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microBrain (22/04/2002)

ALIMENTATORE PER MODELLI BIOCIBERNETICI

Un esempio di alimentatore per modelli biocibernetici è il seguente.  Esso è formato da una batteria ricaricabile che può essere di qualsiasi tipo (NiCd, NiMh, Lion) B1 , da una cella fotovoltaica SC1 e da un diodo rettificatore a bassa perdita D3 .
Quando la luce che colpisce la cella fotovoltaica genera una tensione superiore a quella della batteria ricaricabile, una corrente scorre verso la batteria ricaricandola, quando la tensione generata dalla cella fotovoltaica è inferiore a quella della batteria, il diodo impedisce che la corrente fluisca in senso inverso scaricando la batteria.

Dall'alimentatore fuoriescono anche due testpoint ( non segnati sullo schema ) che servono al circuito generatore di stimoli della fame e del fototropismo.
La tabella che spiega il funzionamento di questo circuito è la seguente:

 
 

Caso 
Batt (in) 
Cell (in) 
Cammina (out) 
Cerca Luce (out) 

Nei campi Cell e Batt il simbolo 0 (zero) significa “scarso livello di tensione” mentre il simbolo 1 (uno) significa “sufficiente livello di tensione” (ad esempio batteria carica).

Nei campi Cammina e Cerca Luce (tropismo) il simbolo 1 (uno) significa “esegui il comando” e quindi “puoi camminare” e/o “dirigiti verso la luce” (fototropismo positivo) mentre il simbolo 0 (zero) significa “fermati” o “non ho più bisogno della luce, stanne lontano” .

Questo porta il modello biocibernetico ad avere quattro comportamenti legati al bisogno di nutrirsi per non morire.

Il secondo caso rappresenta il momento di vita normale in cui il modello ha la “pancia piena” (batteria carica) e quindi ha la capacità di camminare ma non cerca il cibo (luce) perché è “sazio” ed anzi la rifugge come se ne avesse fatto indigestione.

A questa situazione seguirà prima o poi la condizione numero uno, dove la pancia è vuota (batteria quasi scarica) e non c’è abbastanza cibo (luce), perciò il modello cammina per ricercare di cibo (luce) e lo fa avendo un fototropismo positivo, quindi va verso di essa per poter riempire la pancia.

Prima o poi si troverà (si spera per lui) nella condizione numero tre dove c’è abbondaza di cibo (luce) e quindi si fermerà per ricaricare le batterie. In questo caso il fototropismo non ha importanza in quanto è fermo e lo resterà fino a che non sarà sazio o ritornerà nella prima condizione per mancanza di luce.

Nel momento in cui la batteria sarà carica il modello si troverà nella quarta condizione in cui riprenderà la vita normale (camminare) e andrà via dalla luce (fototropismo negativo) perché ormai non ne ha più bisogno.<

Se vogliamo scriverne le equazioni booleane, possiamo dire che:

 

        ____                                 _
Cammina(Cell,Batt) = Cell + Batt    Y(A,B) = A+B
                      ____                   _
Tropismo(Cell,Batt) = Batt          Y(A,B) = B

 

E quindi possiamo disegnarne lo schema elettrico:

I due trimmer VR1 e VR2 servono per modificare la soglia di intervento. E' da notare che questo circuito ha bisogno di adattamenti nel caso che la batteria superi i 6Volt e quindi vada al di fuori delle possibilità dei circuiti TTL funzionanti a 5Volt.
E' evidente inoltre che non essendoci circuiti di soglia precisi, tutte le regolazioni e gli interventi potranno sembrare, a volte, regolati più dal caso che dalla logica.

Concludendo possiamo dire che questo alimentatore a carica solare integra una logica a basso livello di tipo istintivo necessario alla mera sopravvivenza, formata se vogliamo, da due soli neuroni di tipo Nu (neural net) anche se in questo caso non c'è propagazioni di impulsi ma di stati logici.

 
 
 

Qui sotto possiamo vedere il circuito completo.

... e la foto del prototipo sotto test.


 

E' sottinteso che all'alimentazione solare possiamo sostituire qualsiasi forma di energia, inclusa una presa di corrente a 6Volt per la batteria a 5Volt e così via. La fantasia in questo caso non ha limiti.
Non ho volutamente usato un OR (7432) al posto dei due diodi per poter risparmiare un micrologico. Al posto del 7404 possiamo usare un 7414 che forse funziona anche meglio.
Se poi vogliamo possiamo farne una variante usando un 7428 completo (quadruplo NOR).

P.S. Il grosso elettrolitico che si vede in foto serve per simulare la batteria, che se montata sotto test avrebbe avuto tempi di ricarica troppo lunghi.






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