Phyllotaxis: ბგერაზე რეაგირებადი LED-ინსტალაცია მზესუმზირის სპირალზე

მხატვარმა და პროგრამისტმა Jagi Natarajan-მა საკუთარ ბლოგზე Phyllotaxis-ის აწყობა დეტალურად აღწერა. ეს ბგერაზე რეაგირებადი LED-ინსტალაციაა, რომლის 89 მისამართიანი RGB დიოდი ფილოტაქსისის სპირალის უჯრედებშია მოთავსებული. ასეთი ორმაგი სპირალი მზესუმზირისა და სუკულენტების ცენტრში გვხვდება.

ფორმას Processing-ის მოკლე ესკიზი იძლევა: წერტილები რადიალურ ხაზზე ისმება და ყოველი მათგანი ოქროს კვეთის მზარდ ჯერადზე ბრუნავს. ასე მიღებული წერტილები მზესუმზირას უკვე მოგვაგონებს, იმავე წერტილების Voronoi-დაყოფა კი თესლის კოლოფს ჰგავს. იდეა მარტივი იყო: ყოველ უჯრედს საკუთარი სინათლე ჰქონოდა.

ესკიზიდან 3D-დაბეჭდილ კორპუსამდე

უჯრედების კიდეების მონაცემები Processing-იდან CadQuery-ით აწყობილ Python-ის სკრიპტში გადავიდა: კოდი უჯრედებს აერთიანებს, კედლებს უმატებს და თითოეულში LED-ის ზომის ხვრელს ამოჭრის. ნაწილები FreeCAD-ში დასრულდა დასამაგრებელი ხვრელებითა და თხელი სახის ფირფიტით; მის ქვეშ დაწებებული ნახევრად გამჭვირვალე ქაღალდი სინათლეს აბინდებს.

89 დიოდს STM32 blackpill-ის დაფა მართავს, SPI-ზე დაწერილი neopixel-დრაივერით. მცირე ჩარჩო „შეიდერის“ სტილში კოდის დაწერის საშუალებას აძლევს: საძიებო ცხრილი ყოველი LED-ის პოზიციას ერთეულოვან წრეზე ინახავს, ამიტომ ნახატები პოლარულ კოორდინატებში იწერება.

ბგერაზე რეაგირება

სინუსოიდური ტალღა, რომელიც კაშკაშს ცენტრიდან გარეთ აპულსირებს, ბგერაზე რეაგირებადი ვერსიის საფუძველი გახდა. STM32-ს მცურავი წერტილის მხარდაჭერა და ARM-ის DSP ინსტრუქციები აქვს, ამიტომ ფურიეს გარდაქმნა თვით დაფაზე სრულდება. ბგერა INMP441 ციფრული I2S მიკროფონიდან შემოდის, რაც ანალოგურ ხმაურს გამორიცხავს; დამუშავებას ARM-ის CMSIS ბიბლიოთეკა ახორციელებს, გაძლიერების კონტროლითა და სიხშირულ დიაპაზონებად დაყოფით.

მეორე ვერსია PCB-ებზე

პირველი კორპუსი, სადაც მიკროკონტროლერი და მიკროფონი perfboard-ზე იყო 3D-დაბეჭდილ ყუთში, ხმაურის მიმართ მგრძნობიარე აღმოჩნდა და LED-ები ციმციმებდნენ. ამან აიძულა, PCB-ის დაპროექტება ესწავლა; ახალ დაფაზე blackpill, მიკროფონი, ღილაკი და ლოგიკური დონის გადამყვანია.

2026 წლის დასაწყისში, საახალწლო წვეულებაზე ნამუშევრის ჩვენების შემდეგ, მან მეორე ვერსია ააწყო. 3D-დაბეჭდილი ფირფიტა PCB-ებმა ჩაანაცვლა, განლაგებას კი ხუთმაგი სიმეტრია შეემატა: დაფები ხუთეულებად იკვეთება, ამიტომ ერთნაირი ხუთი PCB რგოლად იკრიბება. ხელით შედუღება მოსალოდნელზე რთული აღმოჩნდა, რადგან neopixel-ის კონტაქტები კორპუსის ქვეშაა.

პროექტი შეჩერდა, სანამ 2026 წლის ზაფხულში Recurse Center-ის პროგრამირების რეტრიტზე მეგობარმა ცხელი ჰაერის შედუღების სადგურით შეერთებები არ დაასრულა. ეს ეგზემპლარი იქ, ინსტალაციად დარჩა: ახლა ის ESP32-ზე მუშაობს, firmware Rust-ზე გადაიწერა, კონტროლერი კი ლოკალურ საიტს ემსახურება, სადაც დამსწრეები საკუთარ ესკიზებსა და თამაშებს ტვირთავენ. მესამე ვერსია მოგვიანებით იგეგმება.