2.4 Farbenfrohes Licht

Wie wir wissen, kann Licht überlagert werden. Zum Beispiel ergibt die Kombination von blauem und grünem Licht Zyanlicht, während rotes und grünes Licht Gelblicht erzeugen. Dieses Prinzip wird als „Additive Farbmischung“ bezeichnet.

• Additive Farbe – Wikipedia

Basierend auf dieser Methode können wir die drei Grundfarben verwenden, um sichtbares Licht jeder beliebigen Farbe in verschiedenen Verhältnissen zu mischen. Beispielsweise kann Orange durch mehr Rot und weniger Grün erzeugt werden.

In diesem Kapitel werden wir die Geheimnisse der additiven Farbmischung mit einer RGB-LED erkunden!

Eine RGB-LED entspricht im Grunde einer Kapselung von roten, grünen und blauen LEDs unter einer einzigen Lampenabdeckung. Diese drei LEDs teilen sich einen gemeinsamen Kathodenpin. Da jedem Anodenpin ein elektrisches Signal zugeführt wird, kann das Licht der entsprechenden Farbe dargestellt werden. Durch die Änderung der Signalintensität jeder Anode können vielfältige Farben erzeugt werden.

• RGB-LED

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

Ein vollständiges Set ist definitiv praktisch. Hier ist der Link dazu:

Name	ARTIKEL IN DIESEM SET	LINK
Kepler Kit	450+	Kepler Kit

Sie können die Teile auch einzeln über die untenstehenden Links erwerben.

SN	KOMPONENTE	ANZAHL	LINK
1	Raspberry Pi Pico W	1	BUY
2	Micro-USB-Kabel	1
3	Steckbrett	1	BUY
4	Jumperkabel	Mehrere	BUY
5	Widerstand	3(1-330Ω, 2-220Ω)	BUY
6	RGB-LED	1	BUY

Schaltplan

Die PWM-Pins GP13, GP14 und GP15 steuern jeweils die Rot-, Grün- und Blau-Pins der RGB-LED. Der gemeinsame Kathodenpin wird mit GND verbunden. So kann die RGB-LED durch Überlagerung von Licht mit verschiedenen PWM-Werten auf diesen Pins eine bestimmte Farbe anzeigen.

Verdrahtung

Die RGB-LED hat 4 Pins: Der längste Pin ist der gemeinsame Kathodenpin, der normalerweise mit GND verbunden ist; der linke Pin neben dem längsten ist Rot; die beiden Pins rechts davon sind Grün und Blau.

Code

Bemerkung

• Öffnen Sie die Datei 2.4_colorful_light.py im Verzeichnis kepler-kit-main/micropython oder kopieren Sie diesen Code in Thonny. Klicken Sie dann auf „Aktuelles Skript ausführen“ oder drücken Sie einfach F5.

• Vergessen Sie nicht, im unteren rechten Bereich auf den „MicroPython (Raspberry Pi Pico)“-Interpreter zu klicken.

• Für detaillierte Anleitungen siehe Code direkt öffnen und ausführen.

import machine
import utime

red = machine.PWM(machine.Pin(13))
green = machine.PWM(machine.Pin(14))
blue = machine.PWM(machine.Pin(15))
red.freq(1000)
green.freq(1000)
blue.freq(1000)

def interval_mapping(x, in_min, in_max, out_min, out_max):
    return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min

def color_to_duty(rgb_value):
    rgb_value = int(interval_mapping(rgb_value,0,255,0,65535))
    return rgb_value

def color_set(red_value,green_value,blue_value):
    red.duty_u16(color_to_duty(red_value))
    green.duty_u16(color_to_duty(green_value))
    blue.duty_u16(color_to_duty(blue_value))

color_set(255,128,0)

Hier können wir in einer Zeichensoftware (wie etwa Paint) unsere Lieblingsfarbe auswählen und sie mit der RGB-LED anzeigen.

Tragen Sie den RGB-Wert in color_set() ein, um die gewünschten Farben mit der RGB-LED darzustellen.

Wie funktioniert es?

Um die drei Grundfarben gemeinsam nutzen zu können, haben wir eine color_set() Funktion definiert.

Aktuell verwenden Pixel in Computerhardware meist eine 24-Bit-Darstellung. Jede Grundfarbe wird in 8 Bit unterteilt, und der Farbwertbereich liegt zwischen 0 und 255. Es gibt 256 mögliche Kombinationen für jede der drei Grundfarben (vergessen Sie nicht, 0 zu zählen!), also 256 x 256 x 256 = 16.777.216 Farben. Die color_set() Funktion verwendet ebenfalls die 24-Bit-Notation, um die Farbauswahl zu vereinfachen.

Da der Wertebereich von duty_u16() 0~65535 beträgt (anstelle von 0 bis 255), wenn die Ausgangssignale über PWM zur RGB-LED gesendet werden, haben wir die Funktionen color_to_duty() und interval_mapping() definiert, um die Farbwerte auf die Tastverhältniswerte abzubilden.