Contoh fluida (termasuk udara) yang digunakan untuk mengirimkan data digital? [Tutup]

25

Kami biasanya menggunakan elektron untuk berkomunikasi data di seluruh kabel, dan kadang-kadang kami menggunakan cahaya juga. Apakah ada yang tahu tentang sistem contoh dunia nyata yang menggunakan cairan (termasuk udara) untuk melakukan ini, dan keuntungan vs menggunakan kabel? Ketika saya mencari komunikasi tekanan udara saya mendapatkan pemantauan tekanan ban TPMS atau "cara berkomunikasi di bawah tekanan" lol. Juga, saya tidak mengacu pada sistem tabung yang membawa kapsul kurir dengan kertas di dalamnya, melainkan untuk mengarahkan komunikasi digital melalui modulasi tekanan udara atau fluida melalui pipa atau selang.

Saya pernah mendengar menggunakan tekanan udara untuk mengkomunikasikan data proses analog di pabrik sebelum 4-20mA ditemukan, tapi saya tidak yakin dengan detailnya. Juga, itu adalah teknologi analog dan saya lebih tertarik pada aliran data digital.

Saya yakin sistem jenis ini akan lambat, tetapi bisa menarik untuk dipelajari.

Terima kasih atas info apa pun!

digital-communications Ryan Griggs
sumber
79
Saya pikir itu disebut "suara" :-)
Axis
2
Saya pernah menggunakan selang udara 4 "yang dikepang baja sebagai pandu gelombang (sangat) bocor ... Apakah itu diperhitungkan?
brhans
2
"Bagaimana suara digunakan untuk mengirimkan data di bawah air?"
JimmyB
11
Anda dapat mengirim pesan 1 bit bahwa makan malam sudah siap dengan molekul ayam panggang.
init_js
4
@init_js Sebenarnya ini adalah sistem 3-negara - memasak (tidak berbau), pemrosesan lengkap (yummy!), dibakar (kadang-kadang disertai oleh sinyal audio dari sistem otomatis yang terpasang di langit-langit).
manassehkatz-Reinstate Monica

Jawaban:

44

Memori jalur tunda merkuri menggunakan pulsa suara dalam merkuri untuk mentransfer bit. Keuntungan dari ini (dibandingkan dengan sinyal listrik) adalah kecepatan propagasi yang relatif lambat sebesar 1 450 m / s sementara sinyal listrik bergerak pada kecepatan di atas 100 000 000 m / s.

Kecepatan lambat ini dimanfaatkan untuk membuat memori. Emitor dan penerima dihubungkan menggunakan kolom merkuri. Menyimpan sedikit dilakukan dengan memancarkan pulsa ke merkuri. Denyut nadi ini akan membutuhkan waktu untuk melakukan perjalanan melalui merkuri ke penerima. Setelah pulsa mencapai penerima, pulsa dapat dipancarkan kembali (dan lagi dan lagi ...), memungkinkan bit disimpan hingga tidak lagi diperlukan. Lebih banyak data dapat disimpan dalam saluran tunda tunggal dengan mengirimkan kereta pulsa.

UNIVAC I adalah contoh komputer terkenal yang menggunakan memori jenis ini. Ini menyimpan 120 bit data per kolom.

Aaganrmu
sumber
Ini sangat keren. Saya akan senang melihat ini beroperasi.
Ryan Griggs
1
Register memiliki lebih banyak detail dan gambar historis. Alan Turing ingin menggunakan gin daripada merkuri!
Ben C
1
Ya. Pada awal 70-an saya bekerja dengan seorang pria (Walt Helvig) yang sebelumnya bekerja pada komputer dengan memori jalur tunda. Memori semikonduktor baru saja ditemukan, dan garis penundaan akustik dengan cepat kehilangan traksi.
Hot Licks
36

Ini digunakan dalam operasi pengeboran minyak. Data telemetri dari kepala bor ditransmisikan sebagai gelombang suara yang merambat melalui pendingin.

Kecepatan data sangat buruk (~ 10 bit per detik) karena banyak penyebaran frekuensi diperlukan untuk mendapatkan sinyal yang dapat dipisahkan dari kebisingan pengeboran yang sebenarnya.

Ini adalah bagian dari teknik Pengukuran Saat Pengeboran (MWD), dan sering disebut sebagai komunikasi pulsa lumpur (sinyal ditransmisikan dengan memodulasi fluida yang secara umum disebut 'lumpur')

Simon Richter
sumber
4
Jawaban yang menarik. Ini sepertinya aplikasi yang benar-benar menjengkelkan untuk transmisi suara, karena alasan kebisingan yang Anda sebutkan; Saya benar-benar bertanya-tanya mengapa mereka tidak dapat menggunakan semacam transmisi elektronik, mengingat ada tautan mekanis ke permukaan. Tentu saja, akustik sangat masuk akal untuk aplikasi bawah laut di mana tidak ada koneksi (kapal selam / AUV), karena baik cahaya maupun radio tidak terlalu jauh melalui air.
leftaroundabout
4
@leftaroundabout Mungkin karena pemasangan beberapa batang bor yang fleksibel dan fleksibel di lingkungan yang kotor dan bergetar tinggi untuk menjadikan mata bor lebih dalam dan lebih dalam, tidak kondusif untuk memiliki kontak listrik yang stabil dan bersih. Anda juga harus memiliki saluran listrik yang berjalan di dalam batang bor yang di samping pendingin yang terdengar seperti PITA dan akan membutuhkan batang bor khusus untuk digunakan dengan sistem telemetri Anda.
DKNguyen
2
Berapa level daya yang dibutuhkan untuk ini? Bagaimana peralatan telemetri bertenaga?
TLW
2
Pendingin (lumpur) dipaksa melalui sistem dengan pompa volumetrik, sehingga alirannya mendekati konstan. "Pulsa lumpur" dihasilkan dengan menciptakan halangan sementara di jalur aliran, yang pada gilirannya menghasilkan peningkatan tekanan, kemudian berkurang ketika halangan dihapus. Memodulasi aktivasi halangan memungkinkan untuk membuat sinyal tekanan terdeteksi dari permukaan. Perangkat yang menghasilkan halangan (piston atau berputar), ditenagai secara elektrik, baik dengan baterai itu sendiri (paling sering), atau kadang-kadang oleh turbin pembangkit listrik yang tertanam.
Hoki
2
Dan berikut ini adalah ikhtisar singkat dari 3 jenis utama tekanan pulsa: Mud Pulse telemetries
Hoki
24

Baca entri Wikipedia tentang " Fluidics ". Anda akan menemukan bahwa komputer digital fluidic, bernama FLODAC, dibangun pada tahun 1964. Anda juga akan melihat deskripsi versi fluida gerbang logika. Jenis komponen ini sangat berguna dalam aplikasi di mana interferensi elektromagnetik dan / atau tingkat radiasi terlalu tinggi untuk elektronik.

Barry
sumber
9
Tragisnya adalah bahwa fisika ini diketahui oleh orang-orang Victoria. Dalam beberapa realitas alternatif Babbage bertemu dengan orang yang tepat, dan komputer digital lahir pada tahun 1850-an.
nigel222
@ nigel222 tidak mungkin. Anda tidak memiliki kipas dengan gerbang cairan. Dibutuhkan terlalu banyak daya untuk mengubah keadaan setiap gerbang. Anda benar-benar membutuhkan transistor untuk itu dan Anda tidak memiliki transistor tanpa mekanika kuantum, yang dikembangkan pada awal abad ke-20.
user110971
3
@ user110971 artikel wiki yang dikutip di atas ( en.wikipedia.org/wiki/Fluidics#Amplifiers ) menyarankan sebaliknya, bersama dengan keberadaan FLODAC.
nigel222
9
@ user110971 keberadaan komputer tabung hampa menyiratkan Anda tidak perlu transistor untuk memiliki sesuatu yang bermanfaat.
mbrig
2
Pada tahun 2009, Rhee and Burns membuat prosesor pneumatik (mikro) .
Eric Towers
15

Ya ada beberapa kasus tetapi saya tidak yakin Anda akan senang dengan jawabannya.

Sebelum elektronik ditemukan, organ pipa besar menggunakan tabung timah kecil untuk membawa sinyal dari konsol ke pipa yang relevan. Sistem ini disebut "Aksi pneumatik tubular" Setiap tombol pada manual memerlukan tabungnya sendiri, dan setiap "stop" memerlukan tabung juga.

Ketika organ menekan tombol, mereka melampiaskan tabung ke atmosfer atau ke sumber vakum atau tekanan, tergantung pada organ tertentu. Yang merambat ke tabung ke pangkal pipa di mana ia membuka katup untuk meniup udara ke pipa yang relevan.

Ini adalah sistem yang benar-benar digital, sinyalnya ada atau tidak, mungkin saja tidak seperti yang Anda pikirkan.

Kasus kedua sedikit lebih komputer-y. Kembali di masa-masa awal komputer rumah, stasiun radio terkadang menyiarkan kode permainan melalui radio sebagai audio. Jika Anda tidak memiliki kabel untuk menghubungkan komputer Anda ke radio atau ke tape recorder, Anda bisa menggunakan mikrofon. Modem sekolah tua pertama dirancang sedemikian rupa sehingga Anda dapat mengatur telepon biasa pada mereka dan modem memiliki speaker dan mikrofon di atasnya, alih-alih menghubungkan langsung ke saluran

Andrew Crews
sumber
1
Itu adalah contoh yang bagus, terima kasih! Saya ingat modem lama dengan cangkir karet tempat Anda meletakkan ponsel! Organ pipa juga merupakan contoh yang sangat keren. Tidak tahu tentang itu.
Ryan Griggs
1
Di AS, modem pertama dari Ma Bell dihubungkan dengan kabel, dan disewakan (hanya) dengan harga bulanan yang tinggi, tetapi (hingga keputusan Carterfone) perangkat kompetitif harus menggunakan 'kopling akustik' seperti yang Anda gambarkan, dan itu adalah yang paling pertama orang-orang mampu
dave_thompson_085
14

Saya mengingatnya sebagai logika yang mengalir . Ini sampul lama dari Scientific American: masukkan deskripsi gambar di sini

Saluran dibentuk dalam plastik dan aliran udara atau fluida digunakan untuk "mengganti" "sirkuit".

Elliot Alderson
sumber
5
Saya pikir transmisi otomatis lama (mobil) juga menggunakan logika fluidic.
Marla
2
Mengapa "beralih" dalam kutipan menakut-nakuti? Aliran benar-benar dialihkan dari satu saluran ke yang lain.
Pete Kirkham
4
@PeteKirkham Saya setuju dengan Anda tentang kata kerja "switched" tetapi saya merasa bahwa istilah "switch" dan "circuit" telah sangat terkait dengan elemen listrik sehingga saya ingin menekankan fungsi analog (sama?) Dalam konteks fluidic.
Elliot Alderson
11

Saya terkejut bahwa tidak ada yang menyebutkan modem yang digabungkan secara akustik , meskipun diakui itu sedikit teknologi komputer yang berasal dari sebelum saya tahu apa yang dimaksud dengan "komputer". Bagaimanapun, Anda dapat melihat satu beroperasi di sini .

nigel222
sumber
Andrew Crews menyebutkannya dalam jawabannya. :)
Ryan Griggs
1
Maaf, ketinggalan itu.
nigel222
Aku baru saja akan membicarakan itu!
Hearth
9

Sebelum remote control berbasis LED menjadi umum, banyak yang ultrasonik.

Beberapa pemancar bahkan sepenuhnya mekanik, tidak memerlukan baterai.

https://www.youtube.com/watch?v=PlgSuaIHYsY

Matt Timmermans
sumber
Bagus Saya dulu bekerja di TV Zenith yang menggunakan kontrol jarak jauh mekanik - pada dasarnya seperti gambang ultrasonik kecil.
Edward
7

Cari "logika udara" atau "komputer pneumatik".

Saya ragu Anda akan menemukan banyak contoh digital (jika Anda menemukan ada sama sekali) karena untuk melakukan apa saja memerlukan terlalu banyak perangkat keras yang tidak praktis dengan keadaan tidak solid, teknologi non-miniatur. Analog jauh lebih banyak dengan perangkat keras yang lebih sedikit. Keuntungan utama digital adalah fleksibilitas dan kemampuan diprogram, tetapi sebagian besar itu tidak masalah jika mesin Anda terlalu tidak dapat diandalkan untuk dijalankan.

Contoh: Satu penambah penuh (yang hanya 1-bit) membutuhkan beberapa lusin transistor. Anda dapat membuat op-amp untuk jumlah transistor yang sama tetapi dapat melakukan penambahan yang bermanfaat dan banyak lagi. Jika ini adalah tabung vakum atau pneumatik alih-alih transistor, tidak ada masalah apakah Anda akan digital atau analog kecuali Anda seseorang yang gila seperti militer AS.

Apakah Anda lebih suka menjalankan 8 pipa digital untuk memberi sinyal 256 nilai yang berbeda? Atau hanya satu pipa analog?

DKNguyen
sumber
Saya sebenarnya mencari contoh di mana fluidics digunakan sebagai sarana transmisi data dengan cara yang sama kabel dan serat optik digunakan. Saya tidak benar-benar mencari pemrosesan data fluidics (tapi ini benar-benar hebat!) Hanya contoh mentransmisikan data melalui media jenis ini. Yakni Air atau cairan data bus.
Ryan Griggs
1
Mereka pada dasarnya adalah hal yang sama. Alasan Anda memiliki standar seperti ethernet adalah karena elektronik dapat diproduksi secara massal dan komponen yang sama digunakan kembali dan saling berinteraksi. Dengan komputer yang lancar, setiap sistem mungkin (saya kira) sepenuhnya dibuat khusus. Ketika dibuat khusus tidak ada standar karena penggunaan kembali dan pertukaran tidak menjadi masalah besar. Setelah semua, komputer fluiduc itu harus mengirim dan menerima sinyal ke hal-hal lain di pabrik entah bagaimana (dan juga di dalam dirinya sama seperti komputer lain). Itu tidak akan memiliki nama seperti "ethernet".
DKNguyen
2
Semacam. Sebagai contoh, kami menggunakan cahaya (serat optik) sebagian besar untuk transmisi data antara sistem elektronik digital. Kami tidak melakukan banyak hal dengan gerbang optik dan pemrosesan data optik: pekerjaan itu dilakukan oleh elektronik. Itulah perbedaan yang saya coba jelaskan. Saya mencari media fluidics untuk antarmuka antara sistem digital elektronik standar, seperti cahaya yang digunakan dalam kabel serat optik.
Ryan Griggs
@RyanGriggs Yah, alasan kami tidak melakukan pemrosesan data optik adalah karena kami belum menemukan jawabannya. Jika kita bisa, kita akan dan ada penelitian yang sedang berlangsung di daerah itu.
DKNguyen
1
Benar. Saya setuju bahwa pemrosesan cahaya digital akan luar biasa. Tapi saya hanya mencoba menjelaskan bahwa saya sedang mencari media transmisi, bukan kemampuan pemrosesan.
Ryan Griggs
5

Berikut adalah tiga hal yang belum disebutkan:

Pemrograman audio jam tangan olahraga

Saya pernah memiliki arloji olahraga (Polar RS 100) yang menampilkan konfigurasi melalui suara. Sama seperti modem cup akustik yang telah disebutkan, perangkat lunak pada komputer akan menyandikan informasi pengaturan sebagai suara yang kemudian dapat dikirim ke arloji dengan menempatkan arloji ke mode terima dan meletakkan earbud di bawah arloji. Komputer akan mengirimkan suara dan arloji akan menerima dan menerapkan pengaturan. Itu memiliki keuntungan bahwa itu murah dan tidak memerlukan koneksi listrik.

Kontrol dan pensinyalan rel kereta api

Sistem lain adalah interlock hidrolik Bianchi dan Servettaz yang digunakan dalam bingkai tuas untuk jalur kereta api Italia di abad ke-19. Mekanisme hidrolik yang sama yang mengoperasikan sakelar rel juga mengontrol sinyal untuk memberi tahu kereta yang mendekati arah sakelar yang diatur, sehingga orang dapat menggunakannya sebagai contoh sinyal hidrolik digital.

Termostat pneumatik

Termostat pneumatik menggunakan udara sebagai media untuk mengirimkan sinyal kontrol ke aktuator. Pada dasarnya, ini adalah sistem transmisi digital satu bit.

Edward
sumber
Saya telah melihat termostat pneumatik. Arloji itu keren ... Berapa kecepatan data yang dicapai?
Ryan Griggs
Saya tidak yakin tentang kecepatan data jam tangan, tetapi Anda dapat membaca manual pemilik di sini. Itu mungkin ada di suatu tempat. support.polar.com/e_manuals/RS100/…
Edward
Mirip dengan jam tangan Anda, beberapa lemari es LG memiliki mode diagnostik yang memancarkan data melalui gelombang suara.
Jacob Krall
3

2012 dan nanti, mainan Furby saling berkomunikasi dan aplikasi tablet / smartphone menggunakan sinyal audio yang dimodulasi dengan obrolan lainnya dan suara berisik yang mereka buat; Anda dapat mendengar ini sebagai semacam desisan latar belakang:

https://en.wikipedia.org/wiki/Furby#2012_Furbies

Seseorang telah melakukan rekayasa terbalik:

https://github.com/iafan/Hacksby

Rob Crompton
sumber
2

Beberapa tahun yang lalu ada kasus di mana seorang peneliti keamanan menyimpulkan bahwa BIOS-nya telah dikompromikan oleh virus yang ditransmisikan menggunakan pengeras suara PC dan mikrofon. Saya pikir cukup diterima secara universal bahwa ia tidak benar dalam kasus itu (dan bahwa pada dasarnya tidak mungkin menyebabkan infeksi awal melalui vektor ini, kecuali sudah ada beberapa pintu belakang dalam hal ini tidak sepadan dengan usaha).

Namun hal itu mendorong kelompok di Fraunhofer FKIE untuk menguji kelayakan metode transfer data ini , di mana mereka berhasil mendapatkan kecepatan transfer ~ 20 bit / d selama sekitar 20 meter garis pandang.

llama
sumber
Saya ingat pernah membaca tentang ini. Jelas seperti yang Anda katakan, vektor infeksi awal akan membutuhkan pintu belakang sudah ada di tempatnya. Namun itu akan membiarkan komputer yang terinfeksi menemukan satu sama lain dan mungkin memperbarui atau menyinkronkan data. Juga akan keren untuk mencoba berbagi data antara smartphone dengan ini. Anda bahkan dapat menyiarkan data seperti url dll di acara-acara kepada siapa pun yang mendaftar dengan aplikasi khusus tanpa harus terhubung ke wifi atau data seluler venue.
Ryan Griggs
0

Pengiklan menggunakan suar ultrasonik (atau hampir sonik) yang diambil oleh mikrofon ponsel pintar untuk melacak orang. Saya bisa membayangkan bahwa suar seperti itu memancarkan semacam data FSK.

Contoh:

filo
sumber
0

Backhoes menggunakan kontrol pneumatik. Ini lebih analog daripada digital Setiap organ pipa menggunakan kontrol udara, itu cukup dekat dengan on / off Dan beberapa mobil menggunakan sistem vakum untuk mengontrol ventilasi. Manifold karburator & asupan engine memiliki zona tekanan rendah. Jadi ketuk itu dan pasang selang dan Anda memiliki sumber 'vakum' yang digunakan untuk mengontrol AC dan pemanas. Anda tidak bisa mendapatkan, jelas, lebih dari sekitar 14 psi, dan hanya untuk perangkat kecil, dan hanya untuk aktuasi sesekali yang tidak mengalir terus menerus.

Woody
sumber