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2008年用ですが、部分的に内容を更新しています(2010/06/14)。
また、[建築農業工作ゼミ2009-2010]とも連動していますので、そちらにも幾つかサンプルがあります。
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11/15/2008

Arduino デジタルカラーセンサ S9706

今回は秋月電子で購入したデジタルカラーセンサS9706の実験をします。S9706は、RGB3色の同時測光が可能であり、9×9素子(高感度)と3×3素子(低感度)の感度設定が2段階あり、感度設定用の端子(Range端子)をHIGHまたはLOWで切り替えて設定できます。検出結果は12ビットの値でシリアル出力されます。S9706は表面実装用の小さな部品(1.27mmピッチ)なので、DIP変換基板などにハンダ付けして使用したほうが実験しやすくなります。

S9706には、

・Range端子(感度設定)
・Gate端子(測光時間の設定)
・CK端子(クロックパルス)
・Dout端子(出力)
・Vdd端子(5V電源)
・Gnd端子(グランド)

の6端子あります。
それぞれを以下のように接続します。尚、測光時間を調節できるように可変抵抗器も接続することにします。



データシートの動作手順によれば、以下のように説明されています。
(1)Gate端子とCK端子をLowにします。
(2)Range端子で、所望の感度を選択します(今回は、可変抵抗器で調節可能にしておきます)。
(3)Gate端子をLow→Highにして光量の積算を開始します。
(4)所望の積算時間の後にGate端子をHigh→Lowにして光量の積算を終了します。
(5)測定データは、CK端子に36のCKパルスを入れることで、Dout端子から出力されます。

Dout端子からの12ビットのシリアル出力を読み込むためには、CK端子へ12回のパルスを3回送る必要があります。最初の12パルスによって赤、次の12パルスによって緑、そして最後の12パルスによって青が出力されます。この部分の手続きは、shiftIn()というファンクション(名前は任意)を用意することにします。付属のデータシートのタイミングチャートに従ってプログラムしていくことにします。
最終的に得られたRGB三色の値(12ビット:0~4095)をシリアル通信でProcessingへ送信し、Processingの画面上で色表示することにします。

「Arduinoのプログラム」:

 [プログラムを表示]


アナログ入力に接続された可変抵抗器で、測光時間を1ミリ秒から1024ミリ秒まで可変的に設定可能になります。測光時間が短ければ全体的に暗い色として認識されるので適宜調節してください(白色LEDを取り付けて反射光を使って読み取らせることもできると思います)。
12ビットの値を読み込む処理をするint shiftIn(){...}では、一色につき12回CK端子へパルス(HIGH:1μsec+LOW:1μsec)を送ります。12回分のパルスをfor文で繰り返し処理させています。for(){...}の中では、digitalWrite(CK,HIGH)で1回HIGHを送ったあと1マイクロ秒待機すると、Dout端子から1ビット分の出力があるので、digitalRead(DOUT)でHIGHかLOWかを読み込みます。そしてdigitalWrite(CK,LOW)によって、CK端子をLOWに戻しておきます。
読み込み値を、
000000000000~111111111111(十進数の0~4095)
までの二進数で処理するため、digitalRead(DOUT)がHIGHの場合は12ビット中のその桁が1になります。S9706では、右の桁から出力されます。つまり、for(){...}では、最初に処理される桁は右側の一桁であり、最後に処理される桁は左側の一桁(12桁目)になります。



Processingの方では4つの矩形を用意し、RGBの三色それぞれの色面とRGBを合成した色面として表示します。Arduinoとのシリアル通信は文字列で行います(複数の文字列のシリアル通信は「Arduino-Processing シリアル通信5」を参照してください)。Processing側でクリックしたらシリアル通信を開始することにします。


Processing上の画面:左から赤、緑、青、3色合成

「Processingのプログラム」:

 [プログラムを表示]


Arduinoからは0~4095の範囲で値が送られてくるので、fill(r,g,b)の各値に代入するため、map()を使って0~255までの値(さらにint()で括って整数に変換)に変換しています。

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