Интернет магазин китайских планшетных компьютеров

Компьютеры - Аналоговый компьютер - Принцип действия

Польская АВМ «ELWAT»

Наборное поле АВМ ELWAT

Электронный аналоговый компьютер MOHAI, построенный около 1953 года компанией Боинг.

MOHAI вблизи.

Представлением числа в механических аналоговых компьютерах служит, например, количество поворотов шестерёнок механизма. В электрических — используются различия в напряжении. Они могут выполнять такие операции, как сложение, вычитание, умножение, деление, дифференцирование, интегрирование и инвертирование.

При работе аналоговый компьютер имитирует процесс вычисления, при этом характеристики, представляющие цифровые данные, в ходе времени постоянно меняются.

Результатом работы аналогового компьютера являются либо графики, изображённые на бумаге или на экране осциллографа, либо электрический сигнал, который используется для контроля процесса или работы механизма.

Эти компьютеры идеально приспособлены для осуществления автоматического контроля над производственными процессами, потому что они моментально реагируют на различные изменения во входных данных. Такого рода компьютеры широко используются в научных исследованиях. Например, в таких науках, в которых недорогие электрические или механические устройства способны имитировать изучаемые ситуации.

В ряде случаев с помощью аналоговых компьютеров возможно решать задачи, меньше заботясь о точности вычислений, чем при написании программы для цифровой ЭВМ. Например, для электронных аналоговых компьютеров без проблем реализуются задачи, требующие решения дифференциальных уравнений, интегрирования или дифференцирования. Для каждой из этих операций применяются специализированные схемы и узлы, обычно с применением операционных усилителей. Также интегрирование легко реализуется и на гидравлических аналоговых машинах.

Базовые элементы АВМ

Все функциональные блоки аналоговых вычислительных машин можно разделить на ряд групп:

1. линейные — выполняют такие математические операции как интегрирование, суммирование, перемена знака, умножение на константу.
2. нелинейные — соответствуют нелинейной зависимости функции от нескольких переменных.
3. логические — устройства непрерывной, дискретной логики, релейные переключающие схемы. Вместе эти устройства образуют устройство параллельной логики.

Универсальные АВМ как правило содержат в своем составе:

• источник питания
• контрольно-измерительную аппаратуру
• управляющее устройство
• наборное поле
• блоки суммирования
• блоки интегрирования
• блоки дифференцирования
• множительно-делительное устройство
• блоки нелинейности

также используются:

• потенциометр функциональный
• блок переменных коэффициентов
• вычислитель индукционный
• тахогенератор

Схема масштабного звена, он же инвертор при k=1

• масштабное звено — аналоговый функциональный блок в АВМ структурного типа, в котором выходная величина y и входная величина x связаны зависимостью: y = − kx Применяется когда в АВМ при реализации структурной схемы модели необходимо произвести умножение на постоянный коэффициент k. В качестве звена масштабирования может применяться блок суммирования, в котором и k_i = 0,i = 2,...n, а напряжение на выходе определяется зависимостью:

.

Запоминающее устройство АВМ

• Емкостные запоминающие устройства — динамические запоминающие устройства, основанная на свойстве конденсаторов хранить поданное на него напряжение. Ячейка емкостного ЗУ формируется на обычном интеграторе с различными коммутаторами. Иногда в интегратор для уменьшения времени процесса запоминания вводится операционный усилитель — повторитель. Время хранения информации в таких устройствах ограничено.
• Делитель напряжения — электромеханическое запоминающее устройство в которых запоминаемым величинам углы поворота реостатов. Подобные устройства могут неограниченное время хранить информацию.
• Запоминающая пара — устройство, формирующее задержанную во времени последовательность выбранных уровней входного сигнала. В качестве запоминающей пары часто применяют каскадно соединенные операционные усилители, один из которых работает в режиме отслеживания входного сигнала, а другой в режиме хранения.
• ЗУ на ферритовых сердечниках — основано на свойстве ферромагнетиков сохранять намагниченность. Ячейки таких ЗУ выполняются на ферритовых сердечниках либо на трансфлюксорах и тороидальных сердечниках. Использование трансфлюксоров и тороидальных сердечников уменьшает погрешности одновременно снижая быстродействие.

Характеристики

Добротность АВМ — обобщенная характеристика аналоговой вычислительной машины, вычисляемая по формуле:

,

где E_max — максимально возможное значение машинной переменной, E_min — нижний предел возможного значения машинной переменной. Пределы как правило определяются экспериментально. Числовое значение E_min зависит от уровня помех, ошибок аналоговых функциональных блоков, точности применяемой измерительной аппаратуры. Добротность мощных АВМ превышает d = 10.