KOMPUTER ANALOG: KARAKTERISTIK, KOMPONEN, TIPE - TEKNOLOGI - 2025

The komputer analog adalah jenis komputer yang menggunakan terus berubah aspek fenomena fisik, seperti besaran listrik, mekanik atau hidrolik, untuk model masalah yang dipecahkan.

Artinya, mereka adalah komputer yang beroperasi dengan angka yang diwakili oleh nilai kontinu yang dapat diukur secara langsung, seperti tekanan, suhu, tegangan, kecepatan, dan berat. Sebaliknya, komputer digital merepresentasikan nilai-nilai ini secara simbolis.

Sumber: X-15_Analog_computer Oleh Bagaimana itu dibuat - https://www.youtube.com/watch?v=PW1NAcZLDgs, Domain Publik, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=52164169

Komputer analog dapat memiliki kompleksitas yang sangat luas. Yang paling sederhana adalah aturan geser dan nomogram, sedangkan komputer yang mengontrol senjata angkatan laut dan komputer digital / analog hibrid besar termasuk yang paling rumit. Pada saat itu, mereka adalah mesin komputer pertama yang dikembangkan.

Sistem kontrol proses dan relai perlindungan menggunakan komputasi analog untuk menjalankan fungsi kontrol dan perlindungan.

Pada 1960-an, pabrikan utama adalah perusahaan Amerika Electronic Associates, dengan komputer analog 231R, dengan tabung vakum dan 20 integrator. Kemudian, dengan komputer analog 8800 miliknya, dengan op-amp solid-state dan 64 integrator.

Penggantian dengan komputer digital

Pada tahun 60-an 70-an komputer digital, yang pertama didasarkan pada tabung vakum, dan kemudian transistor, sirkuit terintegrasi, dan mikroprosesor, menjadi lebih ekonomis dan presisi.

Hal ini menyebabkan komputer digital sebagian besar menggantikan komputer analog. Namun, komputer analog terus digunakan dalam aplikasi ilmiah dan industri, karena pada saat itu umumnya jauh lebih cepat.

Misalnya, mereka terus digunakan dalam beberapa aplikasi khusus, seperti komputer penerbangan di pesawat terbang.

Aplikasi yang lebih kompleks, seperti radar apertur sintetis, tetap di bawah dominasi komputasi analog hingga tahun 1980-an, karena komputer digital tidak cukup untuk tugas tersebut.

Penelitian masih berlangsung pada komputasi analog. Beberapa universitas masih menggunakan komputer analog untuk mengajarkan teori sistem kendali.

karakteristik

Pemrosesan data analog

Komputer analog digunakan untuk memproses data analog, seperti tegangan, suhu, tekanan, kecepatan, dll. Ini terus-menerus menyimpan data besaran fisik dan melakukan perhitungan dengan bantuan pengukuran ini.

Ini sangat berbeda dengan komputer digital, yang menggunakan angka simbolis untuk merepresentasikan hasil.

Komputer analog sangat bagus untuk situasi yang membutuhkan data untuk diukur secara langsung, tanpa mengubahnya menjadi angka atau kode.

Menggunakan sinyal analog

Komputer analog menggunakan sinyal analog, yang dapat direpresentasikan sebagai gelombang kontinu atau sinusoidal, yang berisi nilai yang bervariasi dari waktu ke waktu.

Sinyal analog dapat bervariasi dalam amplitudo atau frekuensi. Nilai amplitudo adalah intensitas sinyal yang terkait dengan titik tertingginya, yang disebut puncak, dan titik terendahnya. Sedangkan nilai frekuensi adalah panjang fisiknya dari kiri ke kanan.

Contoh sinyal analog adalah suara atau ucapan manusia melalui kabel tembaga yang dialiri listrik.

Komputer analog tidak memerlukan kapasitas penyimpanan apa pun karena dalam satu operasi mereka mengukur dan membandingkan jumlah.

Presisi terbatas

Representasi analog memiliki ketepatan yang terbatas, biasanya ke beberapa tempat desimal.

Keakuratan komputer analog dibatasi oleh elemen komputasinya, serta kualitas daya internal dan interkoneksi listrik.

Ini terutama dibatasi oleh ketepatan peralatan membaca yang digunakan, yang umumnya tiga atau empat tempat desimal.

Pemrograman

Pemrograman di komputer analog melibatkan transformasi persamaan masalah ke dalam rangkaian komputer analog.

Untuk apa komputer analog?

Mereka digunakan untuk merepresentasikan data dengan besaran yang dapat diukur, seperti voltase atau putaran roda gigi, untuk memecahkan masalah, daripada menyatakan data sebagai angka.

Pemantauan dan kontrol

Dalam sistem pemantauan dan kontrol, mereka digunakan untuk menentukan formula kontrol dan menghitung parameter proses, seperti efisiensi, daya, kinerja, dan lainnya.

Jika Anda dapat menetapkan ekspresi matematika yang menentukan asosiasi parameter dengan koordinat objek, komputer analog dapat menyelesaikan persamaan yang sesuai.

Misalnya, komputer analog banyak digunakan untuk mengevaluasi efisiensi ekonomi sistem tenaga, dan dapat berfungsi sebagai pengatur otomatis.

Mereka sering digunakan untuk mengontrol proses seperti yang terjadi di kilang minyak, di mana pengukuran suhu dan aliran berkelanjutan penting.

Analisis lanjutan

Dengan berulang kali menyelesaikan sistem persamaan yang menjelaskan proses terkontrol, komputer analog dapat memindai sejumlah besar solusi alternatif dalam waktu singkat. Untuk melakukan ini, ini menggunakan nilai yang berbeda dalam parameter yang dapat berubah selama proses.

Kualitas yang dibutuhkan dapat dijamin melalui sinyal kontrol yang diumumkan oleh komputer analog.

Nilai yang ditentukan oleh komputer dikirimkan ke perangkat pengatur, yang menyesuaikan titik kontrol.

Penentuan sinyal yang mengganggu atau berguna

Besarnya sinyal yang mengganggu atau berguna ditentukan dengan menggunakan persamaan diferensial yang menggambarkan sistem dinamis, nilai kondisi awal, selain perubahan yang ditentukan dalam statistik yang mengukur kebisingan dan sinyal.

Komputer analog juga dapat digunakan untuk membuat instrumen yang secara otomatis merekam gangguan dan menghasilkan sinyal kontrol, yang akan bergantung pada karakter dan kuantitas gangguan.

Simulasi sistem dinamis

Simulasi dapat dilakukan dalam waktu nyata atau pada kecepatan yang sangat tinggi, sehingga memungkinkan untuk bereksperimen dengan proses berulang dengan variabel yang diubah.

Mereka telah digunakan secara luas dalam simulasi pesawat, pembangkit listrik tenaga nuklir, dan juga dalam proses kimia industri.

Komponen

Penguat operasional

Kebanyakan komputer analog listrik bekerja dengan memanipulasi tegangan atau perbedaan potensial. Komponen dasarnya adalah penguat operasional, yaitu perangkat yang arus keluarannya sebanding dengan beda potensial masukannya.

Dengan menyebabkan arus keluaran ini mengalir melalui komponen-komponen yang sesuai, perbedaan potensial lebih banyak diperoleh dan berbagai operasi matematika dapat dilakukan, termasuk penjumlahan, pengurangan, inversi, dan integrasi.

Komputer analog listrik terdiri dari banyak jenis amplifier. Ini dapat dihubungkan untuk menghasilkan ekspresi matematika dengan kompleksitas yang tinggi dan dengan banyak variabel.

Komponen hidrolik

Komponen hidraulik utama dapat mencakup pipa, katup, dan wadah.

Komponen mekanis

Mungkin terdapat sumbu putar untuk mengangkut data di dalam komputer, roda gigi diferensial, cakram, integrator bola atau rol, kamera 2-D dan 3-D, resolver dan pengganda mekanis, dan torsi servo.

Komponen listrik dan elektronik

- Resistor dan kapasitor presisi.

- Penguat operasional.

- Pengganda.

- Potensiometer.

- Generator fungsi tetap.

Menurut sifat operasi matematika

Linear

Komponen linier melakukan operasi penjumlahan, integrasi, perubahan tanda, perkalian dengan konstanta, dan lain-lain.

Non linier

Generator fungsi mereproduksi hubungan non-linier. Ada komponen komputer yang dirancang untuk mereproduksi fungsi yang ditetapkan, dari satu, dua, atau lebih argumen.

Hal yang umum di kelas ini untuk membedakan antara perangkat yang mereproduksi fungsi terputus argumen tunggal dan perangkat pembagi pengali.

Logis

Di antara komponen logika adalah perangkat logika analog, yang dirancang untuk memisahkan kuantitas yang lebih besar atau lebih kecil antara berbagai kuantitas, perangkat logika diskrit, rangkaian sakelar relai, dan beberapa unit khusus lainnya.

Semua perangkat logika umumnya digabungkan menjadi satu, yang disebut perangkat logika paralel. Itu dilengkapi dengan panel tambalannya sendiri untuk menghubungkan perangkat logika individu satu sama lain dan ke komponen analog lain dari komputer.

Jenis

Komputer mekanis

Mereka dibuat dari komponen mekanis, seperti tuas dan roda gigi, bukan komponen elektronik.

Contoh paling umum adalah menambahkan mesin dan penghitung mekanis, yang menggunakan putaran roda gigi untuk melakukan penambahan atau penghitungan. Contoh yang lebih kompleks dapat melakukan perkalian dan pembagian, dan bahkan analisis diferensial.

Komputer mekanis yang paling praktis menggunakan sumbu putar untuk mengangkut variabel dari satu mekanisme ke mekanisme lainnya.

Dalam synthesizer Fourier, yang merupakan mesin untuk memprediksi pasang surut, kabel dan katrol digunakan yang menambahkan komponen harmonik.

Penting untuk menyebutkan instrumen penerbangan mekanis pada pesawat ruang angkasa awal, yang menunjukkan hasil yang dihitung bukan dalam bentuk angka, tetapi melalui perpindahan permukaan indikator.

Pesawat luar angkasa berawak Soviet dilengkapi dengan instrumen yang disebut Globus. Ini menunjukkan pergerakan figuratif Bumi melalui perpindahan miniatur globe terestrial, di samping indikator lintang dan bujur.

Komputer Listrik

Mereka lebih umum karena memiliki passband yang jauh lebih luas dan nyaman untuk dihubungkan ke komputer lain dan ke elemen kontrol perangkat.

Mereka menggunakan sinyal listrik yang mengalir melalui berbagai resistor dan kapasitor untuk mensimulasikan fenomena fisik, daripada interaksi mekanis komponen.

Desain elemen analog komputer didasarkan pada amplifier elektronik arus searah. Ini memiliki gain tinggi dalam mode sirkuit terbuka.

Bergantung pada struktur sirkuit masukan dan umpan balik, sebuah op amp melakukan operasi matematis linier atau non-linier. Juga kombinasi dari operasi tersebut.

Komputer analog jenis ini banyak digunakan dalam komputasi dan teknologi militer pada pertengahan abad ke-20, seperti pada uji coba pesawat dan rudal.

Beda dengan digital

Transmisi sinyal

Sinyal digital memiliki dua status diskrit, mati atau hidup. Keadaan mati adalah nol volt dan keadaan hidup adalah lima volt. Inilah mengapa komputer digital menggunakan data bilangan biner, berupa 0 dan 1.

Sinyal analog bersifat kontinu. Mereka bisa berada di antara dua ekstrim, seperti -15 dan +15 volt. Tegangan sinyal analog dapat konstan atau bervariasi dari waktu ke waktu.

Artinya, dalam komputer analog, data ditransmisikan dalam bentuk sinyal kontinu. Di komputer digital mereka ditransmisikan dalam bentuk sinyal diskrit.

Jenis sirkuit

Rangkaian komputer analog menggunakan penguat operasional, generator sinyal, jaringan resistor, dan kapasitor. Sirkuit ini memproses sinyal tegangan kontinu.

Komputer digital menggunakan berbagai sirkuit on / off, seperti mikroprosesor, generator jam, dan gerbang logika.

Artinya, komputer digital menggunakan rangkaian elektronik, sedangkan komputer analog menggunakan resistor untuk aliran sinyal yang kontinu.

Presisi

Komputer analog harus menangani tingkat gangguan listrik tertentu di sirkuit, yang memengaruhi keakuratannya. Sirkuit komputer digital juga memiliki gangguan listrik, meskipun ini tidak berpengaruh pada keakuratan atau keandalan.

Di sisi lain, komputer analog tidak dapat menghasilkan hasil yang berulang dengan kecocokan yang tepat. Artinya komputer analog kurang akurat dibandingkan komputer digital.

Pemrograman

Komputer analog dan digital dapat diprogram, meskipun metodenya berbeda.

Komputer digital menggunakan urutan instruksi yang kompleks, seperti membandingkan atau mengalikan dua angka, atau memindahkan data dari satu tempat ke tempat lain.

Untuk memprogram komputer analog, subsistem yang berbeda dihubungkan secara elektrik dengan kabel satu sama lain. Misalnya, generator sinyal dihubungkan ke kenop kontrol, untuk memvariasikan intensitas sinyal.

Contoh

Jam kastil

Komputer terkenal ini mampu menyimpan instruksi pemrograman. Dengan tinggi lebih dari tiga meter, perangkat tersebut menampilkan waktu, zodiak, dan juga orbit matahari dan bulan.

Dengan demikian, bagian komputasi perangkat memungkinkan pengguna untuk menyetel variabel panjang hari tergantung pada musim. Dijelaskan pada 1206, komputer ini sangat kompleks pada masanya.

Aturan geser

Salah satu komputer analog mekanik yang paling sederhana dan paling dikenal adalah mistar hitung. Ini adalah perangkat untuk memperkirakan perhitungan matematika dasar.

Pengguna menggeser batang yang ditandai untuk menyejajarkannya dengan berbagai tanda pada batang lain, sehingga membaca perangkat berdasarkan kesejajaran berbagai tanda tersebut.

Penganalisis diferensial

Komputer analog mekanis ini mampu memecahkan persamaan diferensial. Dengan desain setua awal 1800-an, penganalisis diferensial disempurnakan pada tahun 1930-an dan digunakan hingga pertengahan abad ke-20.

Itu dianggap sebagai komputer modern pertama. Beratnya 100 ton dan berisi 150 motor, ditambah ratusan mil kabel yang menghubungkan relai dan tabung vakum.

Menurut standar sekarang, alat berat itu lambat. Faktanya, itu hanya sekitar seratus kali lebih cepat daripada operator manusia yang menggunakan kalkulator desktop.

Contoh lainnya

- Predictor Kerrison.

- Librascope, komputer keseimbangan dan berat sebuah pesawat terbang.

- Integrator mekanis seperti planimeter.

- Nomogram.

- Pelindung pemboman Norden.

- Komputer yang berhubungan dengan pengendalian kebakaran.

- Integrator air.

- MONIAC, pemodelan ekonomi.

Dewan Simulasi adalah asosiasi pengguna komputer analog di Amerika Serikat.

Buletin Dewan Simulasi dari 1952 hingga 1963 saat ini tersedia secara online. Mereka menunjukkan teknologi pada saat itu dan juga penggunaan umum komputer analog.

Referensi

1. Wikipedia, ensiklopedia gratis (2019). Komputer analog. Diambil dari: en.wikipedia.org.
2. Techopedia (2019). Komputer Analog. Diambil dari: ceilingpedia.com.
3. Dinesh Thakur (2019). Apa itu Komputer Analog? - Definisi. Catatan Ecomputer. Diambil dari: ecomputernotes.com.
4. Encyclopaedia Britannica (2019). Komputer analog. Diambil dari: britannica.com.
5. John Papiewski (2019). 10 Perbedaan antara Komputer Analog & Digital. Diambil dari: techwalla.com.
6. The Free Dictionary (2019). Komputer Analog. Diambil dari: encyclopedia2.thefreedictionary.com.
7. Ensiklopedia (2002). Komputer, Analog. Diambil dari: encyclopedia.com.