Makina Godot: 4 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:17

Çfarë është një makinë Godot?

Partshtë pjesë e përvojës njerëzore që ne mund ta gjejmë veten në një gjendje duke pritur për diçka që mund të ndodhë përfundimisht pas një kohe të gjatë pritjeje, ose aspak.

Makina Godot është një pjesë e elektro-artit me energji diellore që përpiqet të kapë emocionin e dëshpëruar që shoqëron pritjen ndoshta të pakuptimtë.

Emri është nga shfaqja e famshme e Samuel Beckett Waiting for Godot, në të cilën dy burra presin ardhjen e një Godot të caktuar, i cili mund të mbërrijë nesër, pasnesër, ose kurrë.

Pra, çfarë bën Makina Godot?

1. 1. Duke pasur parasysh rrezet e diellit, një qark Joule Thief fillon të karikojë një bankë kondensatorësh.
2. 2. Pasi të karikohet në rreth 5V, Arduino Nano mundësohet.
3. 3. Arduino gjeneron një numër të vërtetë të rastit 20-bit, i cili tregohet në një shirit LED 4-bit.
4. 4. Ky numër krahasohet me një numër tjetër të rastësishëm, të panjohur për të gjithë, që u ruajt në eeprom herën e parë që qarku filloi.
5. 5. Nëse është e barabartë, pritja ka mbaruar, makina e ruan këtë fakt në eeprom dhe tani e tutje aktivizohen LED jeshile dhe sinjali piezo (nëse ka energji të mjaftueshme).
6. 6. Nëse jo i barabartë, shpresoni, dëshpëroni, përsërisni.

… Gjithashtu, herë pas here numri i gjeneruar bëhet i dëgjueshëm nga sinjali i sinjalit, kështu që në të vërtetë mos harroni se keni një Makinë Godot.

Duke pasur parasysh që probabiliteti për të goditur numrin Godot është 1 mbi 2^20 ose rreth një në një milion, dhe makina nuk është shumë e shpejtë, veçanërisht në dimër dhe vjeshtë, mund të duhen vite për ta gjetur atë. Makina juaj Godot madje mund të bëhet pjesë e trashëgimisë tuaj. Ndërsa prisni që ai të testojë numrin e ardhshëm, ju mund të fantazoni se si nipërit tuaj të mëdhenj të mëdhenj të largët mund ta shohin përfundimisht atë në përfundim. Me pak fjalë: është dhurata ideale për sezonin e ardhshëm të festave!

Hapi 1: Skema

Makina Godot përbëhet nga:

-Një korrës energjie Joule Thief (Q1) që ngarkon kondensatorë 9x2200uF. Për ata që vuajnë nga helixaphobia (një ankth irracional i induktorëve, ndërsa kondensatorët dhe rezistorët nuk paraqesin një problem të tillë), mos kini frikë pasi nuk kërkohet dredha -dredha manuale: bashkimi krijohet duke vendosur induktorë standard koaksial në afërsi të njëri -tjetrit siç tregohet këtu në Fotografia e 2 -të Truk i mrekullueshëm!

-Një ndërprerës diskret i energjisë (Q2, Q3, Q4), i cili ndizet dhe fiket në 5V1 në rreth 3.0V. Ju mund të dëshironi të rregulloni pak R2-R4 nëse përdorni lloje të ndryshme transistorësh (për qëllime të përgjithshme).

-Një gjenerator entropie (Q6, Q7, Q8). Ky qark përforcon zhurmën elektronike të pranishme në mjedis nga nivelet e mikrovoltave në volt. Ky sinjal më pas merret për të marrë një gjenerator të numrave të rastit të bazuar në kaos (lexo më tej). Një pjesë e telave të kitarës vepron si një antenë.

-Një LED-bar me 4 LED ose 4 LED të kuq të veçantë, një bio bio dhe një LED të gjelbër.

Vini re se dalja e ndërprerësit të energjisë (kolektori i Q4) është i lidhur me pin 5V të Arduino Nano, JO me pin VIN!

Hapi 2: Ndërtimi i Makinës Godot

Unë e ndërtova qarkun në një copë dërrase. Asgjë e veçantë atje. Paneli diellor 2V/200mA është një mbetje nga një projekt tjetër. Marka është Velleman. Easyshtë e lehtë të hapet duke përdorur një thikë të mprehtë, për të shpuar vrima për vida etj. Bordi qark dhe paneli diellor janë të dehur në dy pjesë kompensatë, siç tregohet në foto. Ideja është që paneli diellor mund të pozicionohet drejt diellit në një dritare të palëvizshme.

Hapi 3: Kodi: Numrat e rastësishëm nga kaosi?

Si bëhen numrat e rastësishëm? Epo, ato janë bërë me matematikë!

Në vend që të përdor funksionin e gjeneratorit të numrave të rastësishëm Arduino të rastësishëm (), vendosa të shkruaj gjeneruesin tim të numrave të rastit (RNG), vetëm për argëtim.

Ai bazohet në hartën logjistike, e cila është shembulli më i thjeshtë i kaosit përcaktues. Ja si funksionon:

Supozoni se x është një vlerë reale midis 0 dhe 1, atëherë llogaritni: x*r*(1-x), ku r = 3.9. Rezultati është 'x' juaj i radhës. Përsëriteni pafundësisht. Kjo do t'ju japë një seri numrash midis 0 dhe 1, si në foton e parë, ku ky proces fillon për vlerën fillestare prej x = 0.1 (e kuqe) dhe gjithashtu x = 0.1001 (blu).

Tani këtu është pjesa e lezetshme: pa marrë parasysh sa afër zgjidhni dy kushte fillestare të ndryshme, nëse ato nuk janë saktësisht të barabarta, seria e numrave që rezulton përfundimisht do të ndryshojë. Kjo quhet 'Varësia e ndjeshme nga kushtet fillestare'.

Matematikisht, ekuacioni i hartës x*r*(1-x) është një parabolë. Siç tregohet në figurën e 2-të, ju mund të përcaktoni në mënyrë grafike serinë x duke përdorur atë që njihet si konstruksion i rrjetës së rrjetës: filloni nga x në boshtin horizontal, gjeni vlerën e funksionit në boshtin y, pastaj reflektoni në një vijë të drejtë në 45 gradë kënd që kalon nëpër origjinë. Përsëriteni. Siç tregohet për serinë kuqe dhe blu, edhe nëse janë mbyllur fillimisht, ato ndryshojnë plotësisht pas rreth 30 përsëritjeve.

Tani, nga vjen numri 'r = 3.9'? Rezulton se për vlerat e ulëta të r, marrim vetëm dy vlera alternative X. Rritja e parametrit r do të kalojë në një moment në një lëkundje midis vlerave 4, 8, 16, etj. Këto degëzime ose bifurkacione vijnë gjithnjë e më shpejt me rritjen e r, në atë që quhet 'rruga e dyfishimit të periudhës drejt kaosit'. Një komplot me r në boshtin horizontal dhe shumë x-iterate të mbivendosura vertikalisht do të rezultojë në atë që njihet si një komplot bifurkimi (figura e 3-të). Për r = 3.9, harta është plotësisht kaotike.

Pra, nëse llogaritim shumë x-përditësime dhe marrim mostra prej tyre, marrim një numër të rastit? Epo jo, në këtë pikë do të ishte një gjenerator i Numrit Pseudo të Rastit (PRNG), pasi nëse fillojmë gjithmonë nga e njëjta vlerë fillestare (pasi dalim nga rivendosja), gjithmonë do të merrnim të njëjtën sekuencë; i njohur si kaos përcaktues. Këtu hyn gjeneratori entropi, i cili mbjell hartën logjistike me një numër të krijuar nga zhurma elektrike e gjetur në mjedis.

Me fjalë, kodi i gjeneruesit të numrave të rastit e bën këtë:

- Matni tensionin nga gjeneratori i entropisë në kunjin A0. Mbani vetëm 4 pjesët më pak të rëndësishme.

- Zhvendosni këto 4 bit në një vlerë 'farë', përsëritni 8 herë për të marrë një farë pike lundruese 32-bit.

- Rishpallni farën midis 0 dhe 1.

- Llogaritni mesataren e kësaj farë dhe x, gjendjen aktuale të hartës logjistike.

- Përparoni hartën logjistike në shumë (64) hapa.

- Nxirrni një bit të vetëm nga gjendja e hartës logjistike x duke kontrolluar disa dhjetore të parëndësishme.

- Zhvendoseni atë pjesë në rezultatin përfundimtar.

- Përsëritni të gjitha hapat mbi 20 herë.

Shënim: Në kod, Serial.println dhe Serial.begin janë të komentuara. Hiqni // për të kontrolluar numrat e rastësishëm të gjeneruar në monitorin serik.

Për të qenë i drejtë, unë nuk e kam kontrolluar statistikisht cilësinë e numrave të rastit (p.sh. suitë testi NIST), por ato duket se janë në rregull.

Hapi 4: Mrekullohuni në Makinën tuaj Godot

Shijoni Makinën tuaj Godot dhe ju lutemi ndani, komentoni dhe/ose pyesni nëse ka diçka të paqartë.

Ndërsa jeni duke pritur që numri Godot të gjendet, ju lutemi votoni për këtë Instructable në konkursin Made With Math! Faleminderit!

Vendi i dytë në konkursin e bërë me matematikë