Uitgelichte analoge computers, componenten, typen

De Analoge computers Ze zijn een type computer die de continu veranderende aspecten van fysische fenomenen, zoals elektrische, mechanische of hydraulische hoeveelheden, gebruikt om het probleem dat wordt opgelost te modelleren.

Dat wil zeggen, het zijn computers die werken met getallen die worden weergegeven door direct meetbare continue waarden, zoals druk, temperatuur, spanning, snelheid en gewicht. Digitale computers daarentegen vertegenwoordigen deze waarden symbolisch.

Bron: x -15_analog_computer door hoe het is gemaakt - https: // www.YouTube.com/horloge?V = PW1NACZLDGS, Pub Domain, https: // commons.Wikimedia.org/w/index.PHP?Curid = 52164169

Analoge computers kunnen een zeer breed scala aan complexiteit hebben. De eenvoudigste zijn de berekeningsregels en de nomogrammen, terwijl de computers die maritieme kanonnen en grote digitale/analoge hybride computers besturen tot de meest gecompliceerde zijn. Destijds waren het de eerste computermachines ontwikkeld.

Procesbesturingssystemen en beschermingsrelais gebruiken analoge computing om controle- en beveiligingsfuncties uit te voeren.

In de jaren zestig was de belangrijkste fabrikant het Amerikaanse bedrijf Electronic Associates, met zijn 231R analoge computer, met vacuümbuizen en 20 integrators. Vervolgens, met zijn 8800 analoge computer, met operationele versterkers van vaste toestand en 64 integrators.

[TOC]

Vervanging van digitale computers

In de jaren 60 70 digitale computers, eerst gebaseerd op vacuümbuizen, en later op transistors, geïntegreerde circuits en microprocessors, werden ze goedkoper en nauwkeuriger.

Dit leidde ertoe dat digitale computers grotendeels analoge computers vervangen. Analoge computers bleven echter gebruikt in wetenschappelijke en industriële toepassingen, omdat ze op dat moment meestal veel sneller waren.

Ze werden bijvoorbeeld nog steeds gebruikt in sommige specifieke toepassingen, zoals de vluchtcomputer in het vliegtuig.

Meer complexe toepassingen, zoals synthetische openingsradar, bleven tot ver in de jaren 1980 onder het domein van analoog computergebruik, omdat digitale computers onvoldoende waren voor de taak.

Zelfs momenteel onderzoek naar analoge computing. Sommige universiteiten gebruiken nog steeds analoge computers om de controletheorie van controlesystemen te onderwijzen.

Kenmerken

Analoge gegevensverwerking

Een analoge computer wordt gebruikt om analoge gegevens te verwerken, zoals spanning, temperatuur, druk, snelheid, enz. Slaat continu deze fysieke hoeveelheden gegevens op en voert de berekeningen uit met behulp van deze metingen.

Het is heel anders dan de digitale computer, die symbolische getallen gebruikt om de resultaten weer te geven.

Analoge computers zijn uitstekend voor situaties die vereisen dat de gegevens direct worden gemeten, zonder ze om te zetten in cijfers of codes.

Gebruik van analoge signalen

De analoge computer gebruikt het analoge signaal, dat kan worden weergegeven als een sinusvormige of continue golf, die waarden bevat die in de tijd variëren.

Een analoog signaal kan variëren in zijn breedte of frequentie. De waarde van de amplitude is de intensiteit van het signaal gerelateerd aan het hoogste punt, Crest genoemd, en met de laagste punten. Aan de andere kant is de frequentiewaarde de fysieke lengte van links naar rechts.

Voorbeelden van analoge signalen zijn menselijke spraak of spraak door geëlektrificeerde koperen kabel.

Analoge computers vereisen geen opslagcapaciteit omdat ze in een enkele bewerking de hoeveelheden meten en vergelijken.

Beperkte precisie

Analoge representaties hebben een beperkte precisie, meestal van enkele decimalen.

De precisie van een analoge computer wordt beperkt door zijn computerelementen, evenals door de kwaliteit van interne energie en elektrische verbindingen.

Kan u van dienst zijn: wat is de periscoop en waar is het voor?

Het beperkt vooral de nauwkeurigheid van de gebruikte leesapparatuur, die over het algemeen drie of vier decimalen zijn.

Programmeren

Programmeren op een analoge computer impliceert de transformatie van probleemvergelijkingen in het analoge computercircuit.

Waar zijn analoge computers voor?

Ze dienen om gegevens weer te geven voor meetbare hoeveelheden, zoals spanningen of versnellingsrotatie, om een ​​probleem op te lossen, in plaats van gegevens als getallen uit te drukken.

Monitoring en controle

Bij monitoring- en besturingssystemen worden ze gebruikt om een ​​besturingsformule te bepalen en om de procesparameters te berekenen, zoals efficiëntie, kracht, prestaties en andere.

Als een wiskundige uitdrukking die de associatie van een parameter definieert met de coördinaten van een object kan worden toegewezen, dient de analoge computer om de overeenkomstige vergelijking op te lossen.

Analoge computers worden bijvoorbeeld veel gebruikt om de economische efficiëntie van energiesystemen te evalueren en kunnen als automatische regulatoren dienen.

Ze worden vaak gebruikt om processen te regelen, zoals die bestaan ​​in olieraffinaderijen, waar continue stroom- en temperatuurmetingen belangrijk zijn.

Geavanceerde analyse

Herhaaldelijk het oplossen van het systeem van vergelijkingen die een gecontroleerd proces beschrijven, kan een analoge computer in korte tijd een groot aantal alternatieve oplossingen scannen. Gebruik hiervoor verschillende waarden in de parameters die tijdens het proces kunnen worden gewijzigd.

De vereiste kwaliteit kan worden gegarandeerd, door besturingssignalen aangekondigd door de analoge computer.

De door de computer bepaald waarden worden verzonden naar een regelgevingsapparaat, dat de besturingspunten aanpast.

Bepaling van verontrustende of nuttige signalen

De grootte van een verontrustend of nuttig signaal wordt bepaald met behulp van differentiaalvergelijkingen die het dynamische systeem beschrijven, de waarden van de beginvoorwaarden, naast de veranderingen die zijn bepaald in de statistieken die de ruis en het signaal meten.

Een analoge computer kan ook worden gebruikt om instrumenten te bouwen die automatisch storingen registreren en een besturingssignaal produceren, die afhankelijk is van het karakter en de hoeveelheid storingen.

Dynamische systeemsimulatie

Simulaties kunnen in realtime of bij zeer hoge snelheden worden gedaan, waardoor herhaalde runs met gewijzigde variabelen kunnen worden ervaren.

Ze zijn veel gebruikt in vliegtuigsimulaties, kerncentrales en ook in industriële chemische processen.

Componenten

Operationele versterker

De meeste elektrische analoge computers werken aan het manipuleren van spanningen of potentiële verschillen. De basiscomponent is de operationele versterker, een apparaat waarvan de uitgangsstroom evenredig is met het inputpotentiaalverschil.

Door deze outputstroom door de juiste componenten te maken, worden meer potentiële verschillen verkregen en kan een breed scala aan wiskundige bewerkingen worden uitgevoerd, waaronder de som, aftrekking, investering en integratie.

Een elektrische analoge computer bestaat uit tal van soorten versterkers. Deze kunnen verbinding maken om een ​​wiskundige uitdrukking van grote complexiteit te genereren en met een veelheid aan variabelen.

Hydraulische componenten

Belangrijke hydraulische componenten kunnen buizen, kleppen en containers omvatten.

Mechanische componenten

De roterende assen kunnen zijn om de gegevens in de computer, differentiële versnellingen, schijfintegrators, bal- of roller-, 2-D- en 3D-nokken, oplosmiddelen en mechanische multiplicatoren en servoto-torques te transporteren.

Elektrische en elektronische componenten

- Precisieweerstand en condensatoren.

- Operationele versterkers.

- Vermenigvuldigers.

- Potentiometers.

- Vaste functiegeneratoren.

Volgens de aard van wiskundige bewerkingen

Lineair

Lineaire componenten voeren de som, integratie, ondertekenveranderingen, vermenigvuldiging door een constante en andere uit.

Kan u van dienst zijn: bouwtechnologieën

Niet -lineair

Functies generatoren reproduceren niet -lineaire relaties. Er zijn computercomponenten ontworpen om een ​​toegewezen functie te reproduceren, van een, twee of meer argumenten.

Het is gebruikelijk om in deze klasse de apparaten te onderscheiden die de discontinue functies van een enkel argument en verdeeldheidsapparaten reproduceren.

Logisch

Onder de logische componenten zijn analoge logische apparaten, ontworpen om de grootste of mindere hoeveelheid te scheiden van verschillende hoeveelheden, discrete logische apparaten, relaisschakelcircuits en enkele andere speciale eenheden.

Alle logische apparaten worden over het algemeen gecombineerd in één, parallel logisch apparaat genoemd. Het is uitgerust met een eigen verbindingsbord om individuele logische apparaten met elkaar te verbinden en met de resterende analoge componenten van de computer.

Jongens

Mechanische computers

Ze zijn gebouwd uit mechanische componenten, zoals hefbomen en versnellingen, in plaats van elektronische componenten.

De meest voorkomende voorbeelden zijn de samenvattende machines en mechanische tellers, die de rotatie van de tandwielen gebruiken om bedragen of tellingen te maken. Meer complexe voorbeelden kunnen vermenigvuldigingen en divisies uitvoeren, en zelfs differentiële analyse.

De meest praktische mechanische computers gebruiken roterende assen om de variabelen van het ene mechanisme naar het andere te transporteren.

In de Fourier -synthesizer, die een getijdenmachine was, werden kabels en katrollen gebruikt die de harmonische componenten toevoegden.

Het is belangrijk om de mechanische vluchtinstrumenten in het initiële ruimtevaartuig te vermelden, die het berekende resultaat niet aantoonden in de vorm van cijfers, maar door verplaatsingen van de indicatoroppervlakken.

Het putgerichte ruimtevaartuig was uitgerust met een instrument genaamd Globus. Dit toonde de figuratieve beweging van de aarde door de verplaatsing van een miniatuurlandballon, naast breedtegraad en lengte -indicatoren.

Elektrische computers

Ze komen vaker voor, omdat ze een aanzienlijk bredere doorgangsband hebben en handig zijn om verbinding te maken met andere computers en de bedieningselementen van een apparaat.

Ze gebruiken elektrische signalen die door verschillende weerstanden en condensatoren stromen om fysische fenomenen te simuleren, in plaats van de mechanische interactie van de componenten.

Het ontwerp van de analoge elementen van de computer is gebaseerd op elektronische ex -stroomversterkers. Deze hebben een hoge versterking in de open circuitmodus.

Afhankelijk van de structuur van het invoer- en feedbackcircuit, voert een operationele versterker een lineaire of niet -lineaire wiskundige bewerking uit. Ook een combinatie van deze bewerkingen.

Dit type analoge computers had in het midden van de twintigste eeuw een breed gebruik in informatica en militaire technologie, zoals vliegtuigen en rakettests.

Verschillen met digitaal

Signaaltransmissie

Digitale signalen hebben twee afzonderlijke staten, gedeactiveerd of geactiveerd. De gehandicapte toestand is nul volt en de geactiveerde toestand is vijf volt. Daarom gebruiken digitale computers binaire getallengegevens, in de vorm van 0 en 1.

Analoge signalen zijn continu. Ze kunnen elke waarde hebben tussen twee uiteinden, zoals -15 en +15 volt. De spanning van een analoog signaal kan constant zijn of in de loop van de tijd variëren.

Dat wil zeggen, in analoge computers worden de gegevens verzonden in de vorm van continue signalen. In digitale computers worden ze verzonden in de vorm van discrete signalen.

Soorten circuits

Analoge computerscircuits gebruiken operationele versterkers, signaalgeneratoren, weerstandsnetwerken en condensatoren. Deze circuits processen continue spanningssignalen.

Kan u van dienst zijn: de aanvraag kan niet correct worden gestart. Fout 0xc00007b

Digitale computers gebruiken een verscheidenheid aan ontstekingscircuits, zoals microprocessors, klokpulsgeneratoren en logische deuren.

Dat wil zeggen, de digitale computer gebruikt elektronische circuits, terwijl de analoge computer weerstanden gebruikt voor continue signaalstroom.

Nauwkeurigheid

Analoge computers moeten omgaan met een bepaald niveau van elektrische ruis in de circuits, wat hun precisie beïnvloedt. De circuits van een digitale computer hebben ook elektrische ruis, hoewel dit geen effect heeft op precisie of betrouwbaarheid.

Aan de andere kant kan de analoge computer geen herhaalde resultaten opleveren met een exacte gelijkwaardigheid. Dit betekent dat analoge computers minder nauwkeurig zijn in vergelijking met digitale computers.

Programmeren

Zowel analoge als digitale computers kunnen worden geprogrammeerd, hoewel de methoden verschillend zijn.

Digitale computers gebruiken complexe instructiessequenties, zoals het vergelijken of vermenigvuldigen van twee getallen, of het verplaatsen van gegevens van de ene plaats naar de andere.

Om een ​​analoge computer te programmeren, verbinden ze elektrisch met verschillende kabelsubsystemen met elkaar. Een signaalgenerator is bijvoorbeeld verbonden met een regelknop, om de signaalintensiteit te variëren.

Voorbeelden

Kasteelklok

Deze beroemde computer kon programmeerinstructies opslaan. Met meer dan drie meter hoog toonde het apparaat de tijd, de dierenriem en ook de banen van de zon en de maan.

Het computationele deel van het apparaat stelde gebruikers in staat om de variabele duur van de dag vast te stellen, afhankelijk van het seizoen. Beschreven in 1206, deze computer was erg complex voor zijn tijd.

Schuifregel

Een van de eenvoudigste en meest herkenbare mechanische analoge computers is de berekeningsregel. Dit is een apparaat om basiswiskundige berekeningen te benaderen.

Gebruikers schuiven een gemarkeerde hengel om deze uit te lijnen met verschillende merken in een andere staaf, waardoor het apparaat wordt gelezen volgens de uitlijning van deze verschillende merken.

Differentiaalanalysator

Deze mechanische analoge computer kon differentiaalvergelijkingen oplossen. Met een ontwerp zo oud als het begin van 1800, werd de differentiële analysator geperfectioneerd in de jaren dertig en werd gebruikt tot het midden van de twintigste eeuw.

Het wordt beschouwd als de eerste moderne computer. Hij woog 100 ton en bevatte 150 motoren, naast honderden kilometer kabels die relais en vacuümbuizen verbonden.

Volgens de huidige normen was de machine langzaam. In feite was het slechts honderd keer sneller dan een menselijke operator die een desktopcalculator gebruikte.

Andere voorbeelden

- Voorspeller Kerrison.

- Librascope, balans computer en gewicht van een vliegtuig.

- Mechanische integrators zoals planimeter.

- Nomogram.

- Norden Bombing Viewer.

- Fire -gerelateerde computers.

- Waterintegrators.

- Moniac, economische modellering.

De Simulation Council was een analoge computergebruikersvereniging in de Verenigde Staten.

De boletines van de Simulation Council van 1952 tot 1963 zijn momenteel online beschikbaar. Ze tonen op dat moment technologieën en ook het gemeenschappelijke gebruik van analoge computers.

Referenties

1. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Analoge computer. Genomen van: in.Wikipedia.borg.
2. Ravepedia (2019). Analoge computer. Genomen uit: Ravepedia.com.
3. Diesh Thakur (2019). Wat is analoge computer? - Definitie. Ecomputer Notes. Uitgevoerd uit: Ecomputernotes.com.
4. Encyclopaedia Britannica (2019). Analoge computer. Uitgebracht van: Britannica.com.
5. John Papiewski (2019). 10 verschillen tussen analoge en digitale computers. Genomen van: Techwalla.com.
6. The Free Dictionary (2019). Analoge computer. Genomen van: Encyclopedia2.het gratis woordenboek.com.
7. Encyclopedia (2002). Computer, analoog. Uitgebracht van: Encyclopedia.com.