Multifunktionales Modul APDS-9960

Das hier verwendete Modul (Bezeichnung z.B. "GY-APDS9960-3.3") benutzt den weitverbreiteten Sensor APDS-9960 zur Erkennung von Handgesten oder bestimmter Farben. Weiterhin können Abstände vom Sensor sowie eine Umgebungslichtmessung durchgeführt werden.

Technische Daten laut Hersteller:

• Betriebsspannung: 3,3V
• Logikspannung: 3,3V
• Betriebsarten: Näherungssensor/RGB/Gesten-Erkennung
• Arbeitsbereich: 10cm bis 20cm
• Filter: UV- sowie IR-Lichtfilter
• I²C-Adresse: 0x39 (in Zweifelsfall selbst analysieren)

Verwendete Bauteile

• Grundlegende Werkzeuge und Hilfsmittel
• Arduino UNO (oder kompatibles Board)
• APDS-9960 Modul
• Logik Level Konverter
• Steckkabel ("Jumperkabel")
• Steckbrett ("Breadboard")

Anschlüsse

Auf vielen dieser Module gibt es noch zwei Jumper-Pads, die bei Auslieferung sowohl offen als auch geschlossen (verlötet) sein können:

• PS: Ist der Jumper offen, so muss die IR-LED über den VL-Eingang separat versorgt werden. Schließt man den Kontakt, so wird die IR-LED über den VCC-Eingang mitversorgt. Es kann in manchen Fällen sinnvoll sein, die IR-LED separat zu versorgen, da im Datenblatt steht, dass u.U. die Farb- und Lichtmessung durch die IR-LED gestört werden könnte.
• I2CPU: Wird dieser Jumper (alle drei Pads) überbrückt, werden die I²C-Ausgänge mit einem Pullup-Widerstand verbunden.

Programmierung

Für die folgenden Versuche mit dem APDS-9960-Modul habe ich die Library Adafruit_APDS9960 verwendet. Es gibt jedoch auch noch einige Alternativen dazu, z.B. die Library SparkFun APDS-9960.

Versuch I.: Farberkennung

Dieser erste Versuch schaltet das Modul in den Farberkennungsmodus und gibt die momentan gemessenen Farbwerte über dem Sensor aus. Dafür wurde ein Beispiel der Library etwas abgewandelt und vereinfacht.

#include "Adafruit_APDS9960.h"
Adafruit_APDS9960 apds;

void setup()
{
    Serial.begin(9600);

    if(!apds.begin()){
        Serial.println("Cannot init APDS9960 module!");
        while(1);
    }

    apds.enableColor(true);
}

void loop()
{
    uint16_t r, g, b, c;

    while(!apds.colorDataReady()){
        delay(5);
    }

    apds.getColorData(&r, &g, &b, &c);

    Serial.print("R=" + String(r));
    Serial.print(" G=" + String(g));
    Serial.print(" B=" + String(b));
    Serial.println(" Clear=" + String(c));

    delay(1000);
}

Versuch II.: Abstandserkennung

In diesem Versuch wird der Modus für den Näherungssensor aktiviert. Der Sketch ist wiederum ein leicht modifiziertes Beispiel der Adafruit-Library.
Bei meinen Versuchen ist die Näherungs-Erkennung allerdings erst bei sehr kurzen Distanzen ~1cm-2cm angesprungen.

#include "Adafruit_APDS9960.h"

#define INT_PIN 3

Adafruit_APDS9960 apds;

void setup()
{
    Serial.begin(9600);
    pinMode(INT_PIN, INPUT_PULLUP);

    if (!apds.begin()) {
        Serial.println("Cannot init APDS9960 module!");
        while (1);
    }

    apds.enableProximity(true);

    //set the interrupt threshold to fire when proximity reading goes above 175
    apds.setProximityInterruptThreshold(0, 175);

    //enable the proximity interrupt
    apds.enableProximityInterrupt();
}

void loop()
{
    //print the proximity reading when the interrupt pin goes low
    if (!digitalRead(INT_PIN)) {
        Serial.println(apds.readProximity());

        //clear the interrupt
        apds.clearInterrupt();
    }
}

Versuch III.: Gestenerkennung

Im dritten Versuch wird die Gestenerkennung des Moduls getestet. Hierbei sind vier verschiedene (Hand-)gesten möglich. Links nach rechts, recht nach links, oben nach unten und unten nach oben.
Im folgenden Sketch werden erkannte Gesten auf der seriellen Konsole ausgegeben. Dadurch, dass hierbei der Näherungssensor benutzt wird, konnten meine Gesten nur direkt über dem Sensor erkannt werden. Evtl. lohnt es sich, die teureren Module von SparkFun oder Adafruit zu erwerben, um so bessere Präzision zu erreichen.

#include "Adafruit_APDS9960.h"
Adafruit_APDS9960 apds;

void setup()
{
    Serial.begin(9600);

    if (!apds.begin()) {
        Serial.println("Cannot init APDS9960 module!");
        while (1);
    }

    // gesture mode will be entered once proximity mode senses something close
    apds.enableProximity(true);
    apds.enableGesture(true);
}

void loop()
{
    uint8_t gesture = apds.readGesture();
    if (gesture == APDS9960_DOWN)
        Serial.println("DOWN");
    if (gesture == APDS9960_UP)
        Serial.println("UP");
    if (gesture == APDS9960_LEFT)
        Serial.println("LEFT");
    if (gesture == APDS9960_RIGHT)
        Serial.println("RIGHT");
}

Für das APDS-9960-Modul gibt es auch noch einen ausführlichen Beitrag unter Wolles Elektronikkiste - APDS-9960. Dort gibt es auch Beispiele/Sketches mit der Library von SparkFun.