Computadores analógicos em destaque, componentes, tipos

As Computadores analógicos Eles são um tipo de computador que usa os aspectos de mudança continuamente dos fenômenos físicos, como quantidades elétricas, mecânicas ou hidráulicas, para modelar o problema que está sendo resolvido.

Ou seja, são computadores que operam com números representados por valores contínuos diretamente mensuráveis, como pressão, temperatura, tensão, velocidade e peso. Por outro lado, os computadores digitais representam esses valores simbolicamente.

Fonte: x -15_analog_computer por como é feito - https: // www.YouTube.com/relógio?V = pw1naczldgs, domínio pub, https: // commons.Wikimedia.org/w/índice.Php?Curid = 52164169

Computadores analógicos podem ter uma ampla gama de complexidade. Os mais simples são as regras de cálculo e os nomogramas, enquanto os computadores que controlam canhões navais e grandes computadores híbridos digitais/analógicos estão entre os mais complicados. Na época, eles foram as primeiras máquinas de computador desenvolvidas.

Sistemas de controle de processos e relés de proteção usam computação analógica para executar funções de controle e proteção.

Na década de 1960, o principal fabricante foi o American Company Electronic Associates, com seu 231R Analog Computer, com tubos de vácuo e 20 integradores. Posteriormente, com seu 8800 computador analógico, com amplificadores operacionais de estado sólido e 64 integradores.

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Substituição de computadores digitais

Nos anos 60, 70 computadores digitais, com base em tubos de vácuo e, posteriormente, em transistores, circuitos integrados e microprocessadores, eles se tornaram mais baratos e mais precisos.

Isso levou a computadores digitais a substituir amplamente os computadores analógicos. No entanto, os computadores analógicos permaneceram usados ​​em aplicações científicas e industriais, porque naquela época eram geralmente muito mais rápidas.

Por exemplo, eles continuaram sendo usados ​​em algumas aplicações específicas, como o computador de vôo na aeronave.

Aplicações mais complexas, como o radar de abertura sintética, permaneceram sob o domínio da computação analógica até a década de 1980, uma vez que os computadores digitais eram insuficientes para a tarefa.

Até mesmo investigando a computação analógica. Algumas universidades ainda usam computadores analógicos para ensinar a teoria do controle dos sistemas de controle.

Caracteristicas

Processamento de dados analógicos

Um computador analógico é usado para processar dados analógicos, como tensão, temperatura, pressão, velocidade, etc. Armazena continuamente esses dados de quantidades físicas e executa os cálculos com a ajuda dessas medições.

É bem diferente do computador digital, que usa números simbólicos para representar os resultados.

Os computadores analógicos são excelentes para situações que exigem que os dados sejam medidos diretamente, sem convertê -los em números ou códigos.

Uso de sinais analógicos

O computador analógico usa o sinal analógico, que pode ser representado como uma onda sinusoidal ou contínua, que contém valores que variam no tempo.

Um sinal analógico pode variar em sua amplitude ou frequência. O valor da amplitude é a intensidade do sinal relacionado ao seu ponto mais alto, chamado Crest, e com seus pontos mais baixos. Por outro lado, o valor da frequência é o seu comprimento físico da esquerda para a direita.

Exemplos de sinais analógicos são fala humana ou fala através do cabo de cobre eletrificado.

Computadores analógicos não requerem capacidade de armazenamento porque, em uma única operação, medem e comparam as quantidades.

Precisão limitada

Representações analógicas têm precisão limitada, geralmente de alguns decimais.

A precisão de um computador analógico é limitada por seus elementos do computador, bem como pela qualidade da energia interna e interconexões elétricas.

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Principalmente limita a precisão do equipamento de leitura usado, que geralmente é de três ou quatro decimais.

Programação

A programação em um computador analógico implica a transformação de equações de problemas no circuito de computador analógico.

Para que são computadores analógicos para?

Eles servem para representar dados para quantidades mensuráveis, como tensões ou rotação de engrenagens, a fim de resolver um problema, em vez de expressar dados como números.

Monitoramento e controle

Nos sistemas de monitoramento e controle, eles são usados ​​para determinar uma fórmula de controle e calcular os parâmetros do processo, como eficiência, energia, desempenho e outros.

Se uma expressão matemática que define a associação de um parâmetro com as coordenadas de um objeto pode ser atribuído, o computador analógico serve para resolver a equação correspondente.

Por exemplo, os computadores analógicos são amplamente utilizados para avaliar a eficiência econômica dos sistemas de energia e podem servir como reguladores automáticos.

Eles são frequentemente usados ​​para controlar processos como os existentes nas refinarias de petróleo, onde medições contínuas de fluxo e temperatura são importantes.

Análise avançada

Resolvendo repetidamente o sistema de equações que descrevem um processo controlado, um computador analógico pode em um curto período escanear um grande número de soluções alternativas. Para fazer isso, use valores diferentes nos parâmetros sujeitos a mudanças durante o processo.

A qualidade necessária pode ser garantida, pelos sinais de controle anunciados pelo computador analógico.

Os valores determinados pelo computador são transmitidos para um dispositivo regulatório, que ajusta os pontos de controle.

Determinação de sinais perturbadores ou úteis

A magnitude de um sinal perturbador ou útil é determinado usando equações diferenciais que descrevem o sistema dinâmico, os valores das condições iniciais, além das alterações determinadas nas estatísticas que medem o ruído e o sinal.

Um computador analógico também pode ser usado para criar instrumentos que registrem automaticamente distúrbios e produzam um sinal de controle, o que dependerá do caráter e da quantidade de distúrbios.

Simulação de sistemas dinâmicos

Simulações podem ser feitas em tempo real ou em velocidades muito altas, permitindo que experimente corridas repetidas com variáveis ​​alteradas.

Eles têm sido amplamente utilizados em simulações de aeronaves, usinas de energia nuclear e também em processos químicos industriais.

Componentes

Amplificador operacional

A maioria dos computadores analógicos elétricos trabalha em manipulação de tensões ou diferenças potenciais. Seu componente básico é o amplificador operacional, que é um dispositivo cuja corrente de saída é proporcional à sua diferença de potencial de entrada.

Ao fazer esse fluxo de corrente de saída através dos componentes apropriados, são obtidas mais diferenças em potencial e uma grande variedade de operações matemáticas pode ser realizada, que incluem a soma, subtração, investimento e integração.

Um computador analógico elétrico consiste em vários tipos de amplificadores. Estes podem se conectar para gerar uma expressão matemática de grande complexidade e com uma infinidade de variáveis.

Componentes hidráulicos

Os principais componentes hidráulicos podem incluir tubos, válvulas e recipientes.

Componentes mecânicos

Os eixos rotativos podem ser transportar os dados dentro do computador, engrenagens diferenciais, integradores de disco, bola ou rolo, câmeras 2D e 3D, solventes e multiplicadores mecânicos e servo-torques.

Componentes elétricos e eletrônicos

- Resistência à precisão e capacitores.

- Amplificadores operacionais.

- Multiplicadores.

- Potenciômetros.

- Geradores de função fixa.

De acordo com a natureza das operações matemáticas

Linear

Componentes lineares realizam a soma, integração, mudanças de sinal, multiplicação por uma constante e outros.

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Não -linear

Geradores de funções reproduzem relacionamentos não lineares. Existem componentes de computador projetados para reproduzir uma função atribuída, de um, dois ou mais argumentos.

É comum distinguir nesta classe os dispositivos que reproduzem funções descontínuas de um único argumento e dispositivos de divisão multiplicadores.

Lógico

Entre os componentes lógicos estão os dispositivos lógicos analógicos, projetados para separar a maior ou menor quantidade entre várias quantidades, dispositivos lógicos discretos, circuitos de comutação de relés e algumas outras unidades especiais.

Todos os dispositivos lógicos geralmente são combinados em um, chamado dispositivo lógico paralelo. Está equipado com sua própria placa de conexão para conectar dispositivos lógicos individuais entre si e com os componentes analógicos restantes do computador.

Pessoal

Computadores mecânicos

Eles são construídos a partir de componentes mecânicos, como alavancas e engrenagens, em vez de componentes eletrônicos.

Os exemplos mais comuns são as máquinas de resumo e os contadores mecânicos, que usam a rotação das engrenagens para fazer somas ou contagens. Exemplos mais complexos podem realizar multiplicações e divisões e até análise diferencial.

Os computadores mecânicos mais práticos usam eixos rotativos para transportar as variáveis ​​de um mecanismo para outro.

No sintetizador de Fourier, que era uma máquina de maré, cabos e polias foram usados ​​que adicionavam os componentes harmônicos.

É importante mencionar os instrumentos de vôo mecânicos na espaçonave inicial, que mostraram o resultado calculado não na forma de dígitos, mas através de deslocamentos das superfícies indicadoras.

A espaçonave bem gerenciada foi equipada com um instrumento chamado Globus. Isso mostrou o movimento figurativo da Terra através do deslocamento de um balão de terra em miniatura, além de indicadores de latitude e comprimento.

Computadores elétricos

Eles são mais comuns, porque têm uma faixa de passagem substancialmente mais ampla e são convenientes para se conectar com outros computadores e os elementos de controle de um dispositivo.

Eles usam sinais elétricos que fluem através de várias resistências e capacitores para simular fenômenos físicos, em vez da interação mecânica dos componentes.

O design dos elementos analógicos do computador é baseado em amplificadores eletrônicos ex -corrente. Estes têm alto ganho no modo de circuito aberto.

Dependendo da estrutura do circuito de entrada e feedback, um amplificador operacional executa uma operação matemática linear ou não linear. Também uma combinação dessas operações.

Esse tipo de computadores analógicos tinha um amplo uso em ciência da computação e tecnologia militar em meados do século de dezembro, como aeronaves e testes de mísseis.

Diferenças com o digital

Transmissão de sinal

Os sinais digitais têm dois estados discretos, desativados ou ativados. O estado desativado é zero volts e o estado ativado é de cinco volts. Portanto, os computadores digitais usam dados binários, na forma de 0 e 1.

Os sinais analógicos são contínuos. Eles podem ter qualquer valor entre duas extremidades, como -15 e +15 volts. A tensão de um sinal analógico pode ser constante ou variar ao longo do tempo.

Isto é, em computadores analógicos, os dados são transmitidos na forma de sinais contínuos. Nos computadores digitais, eles são transmitidos na forma de sinais discretos.

Tipos de circuitos

Circuitos de computadores analógicos usam amplificadores operacionais, geradores de sinais, redes de resistência e capacitores. Esses circuitos processam sinais de tensão contínua.

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Os computadores digitais usam uma variedade de circuitos de ignição/desativação, como microprocessadores, geradores de pulso de relógio e portas lógicas.

Ou seja, o computador digital usa circuitos eletrônicos, enquanto o computador analógico usa resistências para fluxo de sinal contínuo.

Precisão

Os computadores analógicos devem lidar com um certo nível de ruído elétrico nos circuitos, afetando sua precisão. Os circuitos de um computador digital também têm ruído elétrico, embora isso não tenha efeito na precisão ou confiabilidade.

Por outro lado, o computador analógico não pode produzir resultados repetidos com uma equivalência exata. Isso significa que os computadores analógicos são menos precisos em comparação com os computadores digitais.

Programação

Os computadores analógicos e digitais podem ser programados, embora os métodos sejam diferentes.

Computadores digitais usam seqüências de instruções complexas, como comparar ou multiplicar dois números ou mover dados de um lugar para outro.

Para programar um computador analógico, eles se conectam eletricamente com diferentes subsistemas de cabos. Por exemplo, um gerador de sinal é conectado a um botão de controle, para variar a intensidade do sinal.

Exemplos

Relógio do castelo

Este computador famoso conseguiu salvar instruções de programação. Com mais de três metros de altura, o dispositivo mostrou o tempo, o zodíaco e também as órbitas do sol e da lua.

A parte computacional do dispositivo permitiu aos usuários estabelecer a duração da variável do dia, dependendo da estação. Descrito em 1206, este computador era muito complexo para o seu tempo.

Regra de slide

Um dos computadores analógicos mecânicos mais simples e reconhecíveis é a regra de cálculo. Este é um dispositivo para aproximar cálculos matemáticos básicos.

Os usuários deslizam uma haste marcada para alinhá -la com várias marcas em outra haste, lendo o dispositivo de acordo com o alinhamento dessas várias marcas.

Analisador diferencial

Este computador analógico mecânico foi capaz de resolver equações diferenciais. Com um design tão antigo quanto o início de 1800, o analisador diferencial foi aperfeiçoado na década de 1930 e usado até meados do século XVIII.

É considerado o primeiro computador moderno. Ele pesava 100 toneladas e continha 150 motores, além de centenas de quilômetros de cabos que conectaram relés e tubos de vácuo.

De acordo com os padrões atuais, a máquina era lenta. De fato, foi apenas cem vezes mais rápido que um operador humano usando uma calculadora de desktop.

Outros exemplos

- Preditor Kerrison.

- Libroscope, equilíbrio de computador e peso de uma aeronave.

- Integradores mecânicos, como planímetro.

- Nomograma.

- Visualizador de bombardeios de Norden.

- Computadores relacionados ao fogo.

- Integradores de água.

- Monac, modelagem econômica.

O Conselho de Simulação era uma associação analógica de usuários de computadores nos Estados Unidos.

As boletinas do Conselho de Simulação de 1952 a 1963 estão atualmente disponíveis online. Eles mostram tecnologias naquela época e também o uso comum de computadores analógicos.

Referências

1. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Computador analógico. Retirado de: em.Wikipedia.org.
2. Ravepedia (2019). Computador analógico. Retirado de: ravepedia.com.
3. Diesh Thakur (2019). O que é computador analógico? - Definição. Notas Ecomputer. Retirado de: Ecomputernotes.com.
4. Encyclopaedia Britannica (2019). Computador analógico. Retirado de: Britannica.com.
5. John Papiewski (2019). 10 diferenças entre computadores analógicos e digitais. Retirado de: Techwalla.com.
6. The Free Dictionary (2019). Computador analógico. Retirado de: Encyclopedia2.o dicionário livre.com.
7. Encyclopedia (2002). Computador, analógico. Retirado de: Enciclopédia.com.