Utvalgte analoge datamaskiner, komponenter, typer

De Analoge datamaskiner De er en type datamaskin som bruker de kontinuerlig skiftende aspektene ved fysiske fenomener, for eksempel elektriske, mekaniske eller hydrauliske mengder, for å modellere problemet som løses.

Det vil si at de er datamaskiner som fungerer med tall representert med direkte målbare kontinuerlige verdier, for eksempel trykk, temperatur, spenning, hastighet og vekt. I kontrast representerer digitale datamaskiner disse verdiene symbolsk.

Kilde: x -15_analog_computer av hvordan den er laget - https: // www.YouTube.com/se?V = pw1naczldgs, pub domene, https: // commons.Wikimedia.org/w/indeks.PHP?Curid = 52164169

Analoge datamaskiner kan ha et veldig bredt spekter av kompleksitet. De enkleste er reglene for beregning og nomogrammer, mens datamaskinene som kontrollerer marinekanoner og store digitale/analoge hybriddatamaskiner er blant de mest kompliserte. På den tiden var de de første datamaskinene som ble utviklet.

Prosesskontrollsystemer og beskyttelsesreléer bruker analog databehandling for å utføre kontroll- og beskyttelsesfunksjoner.

På 1960 -tallet var hovedprodusenten det amerikanske selskapet Electronic Associates, med sin 231R -analoge datamaskin, med vakuumrør og 20 integratorer. Deretter, med sin 8800 analoge datamaskin, med solid state operasjonelle forsterkere og 64 integratorer.

[TOC]

Erstatning for digitale datamaskiner

På 60 -tallet 70 digitale datamaskiner, først basert på vakuumrør, og senere på transistorer, integrerte kretsløp og mikroprosessorer, ble de billigere og mer presise.

Dette førte til at digitale datamaskiner i stor grad erstattet analoge datamaskiner. Imidlertid forble analoge datamaskiner brukt i vitenskapelige og industrielle applikasjoner, for på den tiden var de ofte mye raskere.

For eksempel fortsatte de å bli brukt i noen spesifikke applikasjoner, for eksempel flydatamaskinen i flyet.

Mer komplekse applikasjoner, for eksempel syntetisk åpningsradar, forble under domenet til analog databehandling inntil langt ut på 1980 -tallet, siden digitale datamaskiner var utilstrekkelige for oppgaven.

Til og med for tiden å undersøke analog databehandling. Noen universiteter bruker fortsatt analoge datamaskiner for å undervise i kontrollteorien til kontrollsystemer.

Kjennetegn

Analog databehandling

En analog datamaskin brukes til å behandle analoge data, for eksempel spenning, temperatur, trykk, hastighet, etc. Lagrer kontinuerlig disse fysiske mengdene data og utfører beregningene ved hjelp av disse målingene.

Det er ganske forskjellig fra den digitale datamaskinen, som bruker symboliske tall for å representere resultatene.

Analoge datamaskiner er utmerkede for situasjoner som krever at dataene skal måles direkte, uten å konvertere dem til tall eller koder.

Bruk av analoge signaler

Den analoge datamaskinen bruker det analoge signalet, som kan representeres som en sinusformet eller kontinuerlig bølge, som inneholder verdier som varierer i tid.

Et analogt signal kan variere i bredden eller frekvensen. Verdien av amplituden er intensiteten til signalet relatert til det høyeste punktet, kalt Crest, og med sine laveste punkter. På den annen side er frekvensverdien dens fysiske lengde fra venstre mot høyre.

Eksempler på analoge signaler er menneskelig tale eller tale gjennom elektrifisert kobberkabel.

Analoge datamaskiner krever ingen lagringskapasitet fordi de i en enkelt operasjon måler og sammenligner mengdene.

Begrenset presisjon

Analoge representasjoner har begrenset presisjon, ofte av noen få desimaler.

Presisjonen til en analog datamaskin er begrenset av datamaskinelementene, så vel som av kvaliteten på intern energi og elektriske sammenkoblinger.

Kan tjene deg: hva er periskopet og hva er det for?

Hovedsakelig begrenser det nøyaktigheten til leseutstyret som brukes, som vanligvis er tre eller fire desimaler.

Programmering

Programmering på en analog datamaskin innebærer transformasjon av problemligninger til den analoge datakretsen.

Hva er analoge datamaskiner for?

De tjener til å representere data for målbare mengder, for eksempel spenninger eller girrotasjon, for å løse et problem, i stedet for å uttrykke data som tall.

Overvåking og kontroll

I overvåknings- og kontrollsystemer brukes de til å bestemme en kontrollformel og for å beregne prosessparametrene, for eksempel effektivitet, kraft, ytelse og andre.

Hvis et matematisk uttrykk som definerer assosiasjonen til en parameter med koordinatene til et objekt kan tilordnes, tjener den analoge datamaskinen til å løse den tilsvarende ligningen.

For eksempel er analoge datamaskiner mye brukt til å evaluere den økonomiske effektiviteten til energisystemer, og kan tjene som automatiske regulatorer.

De brukes ofte til å kontrollere prosesser som de som eksisterer i oljeraffinerier, der kontinuerlig strømning og temperaturmålinger er viktige.

Avansert analyse

Gjentatte ganger å løse ligningssystemet som beskriver en kontrollert prosess, kan en analog datamaskin på kort tid skanne et stort antall alternative løsninger. For å gjøre dette, bruk forskjellige verdier i parametrene underlagt endringer under prosessen.

Den nødvendige kvaliteten kan garanteres, med kontrollsignaler som er kunngjort av den analoge datamaskinen.

Verdiene som er bestemt av datamaskinen overføres til en reguleringsenhet, som justerer kontrollpunktene.

Bestemmelse av forstyrrende eller nyttige signaler

Størrelsen på et urovekkende eller nyttig signal bestemmes ved bruk av differensialligninger som beskriver det dynamiske systemet, verdiene for de opprinnelige forholdene, i tillegg til endringene som er bestemt i statistikken som måler støyen og signalet.

En analog datamaskin kan også brukes til å bygge instrumenter som automatisk registrerer forstyrrelser og produserer et kontrollsignal, som vil avhenge av karakteren og mengden forstyrrelser.

Dynamiske systemsimulering

Simuleringer kan gjøres i sanntid eller i veldig høye hastigheter, og dermed tillate å oppleve gjentatte løp med endrede variabler.

De har blitt mye brukt i flysimuleringer, atomenergianlegg og også i industrielle kjemiske prosesser.

Komponenter

Operativ forsterker

De fleste elektriske analoge datamaskiner fungerer og manipulerer spenninger eller potensielle forskjeller. Den grunnleggende komponenten er den operative forsterkeren, som er en enhet hvis utgangsstrøm er proporsjonal med dens inngangspotensialforskjell.

Ved å gjøre denne utgangsstrømmen gjennom passende komponenter, oppnås mer potensielle forskjeller og et bredt utvalg av matematiske operasjoner kan utføres, som inkluderer sum, subtraksjon, investering og integrasjon.

En elektrisk analog datamaskin består av mange typer forsterkere. Disse kan koble seg til å generere et matematisk uttrykk for stor kompleksitet og med en rekke variabler.

Hydrauliske komponenter

Viktige hydrauliske komponenter kan inkludere rør, ventiler og containere.

Mekaniske komponenter

De roterende aksene kan være å transportere dataene inne i datamaskinen, differensialhjulene, skiveintegratorer, ball eller rull, 2-D og 3-D-kammer, løsningsmidler og mekaniske multiplikatorer og servo-torques.

Elektriske og elektroniske komponenter

- Presisjonsmotstand og kondensatorer.

- Operasjonsforsterkere.

- Multiplikatorer.

- Potensiometre.

- Faste funksjonsgeneratorer.

I henhold til arten av matematiske operasjoner

Lineær

Lineære komponenter utfører sum, integrasjon, skiltendringer, multiplikasjon med en konstant og andre.

Kan tjene deg: Konstruksjonsteknologier

Ikke-lineær

Funksjonsgeneratorer reproduserer ikke -lineære forhold. Det er datamaskinkomponenter designet for å reprodusere en tildelt funksjon, fra ett, to eller flere argumenter.

Det er vanlig å skille i denne klassen enhetene som reproduserer diskontinuerlige funksjoner av et enkelt argument og multiplikatordelingsenheter.

Logisk

Blant de logiske komponentene er analoge logiske enheter, designet for å skille det største eller mindre beløpet mellom flere mengder, diskrete logiske enheter, reléer byttekretser og noen andre spesielle enheter.

Alle logiske enheter er generelt kombinert i ett, kalt parallell logisk enhet. Det er utstyrt med sitt eget tilkoblingsbrett for å koble individuelle logiske enheter med hverandre og med de gjenværende analoge komponentene på datamaskinen.

Folkens

Mekaniske datamaskiner

De er bygget av mekaniske komponenter, for eksempel spaker og gir, i stedet for elektroniske komponenter.

De vanligste eksemplene er sammendragsmaskiner og mekaniske tellere, som bruker rotasjonen av girene for å lage summer eller teller. Mer komplekse eksempler kan utføre multiplikasjoner og divisjoner, og til og med differensialanalyse.

De mest praktiske mekaniske datamaskinene bruker roterende akser for å transportere variablene fra en mekanisme til en annen.

I Fourier synthesizer, som var en tidevannsmaskin, ble kabler og remskiver brukt som tilførte de harmoniske komponentene.

Det er viktig å nevne de mekaniske flyinstrumentene i det første romfartøyet, som viste det beregnede resultatet ikke i form av sifre, men gjennom forskyvninger av indikatoroverflatene.

Det godt ledede romfartøyet var utstyrt med et instrument som heter Globus. Dette viste den figurative bevegelsen av jorden gjennom forskyvning av en miniatyrlandballong, i tillegg til breddegrad og lengdeindikatorer.

Elektriske datamaskiner

De er mer vanlig, fordi de har et vesentlig bredere passasjebånd og er praktisk å få kontakt med andre datamaskiner og kontrollelementene i en enhet.

De bruker elektriske signaler som strømmer gjennom flere motstander og kondensatorer for å simulere fysiske fenomener, i stedet for den mekaniske interaksjonen mellom komponentene.

Utformingen av de analoge elementene på datamaskinen er basert på elektroniske eks -strømforsterkere. Disse har høy gevinst i åpen kretsmodus.

Avhengig av strukturen til inngangs- og tilbakemeldingskretsen, utfører en operativ forsterker en lineær eller ikke -lineær matematisk operasjon. Også en kombinasjon av disse operasjonene.

Denne typen analoge datamaskiner hadde bred bruk innen informatikk og militær teknologi i midten av Twentieth Century, for eksempel fly og missiltester.

Forskjeller med digital

Signaloverføring

Digitale signaler har to diskrete tilstander, deaktivert eller aktivert. Funksjonshemmede tilstand er null volt og den aktiverte tilstanden er fem volt. Derfor bruker digitale datamaskiner data om binære tall, i form av 0 og 1.

Analoge signaler er kontinuerlige. De kan ha noen verdi mellom to ender, for eksempel -15 og +15 volt. Spenningen til et analogt signal kan være konstant eller variere over tid.

Det vil si at i analoge datamaskiner overføres dataene i form av kontinuerlige signaler. I digitale datamaskiner overføres de i form av diskrete signaler.

Typer kretsløp

Analoge datamaskinkretser bruker operasjonelle forsterkere, signalgeneratorer, motstandsnettverk og kondensatorer. Disse kretsløpene behandler kontinuerlige spenningssignaler.

Kan tjene deg: søknaden kunne ikke settes riktig. Feil 0xc00007b

Digitale datamaskiner bruker en rekke tenning/off -kretser, for eksempel mikroprosessorer, klokkepulsgeneratorer og logikkdører.

Det vil si at den digitale datamaskinen bruker elektroniske kretsløp, mens den analoge datamaskinen bruker motstander for kontinuerlig signalstrøm.

Presisjon

Analoge datamaskiner må håndtere et visst nivå av elektrisk støy i kretsløpene, og påvirke deres presisjon. Kretsene til en digital datamaskin har også elektrisk støy, selv om dette ikke har noen effekt på presisjon eller pålitelighet.

På den annen side kan ikke den analoge datamaskinen gi gjentatte resultater med en eksakt ekvivalens. Dette betyr at analoge datamaskiner er mindre presise sammenlignet med digitale datamaskiner.

Programmering

Både analoge og digitale datamaskiner kan programmeres, selv om metodene er forskjellige.

Digitale datamaskiner bruker komplekse instruksjonssekvenser, for eksempel å sammenligne eller multiplisere to tall, eller flytte data fra ett sted til et annet.

For å programmere en analog datamaskin kobler de elektrisk med forskjellige kablers delsystemer med hverandre. For eksempel er en signalgenerator koblet til en kontrollknott, for å variere signalintensiteten.

Eksempler

Slottsklokke

Denne berømte datamaskinen var i stand til å lagre programmeringsinstruksjoner. Med mer enn tre meter høy, viste enheten tiden, dyrekretsen og også solens baner og månen.

Beregningsdelen av enheten tillot brukere å etablere den variable varigheten av dagen, avhengig av årstid. Beskrevet i 1206 var denne datamaskinen veldig kompleks for sin tid.

Lysbilde regel

En av de enkleste og mest gjenkjennelige mekaniske analoge datamaskinene er beregningsregelen. Dette er en enhet for å tilnærme grunnleggende matematiske beregninger.

Brukere skyver en merket stang for å justere den med flere merker i en annen stang, og leser dermed enheten i henhold til justeringen av disse forskjellige merkene.

Differensialanalysator

Denne mekaniske analoge datamaskinen var i stand til å løse differensialligninger. Med et design som er så gammelt som begynnelsen av 1800, ble differensialanalysatoren perfeksjonert på 1930 -tallet og brukt til midten av Twentieth Century.

Det regnes som den første moderne datamaskinen. Han veide 100 tonn og inneholdt 150 motorer, i tillegg til hundrevis av kilometer med kabler som koblet til stafetter og vakuumrør.

I henhold til gjeldende standarder var maskinen treg. Det var faktisk bare hundre ganger raskere enn en menneskelig operatør som brukte en stasjonær kalkulator.

Andre eksempler

- Prediktor Kerrison.

- Librascope, balansere datamaskin og vekt på et fly.

- Mekaniske integratorer som planimeter.

- Nomogram.

- Norden Bombing Viewer.

- Brannrelaterte datamaskiner.

- Vannintegratorer.

- Moniac, økonomisk modellering.

Simuleringsrådet var en analog databrukereforening i USA.

Boletinene til simuleringsrådet fra 1952 til 1963 er for øyeblikket tilgjengelig online. De viser teknologier på den tiden og også vanlig bruk av analoge datamaskiner.

Referanser

1. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Analog datamaskin. Hentet fra: i.Wikipedia.org.
2. Ravepedia (2019). Analog datamaskin. Hentet fra: ravepedia.com.
3. Diesh Thakur (2019). Hva er analog datamaskin? - Definisjon. Ecomputer -notater. Hentet fra: ecomputernotes.com.
4. Encyclopaedia Britannica (2019). Analog datamaskin. Hentet fra: Britannica.com.
5. John Papiewski (2019). 10 forskjeller mellom analoge og digitale datamaskiner. Hentet fra: Techwalla.com.
6. The Free Dictionary (2019). Analog datamaskin. Hentet fra: Encyclopedia2.gratis ordboken.com.
7. Encyclopedia (2002). Datamaskin, analog. Hentet fra: Encyclopedia.com.