

Tieu luan


2.3.4 Cảm biến màu
a. Lý thuyết màu
Lý thuyết màu trong không gian sử dụng các tọa độ gồm: Màu (Hue), độ bão
hòa (Stauration), và cường độ (Intensity). Ba thành phần của tọa độ màu được
xác định trong không gian màu duy nhất. Màu sắc có liên quan đến bước sóng
phản xạ của màu khi ánh sáng trắng chiếu vào nó. Cường độ (độ sáng) đo mức
sáng trắng tạo nên độ bão hồ đo mức tươi của màu.
Ví dụ:
Phân tử sắc tố màu đỏ tạo nên thành phần màu có thể đo được. Mật độ tương đối
của các phân tử sắc tố mang thơng tin về sự hình thành của thành phần bão hịa.
Có một phân tử trở về mang hầu như mọi bước sóng, do đó kết quả là màu trắng
và tạo nên thành phần cường độ (độ sáng).
b. Đơn vị đo màu
Nếu sự thể hiện màu phụ thuộc vào tương tác của màu đích với ngồn sáng thì rõ

ràng là có hệ thống đo màu chuẩn hóa cần phải định nghĩa cả nguồn sáng và
phương tiện phát hiện màu.
Hình 2.2.15 : Đáp ứng kích thích của màu sắc
Năng lượng tương đối

xạ

Hệ số phản

Đáp ứng tương đối Kích thích tương đối

23

0

0

Tieu luan


Cyan
(Xanh
dương)
Green
(Xanh lá
cây)

White
(Trắng)
Grays

(Xám)

Yellow
(Vàng)
Magenta
(Tím)

Blach
(Đen)

Blue
(Xanh da
trời)

Red (Đỏ)
(255.0.0)

Hình 2.2.16 : Tọa độ màu ba chiều trong không gian

24

0

0

Tieu luan


0.8
0.7

y

Xanh lá
cây

0.6
0.5

vàng
Bảo hịa
trắng

0.4

760

0.3

Đỏ

0.2

Xanh da
trời

0.1
0

0

0.1

400 0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Hình 2.2.17: Cảm nhận màu trong không gian

25

0

0

Tieu luan