قياسات الضوء واللون باستخدام Pimoroni Enviro: بت للمايكرو: بت: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

كنت أعمل على بعض الأجهزة التي تسمح بقياسات الضوء والألوان سابقًا ، وقد تجد الكثير حول النظرية الكامنة وراء هذه القياسات والموجهات هنا وهنا.

أصدرت Pimoroni مؤخرًا enviro: bit ، وهو ملحق إضافي لـ micro: bit ، والذي يأتي مع ميكروفون MEMS لقياسات مستوى الصوت ، ومستشعر درجة الحرارة / الرطوبة / ضغط الهواء BME280 ومستشعر الضوء واللون TCS3475 (RGBC). بالإضافة إلى ذلك ، يوجد نوعان من مصابيح LED موضوعة على جانبي مستشعر الألوان ، مما يسمح بقياس لون الكائنات من خلال الضوء المنعكس. لم يكن بناء أداة بنفسك لإجراء هذه القياسات أسهل من أي وقت مضى.

أود هنا أن أصف كيف يمكن استخدام enviro: bit لقياسات اللون والضوء ونص MakeCode الذي يسمح بإجراء هذه القياسات. مزيج من micro: bit و enviro: bit هو جهاز لطيف وغير مكلف لإثبات مبادئ القياسات العلمية بشكل عملي واللعب بها.

هذه التعليمات جزء من مسابقة "قوس قزح". إذا كنت ترغب في ذلك ، يرجى إعطائها صوتك

الخطوة 1: المواد المستخدمة

مايكرو: بت ، 13 جنيه إسترليني في Pimoroni.

Pimoroni Enviro: بت ، 20 جنيه إسترليني في Pimoroni.

قوة Pimoroni: بت ، 6 جنيهات إسترلينية في Piomoroni. يمكنك أيضًا استخدام حزم البطاريات أو LiPo لـ micro: bit

كتلة عينة مرشح الألوان Rosco Cinegel. حصلت على خاصتي من Modulor ، برلين.

أكواب بلاستيكية ملونة من ايكيا. ايكيا ، برلين.

الزهور البرية. مرج في بوتسدام-غولم.

الخطوة 2: البرنامج النصي MakeCode / JavaScript

طور Pimoroni مكتبة لـ Enviro: bit ، لكل من بيئة تشفير MakeCode / JavaScript و MicroPython. لقد استخدمت MakeCode هنا ، حيث يمكن تحميل البرامج النصية مباشرة إلى micro: bit وتسمح بتشفير الكتل.

يقرأ البرنامج النصي قيم الأحمر والأخضر والأزرق (RGB) والقنوات الواضحة (C). يتم إعطاء القيم الأولى بقيم من 0 إلى 255 ، والثانية في النطاق الكامل من 0 إلى حوالي 61000.

نطاق القناة الواضحة واسع جدًا ويسمح بالقياسات من ضوء النهار الساطع إلى غرفة مظلمة.

حتى الآن لا أفهم كل تفاصيل وظيفة قياس اللون ، لكنني أفترض أن لديهم بعض آليات التصحيح والتطبيع التي تم تنفيذها.

في البداية ، يتم أخذ قيم جميع القنوات الأربع. لتكون قادرًا على عرض النتائج على مصفوفة LED 5 × 5 ، يتم استخدام القيم المقاسة لوضع النتائج في 5 (RGB) أو 10 (C) صناديق ، والتي يتم تمثيلها بواسطة مؤشر LED واحد في أي واحد (R ، G ، B) أو صفين (ج).

في حالة RGB ، يكون القياس خطيًا ويكون حجم الفاصل الزمني لكل حاوية بعرض 51 وحدة. في حالة C ، يكون القياس لوغاريتميًا على مدى 10 خطوات (log3 ، لذا فإن كل خطوة هي 3 أضعاف السابقة). هذا يسمح بعرض ظروف خافتة ومشرقة للغاية على حد سواء.

يؤدي الضغط على الزر A إلى عرض قيم R و G و B بالأرقام ، مع الضغط على قيمة B. ينشط A + B مصابيح LED وسيغلقها B.

دع bR = 0 // صناديق

دع bG = 0 دع bB = 0 دع bS = 0 دع bC = 0 دع bCx = 0 دع S = 0 // القيم المقاسة دع C = 0 دع B = 0 دع G = 0 دع R = 0 basic.forever (() => {if (input.buttonIsPressed (Button. AB)) {envirobit.setLEDs (envirobit. OnOff. On)} else if (input.buttonIsPressed (Button. A)) {basic.showString ("R:" + R + "G:" + G + "B:" + B)} else if (input.buttonIsPressed (Button. B)) {basic.showString ("C:" + C) envirobit.setLEDs (envirobit. OnOff. Off)} else {basic.pause (100) R = envirobit.getRed () G = envirobit.getGreen () B = envirobit.getBlue () C = envirobit.getLight () bC = 5 bCx = 5 if (R> = 204) { // binning، max 255 bR = 4} else if (R> = 153) {bR = 3} else if (R> = 102) {bR = 2} else if (R> = 51) {bR = 1} else {bR = 0} if (G> = 204) {bG = 4} else if (G> = 153) {bG = 3} else if (G> = 102) {bG = 2} else if (G> = 51) {bG = 1} else {bG = 0} if (B> = 204) {bB = 4} else if (B> = 153) {bB = 3} else if (B> = 102) {bB = 2} وإلا إذا (B> = 51) {bB = 1} وإلا {bB = 0} إذا (C> = 60000) {// Saturation bCx = 4} else if (C> = 20000) {bCx = 3} else if (C> = 6600) {bCx = 2} else if (C> = 2200) {bCx = 1} وإلا إذا (C> = 729) {bCx = 0} else if (C> = 243) {bC = 4} else if (C> = 81) {bC = 3} else if (C> = 27) {bC = 2} else if (C> = 9) {bC = 1} else {bC = 0} // اكتب إلى led basic.clearScreen () if (bCx <5) {led.plot (1، bCx)} else {led.plot (0، bC)} led.plot (2، bR) led.plot (3، bG) led.plot (4، bB)}})

الخطوة 3: أخذ قياسات RGB: وضع الضوء المنقول

كما هو موضح من قبل ، هناك نوعان من قياسات الألوان: التحليل الطيفي للضوء المنعكس والمرسل. في وضع الضوء المرسل ، يمر الضوء من خلال مرشح ملون أو محلول إلى المستشعر. في قياسات الضوء المنعكس ، الضوء المنبعث على سبيل المثال من LEDs ينعكس بواسطة كائن ويكتشفه المستشعر.

ثم يتم عرض قيم RGB في الصفوف من الثالث إلى الخامس من مصفوفة micro: bit 5x5 LED ، حيث تمثل مصابيح LED العلوية منخفضة ، بينما تمثل مصابيح LED السفلية القيم العالية.

بالنسبة للتجارب الموضحة هنا على قياسات الضوء المرسلة ، استخدمت ضوء النهار ووضعت مرشحات ملونة من حزمة عينة روسكو أمام المستشعر. يمكنك رؤية التأثيرات على الشاشة ، خاصة في القناة الحمراء. الق نظرة على الصور وقارن بين الأنماط.

لقراءة القيم الفعلية ، فقط اضغط على الزر A.

الخطوة 4: انعكاس الضوء RGB وقياسات السطوع

بالنسبة لقياسات الضوء المنعكس ، قمت بتشغيل مصابيح LED (الزر [A + B]) ووضعت بعض القطع ذات الألوان الزاهية من أكواب أطفال ايكيا أمام المستشعر. كما يتضح من الصور ، تتغير قيم RGB كما هو متوقع.

بالنسبة لقياسات السطوع ، يتم عرض القيم المنخفضة في القيم العالية الأولى في الصف الثاني. قيم منخفضة في القيم العلوية والأعلى بواسطة مصابيح LED السفلية. لقراءة القيمة الدقيقة ، اضغط على الزر B.

الخطوة 5: قياسات الضوء المنعكس: الزهور

قطفت بعض الزهور البرية من مرج وحاولت إجراء بعض قياسات الألوان عليها ، فقد كانت الخشخاش وزهرة الذرة وعشب الناب البني وعشب نبات السرخس وورقة نبات الديلاندلون ، وكانت قيم RGB هي [R ، G ، B]:

• لا شيء [92، 100، 105]
• الخشخاش (أحمر) [208 ، 98 ، 99]
• ردة الذرة (أزرق) [93 ، 96 ، 138]
• knapweed البني (أرجواني) [122 ، 97 ، 133]
• هاركويد الجدار (أصفر) [144 ، 109 ، 63]
• ورقة الهندباء (خضراء) [164 ، 144 ، 124]

وهو ما يتناسب مع التوقعات ، على الأقل بالنسبة للمصانع الثلاثة الأولى. لعرض الألوان من القيم ، يمكنك استخدام حاسبة الألوان ، مثل تلك الموجودة هنا.