ESP | Kreativ mit RGB-LEDs - additive Farbmischung, Farbverlauf, Lauflicht

Farbmischungstest

Wir demonstrieren das Grundprinzip der RGB-Farbmischung. Jede Farbe: rot, grün, blau, gelb, cyan, magenta und weiß werden programmiert und die zehn RGB-LEDs an Pin 4 (s. Abb. 1) angesteuert.

produkt = ("Tesla", "Model X", 100000)

Tupel ähneln Listen. Die meisten üblichen Listenoperationen sind auch mit Tupeln möglich. Sie werden aber mit runden statt mit eckigen Klammern geschrieben.

Wichtige Eigenschaften von Tupeln:

• unveränderlich (immutable)
• es kann auch kein Wert hinzugefügt oder gelöscht werden
• unterschiedliche Datentypen möglich

from machine import Pin
import neopixel, time

NUMBEROFLEDS = 10
PIN = 4
np = neopixel.NeoPixel(Pin(PIN, Pin.OUT), NUMBEROFLEDS)

def setColor(farbcode):
    for i in range(NUMBEROFLEDS):
        np[i] = farbcode
    np.write()

def colorMixingTest():
    print("\n🎨 Farbmischung-Test")
    farben = [(255,0,0), ...]
    for farbcode in farben:
        setColor(farbcode)
        time.sleep(1)

while True:
    colorMixingTest()

Arbeitsauftrag 1

Lauflichter werden typischerweise als Statusanzeige für den Batterieladestand oder eine Fortschrittsanzeige verwendet. Aber auch für Dekorations- und Beleuchtungszwecke lässt es sich einsetzten. Auch auf Baustellen wendet man sie an um die Verkehrsführung zu optimieren. Abb. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Zeitablaufdiagramm für ein Lauflicht mit sechs LEDs.

In unserem Fall wollen wir ein einfaches LED-Lauflicht erzeugen bei dem wir aber den Farbton für jede LED aus einer Liste von Farben verändern. Dies können die Regenbogenfarben sein aber auch die Farben einer Farbpalette. Darüber hinaus kann man die Geschwindigkeit von LED zu LED erhöhen. So steigert man die Aufmerksamkeit.

def colorLoop():
    print("\n🎨 Farb-Lauflicht")
    farben = [(100,70,0),(100,55,0),(100,40,0),
              (100,25,0),(100,10,0),(85,0,0),
              (70,0,0),(55,0,0),(40,0,0),(25,0,0)]
    
    for i,farbcode in enumerate(farben):
        np[i] = (farbcode)
        np.write()
        time.sleep_ms(500)
        np[i]=(0,0,0)

Farbverlauf

Abb. 3 zeigt einen möglichen Farbverlauf der Regenbogenfarben. Auch wenn die Mischfarben magenta, gelb und cyan hier etwas untergewichtet sind bildet der zeitliche Verlauf eine solide Grundlage, da die drei Farben mit mathematischen Funktionen zu berechnen sind, ohne dass man eine Bedingung benötigt.

Wir machen uns die Sinusfunktion f(t) = sin(2π/360 ⋅ (t-t0)) zu Nutze. Mit Ihr können wir die notwendigen Werte berechnen. Um die negativen Werte abzuschneiden arbeiten wir zusaätzlich mit der Max-Funktion max(Wert1;Wert2). Diese gibt den größeren beider Werte aus. Da der eine Wert 0 ist, werden alle negativen Werte abgeschnitten.

from math import sin, pi

def rainbowLoop():
    print("\n🌈 Regenbogen-Farbverlauf")
    a = BRIGHTNESS * 255
    for t in range(361):
        for i in range(NUMBEROFLEDS):
            phase = 360 / NUMBEROFLEDS * i 
            r = max(0, round(a * sin(2*pi/360 * (t + phase))))
            g = max(0, round(a * sin(2*pi/360 * (t + phase - 120))))
            b = max(0, round(a * sin(2*pi/360 * (t + phase - 240))))

            np[i] = (r, g, b)
        np.write()
        time.sleep(0.01)

🎯 Arbeitsauftrag 4 Lauflicht für einen Informationsstand

Situationsbeschreibung

Du sollst für einen kleinen Messe-Informationsstand ⓘ ein visuelles Lauflicht entwickeln. Ein ESP32 steuert dabei einen RGB-LED-Streifen mit 10 LEDs.

Das Licht soll nacheinander jede LED aufleuchten lassen, anschließend in die andere Richtung laufen und sich farblich anpassen.

Gegebenes Grundgerüst in Micropython:

from machine import Pin
import neopixel
import time

NUMBEROFLEDS = 10
PIN = 4
np = neopixel.NeoPixel(Pin(PIN, Pin.OUT), NUMBEROFLEDS)