Գոդոյի մեքենա. 4 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:47

Ի՞նչ է Գոդոյի մեքենան:

Դա մարդկային փորձի մի մասն է, որ մենք կարող ենք հայտնվել այնպիսի իրավիճակում, որը սպասում է մի բանի, որը կարող է ի վերջո տեղի ունենալ երկար սպասելուց հետո, կամ ընդհանրապես:

Գոդոյի մեքենան արևային էներգիայով աշխատող էլեկտրական «արվեստի» կտոր է, որը փորձում է որսալ այն հուսահատ զգացմունքները, որոնք ուղեկցում են, հավանաբար, անիմաստ սպասումով:

Անունը Սեմյուել Բեքեթի հայտնի «Սպասում է Գոդոյին» պիեսից է, որտեղ երկու տղամարդ սպասում են ինչ -որ Գոդոյի գալուստին, որը կարող է գալ վաղը, մյուս օրը կամ երբեք:

Այսպիսով, ինչ է անում Գոդոյի մեքենան:

1. 1. Հաշվի առնելով արևի մի փոքր շող, Joule Thief- ի շրջանը սկսում է լիցքավորել կոնդենսատորների բանկ:
2. 2. Մոտ 5 Վ լարման լիցքավորվելուց հետո Arduino Nano- ն սնուցվում է:
3. 3. Arduino- ն ստեղծում է 20-բիթանոց ճշմարիտ պատահական թիվ, որը ցուցադրվում է 4-բիթանոց LED բարում:
4. 4. Այս թիվը համեմատվում է մեկ այլ պատահական թվի հետ, որը բոլորին անհայտ է, որը պահվում էր eeprom- ից առաջին անգամ, երբ միացումն սկսեց գործել:
5. 5. Եթե հավասար է, սպասումն ավարտված է, մեքենան պահում է այս փաստը eeprom- ում և այսուհետ կանաչ LED- ն ու պիեզո ազդանշանը միանում են (եթե կա բավարար էներգիա):
6. 6. Եթե ոչ հավասար, հույս, հուսահատություն, կրկնում:

… Նաև, մեկ -մեկ գեներացվող թիվը լսելի է դառնում ազդանշանի միջոցով, այնպես որ դուք իրականում չեք մոռանում, որ ունեք Գոդոտ մեքենա:

Հաշվի առնելով, որ Գոդոյի թվին խփելու հավանականությունը 1 -ից 2^20 կամ մոտ մեկ միլիոնն է, և մեքենան այնքան էլ արագ չէ, հատկապես ձմռանը և աշնանը, այն գտնելու համար տարիներ կպահանջվեն: Ձեր Գոդո մեքենան կարող է նույնիսկ դառնալ ձեր ժառանգության մի մասը: Մինչ սպասում եք, որ այն փորձարկի հաջորդ թիվը, կարող եք երևակայել, թե ինչպես են ձեր հեռավոր մեծ թոռները վերջապես տեսնելու, որ այն գալիս է իր եզրակացությանը: Մի խոսքով, դա իդեալական նվեր է գալիք արձակուրդային սեզոնի համար:

Քայլ 1: Սխեմատիկ

Գոդոյի մեքենան բաղկացած է

-Joule Thief էներգիայի քաղիչ (Q1), որը լիցքավորում է 9x2200uF կոնդենսատորներ: Նրանց համար, ովքեր տառապում են հելեքսաֆոբիայով (ինդուկտորների ոչ ռացիոնալ մռայլություն, մինչդեռ կոնդենսատորներն ու դիմադրողները նման խնդիր չեն առաջացնում), մի՛ վախեցեք, քանի որ մեխանիկական ոլորուն չի պահանջվում. Միացումը ստեղծվում է միմյանց մոտակայքում տեղադրելով ստանդարտ կոաքսիալ ինդուկտորներ, ինչպես ցույց է տրված այստեղ 2 -րդ լուսանկար Հրաշալի հնարք:

-Դիսկրետ տրանզիստորային էներգիայի անջատիչ (Q2, Q3, Q4), որը միանում է 5V1- ով և անջատվում է 3.0V- ի սահմաններում: Գուցե ցանկանաք մի փոքր կարգավորել R2-R4- ը, եթե օգտագործում եք տարբեր (ընդհանուր նշանակության) տրանզիստորների տեսակներ:

-Էնտրոպիայի գեներատոր (Q6, Q7, Q8): Այս միացումն ուժեղացնում է միջավայրում առկա էլեկտրոնային աղմուկը միկրոավոլտից մինչև վոլտ մակարդակ: Այդ ազդանշանը նմուշառվում է քաոսի վրա հիմնված (կարդալու համար) պատահական թվերի գեներատոր սերմանելու համար: Կիթառի լարերի մի կտոր հանդես է գալիս որպես ալեհավաք:

-LED- բար `4 լուսադիոդով կամ 4 կարմիր առանձին լուսադիոդներով, պիեզո ազդանշանով և կանաչ լուսադիոդով:

Ուշադրություն դարձրեք, որ հոսանքի անջատիչի ելքը (Q4- ի կոլեկցիոներ) միացված է Arduino Nano- ի 5V կապին, ՈՉ VIN- ին:

Քայլ 2. Գոդոյի մեքենայի կառուցում

Շղթան կառուցեցի մի տախտակի կտորի վրա: Ոչ մի հատուկ բան այնտեղ չկա: 2V/200mA արեւային վահանակը մնացել է այլ նախագծից: Ապրանքանիշը Velleman- ն է: Հեշտ է այն բացել սուր դանակով, պտուտակների համար անցքեր փորել և այլն: Տախտակը և արևային վահանակը պտուտակված են երկու կտոր նրբատախտակի վրա, ինչպես ցույց է տրված նկարում: Գաղափարն այն է, որ արևային վահանակը կարող է տեղակայվել արևի ուղղությամբ պատուհանի վրա:

Քայլ 3. Կոդ. Պատահական թվեր քաոսից?

Ինչպե՞ս են կազմվում պատահական թվերը: Դե, դրանք պատրաստված են մաթեմատիկայի միջոցով:

Arduino- ի պատահական թվերի գեներատոր գործառույթը պատահական () օգտագործելու փոխարեն, ես որոշեցի գրել իմ սեփական Պատահական թվերի գեներատորը (RNG) ՝ պարզապես հաճույքի համար:

Այն հիմնված է լոգիստիկ քարտեզի վրա, որը դետերմինիստական քաոսի ամենապարզ օրինակն է: Ահա թե ինչպես է այն աշխատում.

Ենթադրենք x- ը 0-ից 1-ի միջև իրական արժեք է, ապա հաշվարկեք ՝ x*r*(1-x), որտեղ r = 3.9: Արդյունքը ձեր հաջորդ «x» - ն է: Կրկնել անվերջ: Սա ձեզ կտա 0 -ից 1 -ի միջև թվերի շարք, ինչպես առաջին նկարում, որտեղ այս գործընթացը սկսվում է x = 0.1 (կարմիր) և նաև x = 0.1001 (կապույտ) սկզբնական արժեքի համար:

Այժմ ահա սառը մասը. Անկախ նրանից, թե որքան մոտ եք ընտրում երկու տարբեր սկզբնական պայմաններ, եթե դրանք ճիշտ հավասար չեն, արդյունքում ստացված թվերի շարանը, ի վերջո, կշեղվի: Սա կոչվում է «Նախնական պայմաններից զգայուն կախվածություն»:

Մաթեմատիկական առումով քարտեզի x*r*(1-x) հավասարումը պարաբոլա է: Ինչպես ցույց է տրված 2-րդ նկարում, դուք կարող եք գրաֆիկորեն որոշել x- շարքը ՝ օգտագործելով այն, ինչ հայտնի է որպես սարդոստայնի կառուցվածք. Սկսեք x- ից հորիզոնական առանցքի վրա, գտեք գործառույթի արժեքը y առանցքի վրա, այնուհետև արտացոլեք 45-ի ուղիղ գծի վրա: աստիճանների անկյունը, որն անցնում է ծագման միջով: Կրկնել: Ինչպես ցույց է տրված կարմիր և կապույտ սերիաներին, նույնիսկ եթե սկզբում դրանք փակվել են, դրանք ամբողջովին շեղվում են մոտ 30 կրկնությունից հետո:

Հիմա, որտեղի՞ց է «r = 3.9» թիվը: Ստացվում է, որ r- ի ցածր արժեքների դեպքում մենք ստանում ենք ընդամենը երկու փոփոխական x- արժեք: R- պարամետրի բարձրացումն ինչ-որ պահի կփոխվի տատանումների 4, 8, 16 արժեքների միջև և այլն: Այս ճյուղավորումները կամ երկատումներն ավելի ու ավելի արագ են գալիս, քանի որ r- ն ավելանում է, այն, ինչ կոչվում է «քաոսի դեպի կրկնապատկման ժամանակաշրջան»: Հորիզոնական առանցքի վրա r- ով և ուղղահայաց համընկնում ունեցող բազմաթիվ x- կրկնություններով կհանգեցնի այն, ինչ հայտնի է որպես երկփեղկման հողամաս (3-րդ նկար): R = 3.9 -ի դեպքում քարտեզը լիովին քաոսային է:

Այսպիսով, եթե մենք հաշվարկում ենք բազմաթիվ x- թարմացումներ և դրանցից նմուշներ, ստանում ենք պատահական թիվ: Դե, ոչ, այս պահին դա կլիներ Կեղծ Պատահական համարի գեներատոր (PRNG), քանի որ եթե մենք միշտ սկսենք նույն սկզբնական արժեքից (զրոյից դուրս գալուց հետո), մենք միշտ կստանանք նույն հաջորդականությունը. aka դետերմինիստական քաոս: Այստեղ է, որ հայտնվում է էնտրոպիա գեներատորը, որը սերմնավորում է նյութատեխնիկական քարտեզը շրջակայքում հայտնաբերված էլեկտրական աղմուկից ստացված թվով:

Այլ կերպ ասած, պատահական թվերի գեներատորի կոդը դա անում է.

- Չափել լարումը էնտրոպիայի գեներատորի կողմից A0 կապում: Պահեք միայն 4 ամենաքիչ նշանակալի բիթերը:

- Տեղափոխեք այս 4 բիթերը «սերմ» արժեքի մեջ, կրկնել 8 անգամ ՝ 32-բիթանոց լողացող կետի սերմ ստանալու համար:

- Վերականգնել սերմը 0 -ից 1 -ի սահմաններում:

- Հաշվարկեք այս սերմերի միջինը և x- ը ՝ լոգիստիկ քարտեզի ներկա վիճակը:

- Առաջ քաշեք լոգիստիկ քարտեզը բազմաթիվ (64) քայլերով:

- Լոգիստիկ քարտեզի վիճակից հանեք մեկ բիթ ՝ ստուգելով աննշան տասնորդական:

- Այդ բիթը տեղափոխեք վերջնական արդյունքի:

- Կրկնեք բոլոր քայլերը 20 -ից բարձր:

Նշում. Կոդում Serial.println- ը և Serial.begin- ը նշված են: Հեռացրեք // սերիական մոնիտորի վրա գեներացված պատահական թվերը ստուգելու համար:

Fairիշտն ասած, ես վիճակագրորեն չեմ ստուգել պատահական թվերի որակը (օրինակ ՝ NIST թեստային հավաքակազմ), բայց դրանք, կարծես, նորմալ են:

Քայլ 4: Հիացեք ձեր Godot մեքենայով:

Վայելեք ձեր Godot մեքենան և խնդրում ենք կիսվել, մեկնաբանել և/կամ հարցնել, եթե ինչ -որ բան անհասկանալի է:

Մինչ սպասում եք, որ Գոդոյի համարը կգտնվի, խնդրում ենք քվեարկել այս Instructable- ի օգտին Made With Math մրցույթում: Շնորհակալություն

Մաթեմատիկա պատրաստած մրցույթում երկրորդ տեղը զբաղեցնող