Computadora analógica - Historial de revisiones

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‎Operación

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‎Operación

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‎Componentes

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‎Componentes

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 {{Otros usos|Analógico (desambiguación)}}
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+{{Objeto|nombre= Computadora analógica |imagen=Computadora_analógica.jpg|descripcion=Exponenciales, Logarítmicas}}
 '''Computadora analógica''', también conocida como '''ordenador analógico'''. Es un dispositivo electrónico o hidráulico diseñado para manipular la entrada de datos en términos de, por ejemplo, niveles de tensión o presiones hidráulicas, en lugar de hacerlo como datos numéricos. El dispositivo de cálculo analógico más sencillo es la regla de cálculo, que utiliza longitudes de escalas especialmente calibradas para facilitar la multiplicación, la división y otras funciones.

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-'''Computadora analógica.''' Es un dispositivo electrónico o hidráulico diseñado para manipular la entrada de datos en términos de, por ejemplo, niveles de tensión o presiones hidráulicas, en lugar de hacerlo como datos numéricos. El dispositivo de cálculo analógico más sencillo es la regla de cálculo, que utiliza longitudes de escalas especialmente calibradas para facilitar la multiplicación, la división y otras funciones.<br>
+'''Computadora analógica''', también conocida como '''ordenador analógico'''. Es un dispositivo electrónico o hidráulico diseñado para manipular la entrada de datos en términos de, por ejemplo, niveles de tensión o presiones hidráulicas, en lugar de hacerlo como datos numéricos. El dispositivo de cálculo analógico más sencillo es la regla de cálculo, que utiliza longitudes de escalas especialmente calibradas para facilitar la multiplicación, la división y otras funciones.
 En el típico ordenador analógico electrónico, las entradas se convierten en tensiones que pueden sumarse o multiplicarse empleando elementos de circuito de diseño especial. Las respuestas se generan continuamente para su visualización o para su conversión en otra forma deseada.<br>

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	'''Computadora analógica.''' Es un dispositivo electrónico o hidráulico diseñado para manipular la entrada de datos en términos de, por ejemplo, niveles de tensión o presiones hidráulicas, en lugar de hacerlo como datos numéricos. El dispositivo de cálculo analógico más sencillo es la regla de cálculo, que utiliza longitudes de escalas especialmente calibradas para facilitar la multiplicación, la división y otras funciones.<br>		'''Computadora analógica.''' Es un dispositivo electrónico o hidráulico diseñado para manipular la entrada de datos en términos de, por ejemplo, niveles de tensión o presiones hidráulicas, en lugar de hacerlo como datos numéricos. El dispositivo de cálculo analógico más sencillo es la regla de cálculo, que utiliza longitudes de escalas especialmente calibradas para facilitar la multiplicación, la división y otras funciones.<br>

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	'''Computadora analógica.''' Es un dispositivo electrónico o hidráulico diseñado para manipular la entrada de datos en términos de, por ejemplo, niveles de tensión o presiones hidráulicas, en lugar de hacerlo como datos numéricos. El dispositivo de cálculo analógico más sencillo es la regla de cálculo, que utiliza longitudes de escalas especialmente calibradas para facilitar la multiplicación, la división y otras funciones.<br>		'''Computadora analógica.''' Es un dispositivo electrónico o hidráulico diseñado para manipular la entrada de datos en términos de, por ejemplo, niveles de tensión o presiones hidráulicas, en lugar de hacerlo como datos numéricos. El dispositivo de cálculo analógico más sencillo es la regla de cálculo, que utiliza longitudes de escalas especialmente calibradas para facilitar la multiplicación, la división y otras funciones.<br>

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−	{{Objeto\|nombre= Computadora analógica \|imagen=Computadora_analógica.jpg\|descripcion=Exponenciales, Logarítmicas}}<div align="justify">'''Computadora analógica.''' Es un dispositivo electrónico o hidráulico diseñado para manipular la entrada de datos en términos de, por ejemplo, niveles de tensión o presiones hidráulicas, en lugar de hacerlo como datos numéricos. El dispositivo de cálculo analógico más sencillo es la regla de cálculo, que utiliza longitudes de escalas especialmente calibradas para facilitar la multiplicación, la división y otras funciones.<br>	+	{{Otros_usos\|Computadora (desambiguación)}}
		+	{{Objeto\|nombre= Computadora analógica \|imagen=Computadora_analógica.jpg\|descripcion=Exponenciales, Logarítmicas}}<div align="justify">
		+	'''Computadora analógica.''' Es un dispositivo electrónico o hidráulico diseñado para manipular la entrada de datos en términos de, por ejemplo, niveles de tensión o presiones hidráulicas, en lugar de hacerlo como datos numéricos. El dispositivo de cálculo analógico más sencillo es la regla de cálculo, que utiliza longitudes de escalas especialmente calibradas para facilitar la multiplicación, la división y otras funciones.<br>

	En el típico ordenador analógico electrónico, las entradas se convierten en tensiones que pueden sumarse o multiplicarse empleando elementos de circuito de diseño especial. Las respuestas se generan continuamente para su visualización o para su conversión en otra forma deseada.<br>		En el típico ordenador analógico electrónico, las entradas se convierten en tensiones que pueden sumarse o multiplicarse empleando elementos de circuito de diseño especial. Las respuestas se generan continuamente para su visualización o para su conversión en otra forma deseada.<br>

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	El cambio entre estos modos se realiza por medio de conmutadores electrónicos analógicos de señal de alta velocidad (las computadoras más antiguas emplean contactos de relevadores) controlados desde la consola de la computadora o por medio de las señales de comando lógico, que hacen conexión en el tablero adaptable. Al comenzar a ejecutar el programa, la computadora se conecta en el modo de restablecimiento o condición inicial y energiza un circuito general, de manera que los integradores toman su condición inicial. A continuación, la computadora se cambia al modo de operación, de suerte que se eliminan las entradas de la condición inicial y se conectan las entradas de integración a los integradores. Las señales de entrada generadas y conectadas se integran mediante el integrador, de acuerdo con su escala de tiempo programada.		El cambio entre estos modos se realiza por medio de conmutadores electrónicos analógicos de señal de alta velocidad (las computadoras más antiguas emplean contactos de relevadores) controlados desde la consola de la computadora o por medio de las señales de comando lógico, que hacen conexión en el tablero adaptable. Al comenzar a ejecutar el programa, la computadora se conecta en el modo de restablecimiento o condición inicial y energiza un circuito general, de manera que los integradores toman su condición inicial. A continuación, la computadora se cambia al modo de operación, de suerte que se eliminan las entradas de la condición inicial y se conectan las entradas de integración a los integradores. Las señales de entrada generadas y conectadas se integran mediante el integrador, de acuerdo con su escala de tiempo programada.
		+
		+	Al operar la computadora, el usuario debe estar preparado para trabajar con múltiples circunstancias prácticas y para diagnosticar
		+	los problemas y errores que pudieran surgir en los programas de la computadora analógica. Los errores en las conexiones de circuitos, el ajuste erróneo del atenuador, las polaridades con referencias incorrectas, el uso erróneo de los intervalos de operación de las unidades computacionales y de los dispositivos de visualización, y la asignación inapropiada del factor de la escala de tiempo son fallas que pueden presentarse, lo mismo que algunos otros detalles asociados con las propiedades electrónicas de la computadora. El logro de un programa que se ejecute sin problema proporciona un conocimiento y una experiencia muy valiosos del problema en cuestión, por lo que bien vale la pena el esfuerzo requerido para ponerlo a funcionar.

	==Limitaciones==		==Limitaciones==

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 ==Operación==
-Una vez que un programa ha quedado definido en el tablero de conexiones de acuerdo con los procedimientos de programación anteriores, los atenuadores se ajustan a sus valores apropiados y, por consiguiente, la computadora analógica se encuentra lista para obtener la solución. El modo de operación de la computadora se maneja mediante el control de los integradores. La entrada a un amplificador integrador se conecta a uno de cuatro puntos posibles: #potset (PS) para ajustar los potenciómetros, caso en el cual el integrador está, efectivamente, en [[cortocircuito|corto circuito]];
+Una vez que un programa ha quedado definido en el tablero de conexiones de acuerdo con los procedimientos de programación anteriores, los atenuadores se ajustan a sus valores apropiados y, por consiguiente, la computadora analógica se encuentra lista para obtener la solución. El modo de operación de la computadora se maneja mediante el control de los integradores. La entrada a un amplificador integrador se conecta a uno de cuatro puntos posibles:
 #el modo de restablecimiento (ic) o condición inicial, en la cual el capacitor se carga hasta su valor inicial E<small>¡c</small>;
 #retención (HD), que es un modo de alto y congelamiento, y se usa principalmente para fines de lectura;

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 Para el modelado se utiliza la analogía existente en términos matemáticos de algunas situaciones en diferentes campos. Por ejemplo, la que existe entre los movimientos oscilatorios en mecánica y el análisis de corrientes alternas en electricidad. Estos dos problemas se resuelven por ecuaciones diferenciales y pueden asemejarse términos entre uno y otro problema para obtener una solución satisfactoria.
 ==Historia==
 [[Archivo:Computadora_analogica_1930.jpg|thumb|Durante la [[década de 1930]], las computadoras analógicas eran consideradas tecnología de punta.]]
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 En la naturaleza, casi todos los sistemas y procesos presentan características no lineales que se manifiestan bajo la forma de restricciones, discontinuidades y ganancias variables. Si se tiene que programar y operar una computadora analógica como un modelo realista de un sistema, entonces deben incluirse dispositivos de características no lineales para su programación. El más adaptable de los elementos de computación para este tipo de servicio es el generador de funciones con [[diodo]]s.
 ==Limitaciones==
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 Algunos de estos límites incluyen el piso de ruido, la no linealidad, el coeficiente de temperatura, y los efectos parásitos dentro de los dispositivos semiconductores, y la carga finita de un electrón. Para los componentes electrónicos disponibles en el comercio, los rangos de estos aspectos de las señales de entrada y salida son siempre figuras del mérito.
 ==Investigación actual==
 Mientras que la [[computación]] digital es extremadamente popular, la investigación en la computación analógica está siendo hecha por un puñado de gente por todo el mundo. En los [[Estados Unidos]], [[Jonathan Mills]] de la Universidad de [[Indiana]], [[Bloomington]],  Indiana han estado trabajando en la investigación usando computadores  analógicos extendidos. En el Laboratorio  de robótica de [[Harvard]], la [[computación]] analógica es un tema de  investigación.
 ==Fuentes==
 *Joven Club de Computación Cabaiguán

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	En la naturaleza, casi todos los sistemas y procesos presentan características no lineales que se manifiestan bajo la forma de restricciones, discontinuidades y ganancias variables. Si se tiene que programar y operar una computadora analógica como un modelo realista de un sistema, entonces deben incluirse dispositivos de características no lineales para su programación. El más adaptable de los elementos de computación para este tipo de servicio es el generador de funciones con [[diodo]]s.		En la naturaleza, casi todos los sistemas y procesos presentan características no lineales que se manifiestan bajo la forma de restricciones, discontinuidades y ganancias variables. Si se tiene que programar y operar una computadora analógica como un modelo realista de un sistema, entonces deben incluirse dispositivos de características no lineales para su programación. El más adaptable de los elementos de computación para este tipo de servicio es el generador de funciones con [[diodo]]s.
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−	Los diodos, además de su utilidad para realizar simulaciones de no linealidades específicas —como límites, reacciones y zonas muertas—, pueden combinarse con una red de resistores para producir funciones no lineales particulares. Un generador de función con diodos (del [[inglés]] DFG: ''Diode Function Generator'') utiliza la propiedad de los diodos de conducir la corriente en un solo sentido, para alterar selectivamente la ganancia resultante de un amplificador operacional, de acuerdo con una función deseada del voltaje de entrada. Al seleccionar la orientación de los diodos y la polaridad del voltaje de referencia, el DFG puede disponerse de forma que opere con señales de entrada positivas o negativas. Además, si se emplean potenciómetros ajustables para resistores de pendientes y puntos de corte, se obtiene un generador variable de función con diodos (del inglés VDFG:''Variable Diode Function Generator''), lo cual permite la programación de funciones más analíticas, arbitrarias y empíricas, las cuales incluyen a aquellas que tienen una o más inflexiones.
−
−	El principal dispositivo que efectúa la multiplicación de una variable por otra (para generar un producto de variables) es el multiplicador electrónico de cuarto cuadrado. Este dispositivo realiza la función de multiplicación a una frecuencia de varios miles de Hertz, lo que consigue al realizar una identidad algebraica. Las operaciones al cuadrado se llevan a cabo con gran precisión, mediante dos circuitos DFG.
−
−	La combinación de un comparador electrónico con un interruptor analógico le da a la computadora analógica la capacidad de tomar decisiones y la de tener un rediseño automático preprogramado de la ruta de la señal. Estas son funciones no lineales preestablecidas, que se llevan a cabo en algún punto particular dentro de la ejecución de un programa, y además provocan un cambio en los coeficientes o señales (es decir, causan una ramificación en el procedimiento matemático o un cambio en el control de la ejecución del programa).

	==Limitaciones==		==Limitaciones==

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	La operación del circuito puede considerarse de la siguiente manera: un voltaje de corriente continua E<small>ent</small> aplicado al resistor de entrada R<small>ent</small> produce un voltaje E<small>s</small> en el nodo de suma. Este voltaje se amplifica y aparece a la salida del amplificador como voltaje E<sup>^</sup>, (igual a -A<small>ES</small>, donde A es la ganancia de voltaje del amplificador). Parte del voltaje de salida E<small>so</small>, regresa, a través del resistor de retroalimentación R<small>¡</small>, al nodo de suma. Puesto que el voltaje que regresa, y que se retroalimenta, es de polaridad opuesta (negativa) al voltaje inicial en el nodo de suma, tiende a reducir la magnitud de E<small>s</small>, lo cual da como reresultado una relación entrada-salida de conjunto que puede expresarse como en la ecuación. De hecho, el voltaje Es en el nodo de suma es tan pequeño que se considera prácticamente cero; esta condición se llama tierra virtual.		La operación del circuito puede considerarse de la siguiente manera: un voltaje de corriente continua E<small>ent</small> aplicado al resistor de entrada R<small>ent</small> produce un voltaje E<small>s</small> en el nodo de suma. Este voltaje se amplifica y aparece a la salida del amplificador como voltaje E<sup>^</sup>, (igual a -A<small>ES</small>, donde A es la ganancia de voltaje del amplificador). Parte del voltaje de salida E<small>so</small>, regresa, a través del resistor de retroalimentación R<small>¡</small>, al nodo de suma. Puesto que el voltaje que regresa, y que se retroalimenta, es de polaridad opuesta (negativa) al voltaje inicial en el nodo de suma, tiende a reducir la magnitud de E<small>s</small>, lo cual da como reresultado una relación entrada-salida de conjunto que puede expresarse como en la ecuación. De hecho, el voltaje Es en el nodo de suma es tan pequeño que se considera prácticamente cero; esta condición se llama tierra virtual.
		+
		+	[[Archivo:amplificador de alta ganancia2.jpg\|thumb\|Las corrientes en el nodo de suma de un amplificador operacional crean la función de ganancia fija, determinada por los valores de los resistores indicados en el recuadro.]]
		+	Para ilustrar la forma en que el amplificador operacional sirve a las necesidades de la red de computación, considérense las corrientes que fluyen y sus correspondientes expresiones algebraicas. El amplificador operacional se diseña para tener una alta impedancia de entrada (alta resistencia al flujo de la corriente hacia dentro o hacia fuera de su terminal de entrada); en consecuencia, la corriente de entrada del amplificador I<small>s</small> puede considerarse prácticamente igual a cero. La ecuación resultante establece que la corriente de entrada l<small>ent</small> es igual a la corriente de retroalimentación I<small>f</small>. Ya que el amplificador tiene una ganancia muy alta, el voltaje en el nodo de suma es virtualmente cero. La caída de voltaje a través de R<small>ent</small> es, por lo tanto, igual a E<small>ení</small>. La caída de voltaje a través de R<small>¡</small> es EM). La ecuación en el recuadro indica la relación fundamental para el amplificador. En tanto el amplificador tenga una ganancia tan elevada y requiera una corriente insignificante en el nodo de suma, la entrada y la salida del amplificador tendrán voltajes que se relacionan mediante la razón que existe entre sus resistores respectivos; además no se verán afectados por la verdadera construcción electrónica del amplificador. Si se conectan varios resistores de entrada al mismo nodo de suma y se les aplican voltajes, [[Archivo:Amplificador operacional.jpg\|thumb\|Amplificador operacional convertido en sumador mediante el empleo de varios resistores de entrada conectados al nodo de suma. La salida es igual al negativo de la suma ponderada de las entradas.]] ninguna de las entradas interfiere con las demás, puesto que el nodo de suma permanece con un potencial prácticamente igual a cero. Así, todas las entradas producirán efectos independientes y acumulables sobre la salida.
		+
		+	Los elementos de entrada y de retroalimentación que pueden usarse con un amplificador operacional no se limitan a los resistores. También pueden emplearse componentes reactivos de retroalimentación (como los capacitores) con un resultado, en operaciones matemáticas, análogo a la integración con respecto al tiempo. Un amplificador operacional con un capacitor en la retroalimentación generará un voltaje de salida, el cual es la integral respecto al tiempo de su propio voltaje de entrada.
		+
		+	En la naturaleza, casi todos los sistemas y procesos presentan características no lineales que se manifiestan bajo la forma de restricciones, discontinuidades y ganancias variables. Si se tiene que programar y operar una computadora analógica como un modelo realista de un sistema, entonces deben incluirse dispositivos de características no lineales para su programación. El más adaptable de los elementos de computación para este tipo de servicio es el generador de funciones con [[diodo]]s.
		+
		+	Los diodos, además de su utilidad para realizar simulaciones de no linealidades específicas —como límites, reacciones y zonas muertas—, pueden combinarse con una red de resistores para producir funciones no lineales particulares. Un generador de función con diodos (del [[inglés]] DFG: ''Diode Function Generator'') utiliza la propiedad de los diodos de conducir la corriente en un solo sentido, para alterar selectivamente la ganancia resultante de un amplificador operacional, de acuerdo con una función deseada del voltaje de entrada. Al seleccionar la orientación de los diodos y la polaridad del voltaje de referencia, el DFG puede disponerse de forma que opere con señales de entrada positivas o negativas. Además, si se emplean potenciómetros ajustables para resistores de pendientes y puntos de corte, se obtiene un generador variable de función con diodos (del inglés VDFG:''Variable Diode Function Generator''), lo cual permite la programación de funciones más analíticas, arbitrarias y empíricas, las cuales incluyen a aquellas que tienen una o más inflexiones.
		+
		+	El principal dispositivo que efectúa la multiplicación de una variable por otra (para generar un producto de variables) es el multiplicador electrónico de cuarto cuadrado. Este dispositivo realiza la función de multiplicación a una frecuencia de varios miles de Hertz, lo que consigue al realizar una identidad algebraica. Las operaciones al cuadrado se llevan a cabo con gran precisión, mediante dos circuitos DFG.
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		+	La combinación de un comparador electrónico con un interruptor analógico le da a la computadora analógica la capacidad de tomar decisiones y la de tener un rediseño automático preprogramado de la ruta de la señal. Estas son funciones no lineales preestablecidas, que se llevan a cabo en algún punto particular dentro de la ejecución de un programa, y además provocan un cambio en los coeficientes o señales (es decir, causan una ramificación en el procedimiento matemático o un cambio en el control de la ejecución del programa).

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