Sensor de color | Principio | 5 Aplicaciones importantes

SENSOR DE COLOR

Contenido

¿Qué son los sensores de color?

Los sensores de color son una forma de "sensores fotoeléctricos" que utilizan un transmisor para emitir luz y un receptor para detectar las longitudes de onda de la luz que se reflejan en él. Generalmente, un sensor de color es capaz de detectar una combinación de longitudes de onda pertenecientes al espectro rojo, azul o verde. El análisis combinado de estas tres longitudes de onda da el color real del objeto o la luz. El sensor de color se utiliza para generar una señal de salida que tiene una energía correspondiente a la energía de la luz incidente, es decir, mide la longitud de onda de la luz recibida.

¿Cuál es el principio de un sensor de color?

Los sensores de color pueden ser de dos tipos: un tipo de sensor ilumina el objeto dado con una luz de longitud de onda amplia que comprende todas las longitudes de onda del espectro rojo, verde y azul, y luego detecta la longitud de onda de la luz que el objeto refleja con la ayuda de un receptor . El segundo tipo de sensor ilumina el objeto dado con longitudes de onda de espectro rojo, verde y azul específicas, y luego detecta la relación de longitudes de onda de luz que el objeto refleja de regreso a las longitudes de onda de luz RGB incidente con la ayuda de un receptor.

Cuando la energía de la luz en forma de fotones es bombardeada sobre una superficie de metal, los electrones libres presentes en la superficie del metal se excitan y saltan de la red metálica dando como resultado un flujo de electrones o corriente eléctrica. La cantidad de corriente eléctrica generada depende de la energía del fotón o de la longitud de onda de la luz incidente. Así es como se calcula la longitud de onda de la luz reflejada. Los electrones pueden emitirse desde la superficie del metal si la longitud de onda de la luz es menor o igual a una longitud de onda umbral. La frecuencia umbral se corresponde con la energía mínima requerida para romper los enlaces metálicos por los electrones.

Un objeto de color rojo solo reflejaría la longitud de onda de la luz roja cuando incida sobre él una luz de longitud de onda amplia. De manera similar, un objeto blanco reflejaría la luz de cada longitud de onda y un objeto negro no reflejaría la luz de ninguna longitud de onda determinada.

sensor óptico
Representación de un bombardeo de fotones que emite electrones desde una superficie metálica. Fuente de imagen: PonorEfecto fotoeléctrico en un sólido - diagramaCC BY-SA 4.0

Los fotodiodos se utilizan para convertir la energía luminosa en flujo de electrones. Los fotodiodos son comparativamente más sensibles a la luz que tiene menores frecuencias (es decir, puede detectar la luz del espectro infrarrojo con mayor precisión que la luz del espectro visible o ultravioleta). El funcionamiento de un fotodiodo es similar al de un diodo de unión PN. Sin embargo, en el caso de los fotodiodos, se usa una lente transparente en lugar de una carcasa opaca que se usa para enfocar la luz en la unión PN. La mayoría de los fotodiodos se componen de materiales como el silicio y el germanio. Estos diodos son sensibles a la luz infrarroja y, por lo tanto, se utilizan en varias aplicaciones médicas.

Algunos sensores de color también utilizan fotorresistencias. Una fotorresistencia también se denomina resistencias dependientes de la luz o LDR. Estos dispositivos pueden variar su resistencia interna en función de la cantidad de energía luminosa incidente. Cuanto mayor es la intensidad de la luz, menor es la resistencia. Cuando la intensidad de la luz incidente en el LDR es mayor, la corriente generada o el flujo de electrones es mayor y, por lo tanto, la resistencia es menor. La celda de sulfuro de cadmio es un material semiconductor de alta resistencia y es sensible a la luz IR, por eso estas celdas se utilizan comúnmente en fotorresistencias. En algunos casos, los materiales como el seleniuro de plomo (PbSe), el antimonuro de indio (InSb) y el sulfuro de plomo (PbS) también se utilizan en los LDR. Sin embargo, las fotorresistencias requieren un tiempo relativamente largo (del orden de unos pocos segundos) para responder a la luz incidente.

Una fotorresistencia. o LDR. Fuente de la imagen: © Nevit Dilmen, LDR 1480405 6 7 Mejorador de HDR 1CC BY-SA 3.0
Color del objetoLuz reflejada
 RojoVerdeBlue
Rojo  
Amarillo 
Verde  
Blue  
Blanco
Negro   
Tabla que muestra la composición de color rojo - verde - azul o RGB. La proporción de la luz RGB varía según el color del objeto.

¿Dónde se utilizan los sensores de color?

Los sensores de color tienen una variedad de aplicaciones en nuestra vida diaria. Los sensores de color se utilizan en:

  • Equipo médico: estos dispositivos se utilizan ampliamente en el campo de la medicina.
  • Control de procesos industriales: los detectores de color se utilizan en varias máquinas e impresoras industriales con fines de corrección e inspección de la fabricación.
  • Control de consistencia de LED RGB: los detectores de color se utilizan para analizar la salida de longitud de onda de los LED y otros tipos de luz.
  • Medición de la temperatura del color de la luz: los detectores de color se utilizan para medir la temperatura del color de la luz necesaria para diseñar sistemas de iluminación.
  • Sistemas de seguridad: algunos sistemas de seguridad también utilizan sensores de color para obtener mejores resultados.

¿Cuáles son los sensores de color disponibles en el mercado?

Algunos sensores de color populares disponibles en el mercado son:

  • TCS3200
  • ColorPAL de paralaje
  • SEN-11195
  •  TCS3200
  • TCS3400
  • TCS34715
  • TCS34727
  • Lego Mindstorms EV3

Aparte de estos, los sensores de color se pueden hacer usando Arduino.

Para saber más sobre sensores ópticos visite aquí.

Sobre Sanchari Chakraborty

Soy un estudiante entusiasta, actualmente invertido en el campo de la Óptica Aplicada y la Fotónica. También soy miembro activo de SPIE (Sociedad internacional de óptica y fotónica) y OSI (Sociedad óptica de India). Mis artículos tienen como objetivo sacar a la luz temas de investigación científica de calidad de una manera simple pero informativa. La ciencia ha ido evolucionando desde tiempos inmemoriales. Por lo tanto, intento aprovechar la evolución y presentarla a los lectores.

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