「ぶつかるLED」

「出窓」のアトラクション、モータ駆動系は「うるさい」という
ことで作ってみたのが2021年1月22日：出窓に「跳ねるLED」 。

この続きということで
「ぶつかるLED」を試してみました。

144個のテープLEDのを横にして「弾性衝突」を模倣します。
次から次とLED上に「衝突体」を送り出します。
最大個数は8。
LEDの点灯数(1～6)で質量を決めて、それぞれの速度から
衝突を模倣します。
押したり跳ね返ったり。
　　※動画じゃないと面白くないので、ちょい待って。


※取り急ぎyoutubeにアップロード
　　https://www.youtube.com/watch?v=8YOAyhjGTss
場所は仕事場の作業机。
カメラはリコーのGX100。
「出窓」に設置したときはもっとちゃんとアップします。

Arduino-UNOで動作します。
　　・ダウンロード - led_collision1.txt
　　　　　ファイルタイプを「.txt」としていますが、
　　　　　「.ino」にリネームしてください。

使ったライブラリは
　　　<Adafruit_NeoPixel.h>
LED表示データD12ピンに出力しています。

テープLEDが無くても、衝突体の様子をシリアル出力して
いますので、Arduinoだけで雰囲気を見てもらえるかと。
　　※シリアルモニターを115.2kBPSにして
　　　横幅を広く。

文字はLEDの色(256色)を変換して文字(!～0～A～a～)にしたもの。
最下行がLEDに表示されるデータになります。
25msごとに新たな表示データが出てきます。

※制御タイミング
25ms = 40Hzサイクルで
　・衝突体の移動
　・衝突のチェック
　・衝突体の消去（範囲を出た時）
　・新たな衝突体の作成
　・表示データの作成
　・シリアル出力データの作成
　・LEDテープへの表示データ出力
　・シリアルデータ出力
を行っています。
その処理時間をオシロで観察した波形です。


※参：タイミングを決めるタイマーについて。
LED表示データを送出する「LED.Show()」の中では割り込みが
禁止されて実行されます。
表示制御用のパルスのタイミングをソフトで作っているためです。

全体の制御タイミングを決めるのに「micros()」や「Mstimer2」
を使うと、LED.Show()の割り込み禁止期間が長い(今回は4msちょい)
ので、その間はタイマー割り込みが待たされるので時間遅れが生じます。
　　micros()はタイマー0のオーバーフロー割り込み 1.024ms周期
　　Mstimer2はタイマー2で1ms周期の割り込み
バックグランドの1.024msや1ms周期の割り込み処理が抜けるので
計時が遅れるわけです。

今回は16bitタイマーであるタイマー1を使って、40Hz=25ms周期の
割り込みが直接得られるようにしています。
　　※割り込みで処理しなくても25ms経過をチェックして
　　　（タイマー2のアウトプットコンペアフラグ）
　　　loop内で計時処理すれば良いのです。
　　　最初、Mstimer2でタイミングを作っていたので
　　　その絡みで割り込みが残りました。

※追記 (2021/4/29)

・衝突の発生がおもしろい。
　重い衝突体(LEDの数が多い max6)にはさまれた軽衝突体(LED数が
　少ない)が前後するのが興味深いかと。

・質量と速度は出発時に乱数で決めている。
　その頻度をどのように片寄らせれば良いかで
　見栄えが決まる。

・重衝突体が発生したら次は必ず軽衝突体になるように
　した。　軽い方の出現頻度が大きくなる。
　　　先のスケッチは重衝突体が連続することがあった。

・最大8個の衝突体が出てくる。
　　数が少ないときはゆっくりに。
　　重衝突体はゆっくりに。
　　軽衝突体は早く。
　　最後尾が離れたときは高速でぶつける。

こんな感じで新しい衝突体を作る「newobj()」関数を
手直ししてみました。
　　・ダウンロード - led_collision1a.txt
　　　　　ファイルタイプを「.ino」にリネームしてください。