АНАЛОГНИ РАЧУНАРИ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, КОМПОНЕНТЕ, ТИПОВИ - ТЕХНОЛОГИЈА - 2025

У аналогни компјутери су врста рачунара који користи стално мијења аспекте физичких феномена, као што су електричних величина, механички или хидраулични, за моделирање проблем који се решава.

Односно, то су рачунари који раде са бројевима представљеним директно мерљивим континуираним вредностима, као што су притисак, температура, напон, брзина и тежина. Насупрот томе, дигитални рачунари представљају ове вредности симболично.

Извор: Кс-15_Аналог_цомпутер Како је направљено - хттпс://ввв.иоутубе.цом/ватцх?в=ПВ1НАцЗЛДгс, Публиц Домаин, хттпс://цоммонс.викимедиа.орг/в/индек.пхп?цурид=52164169

Аналогни рачунари могу имати веома широк распон сложености. Најједноставнији су клизна правила и номограми, док су рачунари који управљају поморским пушкама и велики хибридни дигитални / аналогни рачунари међу најкомпликованијим. У то време су то биле прве рачунарске машине.

Системи за контролу процеса и заштитни релеји користе аналогно рачунање за обављање функција управљања и заштите.

Шездесетих година прошлог века главни произвођач је била америчка компанија Елецтрониц Ассоциатес, са својим аналогним рачунаром 231Р, са вакуумским цевима и 20 интегратора. Касније, са својим 8800 аналогним рачунаром, са ССД-ом и 64 интегратора.

Замена дигиталних рачунара

У 60-има и 70-има дигитални рачунари, засновани прво на вакуумским цевима, а касније на транзисторима, интегрисаним круговима и микропроцесорима, постали су економичнији и прецизнији.

То је довело до тога да дигитални рачунари у великој мери замене аналогне рачунаре. Међутим, аналогни рачунари и даље се користе у научним и индустријским апликацијама, јер су у то време били обично бржи.

На пример, наставили су да се користе у неким специфичним апликацијама, попут летачког рачунара у авионима.

Сложеније апликације, попут синтетског радара бленде, остале су под доминацијом аналогног рачунара и у 1980-има, јер дигитални рачунари нису били довољни за задатак.

Истраживања о аналогном рачунару још увек трају. Неки универзитети и даље користе аналогне рачунаре за подучавање теорије контролних система.

карактеристике

Аналогна обрада података

Аналогни рачунар користи се за обраду аналогних података, као што су напон, температура, притисак, брзина итд. Он континуирано чува ове податке физичких величина и врши прорачуне уз помоћ ових мерења.

Доста се разликује од дигиталног рачунара који користи симболичке бројеве за представљање резултата.

Аналогни рачунари су сјајни за ситуације у којима је потребно директно мерење података, без претварања у бројеве или кодове.

Коришћење аналогних сигнала

Аналогни рачунар користи аналогни сигнал, који се може представити као континуирани или синусни талас, који садржи вредности које се временом разликују.

Аналогни сигнал може варирати у амплитуди или фреквенцији. Вриједност амплитуде је интензитет сигнала који се односи на његову највишу тачку, која се назива гребен и најнижу тачку. С друге стране, вредност фреквенције је њена физичка дужина са леве на десно.

Примјери аналогних сигнала су звук или људски говор помоћу електрифициране бакрене жице.

Аналогни рачунари не захтевају никакав капацитет складиштења, јер у једној операцији мере и упоређују количине.

Ограничена прецизност

Аналогни прикази имају ограничену прецизност, обично на неколико децималних мјеста.

Тачност аналогног рачунара ограничена је његовим рачунарским елементима, као и квалитетом унутрашњих напајања и електричне повезаности.

Углавном је ограничена прецизношћу употребљене опреме за читање, а то је углавном три или четири децимална места.

Програмирање

Програмирање на аналогном рачунару укључује претварање једнаџби проблема у аналогни рачунарски круг.

За шта су аналогни рачунари?

Користе се за представљање података мерљивим количинама, као што су напони или ротација зупчаника, како би се решио проблем, уместо да се подаци изразе као бројеви.

Мониторинг и контрола

У системима за надгледање и контролу користе се за одређивање контролне формуле и за израчунавање процесних параметара, као што су ефикасност, снага, перформансе и други.

Ако можете доделити математички израз који дефинише повезаност параметра са координатама објекта, аналогни рачунар може решити одговарајућу једначину.

На пример, аналогни рачунари се широко користе за процену економске ефикасности електроенергетских система и могу служити као аутоматски регулатори.

Често се користе за контролу процеса као што су они у рафинеријама нафте, где су важна стална мерења протока и температуре.

Напредна анализа

Вишеструким решавањем система једначина који описује контролисани процес, аналогни рачунар може да скенира велики број алтернативних решења за кратко време. Да би то учинио, користи различите вредности у параметрима који се мењају током процеса.

Потребан квалитет може се гарантовати помоћу контролних сигнала које најављује аналогни рачунар.

Вредности које одреди рачунар преносе се на регулатор који регулише контролне тачке.

Одређивање узнемирујућих или корисних сигнала

Јачина узнемирујућег или корисног сигнала одређује се помоћу диференцијалних једначина које описују динамички систем, вредности почетних услова, поред промена утврђених у статистици која мери буку и сигнал.

Аналогни рачунар се такође може користити за прављење инструмената који аутоматски бележе поремећаје и производе контролни сигнал, што ће зависити од карактера и количине поремећаја.

Симулација динамичких система

Симулације се могу извести у реалном времену или при врло великим брзинама, омогућавајући експериментирање са поновљеним трчањима са измењеним варијаблама.

Они се увелико користе у симулацијама летелица, нуклеарним електранама, а такође и у индустријским хемијским процесима.

Компоненте

Операциони појачавач

Већина електричних аналогних рачунара раде на манипулацији напонима или потенцијалним разликама. Његова основна компонента је оперативно појачало, а то је уређај чија је излазна струја пропорционална разлици улазног потенцијала.

Доводећи до те излазне струје да пролази кроз одговарајуће компоненте, добијају се веће потенцијалне разлике и може се извести мноштво математичких операција, укључујући додавање, одузимање, инверзију и интеграцију.

Електрични аналогни рачунар састоји се од многих врста појачала. Оне се могу повезати да би се створио математички израз велике сложености и са мноштвом променљивих.

Хидрауличне компоненте

Кључне хидрауличне компоненте могу укључивати цеви, вентиле и контејнере.

Механичке компоненте

Постоје ротационе осовине за пренос података унутар рачунара, диференцијални зупчаник, диск, куглични или ваљкасти интегратор, 2-Д и 3-Д камере, механички разређивачи и множитељи и серво-обртни моменти.

Електричне и електронске компоненте

- Прецизни отпорници и кондензатори.

- Оперативни појачивачи.

- Мултипликатори.

- Потенциометри.

- Генератори са фиксном функцијом.

Према природи математичких операција

Линеарно

Линеарне компоненте обављају операције сабирања, интеграције, промене знака, множења константом и друге.

Нелинеарно

Генератори функција репродуцирају нелинеарне односе. Постоје рачунарске компоненте дизајниране за репродукцију додељене функције из једног, два или више аргумената.

У овој класи је уобичајено разликовати уређаје који репродукују дисконтинуиране функције с једним аргументом и уређаје за дељење мултипликатора.

Логичан

Међу логичким компонентама су аналогни логички уређаји, дизајнирани да раздвајају већу или мању количину између различитих величина, дискретне логичке уређаје, релејне склопне склопове и неке друге посебне јединице.

Сви логички уређаји се обично комбинују у један, који се назива паралелни логички уређај. Опремљен је сопственим панелом за закрпе за повезивање појединих логичких уређаја између себе и са другим аналогним компонентама рачунара.

Врсте

Механички рачунари

Израђени су од механичких компоненти, попут полуга и зупчаника, а не од електронских компоненти.

Најчешћи примери су додавање машина и механичких бројила, који користе окретање зупчаника за извршавање додавања или одбројавања. Сложенији примери могу да изврше множење и дељење, па чак и диференцијалну анализу.

Најпрактичнији механички рачунари користе ротирајуће секире за транспорт променљивих са једног механизма на други.

У Фоуриер-овом синтетизатору, који је био машина за предвиђање плиме, коришћени су каблови и ременице који су додавали хармоничне компоненте.

Важно је напоменути механичке инструменте лета у раним свемирским бродовима, који су показали израчунати резултат не у облику цифара, већ кроз померања индикаторске површине.

Совјетске свемирске летјелице опремљене су инструментом названим Глобус. Ово је показало фигуративно кретање Земље померањем минијатурног земаљског глобуса, поред показатеља географске ширине и дужине.

Електрични рачунари

Они су чешћи јер имају знатно шири пропусни опсег и погодни су за повезивање са другим рачунарима и контролним елементима уређаја.

Они користе електричне сигнале који пролазе кроз различите отпорнике и кондензаторе да симулирају физичке појаве, а не механичку интеракцију компонената.

Дизајн аналогних елемената рачунара заснован је на електронским појачалима једносмерне струје. Они имају велико појачање у режиму отвореног круга.

Овисно о структури улазних и повратних кола, оп амп изводи или линеарну или нелинеарну математичку операцију. Такође комбинација ових операција.

Ова врста аналогног рачунара била је широко коришћена у рачунарству и војној технологији средином 20. века, као што су тестови авиона и ракета.

Разлике са дигиталним

Пренос сигнала

Дигитални сигнали имају два дискретна стања, искључено или укључено. Искључено стање је нула, а стање укључености пет волти. Због тога дигитални рачунари користе податке бинарних бројева у облику 0 и 1.

Аналогни сигнали су непрекидни. Могу бити било где између две крајности, као што су -15 и +15 волти. Напон аналогног сигнала може бити константан или варирати током времена.

То јест, у аналогним рачунарима подаци се преносе у облику континуираних сигнала. У дигиталним рачунарима они се преносе у облику дискретних сигнала.

Типови кола

Аналогни рачунарски склопови користе оперативна појачала, генераторе сигнала, отпорничке мреже и кондензаторе. Ови склопови обрађују сигнале непрекидног напона.

Дигитални рачунари користе разне склопке за укључивање / искључивање, као што су микропроцесори, генератори такта и логичка врата.

То јест, дигитални рачунар користи електронска кола, док аналогни рачунар користи отпорнике за непрекидни ток сигнала.

Прецизност

Аналогни рачунари морају да се баве одређеним нивоом електричне буке у круговима, утичући на њихову тачност. Струјни кругови дигиталног рачунара такође имају електричну буку, мада то нема утицаја на тачност и поузданост.

С друге стране, аналогни рачунар не може да произведе резултате који се понављају са тачним подударањем. То значи да су аналогни рачунари мање тачни у поређењу са дигиталним рачунарима.

Програмирање

Могу се програмирати и аналогни и дигитални рачунари, мада су методе различите.

Дигитални рачунари користе сложене секвенце упутстава, као што су поређење или множење два броја или премештање података са једног места на друго.

Да бисте програмирали аналогни рачунар, различити подсистеми су електрично повезани кабловима. На пример, генератор сигнала је повезан на контролно дугме, да би променио интензитет сигнала.

Примери

Дворацни сат

Овај познати рачунар је био у стању да чува програмска упутства. Стојећи преко три метра висине, уређај је приказивао време, зодијак, као и орбите сунца и месеца.

Рачунални део уређаја је тако омогућио корисницима да поставе променљиву дужину дана у зависности од годишњег доба. Описан 1206. године, овај рачунар је био веома сложен за своје време.

Логаритмар

Једно од најједноставнијих и најпрепознатљивијих механичких аналогних рачунара је правило клизања. Ово је уређај за приближавање основних математичких израчуна.

Корисници померају обележени штап да га поравнају са разним ознакама на другом штапу, читајући уређај на основу поравнања тих различитих марки.

Диференцијални анализатор

Овај механички аналогни рачунар је био у стању да решава диференцијалне једначине. Дизајн стар чак 1800-их, диференцијални анализатор усавршен је 1930-их и коришћен до средине 20. века.

Сматра се првим модерним рачунаром. Тежила је 100 тона и садржавала је 150 мотора, плус стотине километара каблова који повезују релеје и вакуумске цеви.

По данашњим стандардима, машина је била спора. У ствари, био је само стотину пута бржи од људског оператера који користи десктоп калкулатор.

Остали примери

- Предицтор Керрисон.

- Либраскоп, рачунар за равнотежу и тежину авиона.

- Механички интегратори, као што је планиметар.

- Номограм.

- Норден визир за бомбардовање.

- Рачунари који се односе на контролу пожара.

- Водни интегратори.

- МОНИАЦ, економско моделирање.

Савет за симулацију је био удружење корисника аналогних рачунара у Сједињеним Државама.

Билтени Симулационог савета од 1952. до 1963. тренутно су доступни на мрежи. Они показују тадашње технологије и уобичајену употребу аналогних рачунара.

Референце

1. Википедија, бесплатна енциклопедија (2019). Аналогни рачунар. Преузето са: ен.википедиа.орг.
2. Техопедиа (2019). Аналогни рачунар. Преузето са: роофпедиа.цом.
3. Динесх Тхакур (2019). Шта је аналогни рачунар? - Дефиниција. Е-компјутерске белешке. Преузето са: ецомпутернотес.цом.
4. Енцицлопаедиа Британница (2019). Аналогни рачунар. Преузето са: британница.цом.
5. Јохн Папиевски (2019). 10 разлике између аналогног и дигиталног рачунара. Преузето са: тецхвалла.цом.
6. Тхе Фрее Дицтионари (2019). Аналогни рачунар. Преузето са: енцицлопедиа2.тхефреедицтионари.цом.
7. Енцицлопедиа (2002). Компјутер, аналогни. Преузето са: енцицлопедиа.цом.