Kohti älykästä lediä : RGB-ledin käyttö anturina sulautetussa järjestelmässä

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tutkitaan ja testataan RGB-ledin käyttöä anturina älykkäässä ledivalaisimessa. Revision gamesille kehitettävässä tuotteessa RGB-lediä käytetään ympäristön valon voimakkuuden aistimiseen ja värien tuottamiseen. Opinnäytetyön käytännön testeissä RGB-ledin kahdensuuntaisia ominaisuuksia tutkitaan tähän käyttöön suunniteltavalla ohjelmointialustalla. Työn teoreettisena lähtökohtana ovat ledit ja niiden käyttö antureina, erityisesti Mitsubishin elektroniikkaa tutkivan laboratorion vuonna 2003 tekemät tutkimukset, joissa tutkittiin ledien käyttöä anturina. Lisäksi työn teoreettisessa osiossa käsitellään RGB-väriteoriaa sekä mikro-ohjainten ja antureiden käyttöä sulautetussa ohjelmoinnissa. Opinnäytetyön käytännön osiossa suunnitellaan ja toteutetaan sarja mittauksia ja testejä, joilla selvitetään RGB-ledin käyttäytymistä anturina sekä sen mahdollisuutta havaita värejä. Käytännön testeissä todennettiin, että myös RGB-ledi, jossa punaista, vihreää ja sinistä tuottavat ledit on pakattu yksiin kuoriin, tuottaa jännitettä valosta ja näin ollen sopii valon voimakkuuden havaitsemiseen. Suurimman jännitteen tuottaa RGB-ledin punainen värikomponentti, joka tästä syystä soveltuu parhaiten anturitarkoitukseen. Toiminta sulautetussa järjestelmässä todistettiin käyttämällä RGB-lediä yhdessä tätä projektia varten suunnitellun ohjelmointialustan kanssa. Järjestelmä saatiin reagoimaan halutulla tavalla eriasteisiin valon voimakkuuden vaihteluihin.

The goal of this thesis is to examine and test the use of RGB LED as a sensor in a wearable LED development project. In the finalized product developed for Revision games, the RGB LED will be used to sense ambient light intensity and to produce visible color patterns. Practical tests were made to investigate bi-directional use of RGB LED using self developed microcontroller programming board. The theoretical starting point of the thesis is LEDs and their use as sensors. In particular, the study by the Mitsubishi Electric Research Laboratories in 2003 provided a lot of information. In addition, the theoretical section deals with the RGB color theory as well as the use of micro-controllers and sensors in embedded programming. In the practical part a series of measurements and tests were planned and carried out to examine the behavior of RGB LED as a sensor and its ability to detect colors. The tests verified that the RGB LED produces voltage from light and thus is suitable for detecting the light intensity. The maximum voltage is produced by the red color component of the RGB LED, which therefore is best suited for sensing purposes. Functionality in an embedded system was proven by using the RGB LED as a sensor with the evaluation board designed for the project. The system did react in the desired way to different degrees of light intensity.