Přesný analogový generátor několika tisíc různých barevných světel JAN HRDÝ a kol. Gymnázium Jana Pivečky a SOŠ Slavičín

OBSAH Úvod – vymezení cíle tohoto příspěvku 2. Různé typy pásků LED a různé typy jejich napájení a regulace 3. Hlavní didaktický přínos navrženého řešení generátoru barevných světel 4. Použité napájecí zdroje a konstrukční řešení panelu s trojbarevnými pásky LED 5. Zjednodušená verze přístroje (minimálně 729 různých barevných světel) 6. Závěr – výhledy do budoucna

1. Úvod – vymezení cíle tohoto příspěvku Nejedná se o modelování barev na monitoru počítače (16,777 mil. různých barev). Zde je na trhu k dispozici dostatek cenově dostupných profesionálních (Corel DRAW), poloprofesio-nálních i amatérských grafických programů. Nejedná se ani o klasický kvalitativní školský pokus, kde se světlo žárovky vede přes tři různé barevné filtry (R, G, B) a jeho složením se vytvářejí různé barvy, ovšem bez nároku na velkou přesnost a reprodukovatelnost.

Ukázka klasického školského experimentu: [Zdroj: Fyzika pro gymnázia – Optika, Prometheus Praha 2012, 4. vyd.]

Jedná se ale o klasický zdroj světla, jehož barvu můžeme nastavit s velkou přesností a reproduko-vatelností a prakticky s libovolným výkonem a to beze změny výchozího nastavení zvolené barvy. Princip zařízení spočívá v použití barevného pásku RGB LED a tří samostatných stabilizo-vaných stejnosměrných zdrojů, pro každý barev-ný kanál jeden zdroj. Nastavené napětí (po patřič-ném výpočtu) jednoznačně určuje výslednou bar-vu světla. Kvalita použitých zdrojů je zárukou přesnosti, jednoznačnosti a opakovatelnosti dosa-žených výsledků (nastavených barevných světel).

2. Různé typy pásků LED a různé typy jejich napájení a regulace Univerzální stejnosměrný napájecí zdroj pro jednobarevné pásky LED (12 V / 5 A)

Různé typy jednobarevných pásků LED ve srovnání s mincí 1 Kč (spodní dva pásky jsou pokryty speciálním gelem a mohou pracovat i ve vodě, např. v akváriu).

Rozbočovací vodiče s konektory pro jedno-barevné pásky LED Vypínače a tyristorové regulátory jednobarev-ných pásků LED

Ukázka trojbarevné pásky RGB LED

Dálkově řízené komerční regulátory trojbarevných pásek LED RGB

Makrofotografie jednoho barevného čipu včetně předřadných odporů

Schéma zapojení jednoho segmentu (3 barevné čipy) barevné pásky RGB LED (předřadné odpory jsou společné pro každý barevný kanál všech tří čipů, kanál R – 331 ohmů, kanály G a B – 151 ohmů)

Linearizované zatěžovací charakteristiky všech tří barevných kanálů jednoho segmentu barevného pásku LED RGB

3. Hlavní didaktický přínos navrženého řešení generátoru barevných světel

4. Použité napájecí zdroje a konstrukční řešení panelu s trojbarevnými pásky LED

Jako nejperspektivnější se ukázal číslicově řízený stejnosměrný stabilizovaný zdroj STAMOS (30 V / 5 A) s možností připojení k PC přes rozhraní USB (jeden zdroj pro každý barevný kanál).

Poslední verze přístroje – zapnutá je pouze modrá barva světla. Z fotografie je dobře patrné zdvojení modrého kanálu v části oddělených barevných kanálů (z technických důvodů).

5. Zjednodušená verze přístroje Místo stejnosměrných stabilizovaných zdrojů jsou použity malé kompaktní a levné tyristorové stmívače s improvizovanou stupnicí 0-8 dílků, která umožňuje rozlišit minimálně 9 x 9 x 9 = 729 barev.

6. Závěr – výhledy do budoucna Realizovaný přístroj s rezervou splnil všechny požadované parametry a jeho další zdokonalování by mělo vést směrem k použití tří digitálně řízených zdrojů řízených přes PC. Děkujeme za pozornost! Následuje praktická ukázka: