|
Пневматические логические элементы
|
|
| nothings | Дата: Понедельник, 22.05.2017, 03:18 | Сообщение # 1 |
Группа: Мастера
Сообщений: 500
Репутация: 1853
Награды: 2
Статус: Offline
| Всем доброго времени суток
После музыкальных изысканий меня посетила мысль о создании некого подобия цифрового устройства из бумаги. Точнее, создания базовых логических элементов, а после уже на основании их - какого-нибудь устройства. Варианта для реализации в бумаге я вижу два - либо механика, либо пневматика. Но пневматика мне нравится больше, т.к. я уже замечал и раньше в ней некоторые аналогии с электричеством - например я для подачи давления в прошлые свои модели использовал воздушные шарики, так вот два шарика подключенных к одной трубке - это аналог параллельного включения двух элементов питания, а вложенные друг в друга шарики - это аналог последовательного включения эл-тов питания. Т.е. давление можно считать аналогом напряжения, скорость потока воздуха - силы тока, а сечение воздуховода - сопротивления проводника. В общем, остановился на пневматике.
После изучения инфы в сети по этой теме оказалось что идея далеко не нова, разработка таких элементов (как минимум в СССР и США) была начата еще в прошлом веке (а кое-где видимо и сейчас они используются) как альтернатива электронным схемам. Разница в скорости и масштабах этих технологий тогда была еще не такая огромная, плюс у пневматики было неоспоримое преимущество - она могла работать в более агрессивных средах, т.к. воздух не боится высоких температур и э/м импульса - короче самое то на случай ядерной войны. Еще есть интересное ответвление этой отрасли - пневмоника, там логика строится на переключении направления воздушной струи, т.е. подвижных элементов нет вообще. Я в процессе экспериментов пытался сделать элементы по такой технологии, но вероятно бумага для этого не очень подходит. Может с лазерной резкой толстого картона что-то бы вышло, тут хз, возможно когда-нибудь попробую еще.
Пока же планирую сделать хотя бы рабочие элементы для полусумматора, т.е. для сложения двух битов, а дальше, если пойдет хорошо, прикрутить еще полный сумматор. Собственно, была выбрана весьма распространенная схема:
 , только с расчетом на будущее еще нужен аналог "усилителя", или можно считать транзистора, чтобы передать сигнал переноса дальше, в планируемый сумматор.
Таким образом, нужны элементы "AND" (логическое "И"), "OR" (логическое "ИЛИ"), "XOR" (исключающее "ИЛИ") и собственно "транзистор". Экспериментировал с разными кострукциями, пока остановился на пассивных. Ниже прототипы:
"AND":  "OR": 
они же, в собранном виде: 
и "транзистор":  
Коллекция моих моделей
Сообщение отредактировал nothings - Понедельник, 22.05.2017, 23:01 |
| |
|
|
| Rada | Дата: Понедельник, 22.05.2017, 07:33 | Сообщение # 2 |
Группа: Мастера
Сообщений: 479
Репутация: 22276
Награды: 3
Статус: Offline
| А какой принцип у "Транзистора"? Как у газового редуктора?
Визитная карточка
Пусть у вас всё будет хорошо https://www.youtube.com/watch?v=TYK3uECr3hg
|
| |
|
|
| Kirill102 | Дата: Понедельник, 22.05.2017, 09:32 | Сообщение # 3 |
Группа: Опытные
Сообщений: 896
Репутация: 10736
Награды: 0
Статус: Offline
| Компьютер на воде:
https://cont.ws/@alone/572830
|
| |
|
|
| nothings | Дата: Понедельник, 22.05.2017, 17:08 | Сообщение # 4 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 500
Репутация: 1853
Награды: 2
Статус: Offline
| Rada, нет, редуктор служит для понижения давления, а транзистор у меня исползьуется как усилитель - с помощью слабого входного сигнала(он поступает по маленькой трубке которая на фото слева загибается вниз, это аналог "базы", или "затвора") происходит управление более сильным сигналом - он будет входить по большой трубке справа("эмиттер", или "исток") и выходить через квадратное отверстие вверху("коллектор", или "сток"). Т.е. по сути это клапан который управляется воздухом. Позже может нарисую схемы для наглядности
Kirill102, занятный механизм, правда он для специфических задач используется. Но и обычных бинарных сумматоров на просторах нета много реализаций, даже видел из картона с шариками, а вот пневматических из бумаги не встречал. Кидайте если найдете что-то похожее, может подсмотрю как упростить конструкцию.
А пока готовы детали элемента XOR:
Коллекция моих моделей
|
| |
|
|
| Modeller | Дата: Понедельник, 22.05.2017, 18:26 | Сообщение # 5 |
Группа: Разработчики
Сообщений: 2319
Репутация: 988
Награды: 1
Статус: Offline
| Ну вот, а вы всё "МаксАрт, да МаксАрт".... 
nothings, Даёшь змейку на пневмо-логике))!
3DMax
3D фотограмметрия
Формовка листового металла
|
| |
|
|
| nothings | Дата: Вторник, 23.05.2017, 04:25 | Сообщение # 6 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 500
Репутация: 1853
Награды: 2
Статус: Offline
| Modeller, ага, у меня тоже вначале были грандиозные планы, думал сделаю может 8-битный сумматор с каким-нибудь устройством для преобразования из десятичной системы в двоичную, или сложение сделать в двоично-десятичных кодах. В общем, столкнувшись с практикой понял что хорошо бы хоть два бита сложить между собой 
Вот обещанные схемы работы элементов, что-то нашел в инете и адаптировал для исполнения в бумаге, что-то сам придумал:
"AND": 
"OR" (здесь важно при подаче только одного сигнала чтобы он пошел только на выход, и не создавал никакого давления на втором входе): 
"транзистор-усилитель" (когда управляющего сигнала нет, клапан вверху закрыт, т.к. он прижат через поршень и шток пружиной, а также управляемым потоком воздуха; при подаче управляющего сигнала поршень смещается, открывая клапан. Для этого пришлось поршень сделать большой площади, чтобы при одинаковом давлении управляющего и управляемого сигналов сила, действующая на открытие клапана, была больше):
"XOR" я буду пытаться делать на двух элементах "NOT"(инвертор), которые работают по следующей схеме(на входе 2 сигнала - "питание" и управляющий, когда управляющего нет, заслонка открыта и сигнал питания передается на выход, когда подается управляющий сигнал, он давит на поршень, поршень закрывает заслонку и на выходе практически "0"):
в собранном виде:
тут идея в том что входной сигнал подается как питание на первый "NOT", и как управляющий сигнал на второй "NOT". Второй сигнал наоборот - как питание для второго "NOT", и как управляющий сигнал для первого. В итоге, если сигнал будет подан только один, он беспрепятственно пойдет на выход; а если оба - то оба выхода будут закрыты. Выходные сигналы я еще объединил через "ИЛИ", чтобы не допукать лишних утечек воздуха
Коллекция моих моделей
Сообщение отредактировал nothings - Вторник, 23.05.2017, 22:45 |
| |
|
|
| nothings | Дата: Среда, 24.05.2017, 07:44 | Сообщение # 7 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 500
Репутация: 1853
Награды: 2
Статус: Offline
| Допилил "базу", все необходимые "проводники" и собрал все имеющееся в полусумматор:
 
вроде выдает похожие на правду результаты, так что буду пробовать складывать второй разряд, т.е. делать полный сумматор. Опять же, буду пользовать популярную схему
Соответственно придется сделать еще по 2 "AND" и "XOR", 3 "OR"(по одному на выход каждого "XOR" и один для общей схемы), а также 3 усилителя, т.к. вывод первого "XOR" должен будет разделяться на 2, и на входы второго "XOR" должны также подаваться двойные сигналы
Коллекция моих моделей
|
| |
|
|
| Rada | Дата: Среда, 24.05.2017, 08:35 | Сообщение # 8 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 479
Репутация: 22276
Награды: 3
Статус: Offline
| А такой прибор интересно получится ли собрать?
Резистор скорее всего сечением можно сжедать, вот конденсатор и антену не понятно
Визитная карточка
Пусть у вас всё будет хорошо https://www.youtube.com/watch?v=TYK3uECr3hg
Сообщение отредактировал Rada - Среда, 24.05.2017, 08:38 |
| |
|
|
| alexlut | Дата: Среда, 24.05.2017, 14:55 | Сообщение # 9 |
Группа: Мастера
Сообщений: 4785
Репутация: 2862
Награды: 2
Статус: Offline
| Конденсатор - воздушный шарик с двумя дырками. Надувается через маленькую, сдувается через большую.
Антенна - некая мембранная конструкция.
Диод - система "ниппель".
Динамик - и в Африке динамик. Пофигу чем диффузор раскачивать.
Морзянку, короче, можно будет передать. Главное - цвет шлангов соблюсти
PS А "Пионерскую зорьку" будет ловить?
Быстро, качественно и недорого — из этих трех вещей вы можете выбрать любые две.
Сообщение отредактировал alexlut - Среда, 24.05.2017, 15:44 |
| |
|
|
| Rada | Дата: Среда, 24.05.2017, 18:52 | Сообщение # 10 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 479
Репутация: 22276
Награды: 3
Статус: Offline
| alexlut, так это микрофон
А по элементам да, если подумать всё просто, молько с антеной наверное не получится, да и быстродействие не то, инерция пневматики побольше будет чем в электронике
Визитная карточка
Пусть у вас всё будет хорошо https://www.youtube.com/watch?v=TYK3uECr3hg
|
| |
|
|
| alexlut | Дата: Среда, 24.05.2017, 19:20 | Сообщение # 11 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 4785
Репутация: 2862
Награды: 2
Статус: Offline
| Rada, ну будет не точка-точка-тире, а тоооооочка... тооооочка... тирееееее... Главное ж принцип
Эк нас понесло-то...
Быстро, качественно и недорого — из этих трех вещей вы можете выбрать любые две.
|
| |
|
|
| Rada | Дата: Среда, 24.05.2017, 22:09 | Сообщение # 12 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 479
Репутация: 22276
Награды: 3
Статус: Offline
| alexlut, ага , тут бы + и - сделать в двоичной системе, а мы уже расширенную логику мечтаем. Но с другой стороны первые компьютеры тоже были не быстрыми и на реле, а тут возможности 50-60х годов (транзистор больше похож на радиолампу и возможно без радиосвязи и подобного) тут есть где развернуться
Визитная карточка
Пусть у вас всё будет хорошо https://www.youtube.com/watch?v=TYK3uECr3hg
|
| |
|
|
| nothings | Дата: Четверг, 25.05.2017, 04:03 | Сообщение # 13 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 500
Репутация: 1853
Награды: 2
Статус: Offline
| Rada, alexlut, да уж, господа, это как говорится "...и тут Астапа понесло"
А если серьезно, то мне кажется что более-менее приемлемо можно воссоздать в бумаге как раз только "цифровые" элементы, т.е. те для которых важна только характеристика наличия сигнала, т.е. диод - да, можно сотворить, а вот конденсаторы, катушки - это малореалистично. По крайней мере пока у меня даже простейшие логические элементы не всегда стабильно работают.
Вот в случае гидравлики было бы попроще, даже мои догадки подтвердились по поводу аналогов - есть целый "метод электрогидравлических аналогий" - https://en.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_analogy , там как раз говорится что давление можно считать аналогом напряжения, скорость потока - аналогом тока, а сечение трубы - аналогом сопротивления. А конденсатор и катушка там представляются гибкой мембраной в потоке и тяжелой турбиной соответственно. В общем, может и для пневматики можно было бы что-то такое подтянуть, но я, как говорил, уже хочу хотя бы простейшую схемку рабочую запилить.
Коллекция моих моделей
Сообщение отредактировал nothings - Четверг, 25.05.2017, 17:01 |
| |
|
|
| nothings | Дата: Пятница, 26.05.2017, 08:30 | Сообщение # 14 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 500
Репутация: 1853
Награды: 2
Статус: Offline
| Итак, вроде основные компоненты допилил:
Теперь дело за малым - доделать базу для всего устройства, входные и соединительные воздуховоды, собрать все это дело в кучу, и возможно сделать какие-нибудь индикаторы сигнала для наглядности.
Коллекция моих моделей
|
| |
|
|
| nothings | Дата: Суббота, 27.05.2017, 07:09 | Сообщение # 15 |
|
Группа: Мастера
Сообщений: 500
Репутация: 1853
Награды: 2
Статус: Offline
| В процессе "монтаж элементов на плате" :), а именно - готов корпус, установлены все нужные входы с заслонками, смонтированы все усилители:
Теперь вот думаю хватит ли одного шарика, т.к. сечение входного канала 121мм2, а суммарное сечение всех "потребителей" - 189мм2. Правда они не всегда будут конечно все открыты, но все-таки возможно придется еще один шарик присоединять чтоб не "проседало" давление
Коллекция моих моделей
Сообщение отредактировал nothings - Суббота, 27.05.2017, 07:14 |
| |
|
|
