Esitetyt analogiset tietokoneet, komponentit, tyypit

Se Analogiset tietokoneet Ne ovat eräänlainen tietokone, joka käyttää fysikaalisten ilmiöiden jatkuvasti muuttuvia näkökohtia, kuten sähköisiä, mekaanisia tai hydraulisia määriä, mallinnettaessa ratkaistua ongelmaa.

Toisin sanoen ne ovat tietokoneita, jotka toimivat numeroilla, joita edustavat suoraan mitattavissa olevat jatkuvat arvot, kuten paine, lämpötila, jännite, nopeus ja paino. Sitä vastoin digitaaliset tietokoneet edustavat näitä arvoja symbolisesti.

Lähde: x -15_analog_computer sen tekemisen perusteella - https: // www.YouTube.com/katsella?V = pw1naczldgs, pub -verkkotunnus, https: // commons.Wikimedia.org/w/indeksi.Php?Curid = 52164169

Analogisilla tietokoneilla voi olla erittäin laaja monimutkaisuus. Yksinkertaisimpia ovat laskentasäännöt ja nomogrammit, kun taas merivoimien tykit ja suuret digitaaliset/analogiset hybriditietokoneet ovat monimutkaisimpia. Tuolloin ne olivat ensimmäisiä kehitettyjä tietokonekoneja.

Prosessinhallintajärjestelmät ja suojausreleet käyttävät analogista laskentaa ohjaus- ja suojaustoimintojen suorittamiseen.

1960 -luvulla päävalmistaja oli American Company Electronic Associates, 231R -analogisella tietokoneella, tyhjiöputkilla ja 20 integraattorilla. Myöhemmin sen 8800 analogisella tietokoneella, kiinteän tilan operatiivisilla vahvistimilla ja 64 integraattorilla.

[TOC]

Digitaaliset tietokoneet korvaavat

60 -luvulla 70 digitaalista tietokonetta, jotka perustuvat ensin tyhjiöputkiin ja myöhemmin transistoreihin, integroituihin piireihin ja mikroprosessoreihin, heistä tuli halvempia ja tarkempia.

Tämä johti siihen, että digitaaliset tietokoneet korvasivat suurelta osin analogiset tietokoneet. Analogisia tietokoneita oli kuitenkin käytetty tieteellisissä ja teollisissa sovelluksissa, koska tuolloin ne olivat yleensä paljon nopeampia.

Esimerkiksi niitä käytettiin edelleen tietyissä sovelluksissa, kuten lentokoneen lentotietokone.

Monimutkaisemmat sovellukset, kuten synteettinen avaustutka, pysyivät analogisen laskenta -alueen alaisena hyvin 1980 -luvulle, koska digitaaliset tietokoneet olivat riittämättömiä tehtävään.

Jopa tällä hetkellä analoginen tietojenkäsittely. Jotkut yliopistot käyttävät edelleen analogisia tietokoneita ohjausjärjestelmien ohjausteorian opettamiseen.

Ominaisuudet

Analoginen tietojenkäsittely

Analogista tietokonetta käytetään analogisen datan, kuten jännitteen, lämpötilan, paine, nopeuden jne. Käsittelemiseen. Tallentaa nämä fysikaaliset määrät jatkuvasti ja suorittaa laskelmat näiden mittausten avulla.

Se on aivan erilainen kuin digitaalinen tietokone, joka käyttää symbolisia numeroita tulosten edustamiseen.

Analogiset tietokoneet ovat erinomaisia ​​tilanteisiin, jotka edellyttävät datan mittaamista suoraan, muuttamatta niitä numeroiksi tai koodeiksi.

Analogisten signaalien käyttö

Analoginen tietokone käyttää analogista signaalia, joka voidaan esittää sinimuotoisena tai jatkuvana aaltona, joka sisältää arvot, jotka vaihtelevat ajan myötä.

Analoginen signaali voi vaihdella sen leveydestä tai taajuudesta. Amplitudin arvo on sen korkeimpaan pisteeseen liittyvän signaalin voimakkuus, nimeltään Crest, ja sen alimmilla pisteillä. Toisaalta taajuusarvo on sen fyysinen pituus vasemmalta oikealle.

Esimerkkejä analogisista signaaleista ovat ihmisen puhe tai puhe sähköistetyn kuparikaapelin kautta.

Analogiset tietokoneet eivät vaadi tallennuskapasiteettia, koska yhdessä mitataan ja vertailee määriä.

Rajoitettu tarkkuus

Analogisilla esityksillä on rajoitettu tarkkuus, yleensä muutaman desimaalin.

Analogisen tietokoneen tarkkuutta rajoittavat sen tietokoneelementit, samoin kuin sisäisen energian laatu ja sähköiset yhteydet.

Voi palvella sinua: Mikä on periskooppi ja mihin se on?

Pääasiassa se rajoittaa käytetyn lukulaitteen tarkkuutta, joka on yleensä kolme tai neljä desimaalia.

Ohjelmointi

Analogisen tietokoneen ohjelmointi merkitsee ongelmayhtälöiden muuttamista analogiseksi tietokonepiiriksi.

Mitkä ovat analogiset tietokoneet?

Ne edustavat tietoja mitattavissa olevista määristä, kuten jännitteet tai vaihdepyörät, ongelman ratkaisemiseksi sen sijaan.

Valvonta ja hallinta

Valvonta- ja ohjausjärjestelmissä niitä käytetään ohjauskaavan määrittämiseen ja prosessiparametrien, kuten tehokkuuden, voiman, suorituskyvyn ja muiden, laskemiseen.

Jos matemaattinen lauseke, joka määrittelee parametrin assosiaation objektin koordinaateihin, voidaan määrittää, analoginen tietokone palvelee vastaavan yhtälön ratkaisemiseksi.

Esimerkiksi analogisia tietokoneita käytetään laajasti energiajärjestelmien taloudellisen tehokkuuden arviointiin, ja ne voivat toimia automaattisten sääntelyviranomaisina.

Niitä käytetään usein prosessien, kuten öljynjalostamoissa, hallintaan, joissa jatkuva virtaus ja lämpötilan mittaukset ovat tärkeitä.

Edistynyt analyysi

Ratkaise toistuvasti hallittua prosessia kuvaava yhtälöjärjestelmä, analoginen tietokone voi lyhyessä ajassa skannata suuren määrän vaihtoehtoisia ratkaisuja. Tätä varten käytä erilaisia ​​arvoja parametreissa, joihin tehdään muutoksia prosessin aikana.

Vaadittava laatu voidaan taata analogisen tietokoneen ilmoittamien ohjaussignaalien avulla.

Tietokoneen määrittämät arvot siirretään säätelylaitteeseen, joka säätää ohjauspisteitä.

Häiritsevien tai hyödyllisten signaalien määrittäminen

Häiritsevän tai hyödyllisen signaalin suuruus määritetään käyttämällä dynaamista järjestelmää kuvaavat dynaaliset yhtälöt, alkuolosuhteiden arvot, kohinan ja signaalin mittaavien tilastojen määritettyjen muutosten lisäksi.

Analogista tietokonetta voidaan käyttää myös instrumenttien rakentamiseen, jotka tallentavat häiriöt automaattisesti ja tuottavat ohjaussignaalin, mikä riippuu häiriöiden luonteesta ja määrästä.

Dynaaminen järjestelmien simulointi

Simulaatiot voidaan tehdä reaaliajassa tai erittäin suurilla nopeuksilla, jolloin voidaan kokea toistuvia ajoja muuttuneilla muuttujilla.

Niitä on käytetty laajasti lentokoneiden simulaatioissa, ydinenergialaitoksissa ja myös teollisissa kemiallisissa prosesseissa.

Komponentit

Operatiivinen vahvistin

Useimmat sähköiset analogiset tietokoneet toimivat jännitteiden tai potentiaalisten erojen manipuloimalla. Sen peruskomponentti on toiminnallinen vahvistin, joka on laite, jonka lähtövirta on verrannollinen sen tulopotentiaalieroon.

Tekemällä tämän lähtövirtavirtauksen asianmukaisten komponenttien läpi, saadaan enemmän potentiaalisia eroja ja laaja valikoima matemaattisia operaatioita voidaan suorittaa, jotka sisältävät summan, vähentämisen, investoinnit ja integraatiot.

Sähköinen analoginen tietokone koostuu lukuisista vahvistimista. Ne voivat muodostaa yhteyden tuottamaan suuren monimutkaisuuden matemaattisen ekspression ja monien muuttujien kanssa.

Hydraulikomponentit

Tärkeimmät hydraulikomponentit voivat sisältää putket, venttiilit ja astiat.

Mekaaniset komponentit

Pyörivät akselit voivat olla tietokoneen sisällä olevien tietojen, differentiaalisten vaihteiden, levy-integraattorien, pallon tai rullan, 2-D- ja 3-D-nokan, liuottimien ja mekaanisten kertoimien ja servo-torques.

Sähkö- ja elektroniset komponentit

- Tarkkuusvastus ja kondensaattorit.

- Operatiiviset vahvistimet.

- Kertoimet.

- Potentiometrit.

- Kiinteät toimintogeneraattorit.

Matemaattisten operaatioiden luonteen mukaan

Lineaarinen

Lineaariset komponentit suorittavat summan, integroinnin, merkkimuutokset, kertolasku vakiona ja muilla.

Voi palvella sinua: Rakennustekniikat

Epälineaarinen

Funktiogeneraattorit toistavat epälineaariset suhteet. On tietokonekomponentteja, jotka on suunniteltu toistamaan määritetty toiminto yhdestä, kahdesta tai useammasta argumentista.

Tässä luokassa on tavallista erottaa laitteet, jotka toistavat yhden argumentin ja kertoimen jakamisen epäjatkuvasti toiminnot.

Looginen

Loogisten komponenttien joukossa ovat analogiset loogiset laitteet, jotka on suunniteltu erottamaan suurin tai pienempi määrä useiden määrien, erillisten loogisten laitteiden, releiden kytkentäpiirien ja joidenkin muiden erikoisyksiköiden välillä.

Kaikki loogiset laitteet yhdistetään yleensä yhdessä, nimeltään rinnakkainen looginen laite. Se on varustettu omalla liitäntäkortilla yhdistää yksittäiset loogiset laitteet toisiinsa ja tietokoneen jäljellä olevien analogisten komponenttien kanssa.

Kaverit

Mekaaniset tietokoneet

Ne on rakennettu mekaanisista komponenteista, kuten vivuista ja hammaspyöristä, elektronisten komponenttien sijasta.

Yleisimmät esimerkit ovat yhteenvetokoneet ja mekaaniset laskurit, jotka käyttävät hammaspyörien pyörimistä summien tai laskemien tekemiseen. Monimutkaisemmat esimerkit voisivat suorittaa kertolaskuja ja divisioonaa sekä jopa differentiaalianalyysiä.

Käytännöllisimmät mekaaniset tietokoneet käyttävät pyöriviä akseleita muuttujien kuljettamiseksi mekanismista toiseen.

Fourier -syntetisaattorissa, joka oli vuorovesi kone, käytettiin kaapeleita ja hihnapyöriä, jotka lisäsivät harmonisia komponentteja.

On tärkeää mainita alkuperäisen avaruusaluksen mekaaniset lentovälineet, jotka osoittivat lasketun tuloksen, ei numeroiden muodossa, vaan indikaattoripintojen siirtymien kautta.

Kaivojen käsittelevä avaruusalus varustettiin instrumentilla nimeltään Globus. Tämä osoitti maapallon kuviollisen liikkeen pienoismakuon siirtymisen kautta leveys- ja pituusindikaattorien lisäksi.

Sähkötietokoneet

Ne ovat yleisempiä, koska niillä on huomattavasti laajempi kulkinauha ja ne ovat käteviä yhteydenpitoon muihin tietokoneisiin ja laitteen ohjauselementteihin.

He käyttävät sähköisiä signaaleja, jotka virtaavat useiden vastusten ja kondensaattorien läpi simuloimaan fysikaalisia ilmiöitä komponenttien mekaanisen vuorovaikutuksen sijasta.

Tietokoneen analogisten elementtien suunnittelu perustuu elektronisiin ex -virallisiin vahvistimiin. Näillä on korkea vahvistus avoimen piirin tilassa.

Tulo- ja palautepiirin rakenteesta riippuen toimintavahvistin suorittaa lineaarisen tai epälineaarisen matemaattisen toiminnan. Myös näiden toimintojen yhdistelmä.

Tämäntyyppisillä analogisilla tietokoneilla oli laaja käyttö tietojenkäsittelytiede ja sotilasteknologiassa -vuosisadan puolivälissä, kuten lentokone- ja ohjuskokeet.

Erot digitaalisen kanssa

Signaalin lähetys

Digitaalisilla signaaleilla on kaksi erillistä tilaa, deaktivoitu tai aktivoitu. Vammainen tila on nolla volttia ja aktivoitu tila on viisi volttia. Siksi digitaaliset tietokoneet käyttävät binaarinumerotietoja muodossa 0 ja 1.

Analogiset signaalit ovat jatkuvia. Heillä voi olla mitään arvoa kahden pään, kuten -15 ja +15 voltin välillä. Analogisen signaalin jännite voi olla vakio tai vaihdella ajan myötä.

Toisin sanoen analogisissa tietokoneissa tiedot lähetetään jatkuvien signaalien muodossa. Digitaalisissa tietokoneissa ne lähetetään diskreettisten signaalien muodossa.

Piirien tyypit

Analogiset tietokoneet piirit käyttävät operatiivisia vahvistimia, signaaligeneraattoreita, vastusverkkoja ja kondensaattoreita. Nämä piirit käsittelevät jatkuvia jännitesignaaleja.

Voi palvella sinua: sovellusta ei voitu käynnistää oikein. Virhe 0xc00007b

Digitaaliset tietokoneet käyttävät erilaisia ​​sytytys-/OFF -piirejä, kuten mikroprosessoreita, kellopulssigeneraattoreita ja logiikkaovia.

Toisin sanoen digitaalinen tietokone käyttää elektronisia piirejä, kun taas analoginen tietokone käyttää resistansseja jatkuvaan signaalin virtaukseen.

Tarkkuus

Analogisten tietokoneiden on käsiteltävä tiettyä sähkömelua piireissä, mikä vaikuttaa niiden tarkkuuteen. Digitaalisen tietokoneen piireissä on myös sähkömelu, vaikka tällä ei ole vaikutusta tarkkuuteen tai luotettavuuteen.

Toisaalta analoginen tietokone ei voi tuottaa toistuvia tuloksia tarkan vastaavuudella. Tämä tarkoittaa, että analogiset tietokoneet ovat vähemmän tarkkoja verrattuna digitaalisiin tietokoneisiin.

Ohjelmointi

Sekä analogiset että digitaaliset tietokoneet voidaan ohjelmoida, vaikka menetelmät ovat erilaisia.

Digitaaliset tietokoneet käyttävät monimutkaisia ​​ohjeiden sekvenssejä, kuten kahden numeron vertailua tai kertomista tai tietoa siirtämistä paikasta toiseen.

Analogisen tietokoneen ohjelmoimiseksi ne yhdistävät sähköisesti eri kaapelien osajärjestelmiin keskenään. Esimerkiksi signaaligeneraattori on kytketty ohjausnuppiin, signaalin voimakkuuden muuttamiseksi.

Esimerkit

Linnankello

Tämä kuuluisa tietokone pystyi tallentamaan ohjelmointiohjeet. Yli kolme metriä korkea, laite osoitti aikaa, horoskooppia ja myös auringon ja kuun kiertoratoja.

Laitteen laskennallinen osa antoi käyttäjille mahdollisuuden määrittää päivän muuttujan kesto vuodenajasta riippuen. Kuvailtu vuonna 1206, tämä tietokone oli erittäin monimutkainen aikansa ajan.

Laskutikku

Yksi yksinkertaisimmista ja tunnetuimmista mekaanisista analogisista tietokoneista on laskentasääntö. Tämä on laite matemaattisten peruslaskelmien arvioimiseksi.

Käyttäjät liu'uttavat merkittyä sauvaa yhdenmukaistaaksesi sen useisiin tuotemerkkeihin toisessa sauvassa, lukevat laitetta siten näiden eri tuotemerkkien linjauksen mukaan.

Differentiaalianalysaattori

Tämä mekaaninen analoginen tietokone pystyi ratkaisemaan differentiaaliyhtälöt. Erotteluanalysaattori täydellisti 1930 -luvulla niin vanha kuin vuoden 1800 alussa ja käytettiin vuoden puoliväliin saakka.

Sitä pidetään ensimmäisenä modernina tietokoneena. Hän painoi 100 tonnia ja sisälsi 150 moottoria satojen kilometrien kaapelien lisäksi, jotka yhdistivät releet ja tyhjiöputket.

Nykyisten standardien mukaan kone oli hidas. Itse asiassa se oli vain sata kertaa nopeampi kuin ihmisoperaattori käyttämällä työpöytälaskinta.

Muita esimerkkejä

- Ennustaja Kerrison.

- Librascope, tasapaino tietokone ja ilma -aluksen paino.

- Mekaaniset integraattorit, kuten planimetri.

- Nomogrammi.

- Nordenin pommituskatsoja.

- Paloihin liittyvät tietokoneet.

- Vesiintegraattorit.

- Moniac, taloudellinen mallintaminen.

Simulaationeuvosto oli analoginen tietokoneen käyttäjäyhdistys Yhdysvalloissa.

Simulaationeuvoston boletit vuosina 1952 - 1963 ovat tällä hetkellä saatavilla verkossa. Ne osoittavat tuolloin tekniikoita ja myös analogisten tietokoneiden yleistä käyttöä.

Viitteet

1. Wikipedia, ilmainen tietosanakirja (2019). Analoginen tietokone. Otettu: sisään.Wikipedia.org.
2. Ravepedia (2019). Analoginen tietokone. Otettu: Ravepedia.com.
3. Diesh Thakur (2019). Mikä on analoginen tietokone? - Määritelmä. ECOMPUTER -muistiinpanot. Otettu: Ecomputernotes.com.
4. Encyclopaedia Britannica (2019). Analoginen tietokone. Otettu: Britannica.com.
5. John Papiewski (2019). 10 eroa analogisten ja digitaalisten tietokoneiden välillä. Otettu: TechWalla.com.
6. Ilmainen sanakirja (2019). Analogiakone. Otettu: Encyclopedia2.ilmainen sanakirja.com.
7. Tietosanakirja (2002). Tietokone, analoginen. Otettu: Encyclopedia.com.