Появление структур всегда приводило меня в восторг. Больше всего мне нравится синхронизация сотен или тысяч светлячков. Сначала они вспыхивают нерегулярно, но по прошествии некоторого времени воздействуя друг на друга они начинают светиться одновременно. Это устройство моделирует светлячков при помощи микроконтроллеров. Обратите внимание, что каждый светлячок работает полностью автономно, синхронизация первоначально не запрограммирована. Это самоорганизующаяся система.
В версии NG использована маленькая печатная плата и RGB светодиод. Программное обеспечение Каждому светлячку соответствует определенное значение напряжения. Оно повышается с течением времен. Когда напряжение достигает определенного порога, светлячок вспыхивает, и напряжение сбрасывается на ноль. Если светлячок обнаруживает рядом другую вспышку, происходит небольшой скачок напряжения. Так он вспыхнет немного раньше, чем в прошлый раз. Многократный повтор этого приведет к тому, что все светлячки будут вспыхивать одновременно.
RGB светлячок выражает свое настроение цветом. Если все происходит синхронно, он будет вспыхивать спокойным и прохладным синим светом. Если обнаруживаемые им вспышки не синхронны, он почувствует себя некомфортно и цвет постепенно будет меняться на зеленый, желтый, красный.
Устройство
Это довольно простое устройство. Его главные части - это микроконтроллер, светочувствительный датчик (фоторезистор) и RGB светодиод. Датчик и R4 образуют делитель напряжения. Чтобы считывать значения датчика используются канал АЦП и 3 контакт контроллера. Устройство разработано под источник питания 5 В. Встроенный регулятор мощности отсутствует.
Детали
Вот список деталей нужных для изготовления одного светлячка.
- Печатная плата
- ATiny13
- RGB светодиод, 4000 mcd
- 8-штырьковая сокетка
- 3*100 Ом резисторы, R1, R2, R3
- 1*4,7 кОм резистор, R4
- Фоторезистор (LDR), 4-11 кОм
- Шарик для настольного тенниса
Существует много видов фоторезисторов. Я попробовал 2 разных, и оба работали нормально. Нужно только подобрать резистор R4, поскольку вместе с фоторезистором они образуют делитель напряжения. Подбирайте R4 с тем, чтобы он давал хороший диапазон напряжений и ограничивал при этом ток через фоторезистор. Мои последние эксперименты показали, что фототранзистор подходит даже лучше.
По сравнению с LDR у него отсутствует эффект запоминания и он откликается быстрее (~5 мс по сравнению с ~50 мс). Я выбрал SFH3310 и 100 кОм для R4. Когда вы выбираете светочувствительный датчик, следует помнить, что его спектральная чувствительность должна соответствовать чувствительности человеческого глаза (~400-700 нм).
Пайка
Сначала припаяйте разъемы питания. Когда на плате имеются разъемы типа папа и мама, легче подключить пару устройств в ряд.
Затем вставьте резисторы. R1-3 по 100Ом, R4 от 4 до 7 кОм (в зависимости от датчика).
Припаяйте их.
Обрежьте ножки.
Затем вставьте 8-штырьковую сокетку для контроллера. Обратите внимание, что выемка на сокетке смотрит вверх.
Припаяйте сокетку.
Теперь вставьте фоторезистор. Для фоторезистора направление полюсов не имеет значения. А для фототранзистора имеет! У фототранзистора одна ножка длиннее (эмиттер), а другая короче (коллектор). Длинная ножка соединяется с землей. Припаяйте все.
Теперь подготовьте светодиод. Мой был прозрачный, с линзой. Обработайте поверхность наждачкой. Так свет будет распространяться во всех направлениях.
RGB светодиод имеет четыре вывода. Я взял с общим катодом. 1. зеленый (короткий) 2. синий (длиннее) 3. земля (самый длинный) 4. красный (самый короткий) Немного отогните две внутренние ножки.
Вставьте светодиод. Первый вывод должен быть в квадратной контактной площадке. Самая длинная ножка по диагонали напротив нее. Припаяйте и его.
Теперь все должно выглядеть вот так, и мы почти закончили.
Просверлите в шарике для настольного тенниса 4 мм отверстие. При помощи напильника немного расширьте его. Попробуйте надеть шарик на светодиод. Прошейте контроллер и вставьте его в сокетку. Обратите внимание на выемку.
Вот окончательный результат, первый светлячок. Он готов к работе.
Проблемы
Есть несколько небольших проблем, которые я бы хотел уладить в следующей партии печатных плат.
- Я сделаю печатную плату немного больше, чтобы она была устойчивее.
- В устройстве нет фильтрующих по питанию конденсаторов (100 нФ и 100мкФ). Оно прекрасно работает и без них, но использовать их - хорошая привычка.
- Разъемы питания не защищены от переполюсовки. Я еще не знаю как это исправить.
Заключение
Игра с этими светлячками действительно зачаровывает. Она не похожа на большинство управляемых компьютером вещей, потому что она не детерминирована. Каждый раз будут появляться новые структуры, и система будет вести себя по-разному. Я рад, что эта плата показала себя хорошо. Это моя вторая разработка. Теперь я достаточно уверен, чтобы сделать большую партию печатных плат.
Ссылки
- Buy a kit at the Tinker Store
- Source and schematics (Eagle) rgb_firefly.zip
- Синхронизация светлячков (first version)
- Синхронизация светлячков (at Instructables)
