Synchronizace světlušek: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Položili jste si někdy otázku, jak se stovky a tisíce světlušek dokážou synchronizovat? Jak to funguje, že dokážou blikat všichni dohromady, aniž by měli nějakého šéfa světlušky? Tento návod dává řešení a ukazuje, jak lze této synchronizace dosáhnout. Vždy mě fascinovala vlastní organizace hmyzu. Před pár lety jsem napsal Java-Applet, který simuluje čtverec tisíc světlušek. Fungovalo to dobře a bylo zábavné to sledovat. Tentokrát jsem to udělal v hardwaru. Kredity za inspiraci putují Kesovi a jeho Jarovi světlušek https://www.instructables.com/id/E7U5HYMSVIEWP86SAL/. Jakékoli komentáře nebo opravy jsou vítány. Update 2008-09-12: There je nová verze světlušek online na stránce Synchronizing Firefly Howto. Má vlastní PCB pro každou světlušku. A můžete si koupit sadu v Tinker Store. Zde je video:

Krok 1: Jak to funguje

Algoritmus Lze pozorovat, že světlušky začínají s náhodným blikáním. Ale jak čas plyne, jsou schopni se pomalu synchronizovat se svými nejbližšími sousedy. A tito sousedé se synchronizují se svými sousedy a tak dále atd. Dokud ve stejném cyklu nebliká celý strom nebo celé údolí. A k čemu je to dobré? Slouží k přilákání dalších exemplářů. Se synchronizovaným blikáním je mnohem snazší najít partnera. Jeden z nejsnadnějších algoritmů, jak toto chování vysvětlit, vypadá takto: Máte hodnotu, která má schopnost blikat. Jak čas plyne, tato síla se mírně zvýší. Pokud výkon dosáhne určité úrovně, světluška bliká a energie je spotřebována. Rychlost, s jakou se síla zvyšuje, je u všech světlušek téměř stejná. Takže mají stejnou frekvenci, ale ne stejný časový okamžik, než začne blikat. Během pomalého nabíjení je světluška schopna detekovat záblesk jiné světlušky v okolí. Ke své hodnotě výkonu pak přidá vyšší hodnotu. Nějaký druh posílení síly, pokud si přejete. To znamená, že další záblesk proběhne dříve než ten předchozí. A další ještě dříve, dokud tihle dva nebudou blikat přesně ve stejný časový okamžik a stejnou rychlostí. Více o tomto algoritmu najdete např. zde: Sítě Světlušky Synchronizace Ad Hoc Sítě Hardware Rozhodl jsem se použít jako výchozí bod svůj předchozí instrukční (programovatelný LED). Skládá se z mikrokontroléru, LED a odporu závislého na světle (LDR). To by mělo stačit k simulaci jednoduché světlušky. Je schopen blikat, vidět a počítat. Jen jsem musel upravit program a orientaci LED a LDR. LED a LDR musí být umístěny tak, aby jeden světluškový obvod mohl rušit jiný. Jeden LDR tedy musí být schopen „vidět“LED jiné světlušky. A nemělo by vidět jen jednoho souseda, ale i více. Toho lze dosáhnout tak, že necháte LED a LDR směřovat nahoru ze země a použijete bílý papír k odrážení záblesků.

Krok 2: Materiály a nástroje

Na mřížku světlušek 5 x 5 potřebujete:

• Rezistor 25 x 1K Ohm
• Rezistor 25 x 100 ohmů
• 25 x LDR (rezistor závislý na světle), např. M9960
• 25 x LED, 1,7 V, 20 mA (reg, zelená, modrá, co se vám líbí)
• 25 x ATtiny13, 1 kB flash RAM, 64 bytů RAM, 64 bytů EEPROM
• 25 x zásuvky
• prototypová deska
• drát

Náklady na jednu světlušku by měly být asi 1,50 EUR, pokud při objednávce ve větším počtu získáte nějaký králík. Zásuvky jsou nutné pouze v případě, že jsou vaše programy buggy. Pokud se svými vývojovými schopnostmi cítíte jistotu, můžete je ušetřit.;-) Určitě můžete vyměnit čip ATtiny za jakýkoli jiný mikrokontrolér jako PIC, PICAXE nebo BasicStamp, abychom jmenovali alespoň některé. Vezměte si jen to nejmenší a nejlevnější, co můžete získat. Jdu s Atmelem, protože jsem již měl programátor a můj první projekt s ATtiny13 fungoval dobře.

• Páječka
• Pájecí drát
• Prkénko
• Programátor AVR
• Napájení 5V nebo
• 4 AA dobíjecí

Software