یک کامپیوتر آنالوگ ساده بسازید

ترجمه:رضاکیانی موحد

قطعات و لوازم مورد نیاز

•         3 عدد باطری با ولتاژهای مختلف.( می توانید از باتریهایی که کارکرده اند و ولتاژ آنها افت کرده است استفاده کنید)
•         3 عدد مقاومت هم اندازه بین 10کیلواهم تا 47 کیلو اهم.(توجه کنید که چون مقاومتها دارای تلورانس هستند با اهمتر چند مقاومت را اندازه گیری کنید و 3 مقاومتی که به هم نزدیک تر هستند انتخاب کنید. دقت در این آزمایش نقش مهمی بازی می کند.)
•         یک دستگاه مولتی متر دیجیتال
•         چندعدد ترمینال برق

نمایش شماتیک مدار

نمایش تصویری مدار

تشریح

گول سادگی مدار را نخورید. مداری که بسته اید می تواند معدل سه ولتاژ متفاوت را اندازه گیری کرده و نشان دهد. در حقیقت، این مدار نقش یک کامپیوتر آنالوگ را بازی می کند. اما کامپیوتر شما تنها می تواند یک عمل ریاضی را انجام دهد: معدل گیری از 3 ولتاژ متفاوت.

مدار را همانگونه که نشان داده شده است ببندید و ولتاژ هر باتری را به وسیله مولتی متر اندازه گیری کنید. اندازه هر ولتاژ را بر روی کاغذ نوشته و معدل آنها را به دست آورید. هنگامی که ولتاژ باتری ها را اندازه گیری می کنید سیم سیاه مولتی متر را به زمین مدار وصل کنید و سیم قرمز مولتی متر را تک به تک به دیگر سرهای هر باتری وصل کنید. قطبهای باتری اینجا خیلی مهمند! توجه داشته باشید که یکی از باتری ها به صورت معکوس در مدار بسته شده است. این باتری توسط مولتی متر دیجیتال با علامت منفی اندازه گیری می شود و 2 باتری دیگر با علامت مثبت.

هنگامی که مولتی متر به نقاط مشخص شده در مدار وصل شود می تواند جمع جبری ولتاژ هر 3 باتری را اندازه گیری کند. هرچه مقادیر مقاومتهایی که بکاربرده اید بیشتر به هم  نزدیک باشند ولتاژ خروجی مدار نیز به معدل ولتاژ باتری ها نزدیک تر خواهد بود.

اگر یکی از باتری ها از مدار قطع شود مولتی متر معدل ولتاژ دو باتری دیگر را نشان خواهدداد. اما اگر مانند شکل زیر دو سر یک باتری را با سیم به هم وصل کنیم آنگاه خروجی معدل ولتاژ دو باتری دیگر و ولتاژ "صفر" را نشان خواهد داد. لازم به یادآوری است که در تئوری مدار یک باتری با اتصال دو سر آن به همدیگر از مدار خارج شده و ولتاژ آن صفر درنظر گرفته خواهدشد.

سادگی بیش از حد مدار مانع می شود که بیشتر مردم این مدار را یک کامپیوتر بنامند اما این حقیقت که مدار ما می تواند تابع ریاضی معدل گیری را اجرا کند غیرقابل انکار است. کامپیوتر شما نه تنها می تواند معدل گیری کند بلکه این عمل را سریعتر از هر کامپیوتر دیجیتالی موجود در جهان انجام می دهد! کامپیوترهای دیجیتال (کامیپوترهای رومیزی، ماشین حسابها و ...) عملیات ریاضی را در چند مرحله گسسته انجام می دهند و برای هر مرحله باید زمان کوچکی صرف شود. اما کامپیوترهای آنالوگ به محض وصل شدن ولتاژ به مدار جواب مسئله را نشان می دهند!

خروجی این کامپیوتر ساده می تواند با اضافه کردن یک یا چند مدار تقویت کننده تقویت شده و برای انجام محاسبات گوناگون ریاضی در دیگر مدارهای آنالوگ بکارگرفته شود. چنین کامپیوترهای آنالوگی در انجام عملیات ریاضی مانند جمع و تفریق بهتر هستند و حتی ممکن است برای شبیه سازی سیستمهای پیچیده مکانیکی، الکتریکی  و حتی شیمیایی بکارگرفته شوند. زمانی بود که این گونه کامپیوترها تنها ابزار محاسباتی یک مهندس بودند اما امروزه این کامپیوترها توسط کامپیوترهای دیجیتال از دور خارج شده اند. در عوض کامپیوترهای دیجیتال محاسبات را با دقت بیشتری نسبت به کامپیوترهای آنالوگ انجام می دهند هرچند که سرعت پایین تری دارند.

درانتها، واضح است که شما از این کامپیوتر برای به دست آوردن معدل 3 عدد استفاده نخواهید کرد اما این مدار ساده وسیله ای مناسب برای درک بهتر تئوری مدارات الکتریکی و عملکرد کامپیوترهای آنالوگ است.

مترجم:رضاکیانی موحد

http://www.allaboutcircuits.com/vol_6/chpt_3/15.html