Kybernetická korytnačka

Schéma zapojenia modulu elektromotorčekov (Jaroslav Kroczek | Amatérské Radio 12/1984)

Niekedy počas štúdia na Gymnáziu na Zápotockého ulici v Poprade, ČSSR (medzi 1985 a 1989, snáď v treťom ročníku: 1987-8?) sme s Majom v časopise Amatérské radio č. 12/1984 (autor: Jaroslav Kroczek) objavili návod na stavbu zariadenia, ktoré dokázalo "inteligentne" obchádzať nahmatané prekážky, chodiť po čiare a sledovať svetelné a zvukové signály. Už neviem ako, ale náš profesor elektrotechniky a systémov, Ing. Michal Gánovský, nás začal povzbudzovať, aby sme takú "kybernetickú korytnačku" zostrojili, pod jeho vedením, v rámci SOČ-ky (Stredoškolská odborná činnosť).

Práca na tomto projekte okrem iného znamenala, že zatiaľ čo naši ostatní spolužiaci sa nudili v normálnej učebni kreslením systémových diagramov, ja, Majo a neskôr aj Jano sme mohli pracovať na našej korytnačke vedľa, v elektrotechnickom laboratóriu. Vďaka projektu a výsadám z neho plynúcim sme si vyslúžili prezývku "korytnačky", ktorá bola podľa okolností buď príjemná (keď išlo o pochvaly), alebo boľavá (keď išlo o závisť).

...

Slávna "pätnátstka" bola nesmierne vzrušujúce miesto - meracie prístroje, osciloskopy, napájače, časti zariadení. Obzvlášť zaujímavé boli počítače, ktoré však na školách stále zaostávali za vývojom (doma som mal osembitový Sinclair ZX Spectrum, ktorý svojou stabilitou, ôsmymi farbami a množstvom softvéru predčil čokoľvek, čo sa našlo na gymnáziu). Najstaršie funkčné stroje, na ktorých sme sa učili základy strojáku (asembleru), boli primitívne osembitové mašinky zvané PMI-80. Mali len 1kB pamäte, malinké segmentové displeje a nedalo sa na nich robiť takmer nič, hoci niektoré šikovné hlavičky na ňom dokázali naprogramovať (v hexa kóde!) aj hry, ako napríklad čosi eufemisticky nazvané "tenis" (akýsi znak prechádzajúci z jednej strany displeja na druhú). Podstatne pokročilejším strojom bol PMD 85, ktorý už mal (čiernobiely) výstup na televízor, možnosť programovania v akomsi jednoduchom Basic-u, a tiež zopár hier. Slávny bol tým, že sa neustále prehrieval a potom blbol.

Pravda, v labáku sa nie vždy iba pracovalo. Na PMDčku existovala kópia sinclairovskej hry Manic Miner (hoci, kvôli horšej klávesnici, sa hrala ťažšie) na ktorej sme sa nesmierne vybláznili (preborníkom bol Meco). Okrem toho sme tam opravovali elektrónkové televízory, robili si vlastné plošáky a letovali. Raz tam ale niekto doniesol čosi úplne neelektronické - bola to loptička, ktorá sa nazývala "postrehová", pretože keď spadla na zem, odskočila nepredvídateľným smerom inde, než človek predpokladal. Tá gumená loptička totiž mala tvar kocky.

Priateľ Dodo Raček bol v istom zmysle štvrtou z troch "korytnačiek". Na projekte sa nezúčastňoval ale v mnohých ohľadoch bol šikovnejší ako my traja dohromady, a tak tiež mohol pracovať v labáku. Raz, bol som tam s ním zhodou okolností sám, sme si uzmysleli, že si vrámci oddychu zahádžeme tou postrehovou loptičkou. Stáli sme oproti sebe, súbežne s tabuľou, medzi radom okien a dverami vedúcimi na chodbu. Ako sa dalo predpokladať, jedna loptička, ktorú Dodo nechytil, rozbila okno, hneď vedľa katedry. Našťastie vedľa v učebni zarinčanie nepočuli, ale aj tak to bol hrozný trapas - hlavne kvôli dôvere, ktorú v nás profesor Gánovský mal. Neskôr sme prišli za ním, s dlhými nosmi, ospravedlniť sa. Sedel pri katedre, fúkal naňho vietor cez dieru skle, ale bol pokojný a iba nám doporučil, nech to dáme opraviť a už nikdy sa to neopakuje.

...

Pravdupovediac, korytnačku sme nikdy celkom nedokončili, pretože nám chýbalo niekoľko súčiastok, ktoré sa vtedy kupovali väčšinou na objednávku, ale i tak sa niektoré nedali zohnať.

# Kybernetická korytnacka

**Študijný odbor:** elektrotechnika
**Autori:** Tomáš Fülöpp, Michal Gánovský
**Škola:** Gymnázium Zápotockého ul. Poprad

---

## Zadanie práce
Prácu zadal Ing. Michal Gánovský.
Práca bola spracovaná na gymnáziu alebo doma vo voľnom čase.
**Konzultant:** —

---

## Poďakovanie
Ďakujeme inžinierovi Michalovi Gánovskému za ochotné vedenie pri vypracovaní tejto práce.

---

## Úvod
Čo je to vlastne kybernetika? Presná definícia, ktorú nájdeme v každej príručke technického smeru, je pre bežného človeka príliš odborná. Preto ju chceme priblížiť vlastnými slovami.

**Kybernetika je veda, ktorá sa zaoberá otázkami prenosu informácií, ich spracúvaním, riadením a reguláciou.**

To sa týka strojov, automatov, počítacov, ale aj živých organizmov a ľudskej spoločnosti.

Vznikla v polovici 20. storočia, najmä pre potreby vojenskej techniky počas druhej svetovej vojny. Je výsledkom spolupráce matematikov, fyzikov, fyziológov a logikov.

Za zakladateľa kybernetiky je považovaný **Norbert Wiener**, ktorý vydal v roku 1948 knihu *Kybernetika alebo riadenie a komunikácia u zvierat a strojov* (*Cybernetics: Control and Communication in the Animal and the Machine*).

Kybernetika sa delí na viacero častí:
- teoretickú,
- technickú,
- aplikovanú,
- biokybernetiku,
- geokybernetiku.

Naša práca sa sústreďuje na aplikáciu kybernetiky vo forme malej „hračky“ – **kybernetickej korytnačky**. Cieľom bolo ukázať princípy kybernetiky prostredníctvom elektronického zapojenia.

---

## Praktická časť

### Cieľ
Navrhnúť a zostrojiť zariadenie - korytnačku - ktoré sa dokáže pohybovať a reagovať na podnety (svetlo, zvuk, dotyk).

### Základné funkcie korytnačky
- pohyb vpred podľa svetelného zdroja,
- otáčanie pri nerovnovážnom osvetlení,
- zastavenie alebo zmena pohybu pri zakrytí snímačov,
- reakcia na stlačenie tlačidla (štart, stop).

### Elektronické zapojenie
Korytnačka bola navrhnutá s použitím integrovaných obvodov:
- **MH 7400** - hradlá NAND,
- **MH 7405** - invertory,
- **MH 7474** - bistabilné klopné obvody,
- **MH 7490** - čítacč,
- **MH 7406** - budiče.

Ďalej boli použité fotorezistory na detekciu svetla, tranzistory na spínanie motorov a drobné súčiastky (odpory, kondenzátory, diódy).

### Mechanická časť
Podvozok tvorí plastová doska v tvare korytnačky. Vpredu sú osadené dva fotorezistory - „oči“. Zadnú časť poháňajú dva malé jednosmerné motory cez prevodovky. Tretím bodom opory je gulôčkové koliesko.

Na hornej strane je panel s tlačidlami:
1. hlavný vypínač,
2. spínač štartu,
3. tlačidlo pre zastavenie.

### Princíp činnosti
Ak je osvetlenie oboch fotorezistorov rovnaké, korytnačka ide rovno vpred.
Ak je osvetlenie nerovnaké, rozdiel vyhodnotí logické zapojenie a korytnačka sa stočí na silnejšie osvetlenú stranu.
Ak sú snímace zakryté alebo je signál prerušený, motory sa zastavia.

### Schémy zapojenia
- **Obr. 1** - základné schéma zapojenia fotorezistorov a zosilnovačov,
- **Obr. 2** - logické zapojenie NAND hradiel,
- **Obr. 3** - prepojenie s motormi a napájaním.

(*Poznámka: obrázky boli súčasťou pôvodnej práce, tu sú popísané len slovne.*)

---

## Záver
Kybernetická korytnačka je jednoduchý model, ktorý dokazuje možnosti aplikácie kybernetiky v praxi. Na príklade malej hračky je možné ukázať, ako možno prenášať a spracúvať informácie, rozhodovať a riadiť pohyb zariadenia.

Práca zároveň ukázala možnosti integrovaných obvodov a elektronických prvkov, ktoré sa v tejto oblasti používajú.

---

## Literatúra
- Norbert Wiener: *Kybernetika alebo riadenie a komunikácia u zvierat a strojov*, 1948.
- Učebnice elektrotechniky pre stredné školy.
- Časopisy a články z oblasti kybernetiky a elektroniky.

---

## Obsah
- Zadanie práce
- Poďakovanie
- Úvod
- Praktická časť
- Záver
- Literatúra
- Obsah

Tomáš Fülöpp

Poprad, Czechoslovakia

• Zoskenovaná verzia práce
• Amatérské Radio č. 12/1984

• Áčkari z Gymnázia na Zápotockého ulici

• Stretávka 4.A 1989 GPZU Poprad