## Kleur en kleurensensor

Waarom zien we om ons heen verschillende kleuren? Alles wat je ziet is niet altijd wat het lijkt. Hoe komt dat? Hoe kunnen we ervoor zorgen dat we de echte kleuren zien? Deze les is bedoeld om zulke vragen te beantwoorden.

#### Licht

Licht is een elektromagnetische straling dat zich zowel als golf en als deeltje (foton) gedraagt.

#### Spectrum van licht

Wit licht (licht van de zon) bestaat uit licht van verschillende kleuren. Een deel van wit licht kunnen we zien (zichtbaar licht). Met een prisma is het mogelijk om deze kleuren zichtbaar te maken.

#### RGB basiskleuren

Basiskleuren van licht zijn rood, groen, en blauw (RGB). Met een combinatie van deze drie kleuren is het mogelijk om andere kleuren te maken.

Opdracht: Oefen met de simulatie hieronder om de verschillende kleuren zichtbaar te maken. Klik op de link, er verschijnt een pagina met de titel 'Color Vision'. Druk op de play-knop (rondje met driehoekje). Dit opent een nieuwe pagina. Klik op 'Single Bulb'. Je ziet een persoon met een zaklamp op zich gericht. Bij 'Bulb color' kun je de kleur aanpassen van de zaklamp.

- Verschuif de knop en zie wat er gebeurt.

Er is ook een balk genaamd 'Filter Color'. Om de filter aan te zetten, verschuif je het zwarte rondje naar rechts. Het filter verschijnt dan.

- Laat de Bulb Color op een bepaalde kleur staan en verschuif de knop bij Filter Color. Wat gebeurt er?

Onder aan de pagina klik je op 'RGB Bulbs'. Je kunt nu de drie basiskleuren combineren om nieuwe kleuren te maken.

- Maak de volgende kleuren: Geel, cyaan, magenta, grijs, wit en zwart.

Simulatie: Kleuren

Opdracht: Gebruik een prisma om een regenboog te laten ontstaan. Voor deze opdracht heb je een lamp (met dunne lichtstraal) en een prisma nodig.

#### Gekleurde voorwerpen

Je ziet een voorwerp wanneer een deel van het licht dat het voorwerp terugkaatst, in je ogen terechtkomt. Gekleurde voorwerpen kaatsen de eigen kleur terug. Een voorbeeld: een geel T-shirt kaatst de kleur geel van wit licht terug. Vandaar dat we het T-shirt geel waarnemen.

Opdracht: Bekijk het filmpje hieronder waarin wordt uitgelegd hoe we kleuren kunnen zien.

Filmpje: Kleuren zien

Opdracht: Hoe zou een geel T-shirt in een rode ruimte lijken? Bedenk een proefje om deze vraag te beantwoorden. Voer het proefje uit, als het mogelijk is.

#### Illusie (kleuren)

Bijna alle kleuren om ons heen zijn mengkleuren. De kleuren die je ziet zijn afhankelijk van veel factoren.

Opdracht: Bekijk het filmpje hieronder over optische illusies.

Filmpje: Optische illusies

Opdracht: Lees het artikel hieronder over illusies.

Artikel: Brein en illusie

Opdracht: Bekijk het filmpje hieronder waarin wordt uitgelegd hoe we illusies waarnemen.

Filmpje: The dress: Is de jurk zwart/blauw of goud/wit?

Artikel: Kleurillusies
Klik op deze link voor meer voorbeelden van kleurillusies.

#### Kleurensensor

Om illusies te voorkomen kan men gebruik maken van kleurensensoren. Een kleurensensor bestaat uit drie fotodiodes (RGB-LED), fototransistors, en speciale filters.

##### Fotodiodes

Fotodiodes (halfgeleider component) zetten licht om in een elektrische spanning (volgens het principe van het foto-elektrisch effect). De fotodiode bestaat uit halfgeleider materiaal en werkt als elke gewone diode (laat de stroom in een richting door). Voorbeelden van fotodiodes zijn RGB-LED. Een RGB-LED bestaat uit drie fotodiodes die de kleuren rood, groen en blauw kunnen waarnemen.

Opdracht: lees het artikel hieronder over fotodiodes.

Artikel: Fotodiode

Opdracht: Bekijk het filmpje hieronder over RGB fotodiodes.

Filmpje: RGB fotodiode

##### Fototransistors

De fototransistor werkt volgens het principe van een gewone transistor. Het enige verschil is dat de fototransistor een halfgeleider bevat die gevoelig is voor daglicht. Onder invloed van licht ontstaat er een basisstroom die evenredig is met de hoeveelheid licht. Deze basisstroom zorgt er voor dat de transistor gaat geleiden. De fototransistor geleidt meer stroom naarmate deze meer belicht wordt.

#### Werking kleurensensor

Een kleurensensor bestaat uit drie fotodiodes (RGB-LED), fototransistors, en speciale filters. De filters zorgen ervoor dat alleen licht met een bepaalde kleur door kan. Een groene filter laat alleen de kleur groen door (je hebt dit al ervaren in de simulatie met kleuren). Op zo’n manier kan alleen de groene fotodiode de groene kleur detecteren. Dit groene licht wordt omgezet in stroom door de diode.

Een kleurensensor is ontworpen om de kleur van een oppervlak te waar te nemen. De sensor zendt licht (rood, groen of blauw) naar het voorwerp. Het voorwerp kaatst het licht terug. De sensor berekent de kleurwaarde van het teruggekaatste licht en vergelijkt deze waarde met de opgeslagen referentiewaarden (deze zijn voorgeprogrammeerd).

De sensor meet drie keer de teruggekaatste licht met telkens andere kleuren. Op deze manier kan de sensor zien welke kleur van de ondergrond goed reflecteert. Bij deze benadering wordt de kleur van de ondergrond bepaald.

Opdracht: Bekijk de filmpjes hieronder over kleurensensoren.

Filmpje: Werking kleurensensor 1

Filmpje: Werking kleurensensor 2

Filmpje: Werking kleurensensor 3

#### Toepassingen kleurensensor

Kleurensensoren worden in deze module gebruikt om bijvoorbeeld LEGO-blokjes te sorteren.

Opdracht: Bekijk de filmpjes hieronder over het sorteren van kleurblokjes.

Filmpje: Sorteren van kleur 1

Filmpje: Sorteren van kleur 2

Filmpje: Sorteren van kleur 3

Kleurensensoren kunnen gebruikt worden om de kleur van de ondergrond te herkennen.

Opdracht: Bekijk de filmpjes hieronder over het herkennen van de kleur van de ondergrond.

Filmpje: Kleur ondergrond 1

Filmpje: Kleur ondergrond 2

Opdracht: Kleurensensor in een schakeling

Je gaat in tweetallen een simpele schakeling bouwen met een kleurensensor. Deze schakeling moet in staat zijn om bepaalde kleuren van voorwerpen te herkennen.

Opdracht: Bekijk de filmpjes hieronder over kleurensensoren in schakelingen.

Filmpje: Kleurensensor in schakeling 1

Filmpje: Kleurensensor in schakeling 2

Opdracht: Bouw een schakeling met een kleurensensor. De schakeling moet bijvoorbeeld de kleur blauw herkennen.

Voor deze opdracht is de grootte van de groep afhankelijk van het aantal sensoren.