Analoge computer

Wilbur Machine (Tokyo National Science Museum, replica)

Een analoge computer is een op analoge elektronische of mechanische componenten gebaseerd rekenapparaat dat een aantal functies zoals optellen, vermenigvuldigen, integreren en differentiëren kan uitvoeren.

De eerste analoge computer was waarschijnlijk het Mechanisme van Antikythera, daterend van ca. 100–200 v.Chr. Een latere vorm van een mechanische analoge computer is de rekenliniaal, ontwikkeld vanaf 1620, de planimeter of de Wilbur machine. Mechanische computers worden niet meer toegepast.

Elektronische analoge computers werden onder andere toegepast bij het analyseren en simuleren van regelsystemen. Ook werden analoge computers veel toegepast in de richtsystemen van kanonnen op zowel oorlogsschepen als op forten, in de bomrichtmiddelen in bommenwerpers of in geleidingssystemen van raketten (bijvoorbeeld Nike-Hercules maar ook de V2).

De invoergegevens van een analoge computer bestaan uit (regelbare) stroombronnen of spanningsbronnen die een analoge waarde representeren (bijvoorbeeld hoogte of druk). Een spanningsbron kan bijvoorbeeld een variabele weerstand of potentiometer zijn die afhankelijk van de stand van een mechanische hoekverdraaiing een overeenkomstige analoge spanning levert waarbij dus spanning evenredig of analoog is aan de hoekverdraaiing.
De aritmetische componenten (optellen, aftrekken, vermenigvuldigen, integreren en differentiëren) zijn elektronische schakelingen opgebouwd uit onder andere operationele versterkers (op-amps), condensatoren en weerstanden. De werking van de aritmische of rekenkundig component wordt in grote mate bepaald door de manier van terugkoppeling (feedback) in het elektronische circuit.
de programmering bestaat uit het met elkaar verbinden van de diverse onderdelen en het instellen van parameters door het instellen van potentiometers.
de uitvoer wordt (vaak als functie van de tijd) met behulp van een X-Y-plotter op papier gezet, met een spanningsmeter of een oscilloscoop afgelezen of gebruikt voor de sturing/instelling van systemen via servo's (bijvoorbeeld kraan verder open of een kanon verder omhoog richten).

Analoog versus digitaal[bewerken | brontekst bewerken]

Analoge computers zijn vooral geschikt om oplossingen van differentiaalvergelijkingen te benaderen. Zeker tot in de jaren 60 van de twintigste eeuw was deze methode in gebruik. Het voordeel ten opzichte van de toenmalige digitale computers was dat de resultaten direct na een initiële stabilisatietijd (settling), beschikbaar waren en het variëren van parameters slechts het draaien aan een knop vereiste. Bij digitale computers was het in die tijd nog gebruikelijk om een programma eerst in te ponsen, de ponskaarten bij de balie af te leveren en dan later de uitvoer op te halen. Een globale indruk krijgen van het gedrag van een systeem was zo een stuk lastiger.

Opbouw[bewerken | brontekst bewerken]

De belangrijkste onderdelen van een elektronische analoge computer zijn de operationele versterkers ook wel op-amps genoemd (van het Engelse operational amplifier). Door weerstanden en condensatoren om deze op-amps op te nemen aan de ingang of in een terugkoppeling, kan men met deze schakelingen de bovengenoemde functies uitvoeren. Een analoge computer kan men ‘programmeren’ door deze schakelingen met elkaar te verbinden in een gewenst patroon en de weerstanden en condensatoren in te stellen op de gewenste waarden. De verbindingen worden gemaakt op een zogenaamd patchpanel. Het herprogrammeren houdt dan in het verwisselen van een patchpanel en het instellen van de waarden.

Bij mechanische analoge computers zijn de belangrijkste onderdelen tandwielen, stangen, assen, hevels, ronde of andersgevormde vormen. Indien een analoge computer in verbinding staat met elektrische systemen gaat de overdracht vaak in de vorm van hoekverdraaiingen welke door synchros overgezet worden van mechanisch naar elektrisch grootheden en visa versa.

Met de opkomst van snelle, persoonlijke digitale computers met grafische interfaces nam toepassing van analoge computers af; de met de analoge computer mogelijke berekeningen en simulaties zijn op dergelijke systemen in software veel eenvoudiger te realiseren en te visualiseren. In regelsystemen worden analoge computers echter nog steeds toegepast.

Links[bewerken | brontekst bewerken]

Zie de categorie Analog computers van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.