Experiment Pixel | Jak na fyziku

Náročnější, ale efektní aditivní skládání barev.

Existuje již celá řada experimentů na téma aditivního skládání barev od barevných kotoučů až po LED ovládané potenciometrem. Zde popsaná varianta je technicky náročnější, protože využaduje použití mikrokontroleru Arduino. Má však oproti ostatním určité výhody:

jas jednotlivých LEDek můžeme nastavit pomocí konkrétní hodnoty podobně jako je v displejích nastavován jas jednotlivých subpixelů
jas LEDek lze velmi plynule měnit díky pwm modulátoru napětí na jednotlivých pinech Arduina
experimentem motivujeme technicky zaměřené žáky k práci s mikrokontrolery

Cíl

Demonstrovat aditivní skládání barev.

Demonstrovat funkci pixelu a jeho barevnou škálu.

Zařazení do učebnice

Experiment je vhodné provést na závěr lekce Skládání barev – RGB.

Technické provedení

Experiment byl realizován pomocí mikrokontroleru Arduino UNO.

Zapojení pixelu

Hodnoty rezistorů R1, R2 a R3 je potřeba podle konkrétních typů LED zvolit tak, aby pixel při nastavení maximálního jasu všech LED svítil bíle. Další možností je použít stejné rezistory pro všechny LED a ve zdrojovém kódu nastavit hodnoty maximálního jasu. Tím se ale zmenší barevný rozsah pixelu.

Experiment byl proveden s 10 kOhm potenciometrem.

Pro „smíchání” všech barev dohromady je vhodné použít dvě na sebe položené krytky s „LED žárovek” (viz fotodokumentaci).

Použité pomůcky

modul Arduino, spojovací vodiče, potenciometr 10kOhm (3x), červená LED (3x), modrá LED (3x), zelená LED (3x), rezistory různých hodnot odporu (9x), počítač, rozptylová krytka (2x)

Metodické poznámky

Experiment je vhodné spojit s pokápáním bíle svítícího displeje telefonu, při kterém jsou vidět jednotlivé pixely. Žákům řekneme, že jim takový zvětšený pixel ukážeme.

Vysvětlíme princip funkce zařízení a můžeme zkusit nastavit různé barvy a třeba porovnat s barvami nastavenými pomocí stejných hodnot v nějakém grafickém programu.

Žáci možná přijdou s otázkou, jestli jde nastavit například tmavě hnědá nebo šedá barva, což je zajímavá otázka a můžeme vyzvat žáky, aby zkusili najít odpověď a zdůvodnit ji. Důvod je ten, že kvůli okolnímu osvětlení není barva krytky ani na začátku černá. Rozsvěcováním LEDek tuto výchozí barvu můžeme pouze zesvětlit.