Synkronisering av ildfluer: 7 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Har du noen gang spurt deg selv hvordan hundrevis og tusenvis av ildfluer kan synkronisere seg selv? Hvordan fungerer det, at de er i stand til å blinke alle sammen uten å ha en slags sjeffirefly? Denne instruktive gir en løsning og viser hvordan denne synkroniseringen kan oppnås. Jeg har alltid vært fascinert av selvorganisering av insekter. For et par år siden skrev jeg en Java-applet som simulerer en firkant på tusenvis av ildfluer. Det fungerte bra og var morsomt å se. Denne gangen har jeg gjort det i maskinvare. Kreditter for inspirasjon går til Keso og hans krukke med ildfluer https://www.instructables.com/id/E7U5HYMSVIEWP86SAL/. Noen kommentarer eller rettelser mottas med takk. Oppdatering 2008-09-12: Der er en ny versjon av ildfluene online på Synchronizing Firefly Howto. Den har en tilpasset PCB for hver ildflue. Og du kan kjøpe et sett i Tinker Store. Her er videoen:

Trinn 1: Slik fungerer det

Algoritmen Det som kan observeres er at ildfluene starter med tilfeldig blinking. Men etter hvert som tiden går, er de i stand til sakte å synkronisere med sine nærmeste naboer. Og disse naboene synkroniserer seg selv med sine naboer og så videre. Inntil hele treet eller hele dalen blinker i samme syklus. Og hva er det bra for? Den brukes til å tiltrekke seg andre prøver. Med alt det blinkende synkronisert er det mye lettere å finne en partner. En av de enkleste algoritmene for å forklare denne oppførselen går slik: Du har en verdi som holder kraften til å blinke. Etter hvert som tiden går vil denne kraften øke noe. Hvis strømmen når et visst nivå, blinker ildfluen og strømmen forbrukes. Hastigheten som kraften øker er nesten den samme for alle ildfluer. Så de har samme frekvens, men ikke det samme tidspunktet for å blinke. Mens ildfluen sakte lades med strøm, er det i stand til å oppdage et blits av en annen ildflue i nærheten. Det tilfører deretter en høyere verdi til effektverdien. En slags kraftforhøyelse, hvis du ønsker det. Det betyr at den neste blitsen vil skje tidligere enn den før. Og neste enda enda tidligere, til disse to blinker nøyaktig på samme tidspunkt og med samme hastighet. Du kan finne mer om denne algoritmen f.eks. her: Firefly Synchronization Ad Hoc Networks HardwareI bestemte meg for å bruke min tidligere instruerbare (programmerbare LED) som utgangspunkt. Den består av en mikrokontroller, en LED og en lysavhengig motstand (LDR). Det burde være nok til å simulere en enkel ildflue. Den er i stand til å blinke, se og telle. Jeg måtte bare endre programmet og retningen til LED og LDR. LED og LDR må plasseres på en måte slik at en ildfluekrets kan forstyrre en annen. Så en LDR må kunne "se" LED -en til en annen ildflue. Og den skal ikke bare se en nabo, men flere. Det kan gjøres ved å la LED og LDR peke opp fra bakken og bruke litt hvitt papir for å reflektere blitsene.

Trinn 2: Materialer og verktøy

For et rutenett på 5 x 5 ildfluer trenger du:

• 25 x 1K Ohm motstand
• 25 x 100 Ohm motstand
• 25 x LDR (lysavhengig motstand), f.eks. M9960
• 25 x LED, 1,7V, 20mA (reg, grønn, blå, hva du enn liker)
• 25 x ATtiny13, 1KB flash -RAM, 64 Bytes RAM, 64 Bytes EEPROM
• 25 x stikkontakter
• prototypebrett
• metalltråd

Kostnaden for en ildflue bør være omtrent 1,50 Euro hvis du får litt rabat ved bestilling i større antall. Stikkontaktene er bare nødvendige hvis programmene dine er buggy. Hvis du føler deg trygg på utviklingskunnskapene dine, kan du spare dem.;-) Du kan sikkert erstatte ATtiny-brikken med en hvilken som helst annen mikrokontroller som PIC, PICAXE eller BasicStamp for å nevne noen. Bare ta det minste og billigste du kan få. Jeg går med Atmel da jeg hadde programmereren allerede, og mitt første prosjekt med ATtiny13 fungerte helt fint. Verktøy

• Loddejern
• Loddetråd
• Brødbrett
• AVR programmerer
• 5V Strømforsyning eller
• 4 AA oppladbare

Programvare