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 Einfacher Taschenrechner |
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Scynja
Senior 
Dabei seit: 23.02.2011
Mitteilungen: 577
Wohnort: Deutschland
 |  Themenstart: 2019-03-03
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Hallo zusammen,
ich hoffe auf eure Expertise bezüglich der folgenden Idee:
gegeben:
Draht, Widerstände, LEDs, Transistoren, Kondensatoren, Batterie, Schalter, Lötplatten
Also "nur" dumme Bauteile. Wenn ich eines vergessen habe, dann kommt das auch noch auf die Liste.
gesucht:
Ein Taschenrechner, mit dem man das kleine 1x1 rechnen kann.
z. B.
4+9
32+10
usw.
Die anderen Rechenarten (+, -, ganzzahlige Division) sind wünschenswert, aber nicht unbedingt erforderlich. Das Ergebnis liegt immer zwischen 0 und 100. Sonst wird ein Fehlercode zurückgegeben.
Das Ergebnis würde ich auch gerne über eine LED-Matrix grafisch darstellen. Außerdem sollte die ganze Schaltung auf ein A5 Blatt passen (maximal A4).
Nun zur eigentlichen Frage:
Ist das ohne Spezialwerkzeug möglich (also kein Mikroskop, 3dDrucker oder Nanofertigungsverfahren)? Wie anspruchsvoll ist das in etwa? Reicht normales (leicht eingerostetes) Abiturwissen dafür aus, um sich das zu erschließen?
Wie kann die Eingabe aussehen? (bevorzugt mit Schaltern, die mit den arabischen Ziffern bestückt sind)
Wie aufwendig ist das Projekt für einen ungeübten Menschen? (2-4 Stunden/ Tag)
Wie viele Elektroteile exklusive Leiter müssten schätzungsweise verlötet werden? (100, 500, 1000, 5000)?
Wenn man das Projekt mit dem Bau einer von-Neumann-Maschine vergleicht mit den gleichen Restriktionen exklusive der A4 Beschränkung, wie verhält sich die Komplexität zueinander? Oder ist eine von-Neumann-Maschine vielleicht sogar Voraussetzung für diese Funktionalität?
Zusammengefasst geht es mir in erster Linie um Komplexität, Aufwand und Machbarkeit.
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Tetris
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Dabei seit: 28.08.2006
Mitteilungen: 7818
| Beitrag No.1, eingetragen 2019-03-03
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\quoteon(2019-03-03 21:43 - Scynja im Themenstart)
(...)
gesucht:
Ein Taschenrechner, mit dem man das kleine 1x1 rechnen kann.
z. B.
4+9
32+10
usw.
Die anderen Rechenarten (+, -, ganzzahlige Division) sind wünschenswert, aber nicht unbedingt erforderlich.
(...)\quoteoff
Interessante Frage. Allerdings kann ich "4+9" noch nicht mit dem "Rechnen im kleinen 1x1" in Verbindung bringen.
Lg, T.
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buh
Senior
Dabei seit: 09.05.2001
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Wohnort: Deutschland-Berlin
 | Beitrag No.2, eingetragen 2019-03-03
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\quoteon(2019-03-03 21:43 - Scynja im Themenstart)
Hallo zusammen,
ich hoffe auf eure Expertise bezüglich der folgenden Idee:
gegeben:
Draht, Widerstände, LEDs, Transistoren, Kondensatoren, Batterie, Schalter, Lötplatten
Also "nur" dumme Bauteile. Wenn ich eines vergessen habe, dann kommt das auch noch auf die Liste.
gesucht:
Ein Taschenrechner, mit dem man das kleine 1x1 rechnen kann.
z. B.
4+9
32+10
\quoteoff
Naja, das große 1+1 sollte aber dann auch dabei sein.
\quoteon usw.
Die anderen Rechenarten (+, -, ganzzahlige Division) sind wünschenswert, aber nicht unbedingt erforderlich. Das Ergebnis liegt immer zwischen 0 und 100. Sonst wird ein Fehlercode zurückgegeben.
Das Ergebnis würde ich auch gerne über eine LED-Matrix grafisch darstellen. Außerdem sollte die ganze Schaltung auf ein A5 Blatt passen (maximal A4).
Nun zur eigentlichen Frage:
Ist das ohne Spezialwerkzeug möglich (also kein Mikroskop, 3dDrucker oder Nanofertigungsverfahren)?
\quoteoff
Ja.
\quoteon
Wie anspruchsvoll ist das in etwa? Reicht normales (leicht eingerostetes) Abiturwissen dafür aus, um sich das zu erschließen?
\quoteoff
Auf jeden Fall.
\quoteon
Wie kann die Eingabe aussehen? (bevorzugt mit Schaltern, die mit den arabischen Ziffern bestückt sind)
\quoteoff Nimm die vorinstallierten Tasten.
\quoteon
Wie aufwendig ist das Projekt für einen ungeübten Menschen? (2-4 Stunden/ Tag)
\quoteoff
Ich schätze, es dauert höchstens 20 Minuten. Kommt auf die Entfernung an.
\quoteon
Wie viele Elektroteile exklusive Leiter müssten schätzungsweise verlötet werden? (100, 500, 1000, 5000)?
Wenn man das Projekt mit dem Bau einer von-Neumann-Maschine vergleicht mit den gleichen Restriktionen exklusive der A4 Beschränkung, wie verhält sich die Komplexität zueinander? Oder ist eine von-Neumann-Maschine vielleicht sogar Voraussetzung für diese Funktionalität?
Zusammengefasst geht es mir in erster Linie um Komplexität, Aufwand und Machbarkeit.
\quoteoff
I'm sorry, aber geh zu Aldi und kauf' den ersten Rechner, den du siehst. Nimm ihn mit nach Hause, guck rein, und du hast die Antwort auf all deine Fragen.
Gruß von Physik-ist-lustig-buh2k+19, der sich nicht vorstellen kann/konnte, dass jemand so etwas im Jahre 2019 ernst meint.
(Nachsatz nach berechtigter SuMo-Kritik)
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trunx
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Dabei seit: 16.08.2003
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Wohnort: Berlin
 | Beitrag No.3, eingetragen 2019-03-03
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hallo Scynia,
letztlich ist es möglich einen kleinen Rechner herzustellen, allerdings braucht es da etwas mehr Bausteine. Ich würde noch Logikgatter dazu nehmen (siehe z.B. hier), man könnte die zwar auch selbst löten, aber das ist dann in der Summe ein Heidenaufwand.
Mit diesen baust du dir Halbaddierer und daraus Volladdierer auf, siehe hier. Ich würde klein anfangen mit einem 4bit-Addierer, wenn ich mich recht erinnere, braucht man dazu 14 von den oben genannten Logikgattern, die ja nur 4 NANDs enthalten.
Das sind sicher sehr kleine Brötchen ohne die drei anderen Grundrechenoperationen, aber durchaus machbar und auf jeden Fall ausbaubar.
bye trunx
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darkhelmet
Senior
Dabei seit: 05.03.2007
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Wohnort: Bayern
| Beitrag No.4, eingetragen 2019-03-03
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Ich finde, die Frage hat eine ernsthafte Antwort verdient. Ich kann sie leider nicht geben, weil ich zu wenig Erfahrung im Basteln habe. Das mit dem A4-Blatt stelle ich mir schwierig vor. Wie viele Transistoren bringst du denn da unter?
[Die Antwort wurde nach Beitrag No.2 begonnen.]
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dlchnr
Ehemals Aktiv
Dabei seit: 20.04.2013
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Wohnort: Aalen, DE
 | Beitrag No.5, eingetragen 2019-03-03
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Überschlägig komm' ich für ein 4Bit-Addierer auf ca. 200 Widerstände und gut 125 Transistoren (einige Gatter haben mehr als zwei Eingänge).
\sourceon
Inverter: 2 x R, 1 x T
Driver: 4 x R, 2 x T
NAMD: 3 x R, 2 x T (https://www.electronics-tutorials.ws/de/logische/nand-gatter.html)
AMD: 5 x R, 3 x T
NOR: 3 x R, 2 x T (https://www.electronics-tutorials.ws/de/logische/nor-gatter.html)
XOR: 12 x R, 8 x T
4 Bit Adder (74LS283, https://pdf-datasheet-datasheet.netdna-ssl.com/pdfhtml/0325/375566/page4.png)
R T
6 x Inverter 12 6
4 x Driver 16 8
4 x NAND 12 8
14 x AND 70 42
8 x NOR 24 16
4 x XOR 48 32
-------------------
182 112
\sourceoff
[Die Antwort wurde nach Beitrag No.2 begonnen.]
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dlchnr
Ehemals Aktiv 
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| Beitrag No.6, eingetragen 2019-03-03
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Scynja
Senior
Dabei seit: 23.02.2011
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Wohnort: Deutschland
| Beitrag No.7, vom Themenstarter, eingetragen 2019-03-04
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Danke für die ersten Antworten!
@darkhelmet, es gibt einen Standardlochabstand bei Bastelplatinen, die man so kaufen kann. Ein transistor belegt mindestens 3 Löcher, von der Seite her ist die Anzahl begrenzt. Die Einschränkung habe ich nur formuliert, weil man theoretisch fast alles zusammenlöten kann, wenn man nur genug Platz hat. Die ersten Rechner waren größer als ein Kleiderschrank.
@Tetris, buh Das kleine 1x1 ist wahrscheinlich der falsche Begriff. Deshalb habe ich versucht das eigentliche Ziel mit Beispielen zu verdeutlichen. Es tut mir leid, wenn das unverständlich war. Ich möchte eine Gruppe oder besser einen Körper, in dem die Elemente 0-99 vorhanden sind und die typischen Operationen +-*/ definiert sind. Da es zu Operationen wie 10 / 7 = n. l. allerdings keine Gegenoperation gibt, ist es widerum kein Körper, wenn ich die Definition richtig in Erinnerung habe. Daher habe ich es versucht mit anderen Worten auszudrücken, um keine Fachbegriffe falsch zu verwenden. Offfensichtlich bin ich dabei gescheitert beim nächsten Mal versuche ich eine mathematische Definition zu liefern.
@buh, auf die Gefahr hin, dass ich dir Unrecht tue: Ich habe auch schon Grafikkarten, Ramriegel und Mikroprozessoren vor mir liegen gehabt. Trotzdem könnte ich nichts davon aus Basisteilen zusammenlöten. Ich vermute, dass es beim Taschenrechner nicht anders ist. Am ehesten versteht man Dinge, indem man sie selber baut.
@trunx, dlchnr danke für die bislang hilfreichsten Antworten. Der Vorschlag mit dem 4Bit-Addierer ist glaube ich ein guter Anfang. Mit den 325 Bauteilen für diese Grundfunktionalität kann ich den Rest ja auch hochrechnen.
[Die Antwort wurde nach Beitrag No.4 begonnen.]
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Scynja
Senior
Dabei seit: 23.02.2011
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| Beitrag No.8, vom Themenstarter, eingetragen 2019-03-04
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\quoteon(2019-03-03 23:46 - dlchnr in Beitrag No. 6)
https://monster6502.com/
\quoteoff
Wow. Ja, so etwas bauen können. Da werde ich gleich neidisch. Ich fürchte bei dem Ausmaß wäre ich derzeit stark überfordert. Ist aber ein guter Link.
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trunx
Senior
Dabei seit: 16.08.2003
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Wohnort: Berlin
| Beitrag No.9, eingetragen 2019-03-04
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im übrigen kann man einen Addierer recht unproblematisch subtrahieren lassen (ein zusätzliches bit setzen), sprich Addition und Subtraktion bekommst du ganz sicher unter.
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dlchnr
Ehemals Aktiv
Dabei seit: 20.04.2013
Mitteilungen: 201
Wohnort: Aalen, DE
| Beitrag No.10, eingetragen 2019-03-04
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hier noch 'ne 4Bit ALU (SN74S181):
https://pdf-datasheet-datasheet.netdna-ssl.com/pdfhtml/0639/1271730/page5.png
[Die Antwort wurde nach Beitrag No.7 begonnen.]
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Wirkungsquantum
Wenig Aktiv
Dabei seit: 10.03.2015
Mitteilungen: 812
 | Beitrag No.11, eingetragen 2019-03-04
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\quoteon(2019-03-03 23:29 - trunx in Beitrag No. 3)
Mit diesen baust du dir Halbaddierer und daraus Volladdierer auf, siehe hier.
\quoteoff
Mit den Volladdiereren kann man sich auch dann auch "leicht" einen Multiplizierer bauen.
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haribo
Senior
Dabei seit: 25.10.2012
Mitteilungen: 4376
| Beitrag No.12, eingetragen 2019-03-04
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https://www.mikrocontroller.net/topic/226606
der hats aus BC547 transistoren versucht
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Scynja
Senior
Dabei seit: 23.02.2011
Mitteilungen: 577
Wohnort: Deutschland
| Beitrag No.13, vom Themenstarter, eingetragen 2019-03-04
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Noch einmal Danke für die vielen konstruktiven Beiträge!
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trunx
Senior
Dabei seit: 16.08.2003
Mitteilungen: 2867
Wohnort: Berlin
| Beitrag No.14, eingetragen 2019-03-05
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@scynia: wenn du fertig bist, sind wir an Bildern bzw. Videos interessiert :)
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holsteiner
Senior
Dabei seit: 25.01.2012
Mitteilungen: 645
Wohnort: Deutschland
 | Beitrag No.15, eingetragen 2019-03-06
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Moin,
um einen Rechner auf 6502 oder 6800 Basis auch für Floatingpoint-Rechnungen fit zu machen gab es vor Urzeiten (ca. 1980) mal das
TSC Floating Point Package.
Hab irgendwo im Netz nur eine Kopie der Source gefunden.
hier
Viele Grüße
holsteiner
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Scheystein
Ehemals Aktiv
Dabei seit: 20.05.2018
Mitteilungen: 168
Wohnort: Hessen
 | Beitrag No.16, eingetragen 2019-03-06
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\quoteon(2019-03-05 09:50 - trunx in Beitrag No. 14)
@scynia: wenn du fertig bist, sind wir an Bildern bzw. Videos interessiert :)
\quoteoff
Das kann ich für mich bestätigen :-D aber auch Bilder während des Fortschrittes.
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Scynja
Senior
Dabei seit: 23.02.2011
Mitteilungen: 577
Wohnort: Deutschland
| Beitrag No.17, vom Themenstarter, eingetragen 2019-03-07
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\quoteon(2019-03-05 09:50 - trunx in Beitrag No. 14)
@scynia: wenn du fertig bist, sind wir an Bildern bzw. Videos interessiert :)
\quoteoff
Mal sehen, was sich machen lässt. Derzeit bin ich noch am Erstellen des Einkaufkorbs.
Ich bin gerade noch etwas unsicher bezüglich der Widerstände und Transistoren. Ich habe mir überlegt das ganze* mit einer 4,5V Flachbatterie oder einem Arduino (3 bzw. 5 V) zu speisen.
Bei den LEDs kann ich den Widerstand noch relativ einfach bestimmen.
Transistoren habe ich allerdings nur in gemischten Packs gefunden. Z. B. mit 2N3904 und 2N2222. https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/2N3904.pdf
Ich werde leider nicht ganz aus den Datasheets schlau. Dort steht "Maximum Ratings". Kann ich den überhaupt mit 5V ohne Spannungswandler benutzen? Dort steht etwas von emitter base voltage = 6V. Kann ich die verschiedenen Transistoren miteinander kombinieren, ohne jedes Mal einen Widerstand auszurechnen? In den Packs sind meist 10-20 verschiedene Transistoren dabei und ich möchte ungerne einen Haufen Elektroschrott kaufen, wenn ich nur 2 von 15 nutzen kann.
Wo ich die 200 Widerstände verbauen werde ist mir auch noch nicht ganz klar (oder sind damit auch 0 Ohm Widerstände inkludiert?). Sonst kann man doch einen Widerstand vorschalten oder habe ich gerade einen Denkfehler? In Reihe addiert sich doch der Widerstand.
*Mit das ganze meine ich den ersten Meilenstein, der aus einem Addierer besteht. Dann werde ich das Projekt evaluieren und eine Entscheidung über die Zukunft des Projekts treffen.
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lula
Senior
Dabei seit: 17.12.2007
Mitteilungen: 11480
Wohnort: Sankt Augustin NRW
 | Beitrag No.18, eingetragen 2019-03-07
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Hallo
ein Transistor wie BC337 oder BC327 kostet 0,02€ warum dann ein unsortiertes Paket kaufen, auch Widerstände kosten 1 bis 2 Cent,
ohne Absicht von Reklame:https://www.pollin.de/p/kleinleistungs-transistor-bc337-40-130375
bis dann, lula
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Scynja
Senior
Dabei seit: 23.02.2011
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Wohnort: Deutschland
| Beitrag No.19, vom Themenstarter, eingetragen 2019-03-07
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\quoteon(2019-03-07 21:59 - lula in Beitrag No. 18)
Hallo
ein Transistor wie BC337 oder BC327 kostet 0,02€ warum dann ein unsortiertes Paket kaufen, auch Widerstände kosten 1 bis 2 Cent,
ohne Absicht von Reklame:https://www.pollin.de/p/kleinleistungs-transistor-bc337-40-130375
bis dann, lula
\quoteoff
Danke Lula,
die anderen Transistoren, die ich gefunden hatte, (im gesamten Paket) waren auch nicht teurer, allerdings hatte ich bei meinen Gewohnheitshändlern keine einzelnen Transistoren in den benötigten Mengen gefunden. Der BC-337 scheint ja auch gut bei 5 Volt zu funktionieren.
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Scheystein
Ehemals Aktiv
Dabei seit: 20.05.2018
Mitteilungen: 168
Wohnort: Hessen
| Beitrag No.20, eingetragen 2019-03-07
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Ich hatte mal einen kleinen Rechner mit Display und Eingabe in Minecraft gebaut, der die Grundrechenarten +,-,*,/ bis vierstellige Zahlen konnte. Die Schaltungen/Gatter sollten prinzipiell ähnlich sein ist aber trotzdem wohl ein wenig anders als ich echt - löten musste ich da nicht :-D . Selbst bei solch einem vergleichsweise kleinen Rechner kam mein eigener schon richtig ins Schwitzen.
Wünsche dir viel Spaß und Durchhaltewillen bei deinem Projekt. Vielleicht komme ich auch mal in die Versuchung :-?
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Scynja hat die Antworten auf ihre/seine Frage gesehen.
Scynja hatte hier bereits selbst das Ok-Häkchen gesetzt. | | Scynja wird per Mail über neue Antworten informiert. |
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