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Zufallsgenerator

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  1. Autor dieses Themas

    das-koenigreich

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    Zufällig bin ich auf dieses Produkt gestoßen. Was mich interessiert:

    Was ist das blaue Ding rechts?
    Wie kann man mit einem kleinen Mikrochip selbst einen Zufallsgenerator bauen, der vielleicht nur zwischen 2 Zuständen wechselt, wenn man einen Strominpuls gibt, oder einen Stromkreis schließt, so wie bei diesem Zufallsgenerator der Taster?
    Wie funktioniert es technisch, dass eine Zufallsgeneration möglich ist?
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  3. fatfox

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    das-koenigreich schrieb: Was ist das blaue Ding rechts?


    Das blaue Ding rechts ist eine 2 polige Anschlusskleme für die Versorgungspannung.
  4. Autor dieses Themas

    das-koenigreich

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    fatfox schrieb:
    Das blaue Ding rechts ist eine 2 polige Anschlusskleme für die Versorgungspannung.
    Danke! Da hätte ich auch selbst drauf kommen können *Kopf gegen Wand schlag*. Dann bleiben noch 2 Fragen.
  5. fatfox

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    das-koenigreich schrieb: Wie kann man mit einem kleinen Mikrochip selbst einen Zufallsgenerator bauen, der vielleicht nur zwischen 2 Zuständen wechselt, wenn man einen Strominpuls gibt, oder einen Stromkreis schließt, so wie bei diesem Zufallsgenerator der Taster?


    Das geht wie bereits hier schon mehrfach beschrieben auf viele Arten und Weisen, da dir das aber allerdings nichts genutzt hat nimm doch statt dem würfel das hier:

    http://www.pollin.de/shop/dt/ODQ5OTgxOTk-/Bausaetze/Diverse/Bausatz_LED_Wechselblinker.html und ersetze eine LED gegen deinen Verbraucher (z.B. ein Relais oder einen Leistungstransistor)

    Die Realisierung lässt sich in der Dokumentation zum Produkt nachlesen: http://www.pollin.de/shop/downloads/D810051B.PDF
  6. erasmuz

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    Nur mal so zur Info, das ist kein einfacher Mikrochip, sondern ein ATtiny, also ein kompletter Microcontroller oder wollen wir Mini-Computer sagen?
    Der wird seine "Zufallszahlen" über eine bestimmte Diodenschaltung erzeugen, welche für eine Art Rauschen sorgt, zudem wird es vermutlich auch mit dem OnBoard-Timer gemischt, ist ne ganz interessante Sache, wie man versuchte an Zufallszahlen zu kommen, das ist keine einfache Sache, wenn man auf einmal Störungen haben will, weil die eben zufällig verlaufen ^^.
    Kann man zwar auch Technisch aufbauen, dann benötigt man aber ein paar mehr Bauteile, um aus dem gestörten Schwingkreis brauchbare "zufällige" Signale zu bekommen, meist ist der "Zufall" die Dauer vom ersten bis zum zweiten Zustand, oder die Periodendauer von der ersten Durchschaltung zu zweiten. Das ganze kann man dann mit einer Vielzahl von Bauteilen, wie Schmidt-Triggern und CO noch verfeinern...
  7. Autor dieses Themas

    das-koenigreich

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    fatfox schrieb:
    Das geht wie bereits hier schon mehrfach beschrieben auf viele Arten und Weisen, da dir das aber allerdings nichts genutzt hat nimm doch statt dem würfel das hier...
    Das ist doch eine komplett andere Geschichte. Die anderen Sachen, nach denen ich gefragt habe, sind alle schon längst fertig. Ich möchte vom Prinzip her wissen, wie sowas funktioniert und wie es am einfachsten aufgebaut sein kann. Das einfachste sind ja 2 Zustände.
  8. ttobsen

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    erasmuz schrieb:
    Der wird seine "Zufallszahlen" über eine bestimmte Diodenschaltung erzeugen, welche für eine Art Rauschen sorgt, zudem wird es vermutlich auch mit dem OnBoard-Timer gemischt, ist ne ganz interessante Sache, wie man versuchte an Zufallszahlen zu kommen, das ist keine einfache Sache, wenn man auf einmal Störungen haben will, weil die eben zufällig verlaufen ^^


    Das ist sogar super einfach :)

    Um einen Zufallsgenerator zuerzeugen brauchst du ein zufälliges Ereignis, und das ist einfach der Tastendruck. Im Hintergrund läuft mit der Atmega Frequenz (ich rat mal 10 - 20 MHz?) ein Counter der von 1 bis 6 läuft. Selbst wenn der 100 Flops braucht um das Durchlaufen zu lassen, wechseln die Zahlen immer noch jede Mikrosekunde. Und so genau, kann keiner den Knopfdruck timen :). Ist also gar kein wahrer Zufallsgenerator.

    Quelle: Das Teil haben wir vor ca 6 Jahren in der Schule gebaut :)

    Gruß Tobi
  9. erasmuz

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    erasmuz hat kostenlosen Webspace.

    Ja gut, wenn man menschliches Zutun mit einbezieht, dann schon. Aber wenn ich sagen wir mal vollautomatisch zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Zufallszahl haben möchte, etwa für Kryptographische Anwendungen, dann kann ich mich im Regelfall nicht auf Timer verlassen, weil deren Daten nachvollziehbar sind.

    Deine Methode bietet sich natürlich für solche Dinge wie den Pollin Würfel an, ich vermute auch mal, dass das da so geregelt ist, der normale ATtiny hat sicher noch keinen Onboard-Random Generator, bei dem neuen und super tollen XMega wäre ich mir da nicht so sicher :)

    Die einfachste Möglichkeit, die ich hier sehe ist, einfach den Bausatz von Pollin zu kaufen und nachzusehen, welche der Würfel-Augen in 3/6stel aller Fälle leuchtet.
    Da die Würfelwahrscheinlichkeit bei jeder Zahl gleich ist, ist es egal, ob es die zahlen 1 3 und 5 sind oder 4 5 6.
    Die Ausgänge der LED verbindest du dann mit einem Transistor und schon hast du einen Zufallsgenerator mit der Wahrscheinlichkeit von p=.5 ...
  10. ttobsen

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    erasmuz schrieb:
    Deine Methode bietet sich natürlich für solche Dinge wie den Pollin Würfel an, ich vermute auch mal, dass das da so geregelt ist, der normale ATtiny hat sicher noch keinen Onboard-Random Generator, bei dem neuen und super tollen XMega wäre ich mir da nicht so sicher :)


    Und genau auf den bezog ich mich :)

    Bei anderen Anwendungen wo 2echter" Zufall gefragt ist, ist das natürlich anderst. Da werden dann gute Algorithmen verwendet die auch eine gute Gleichverteilung von Zufallszahlen gewährleistet.

    Was ich mit meinem Posting sagen wollte: Der Pollin Würfel ist garnicht so toll "zufällig" wie er sich verkauft :)

    Gruß Tobi

    Beitrag zuletzt geändert: 19.4.2010 19:41:47 von ttobsen
  11. Autor dieses Themas

    das-koenigreich

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    So etwas ähnliches, wie das mit dem zufälligen Tastendruck anstelle des generierten Zufalls habe ich mir schon gedacht. Wenn man einen wirklichen Zufall zwischen 1 entweder offenen oder geschlossenen Stromkreisen will, dann müsste das doch aber auch gehen: Man lässt der "Zufallsgenerator" 10.000 mal pro Sekunde (frei ausgedacht) hin und her sausen. Die Maschine, die den Zufall braucht, löst diesen aber nicht über das Schließen eines Stromkreises durch einen Transistor, sondern durch ein Relais aus. Der Kontakt des Relais hat eine gewisse Flugzeit. Er hat sogar eine gewisse Zeit, die er braucht, um sich von einem Öffner-Relais zu lösen. Das Magnetfeld muss ja erst aufgebaut werden. Das passiert nie genau in der Gleichen Zeit (es gibt ja minimale Veränderungen). Diese Methode funktioniert bei 2 Optionen, vielleicht auch bei 10, aber ein Zufall zwischen Millionen von Zahlen, so, wie es ein Computer kann, ist natürlich nicht drin.

    Mir reicht ein "Zufall" zwischen 2 Optionen, den ich von Hand auslöse, der auch kein wirklicher Zufall sein muss (sofern es diesen überhaupt gibt). Ich muss es also im Prinzip nur schnell hin und her sausen lassen (da baue ich den Wechselblinker nochmal mit kleineren Widerständen und Kondensatoren mit weniger Kapazität) und es dann hin bekommen, dass der aktuelle Zustand nach einen Tastendruck stehen bleibt.
  12. ttobsen

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    So kannst du das machen oder natürlich eine ganze Ecke einfachert

    Du nimmst nenn Quarz (ein paar kHz reichen locker aus) und schließt den an ein D-FlipFlop an. Der Schalter (sollte am besten entprellt sein, müsste aber auch ohne gehen) legst du an den Set Eingang, den Quarz an den Data Eingang. Das FlipFlop speichert den Zustand, welcher gerade am Quarzausgang anliegt. Und fertig ist dein 01-Zufallsgenerator. Kostenpunkt: ca. 1€.

    Da du so oder so ein zufälliges externes Ereignis hast (und zwar die Zeit des Tastendruckes), brauchst du nicht noch ein weiteres zufälliges Ereignis wie die der Relais Schaltzeit.

    Gruß Tobi
  13. erasmuz

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    erasmuz hat kostenlosen Webspace.

    Meinst du einen normalen Quartz oder einen Quartzoszillator?
    Ich tippe eher auf letzteres, wie man mit ersterem einen FlipFlop direkt steuern kann ist mir unklar, mit letzterem sollte es so gehen, der hat ja einen integrierten "Verstärker". Einen 27Khz Quartz hab ich hier (FlipFlops glaub ich nur auf SMD-Basis :( ) sonst würde ich das erst mal ausprobieren.

    Selbst wenn der Schalter prellt ist das nicht so schlimm, er nutzt dann eben einen Zustand, der die Prellzeit hinter dem liegt, bei dem er gedrückt wurde oder? ^^
  14. Autor dieses Themas

    das-koenigreich

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    Meint ihr sowas? Das ist der mit der kleinsten Frequenz, den ich finden konnte. Alle anderen haben sehr viel mehr. Im kHz-Bereich habe ich nichts gefunden.
  15. ttobsen

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    ttobsen hat kostenlosen Webspace.

    erasmuz schrieb: Meinst du einen normalen Quartz oder einen Quartzoszillator?


    3 mal darfst du raten. Natürlich zweiteres.

    Könnte sogar sein, dass man den eventuell Schmitt-Triggern muss. Hab mir mal den Ausgang an nemm 5Gs/s Oszi angeschaut, das ist alles andere als schön, aber bei CMOs oder TTL Pegeln dürfte das klappen.

    erasmuz schrieb:
    Selbst wenn der Schalter prellt ist das nicht so schlimm, er nutzt dann eben einen Zustand, der die Prellzeit hinter dem liegt, bei dem er gedrückt wurde oder? ^^


    Meine bedenken waren nur ob es da eventuell Probleme geben kann, wenn die Prellzeit und der Dateneingang so komisch korreliert, dass die Wahrscheinlichkeit eine 1 oder eine 0 zu haben nichtmehr 50:50 ist. Schließlich hat man nicht beliebig schnelle Schaltzeiten. Aber ich glaube die Schaltzeiten sind noch weit unterhalb der Prellzeit, vor allem bei CMOs Chips.

    das-koenigreich schrieb: Alle anderen haben sehr viel mehr. Im kHz-Bereich habe ich nichts gefunden.


    Ja das ist ja kein Problem. Der darf auch ruhig schneller sein. Wichtig ist nur, dass eine gewisse Signalstabilität des FlipFlops nicht unterschritten werden darf. Wenn das Flip Flop 50 ns benötigt um einen Zustand zu setzen, dein Signal aber alle 10 ns oszilliert, dann wirst du ständig nur eine 0 am Flip Flop haben. Aber das kannst du ganz easy aus dem Datenblatt entnehmen.

    Der 74HC175 von Phillips zum Beispiel kannst du nur mit einer maximalen Frequenz von 40 MHz betrieben. Nimm am besten nenn 1 MHz Quarzoszillator, der dürfte mit jedem 74HC175 von jedem Hersteller funktionieren.

    Gruß Tobi
  16. Autor dieses Themas

    das-koenigreich

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    Ich habe einen 74HC175E gefunden.
    ttobsen schrieb:
    Nimm am besten nenn 1 MHz Quarzoszillator, der dürfte mit jedem 74HC175 von jedem Hersteller funktionieren.
    Einen mit nur einem MHz finde ich nicht. Aber wenn der max. bei 40 MHz sein darf, dann müsste ein 3,579 MHz-Quarz doch auch funktionieren?
  17. erasmuz

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    das-koenigreich schrieb:
    ttobsen schrieb:
    Nimm am besten nenn 1 MHz Quarzoszillator, der dürfte mit jedem 74HC175 von jedem Hersteller funktionieren.
    Einen mit nur einem MHz finde ich nicht. Aber wenn der max. bei 40 MHz sein darf, dann müsste ein 3,579 MHz-Quarz doch auch funktionieren?

    Du hast mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit bei Pollin geschaut. Das ist aber kein Quarzoszillator, sondern nur ein einfacher Quarz, wie aus meiner Frage oben zu entnehmen ist, funktioniert das damit nicht. (Bzw. nicht ohne weiteres...)
    Was du brauchst gibt es bei Reichelt unter der Nummer:
    Artikel-Nr.: OSZI 1,000000
    Für ~90cent.

    Ein Quarzoszi mit 1MHZ. Du kannst die von nem Quarz reicht einfach unterscheiden, weil ein Quarz nur 2 Beinchen hat und die haben meistens mehr als 4 und zudem eine größere Bauform.

    Ich würde dir aber trotzdem raten, den Zauberwürfel von Pollin zu kaufen und wie oben beschrieben auf 2 Ergebnisse mit 50:50 um zurüsten, der ist auch schon gleich auf einer fertigen Platine.

    Beitrag zuletzt geändert: 21.4.2010 16:47:12 von erasmuz
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2:22, 16.7.2014

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