RGB-Farbwechsler Lampe


Funktion

Die RGB Lampe stellt mithilfe eines programmierten PIC und
LED’s in den 3 Grundfarben alle sichtbaren Farben des
Lichtes dar. Die LED’s werden von dem PIC mit jeweils
einem PWM (Pulsweiten moduliertem) Signal angesteuert
welches durch das enthaltene Programm erzeugt wird.
Um die mischfarben zu erzeugen muss dabei nicht die aus
dem Tuschkasten oder Drucker bekannte subtraktive
Farbmischung (Cyan, Magenta und Gelb) benutzt werden
sondern die Grundfarben der additiven Farbmischung
(Rot, Grün und Blau) da es sich hier um Licht handelt.
So erhält man beim Mischen von
   - Rot und Grün im Tuschkasten als Ergebnis Braun
   - Rot und Grün z.B. mit Scheinwerfern als Ergebnis Gelb
   - Aller 3 Grundfarben im Tuschkasten als Ergebnis Schwarz
   - Aller 3 Grundfarben mit Scheinwerfern als Ergebnis Weißes

Um alle Farben mischen zu können muss nacheinander die Helligkeit jeder Grundfarbe variieren werden. Helligkeit und Mischergebnis ergeben sich dann wie in folgender Grafik zu sehen ist.










Hardware
Als Controller kommt hier ein PIC12F629 zum Einsatz, der eine sehr kompakte Baugröße hat und den großen Vorteil hat das er keine äußere Beschaltung zu Takterzeugung benötigt da diese bereits im PIC erzeugt werden kann. Für die LED’s werden lediglich 3 digitale Ausgänge benötigt. Um den Farbverlauf unterbrechen zu können ist ein digitaler Eingang vorgesehen, der mit einem Taster verbunden wird.
Das war’s auch schon, mehr Hardwareressourcen sind nicht notwendig.

Ab einem Strom größer 10mA müssen die Ausgänge des PIC mit einem Transistor und einem Basiswiderstand versehen werden. 
























Eine Anschlussbelegung des PIC’s ist in folgendem Bild zu sehen.






















Programm
Eine Periode eines PWM-Signals besteht aus einem High- und einem Low-Anteil. High-Anteil bedeutet dabei, dass die LED eingeschaltet ist, Low-Anteil das die LED ausgeschaltet ist. Besteht die Periode eines PWM-Signales aus 50% High und 50% Low, ist die LED genauso lange eingeschaltet wie sie ausgeschaltet ist. Macht man dies viele Male hintereinander sieht es aus als würde die LED flackern, da sie ständig hell und wieder dunkel wird. Der Controller ist in der Lage dieses bis zu 1250 Mal in der Sekunde zu tun was zur Folge hat das statt einer flackernden LED vom Auge eine LED wahrgenommen wird die zwar an ist aber nur mit einer Helligkeit von 50%.
Verändert man nun den High-Anteil auf 60% und den Low-Anteil auf 40% ist die LED jeweils etwas länger ein als ausgeschaltet. Die LED macht dann auf das Auge den Eindruck als würde sie mit 60% Helligkeit leuchten.
Wie groß der High-Anteil im Verhältnis zum Low-Anteil ist, wird als Tastverhältnis bezeichnet. Ein Tastverhältnis von 60% bedeutet also 60% Helligkeit.  

Das Programm selbst arbeitet mit einer Interruproutine die parallel zum Programmkern abläuft und kontinuierlich und langsam das Tastverhältnis von 0% bis 100% rauf und danach wieder runterzählt.
Die Konkreten Werte für High- und Low-Anteil dieses Tastverhältnisses sind im Programm als SchrittHigh und SchrittLow definiert.   
Das Programm beinhaltet außerdem einen Teil in den Masken definiert sind die festlegen in welcher Reihenfolge die Farbausgänge rauf- und runtergedimmt werden müssen damit alle Farben gemischt werden. Erreicht das Tastverhältnis 0% oder 100% wird zur nächsten Maske weitergeschaltet.
Für das mischen aller 3 Grundfarben sind 6 Masken notwendig die mit der Bezeichnung Ausgangswahl,1-6 im Programm definiert sind.

Um die 3 PWM-Signale zu erzeugen dient folgender Programmkern: 




 
Download

Das fertige Programm kann hier als asm und hex Datei heruntergeladen werden.  Wird der PIC12F629 Verwendet muss beim Brennen (z.B. mit der von www.Sprut.de zur verfügung gestellten Brennsoftware) der Interne Takt aktiviert werden.

RGB-Farbwechlser Hex File
RGB-Farbwechsler Asm File
RGBW-Farbwechsler Hex File (mit zusätzlicher Erzeugung von weißem Licht)
RGBW-Farbwechsler Asm File (mit zusätzlicher Erzeugung von weißem Licht)
Farbwechsler
Motive
Damit die Farben der verschiedenfarbigen LED's gleichmäßig gemischt werden solten diese möglichst dicht nebeneinander montiert werden. Ist das Mischergebnis nicht zufriedenstellend kann zusätzlich ein Stück milchiger Kunsststoff ca. 1cm über die LED's montiert werden um das Licht stark zu streuen. 

Als Material für die Motive
eignet sich hervorragend
transluzentes Acrylglas.
Transluzent heißt dabei
nichts anderes als milchig.
Das Licht verteilt sich sehr
gleichmäßig im Material
und sorgt dafür das wenig
Licht "verschluckt"wird.

Acrylglas gibt es in 2 unterschiedlichen Ausführungen: Acrylglas XT (Extrudiert) und Acrylglas GS (Gegossen). Acrylglas GS lässt sich wesentlicher besser mit der Bohrmaschine und Säge bearbeiten. Acrylglas XT ist zwar billerger hat aber einen zu niedrigen Schwelzpunkt um z.B. Löcher zu bohren. Das Material wird beim Bohren Fflüssig und verschmiert dadurch.
Beide Materialien können mit einem Heißluftfön verschweißt und verformt werden. Rundlich geformtes, milchiges Material entwickelt oft sehr schöne Reflektionen. Beim kleben sollte Acrylglaskleber verwendet werden, da dieser 1. durchsichtig ist und 2. für sichere Verbindung sorgt.
Zum Schluss noch ein paar Bilder und dann wünsche ich kreatives Basteln !!
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