የአልጎሪዝም ማሽን - 13 ደረጃዎች (ከስዕሎች ጋር)

2024 ደራሲ ደራሲ: John Day | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-30 07:30

በኮሌጅ ደረጃ ለ 15 ዓመታት የኮምፒተር ሳይንስን አስተምሬያለሁ ፣ እና ምንም እንኳን ሙያዬ በፕሮግራም በኩል ቢሆንም ፣ ለመፈለግ እና ለመደርደር መደበኛ ስልተ ቀመሮችን ለመሸፈን አሁንም ብዙ ጊዜ አጠፋለሁ። ከማስተማር አንፃር ማዕከላዊው ጉዳይ የሂሳብ ውስብስብነት ነው -እያንዳንዱ አልጎሪዝም የተወሰነ መጠን ያለው ግብዓት ሲሰጥ ምን ያህል ጊዜ ይፈልጋል? ግን ብዙ ልዩነቶች አሉ። ለምሳሌ ፣ ስልተ ቀመሮቹ በተወሰኑ የግብዓት እሴቶች (ልክ እንደ መጠኑ) የተለያዩ የአሠራር ጊዜያት አሏቸው? በየትኛው ሁኔታዎች አንድ የመደርደር ስልተ -ቀመር ከሌላው ይመርጣሉ? እኛ ስለእነዚህ ጉዳዮች በአብስትራክት ውስጥ ብንወያይም ፣ የተለያዩ ስልተ ቀመሮች በተለያዩ ሁኔታዎች ውስጥ እንዴት እንደሚሠሩ ለማየት ቀላል መንገድ አለመኖሩን ሁልጊዜ ያሳስበኝ ነበር።

ግቦች

የዚህ ፕሮጀክት ዋና ዓላማዬ ተማሪዎች ስልተ ቀመሮችን በዓይነ ሕሊናቸው እንዲመለከቱ እና እንዲያስሱ በይነተገናኝ ማሳያ መፍጠር ነበር። በእሴቶች ድርድር (ኢንቲጀሮች) ላይ በሚሠሩ ስልተ ቀመሮች እራሴን ገደብኩ ፣ ስለዚህ የድርድር ይዘቶችን በዓይነ ሕሊናዎ ለማየት በአድራሻ የሚገለጽ የ RGB LED ን መጠቀም እችላለሁ። ድርድሩ 100 ንጥረ ነገሮች አሉት ፣ እና እያንዳንዱ ኢንቲጀር በቀስተደመና ቅደም ተከተል ወደ ቀለም የተቀረፀ ነው ፣ ስለዚህ ድርድሩ ሲደረደር ፣ በከፊል ሲደረደር ወይም በዘፈቀደ ሲታይ ወዲያውኑ ግልፅ ይሆናል። ከእሴቶቹ በተጨማሪ ፣ ግን ስልተ ቀመሩን የመቆጣጠሪያ ገጽታዎች በዓይነ ሕሊናዬ ለመመልከት መንገድ ፈልጌ ነበር - ለምሳሌ ፣ የትኞቹ የድርድር አካላት በአሁኑ ጊዜ እየተነፃፀሩ ወይም እየተለዋወጡ ነው።

የተወሰኑ ግቦች የሚከተሉት ናቸው

- የተለያዩ የፍለጋ እና የመደርደር ስልተ ቀመሮችን ያቅርቡ

- የአልጎሪዝም እድገትን በሚያሳይ መንገድ በድርድሩ ውስጥ ያሉትን እሴቶች በዓይነ ሕሊናዎ ይመልከቱ

- የአልጎሪዝም ቁጥጥርን ይመልከቱ; በተለይም ከግምት ውስጥ የሚገቡ ንጥረ ነገሮች።

- ተጠቃሚዎች ሁል ጊዜ የዘፈቀደ እሴቶችን ከማመንጨት ይልቅ የግቤት የውሂብ ንድፎችን እንዲመርጡ ይፍቀዱ

- ተጠቃሚዎች ፍጥነቱን እንዲቆጣጠሩ እና ስልተ ቀመሩን እንዲያቆሙ ይፍቀዱ

-ተጠቃሚዎች ምርጥ-ጉዳይ ፣ በጣም የከፋ ጉዳይ ፣ የአማካይ ጉዳይ ባህሪን (አልጎሪዝም-ተኮር) እንዲያስገድዱ ይፍቀዱ

- ስልተ ቀመር በሚቀጥልበት ጊዜ የእርምጃዎችን ብዛት ያሳዩ

ምስላዊነት

ከአካላዊ ንድፍ አኳያ የዚህ ፕሮጀክት በጣም አስደሳች ክፍል የድርድር እይታ ነው። ውሂቡን እና ቁጥጥርን እንዴት ማሳየት እንደሚቻል ፣ እና የማሳያ መሣሪያውን ራሱ እንዴት እንደሚገነባ ታገልኩ። ግቤ የውሂብ እሴቶችን እንደ ባለቀለም ክበቦች እና የመቆጣጠሪያ ነጥቦችን እንደ የውሂብ እሴቶች የሚያመለክቱ እንደ ቀለም ቀስቶች ለማሳየት ነበር። ከአንዳንድ ሙከራዎች በኋላ በእያንዳንዱ የውሂብ LED ላይ ክብ ጭንብል እና በእያንዳንዱ መቆጣጠሪያ LED ላይ ባለ ሦስት ማዕዘን ጭምብል በ 100 RGB LEDs (WS2812) በሁለት ትይዩ ጭረቶች በዲዛይን ላይ ተቀመጥኩ። ጭምብሉን 3 ዲ አምሳያ ከ 10 ጥንድ ክበቦች እና ከሶስት ማዕዘኖች ጋር ሠራሁ ፣ ከዚያ 3 ዲ ከእነዚህ ሞጁሎች 10 በድምሩ ለ 100 ክበቦች እና ለ 100 ትሪያንግሎች ታትሟል። የእኔ ጭንብል መጠን እና ክፍተት በአንድ ሜትር 100 LED ዎች ላላቸው ሰቆች የተነደፈ ነው። የ 3 ዲ አምሳያ ፋይሎች በዚህ መግለጫ ውስጥ በኋላ ቀርበዋል።

ኤሌክትሮኒክስ እና ማቀፊያ

ቀሪው መሣሪያ ከኤሌክትሮኒክስ እይታ አንጻር ቀጥተኛ ነው። ከሁለቱም የኤልዲዲ ሰቆች በተጨማሪ ፣ በርካታ ቅጽበታዊ አዝራሮች ፣ የ rotary encoder (ለፍጥነት መቆጣጠሪያ) እና ባለ 7 ክፍል ማሳያ (ደረጃዎችን ለማሳየት) አሉ። በብዙ አዝራሮች እና መቆጣጠሪያዎች ብዙ ፒኖችን ስለሚያጋልጥ እና በጣም ኃይለኛ ስለሆነ የ ESP32 ማይክሮ መቆጣጠሪያን ለመጠቀም መርጫለሁ። የሽቦ ስልቱን እሄዳለሁ ፣ ግን እሱ በጣም መሠረታዊ ነው። ያነሱ ፒኖችን ለመጠቀም ከፈለጉ በለውጥ መመዝገቢያዎች ብልጥ የሆነ ነገር ማድረግ ይችሉ ይሆናል።

የዚህን መሣሪያ ቅጥር በብዙ የተለያዩ ቅርጾች መገንባት ይችላሉ። እኔ መጀመሪያ ላይ እንደ ትልቅ አራት ማእዘን ሰሌዳ ከላይ ባለው የ LED ንጣፍ ፣ እና በመሃል ላይ የአዝራሮች ፍርግርግ ይመስለኝ ነበር። ያበቃሁበት ቅጽ በ 1960 ዎቹ የሕዋ-ዕድሜ ቴክኖሎጂ ዓይነት ተመስጦ ነው። እንዲሁም በአቀባዊ አቀማመጥ በ LED ሰቆች ሊገነቡት ይችላሉ። ወይም የ LED ክፍሉን በጣም ትልቅ ያድርጉት - ሙሉውን ግድግዳ ይሙሉ - በተለየ የቁጥጥር ፓነል።

ሶፍትዌር

የዚህ መሣሪያ ኮድ በ GitHub ላይ በነፃ የሚገኝ ሲሆን እንዴት እንደሚሰራ እና እንዴት እንደሚዋቀር በሰነድ ላይ የተቻለውን ሁሉ አድርጌያለሁ። እርስዎ የሚፈልጉት ብቸኛው ውጫዊ ቤተ -መጽሐፍት የ WS2812 ንጣፎችን ለማሽከርከር FastLED ነው።

አቅርቦቶች

ኤሌክትሮኒክስ

1 የ ESP32 ልማት ቦርድ (ለምሳሌ ፣

2 WS2812 ወይም ተመሳሳይ የ LED ንጣፎች ፣ ጥግግት 100 LEDs በአንድ ሜትር (ለምሳሌ ፣

1 ትሪያንግል “ጀምር” ቁልፍ (ለምሳሌ ፣

12 ቅጽበታዊ አዝራሮች (ለምሳሌ ፣ https://amzn.com/B01N4D4750) - ከፈለጉ የተለያዩ ቅርጾች

1 ጥቅል (20) ቀድሞ ያዘዙ የአዝራር ማያያዣዎች (ለምሳሌ ፣

1 ጥቅል JST አያያorsች (ለምሳሌ ፦

1 ሮታሪ ኢንኮደር (ለምሳሌ ፦

1 ቁልፍ ለ rotary encoder (ለምሳሌ ፣

1 የጥቅል ዱፖን ማያያዣዎች (ለምሳሌ ፣ https://amzn.com/B014YTPFT8) - የማሸብለያ መሣሪያውን እንዲሁ ማግኘት ተገቢ ነው።

1 በርሜል መሰኪያ (ለኃይል) (ለምሳሌ ፣

1 TM1637 7-ክፍል ቁጥራዊ ማሳያ (ለምሳሌ ፣

የሽያጭ እና የሽቦ ማርሽ

3 ዲ አምሳያ ፋይሎች

በ Thingiverse ላይ ለ 10-ብርሃን ሞጁሎች ጥንድ የ 3 ዲ አምሳያውን ማግኘት ይችላሉ-

www.thingiverse.com/thing:4178181

በጠቅላላው ለ 10 ሞጁሎች ይህንን ሞዴል አምስት ጊዜ ማተም ያስፈልግዎታል።

ሶፍትዌር

github.com/samguyer/AlgorithmMachine

ማቀፊያ

እንጨት ፣ ፕሌክስግላስ ፣ አይዝጌ ብረት ብሎኖች እና ብሎኖች

የማሰራጫ ቁሳቁስ። የእኔ ተወዳጅ ሊ ማጣሪያዎች #216 ሙሉ ነጭ ስርጭት ነው ፣ ግን ሌሎች አማራጮች አሉ። ተራ ነጭ ወረቀት እንኳን ጥሩ ሥራ ይሠራል።

ደረጃ 1: ስልተ ቀመሮች 101

ብዙ ሰዎች የኮምፒተር ሳይንስ በመሠረቱ የፕሮግራም ጥናት ነው ብለው ያስባሉ። ነገር ግን የዚህ መስክ እውነተኛ ልብ እና ነፍስ ስልተ ቀመሮች ናቸው - ችግሮችን ለመፍታት ስልታዊ አሠራሮችን ማጥናት እና ዋጋቸውን (በተለምዶ ፣ ለምን ያህል ጊዜ እንደሚወስዱ)። በመስክ ውስጥ ያሉ ሴሚናላዊ ቁጥሮች ፣ እንደ አላን ቱሪንግ ፣ አሎንዞ ቤተክርስቲያን እና ኤድገር ዲጅክስትራ ፣ ስለእነዚህ ሀሳቦች ከኮምፒውተሮች በፊት እያሰቡ ነበር ፣ እነሱም እንደነበሩ እናውቃለን።

አንድን የተወሰነ ችግር ለመፍታት የአልጎሪዝም ቁልፍ ባህሪው ዝርዝር እና ትክክለኛ ነው ፣ ስለሆነም አንድ ሰው እንዴት እንደሚሰራ ሳይረዳ መፍትሄ ለማግኘት ሊጠቀምበት ይችላል ፣ ደረጃዎቹን በሜካኒካዊ ፋሽን ብቻ ይከተሉ እና ትክክለኛውን መልስ ያገኛሉ። ይህንን የዝርዝር ደረጃ ስለሚያስፈልጋቸው ይህ በፕሮግራም ኮምፒተሮች እንዴት እንደሚረዳ ማየት ይችላሉ። አንድ ሰው የጎደሉትን ዝርዝሮች መሙላት ወይም ፍርድ መስጠት አይችልም ፣ አንድ ሰው በሚችልበት መንገድ።

ምን ያህል ጊዜ ይወስዳል?

ዝርዝር የአሠራር ሂደት ካለን በኋላ ተፈጥሯዊ ጥያቄ መልሱን ለማግኘት ምን ያህል ጊዜ ይወስዳል? ሥራውን በሚሠራው ላይ የሚመረኮዝ ስለሆነ (አንድ ሰው አንድን ነገር ከሱፐር ኮምፒውተር ጋር ምን ያህል በፍጥነት ማስላት እንደሚችል ያወዳድሩ) ላይ ስለሚመሠረት ተራ የጊዜ አሃዶችን መጠቀም አንችልም። በተጨማሪም ፣ እኛ ምን ያህል ውሂብ እንዳለን ላይ የተመሠረተ ነው። በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው ከመቶዎች ዝርዝር ይልቅ የአንድ ሚሊዮን ስልክ ቁጥሮችን ዝርዝር ለመፈለግ ረዘም ያለ ጊዜ ይወስዳል።

የአልጎሪዝም ዋጋን ለመግለጽ በመጀመሪያ አንድ “እርምጃ” ን በሚወክለው የአሠራር ሂደት ውስጥ አንዳንድ ክዋኔዎችን እንመርጣለን - ብዙውን ጊዜ ቀለል ያለ ነገር ፣ ለምሳሌ ሁለት ቁጥሮችን ማወዳደር ወይም ማከል ፣ ይህ ለማድረግ የተወሰነ ጊዜ ይወስዳል። ከዚያ የተወሰኑ የውሂብ ንጥሎች ቁጥር ስልተ ቀመሩን ምን ያህል እርምጃዎችን እንደሚወስድ የሚገልፅ ቀመር እናወጣለን። ለታሪካዊ ምክንያቶች ፣ እኛ ሁል ጊዜ የምንጠቀመው የመረጃ ንጥሎችን ብዛት በካፒታል ኤን ነው።

ለምሳሌ ፣ በ N ስልክ ቁጥሮች ዝርዝር ውስጥ መፈለግ N እርምጃዎችን ይወስዳል። በዝርዝሩ ውስጥ ሁለት ጊዜ መመልከት 2N እርምጃዎችን ይወስዳል። እነዚህ ሁለቱም የመስመር ጊዜ ስልተ ቀመሮች ተብለው ይጠራሉ - አጠቃላይ የእርምጃዎች ብዛት አንዳንድ የግብዓት መጠን ብዙ ነው። ሌሎች ስልተ ቀመሮች ባለአራት (N ካሬ ጊዜ) ወይም ኪዩቢክ (N ኩብ) ወይም ሎጋሪዝም (ሎግ N) ወይም የእነዚህ ጥምር ናቸው። አንዳንድ በጣም አስቸጋሪ የሆኑ የሂሳብ ችግሮች የማብዛት ጊዜ ስልተ ቀመሮችን (2^N) ይፈልጋሉ።

ደህና ፣ ታዲያ ምን?

የውሂብ ንጥሎች ቁጥር N አነስተኛ ሲሆን ብዙም ግድ የለውም። ለምሳሌ ፣ ለ N = 10 ፣ 10N ያ ስም እንደ N አራት ካሬ ነው። ግን ስለ N = 1000? ወይም N = 1000000? አንድ ሚሊዮን ካሬ በጣም ትልቅ ቁጥር ነው። በጣም ፈጣን በሆነ ኮምፒተር ላይ እንኳን ፣ ግብዓቱ በቂ ከሆነ አራት ማዕዘን አልጎሪዝም ረጅም ጊዜ ሊወስድ ይችላል። የርቀት ስልተ ቀመሮች የበለጠ ችግር ፈጥረዋል - ለ N = 50 አንድ ገላጭ ስልተ ቀመር እያንዳንዱ እርምጃ አንድ ናኖሴኮንድ (1 ቢሊዮንኛ ሰከንድ) በሆነበት ኮምፒተር ላይ እንኳን ለመጨረስ ሁለት ሳምንታት ይወስዳል። ኦው!

በመለኪያው ሌላኛው ጫፍ እኛ በጣም ፈጣን የሆኑ ሎጋሪዝም የጊዜ ስልተ ቀመሮች አሉን። የምዝግብ ማስታወሻ ጊዜ ከትርፍ ጊዜ ተቃራኒ ነው - የተሰጠው የግቤት መጠን N ፣ የእርምጃዎች ብዛት በቀመር 2^T = N. ለምሳሌ ፣ የእኛ የግቤት መጠን አንድ ቢሊዮን ከሆነ ፣ ከዚያ የምዝግብ ማስታወሻ ጊዜ ስልተ ቀመር 30 ብቻ ይፈልጋል ደረጃዎች ፣ ከ 2^30 = 1, 000, 000, 000. ያ እንዴት ጣፋጭ ነው?! ??!

እርስዎ ሊገርሙ ይችላሉ ፣ ስለ ሚሊዮኖች ወይም ቢሊዮኖች የግብዓት መጠኖች ማን ያስባል? እስቲ አስበው በፌስቡክ ላይ ስንት ተጠቃሚዎች አሉ? በ Google ስንት የድር ገጾች ጠቋሚ ተደርገዋል? በሰው ጂኖም ውስጥ ስንት መሠረት ጥንድ አለ? ወደ የአየር ሁኔታ ማስመሰል ስንት ልኬቶች ይሄዳሉ?

ደረጃ 2 - ስልተ ቀመሮች

የአልጎሪዝም ማሽን በአሁኑ ጊዜ የሚከተሉትን ስልተ ቀመሮች ተግባራዊ ያደርጋል። ሁለቱ የፍለጋ ስልተ ቀመሮች (በዝርዝሩ ውስጥ የተወሰነ እሴት ያግኙ) ፣ ቀሪዎቹ ስልተ ቀመሮችን (እሴቶቹን በቅደም ተከተል ያስቀምጡ) ናቸው።

መስመራዊ ፍለጋ

ከመጀመሪያው ጀምሮ የእሴቶችን ዝርዝር አንድ በአንድ ይፈልጉ። መስመራዊ ጊዜ ይፈልጋል።

የሁለትዮሽ ፍለጋ

አንድን ዝርዝር በተደጋጋሚ በግማሽ በመከፋፈል ይፈልጉ። የምዝግብ ማስታወሻ ጊዜ ይፈልጋል ፣ ግን ዝርዝሩ እንዲሠራ መደርደር አለበት።

የአረፋ ዓይነት

በቅደም ተከተል የሌሉ አጎራባች አባሎችን በተደጋጋሚ የሚለዋወጥ ዝርዝርን ደርድር። አራት ማዕዘን ጊዜ ይጠይቃል።

የማስገባት ዓይነት

አስቀድመው በተደረደሩ እሴቶች ዝርዝር ውስጥ እያንዳንዱን ንጥረ ነገር በትክክለኛው ቦታ ላይ በማስቀመጥ ዝርዝር ደርድር። አራት ማዕዘን ጊዜ ይጠይቃል።

አፋጣኝ

ዝርዝሩን በግማሽ በመከፋፈል እና ሁሉንም እሴቶች ከመካከለኛው በታች ወደ መጀመሪያው ግማሽ ፣ እና ከመካከለኛው የሚበልጡትን እሴቶች ሁሉ ወደ ሁለተኛው አጋማሽ በማዛወር ዝርዝሩን ደርድር። በተግባር ፣ እኛ ሚዲያንን በብቃት ማግኘት አንችልም ፣ ስለሆነም በዘፈቀደ ዋጋን እንመርጣለን። በውጤቱም ይህ ስልተ ቀመር በጣም በከፋ ሁኔታ አራት ማዕዘን ሊሆን ይችላል ፣ ግን በተለምዶ N * logN ጊዜ ይፈልጋል።

ዓይነትን አዋህድ

አንድን ዝርዝር በግማሽ በመከፋፈል ፣ ሁለቱን ግማሾችን ለየብቻ በመለየት (የውህደት ዓይነትን በመጠቀም) ፣ እና በመቀጠል እሴቶቹን በማዋሃድ አንድ ላይ ማዋሃድ። ሁልጊዜ N * logN ጊዜ ይፈልጋል።

ክምር ዓይነት

ክምር ተብሎ የሚጠራ የውሂብ መዋቅር በመገንባት ዝርዝሩን ደርድር ፣ ይህም በመዝገብ ጊዜ ውስጥ ትንሹን እሴት እንዲያገኙ ያስችልዎታል። ሁልጊዜ N * logN ጊዜ ይፈልጋል።

ቢቶኒክ ዓይነት

ድርድርን እና ፈጣንን ከማዋሃድ ጋር ተመሳሳይ ፣ ዝርዝሩን በግማሽ ይከፋፍሉ ፣ ግማሾቹን ይለዩ እና እንደገና ያዋህዷቸው። ይህ ስልተ ቀመር N * logN * logN ጊዜን ይፈልጋል ፣ ግን ለማነፃፀር ቀላል የመሆኑ ጠቀሜታ አለው።

ደረጃ 3 የ LED አሞሌ 3 -ል ጭምብል ያትሙ

የ LED አሞሌን ለመገንባት የመጀመሪያው እርምጃ መብራቶቹን ቅርፅ የሚሰጠውን ጭንብል በ 3 ዲ ማተም ነው። እያንዳንዱ ሞጁል የድርድር አሥር ክፍሎችን ፣ 10 እሴቶችን (ክበቦችን) እና 10 አመላካቾችን (ሶስት ማእዘኖችን) ይሸፍናል ፣ ስለዚህ በአጠቃላይ 10 ሞጁሎች ያስፈልግዎታል። እዚህ የማቀርበው የ STL ፋይል የሞጁሉን ሁለት አጋጣሚዎች ይ containsል ፣ ስለዚህ አምስት የህትመት ዑደቶችን ማድረግ ያስፈልግዎታል። እኔ በጣም ጥሩው 3 -ል አታሚ የለኝም ፣ ስለሆነም ፋይል እና የአሸዋ ወረቀት በመጠቀም በእነሱ ላይ በእጅ ማፅዳት ነበረብኝ። በጣም አስፈላጊው ነገር ክብ እና ባለ ሦስት ማዕዘን ቀዳዳዎች ንፁህ ናቸው።

በፎቶዎቹ ውስጥ የእኔን የሙከራ ቅንብር ያያሉ - ሁለቱን የ LED ቁርጥራጮችን ቀድጄ ከማይክሮ መቆጣጠሪያ ጋር ወደ ዳቦ ሰሌዳ አያያዝኳቸው። ይህ እርምጃ አስፈላጊ አይደለም ፣ ግን መከለያውን መሰብሰብ ከመጀመሬ በፊት እንዴት እንደሚመስል ለማየት ፈልጌ ነበር። በሁለቱ የ LED ቁርጥራጮች ላይ ጭምብል ሞጁሎችን አሰልፍሁ እና በዘፈቀደ ቀለሞች ቀለል ያለ ንድፍ አወጣሁ። በተሰራጨው ቁሳቁስ ቅርጾች እና ቀለሞች በእውነቱ ብቅ ይላሉ።

ደረጃ 4 የ LED አሞሌ አማራጮች

ይህንን ፕሮጀክት መጀመሪያ ስጀምር የ LED ጭምብልን ለመሥራት ሌሎች መንገዶችን ሞከርኩ። 3 ዲ አታሚ ከሌለዎት ከእነዚህ አማራጮች ውስጥ አንዱን ግምት ውስጥ ማስገባት ይችላሉ። እውነት እላለሁ - እነዚህን ክፍሎች መሥራት ትልቅ ሥቃይ ነው።

ለክበቦቹ ፣ በትክክል 13 ሴ.ሜ የሆነ የናስ ቱቦ ገዛሁ ፣ እሱም በትክክል 1 ሴንቲ ሜትር የሆነ ዲያሜትር። እኔ ወደ አንድ መቶ 1 ሴ.ሜ ክፍሎች እቆርጣለሁ እና ከዚያም ነጭ ቀለም ቀባኋቸው።

ለሶስት ማዕዘኖቹ ፣ ከሚጣል መጋገሪያ ፓን የተቆረጠውን ከባድ ክብደት ያለው የአሉሚኒየም ፊውል ተጠቀምኩ። እኔ ከእንጨት ሦስት ማዕዘን ቅርፅ ሠርቻለሁ ፣ ከዚያም አጭር ፎይልን በቅጹ ዙሪያ ጠቅልዬ እቀዳቸዋለሁ። እንደገና ፣ ከእነዚህ ነገሮች ውስጥ መቶ ያስፈልግዎታል ፣ ስለዚህ የተወሰነ ጊዜ እና ትዕግስት ይጠይቃል።

ደረጃ 5 የ LED አሞሌ ማቀፊያ

የእኔ ቅጥር በጣም ቀላል ነው -ለጎኖቹ ሁለት እንጨቶች እና ለላይ እና ለታች ሁለት የ plexiglass ቁርጥራጮች። ሁሉም ክፍሎች ርዝመታቸው 102 ሴ.ሜ ነው (ለኤሌዲዎቹ 1 ሜትር ፣ ሽቦውን ለማስተናገድ ትንሽ ተጨማሪ)። ለኤዲዲ ሰቆች ቦታ ለመስጠት ጎኖቹ ከ 1 ሴ.ሜ ትንሽ ከፍ ሊሉ ይገባል። ቁርጥራጮቹን ከቆረጥኩ በኋላ ለ ‹ፕሌክስግላስ› ስፋቱን ለመለካት በመካከላቸው ያለውን 3 -ል የታተሙ ጭምብል ቁርጥራጮችን አጣበቅኩ። የአሞሌውን ወርድ እና ርዝመት ሁለት የ plexiglass ቁርጥራጮችን ይቁረጡ። በመጨረሻ ፣ ጭምብል ላይ ለመገጣጠም የማሰራጫውን ቁሳቁስ አንድ ቁራጭ ይቁረጡ።

ለማሰራጨት ሊ ማጣሪያዎችን #216 (ሙሉ ነጭ ስርጭት) በእውነት እወዳለሁ። ብዙ ብርሃን ሳይጠፋ ስርጭትን እንኳን የሚሰጥ ቀጭን የፕላስቲክ ወረቀት ነው። ግን ውድ ዕቃዎች ናቸው። አንዳንድ ጊዜ ትናንሽ ሉሆችን በመስመር ላይ ለሽያጭ ማግኘት ይችላሉ ፣ ግን አንድ ሙሉ ጥቅል ወደ $ 125 ዶላር ይመልስልዎታል። አንዳንድ ሌሎች አማራጮች ነጭ ወረቀት ወይም ሌላ ዓይነት የሳቲን ወይም የቀዘቀዘ ፕላስቲክ ናቸው። ተወዳጅ ምርጫ ቀጭን የፕላስቲክ መቁረጫ ምንጣፎች ነው።

የ LED አሞሌውን ከመሰብሰብዎ በፊት ተገቢዎቹን ማያያዣዎች በ LED ሰቆች የተሸጡ መሆናቸውን ያረጋግጡ። ብዙ ሰቆች በቅድመ-መሸጫ እርሳሶች ይመጣሉ ፣ ስለዚህ እነዚያን ብቻ መጠቀም ይችላሉ።

የላይኛውን የፕሌክስግላስ ክፍልን በእንጨት ጎኖች ላይ በማጠፍ ስብሰባውን ጀመርኩ (ፎቶውን ይመልከቱ)። ከዚያ ገልበጥ አድርጌ አሰራጭኩት እና የ 10 ጭምብል ቁርጥራጮችን ተከትዬ አሰራጭኩት። አንዴ በክፍተቱ ደስተኛ ከሆንኩ ከጥቂት ነጠብጣቦች ጋር በሙጫ ሙጫ በቦታው እሰካቸዋለሁ።

በመቀጠልም ሁለቱን የ LED ቁርጥራጮቹን ጭምብል አናት ላይ ጎን ለጎን ያድርጓቸው። ኤልዲዎቹ ወደ ታች መሄዳቸውን ያረጋግጡ እና እያንዳንዱ የ LED መስመር ጭምብል ውስጥ ካለው ተጓዳኝ ቀዳዳ ጋር ያረጋግጡ። የ LED ቁርጥራጮችን በቦታው ለመያዝ አንዳንድ ትኩስ ሙጫ ወይም ቴፕ ያክሉ። በመጨረሻም ፣ የ plexiglass የኋላ ቁራጭ ላይ ይከርክሙት።

የሙከራ ንድፍን ያሂዱ። ጥሩ ሥራ! በጣም ከባድ የሆነውን ክፍል ፈጽመዋል!

ደረጃ 6 የቁጥጥር ፓነል

የቁጥጥር ፓነል በጣም የፈጠራ ነፃነትን የሚሰጥ አካል ነው። ከ LED አሞሌ ጋር ሁሉንም መቆጣጠሪያዎችን እና ኤሌክትሮኒክስን ብቻ መያዝ አለበት። በጣም ቀላሉ ንድፍ አራት ማእዘን ቦርዶች ነው -ለአዝራሮች እና ለቁጥጥሮች ቀዳዳዎችን ይቆፍሩ እና የ LED አሞሌውን ያያይዙ። አንድ ዓይነት የእንፋሎት / የኋላ ዘመናዊ እይታን ለመስጠት እንጨትን ፣ ፕሌክስግላስን እና ሌሎች ቁሳቁሶችን ማዋሃድ እወዳለሁ። በዚህ ሁኔታ ፣ ዋናውን የአልጎሪዝም ምርጫ ቁልፎች ለመያዝ እና ቀሪውን ኤሌክትሮኒክስ ለመያዝ የእንጨት አሞሌን ለመቁረጥ አንድ ከባድ የ plexiglass ቁራጭ እቆርጣለሁ። የመጫወቻ ማዕከል አዝራሮችን መጠን ለማዛመድ ቀዳዳዎችን ቆፍሬያለሁ። ሽቦው በጀርባው ላይ ያሳያል ፣ ግን ወድጄዋለሁ!

እንዲሁም ለ 7-ክፍል ማሳያ ፣ ለ rotary encoder እና ለአንዳንድ ሽቦዎች ቦታን ቆፍሬያለሁ። የ LED አሞሌን ለመያዝ ከላይ አንድ ዳዶ እቆርጣለሁ።

ደረጃ 7 - የአዝራር ማሰሪያ

ብዙ አዝራሮችን ማገናኘት እውነተኛ ህመም ሊሆን ይችላል። እንደ እድል ሆኖ ፣ የመጫወቻ ማዕከል ማሽኖችን የሚሠሩ ሰዎች እርስዎ ሊጠቀሙባቸው የሚችሏቸውን አንዳንድ መደበኛ ማያያዣዎችን አምጥተዋል። እያንዳንዱ የአዝራር አያያዥ ገመድ ሁለት ሽቦዎች አሉት ፣ አንደኛው ለቪሲሲ እና አንዱ ለመሬት። አንድ ጫፍ በአዝራሩ ጀርባ ላይ ያሉትን እርሳሶች የሚገጣጠሙ የስፓይድ ማያያዣዎች አሉት - መሬቱን ከ “በተለምዶ ክፍት” መሪ ፣ እና ቪሲሲን ወደ “የተለመደው” መሪ ያያይዙ። በዚህ ውቅረት ውስጥ ተጠቃሚው አዝራሩን ሲገፋ ወረዳው ይጠናቀቃል እና ማይክሮ መቆጣጠሪያው በተጓዳኙ የግብዓት ፒን ላይ HIGH ን ያነባል።

የኬብሉ ሌላኛው ጫፍ የ JST አያያዥ (ትንሹ ነጭ ነገር) አለው። ስለ እነዚህ አያያ niceች ጥሩ የሆነው በአንድ መንገድ ወደ መያዣው ውስጥ መግባታቸው ብቻ ነው ፣ ስለሆነም በድንገት ቪሲሲን እና መሬት የሚቀለብሱበት መንገድ የለም።

እኔ ያደረግሁት ለእነዚህ አያያ aች ትንሽ ማሰሪያ መገንባት ነው። በተከታታይ የ JST መያዣዎችን በፕሮቶቦርድ ቁራጭ ላይ ሸጥኩ እና ከዚያ ወደ ማይክሮፎን ተቆጣጣሪው ውስጥ ወደሚገባኝ ወደ ዱፖን ማያያዣዎች ሽቦዎችን እመልሳለሁ። ቀዩ ሽቦ የቪሲሲ መስመር ነው ፣ እና ከሁሉም የ JST መያዣዎች ጋር ይገናኛል። ሰማያዊ ሽቦዎች ለእያንዳንዱ አዝራር የተለዩ ናቸው።

ደረጃ 8 ሮታሪ ኢንኮደር

የ rotary encoder ተጠቃሚው የአልጎሪዝም ስልቱን ፍጥነት እንዲቆጣጠር ያስችለዋል። ለሁለቱም የውሂብ መስመሮች (ቢጫ ሽቦዎች) የሚጎትቱ ተከላካዮችን የሚያካትት እንደ መገንጠያ ሰሌዳ የሚመጣ ሞዱል እጠቀማለሁ። ይህ እንዲሁ አዝራር ሆኖ ይከሰታል ፣ ግን እኔ ያንን ባህሪ አልጠቀምም። ሌሎቹ ሁለት ሽቦዎች ቪሲሲ እና መሬት ናቸው። እኔ ደግሞ ጥሩ የስብ እብጠት አግኝቻለሁ።

ከፖቲዮሜትር በተቃራኒ ስለ ሮታሪ ኢንኮደር የምወደው ፣ ማሽከርከርን (በሰዓት አቅጣጫ በተቃራኒ ሰዓት አቅጣጫ) ወደ ማይክሮ መቆጣጠሪያው ምልክት ማድረጉ ነው ፣ ስለዚህ እሴቱ እንዴት እንደሚተረጎም መለወጥ ቀላል ነው። ለምሳሌ ፣ ተጠቃሚው በፍጥነት በሚሽከረከርበት ጊዜ የፍጥነት ስሜትን (እንደ አይጥ) መስጠት ይችላሉ።

ደረጃ 9: 7-ክፍል ማሳያ

እዚህ ብዙ ለማለት አይደለም። እነዚህ ነገሮች በሁሉም ቦታ ናቸው። ኤልኢዲዎች የሚቆጣጠሩት TM1637 በሚባል ቺፕ ሲሆን ይህም በማይክሮ መቆጣጠሪያ አማካኝነት በቀላል ተከታታይ ፕሮቶኮል በኩል ይገናኛል። እኔ ምን ቁጥር ማሳየት እንደምፈልግ እንድነግረው የሚያስችለኝን ነባር ቤተ -መጽሐፍት እጠቀማለሁ ፣ እና ቀሪውን ያደርጋል።

ጀርባው አራት ፒኖች አሉት - ቪሲሲ ፣ መሬት እና ሁለት ሽቦዎች ለተከታታይ ፕሮቶኮል። ከማይክሮ መቆጣጠሪያው ጋር ካለው ተጓዳኝ የዱፖን ማገናኛ ጋር የሚገናኝ የ 4 ፒን ራስጌን ሸጥኩ።

ደረጃ 10 ዋና መቆጣጠሪያ ቦርድ

ዋናው የመቆጣጠሪያ ቦርድ ማይክሮ መቆጣጠሪያውን ራሱ እና ሁሉንም አያያ toች ወደ መቆጣጠሪያዎች (አዝራሮች ፣ ማሳያ ፣ ኤልኢዲዎች) ያኖራል። ማይክሮ መቆጣጠሪያው ብዙ የኮምፒተር ኃይል እና ማህደረ ትውስታን የሚሰጥ እና ብዙ ፒኖችን የሚያጋልጥ ESP32 ነው። ሽቦው በጣም መደበኛ ነው ፣ ግን ጥቂት አስደሳች ነጥቦችን እጠቁማለሁ።

ማሳሰቢያ -የፒን ውቅርዎ ከእኔ ጋር እንዲመሳሰል ዋናውን ሰሌዳ ማገናኘት ከመጀመርዎ በፊት ኮዱን (https://github.com/samguyer/AlgorithmMachine) መመልከት ይፈልጉ ይሆናል።

ለሥልጣን በቦርዱ ላይ በርሜል መሰኪያ ሸጥኩ ፣ እና ሁለት የበሬ የመዳብ ሽቦዎችን ከቦርዱ ኃይል እና ከመሬት ሐዲዶች ጋር አገናኘሁ። ምክንያቱ የ LED አሞሌ ብሩህነት ከፍ ከተደረገ ብዙ ኃይልን መሳል ይችላል ፣ እና ያንን ሁሉ ኃይል በማይክሮ መቆጣጠሪያ ላይ ባለው የዩኤስቢ አያያዥ በኩል መሳብ አልፈልግም።

የአዝራር ሽቦውን ለማቃለል ከማይክሮ መቆጣጠሪያ (ከቦርዱ የላይኛው ጎን እንደሚታየው) መላውን ጎን ከወንድ ወደ ሴት የቀኝ ማዕዘን ራስጌን ሸጥኩ። የ “ዱፖን” አያያ theች ከአዝራር ማሰሪያ መሰኪያ በቀጥታ ወደዚህ ራስጌ።

አስፈላጊ -የአዝራሮቹ (ቀይ ሽቦ) ኃይል በማይክሮ መቆጣጠሪያ ላይ ካለው 3.3 ቪ የኃይል መስመር ጋር መገናኘት አለበት። ESP32 የ 3.3 ቪ ቺፕ ነው ፣ ስለሆነም 3.3V ምንጮች ብቻ ከመረጃ ፒኖች ጋር መያያዝ አለባቸው።

ማይክሮ መቆጣጠሪያው በ 5 ቪ ዩኤስቢ ፒን እና መሬት በኩል ኃይልን (ወይም ኃይልን ይገፋል) ወደ ሐዲዶቹ (የቦርዱ የታችኛው ጎን እንደሚታየው)። ሁሉም ሌሎች ቀይ/ጥቁር ሽቦዎች ቪሲሲ እና መሬት ናቸው።

ሁለቱ ሰማያዊ ሽቦዎች ለ LED strips (WS2812s) የውሂብ መስመሮች ናቸው።ቢጫ/አረንጓዴ ጥንድ ለ rotary encoder የውሂብ መስመሮች ናቸው ፣ እና ቢጫ ጥንድ ከ 7-ክፍል ማሳያ ጋር ተከታታይ ግንኙነት ነው።

ደረጃ 11 - ስብሰባ

ይህ ተከታታይ ፎቶግራፎች የመጨረሻውን ስብሰባ እና ሽቦን ያሳያል። እኔ ደግሞ ዋናውን የመቆጣጠሪያ ሰሌዳ ከላይ በኩል ከኋላ ጋር አያይዘዋለሁ።

ከማብቃቱ በፊት ማንኛውንም መጥፎ አስገራሚዎች ለማስወገድ ጥቂት ቼኮች አደረግሁ። በተለይም ፣ ምንም የኃይል/የመሬት ማያያዣዎች ወደ ኋላ እንደሌሉኝ ለማረጋገጥ ፣ እና ምንም አጭር ወረዳዎች የሉም። ቀጣይነትዎን ለመፈተሽ መልቲሜትርዎን ያዘጋጁ - በሁለቱ እርከኖች መካከል የኤሌክትሪክ መንገድ ሲኖር ይጮኻል። አንድ መሪን ከተለመደው የ VCC መስመር ወደ አዝራሮቹ ያያይዙ። ከዚያ ሌላውን እርሳስ ወደ እያንዳንዱ የእቃ መጫኛ ፒን አንድ በአንድ ያያይዙት። መልቲሜተር አዝራሩን ሲጫኑ ብቻ ድምጽ ማሰማት አለበት። ሌላ ማንኛውንም ቢፕ ካገኙ ማለት የተገላቢጦሽ ወይም አጭር አለዎት ማለት ነው። ኃይሉን ከማብራትዎ በፊት ይከታተሉት እና ያስተካክሉት!

ደረጃ 12 ኮድ

በመጀመሪያ የእርስዎን Arduino IDE ይክፈቱ እና የ FastLED ቤተ -መጽሐፍት መጫኑን ያረጋግጡ።

የአልጎሪዝም ማሽን ኮዱን ከ GitHub ያውርዱ

github.com/samguyer/AlgorithmMachine.git

እርስዎ በቀጥታ ወደ አርዱዲኖ አቃፊዎ ውስጥ ሊደብቁት ወይም በእጅዎ መገልበጥ ይችላሉ።

ከመስቀልዎ በፊት የፒን ቅንጅቶች ከእርስዎ የሃርድዌር ውቅር ጋር የሚዛመዱ መሆናቸውን ያረጋግጡ። ሁሉንም የፒን ቅንጅቶች በፋይሉ አናት ላይ አስቀምጫለሁ።

ይስቀሉ እና ይደሰቱ!

ደረጃ 13: እንዴት መጠቀም እንደሚቻል

አልጎሪዝም ማሽን ለመጠቀም ቀላል እና ማንኛውም የአዝራሮች ጥምረት ማለት ይቻላል ደህና ነው!

በመጀመሪያ በድርድር ውስጥ ያሉትን እሴቶች ለማስጀመር የውሂብ አዝራሮችን ይጠቀሙ። ሶስት ምርጫዎች አሉ (1) በዘፈቀደ (2) አንድ የዘፈቀደ እሴት ማከል እና (3) ድርድርን መቀልበስ። እሴቶቹ ቀጣይ መሆናቸውን ልብ ይበሉ ፣ ስለዚህ መጀመሪያ እንደ መደርደር ያሉ ነገሮችን ማድረግ ፣ ከዚያ አንዳንድ ጫጫታ ማከል ፣ ከዚያ የተለየ መደርደር ወይም ስልተ -ቀመር መፈለግ ይችላሉ።

ከሌላ የአዝራር ምርጫዎች ፍለጋ ወይም መደርደር ስልተ -ቀመር ይምረጡ። በአሁኑ ጊዜ ይህንን ምርጫ ሲመርጡ (ለወደፊቱ ሥራ የሆነ ነገር) ምንም ግብረመልስ የለም። ከዚያ “አጫውት” ቁልፍን ጠቅ ያድርጉ።

ጉልበቱ ፍጥነቱን ይቆጣጠራል። እንዲሁም ስልተ ቀመሩን ለአፍታ ለማቆም እና ላለማቆም “አጫውት” የሚለውን መምታት ይችላሉ።

ሲጠናቀቅ በራስ -ሰር ይቆማል። እንዲሁም በማንኛውም ጊዜ ሌላ የአልጎሪዝም ቁልፍን መምታት ይችላሉ። ማሽኑ የአሁኑን ስልተ -ቀመር ያቆማል እና አዲሱን ያስጀምራል ፣ ግን ውሂቡ እንደቀድሞው ስልተ -ቀመር እንደቀረው በትክክል ያቆዩት።

በ STEM ውድድር ውስጥ ታላቅ ሽልማት