Lembro que quando eu estava estudando para um mestrado em 1979, já havia computadores analógicos na escola, e computadores digitais foram adicionados, todos os quais eram do tamanho de vários grandes guarda-roupas. Naquela época, havia um debate sobre as vantagens das máquinas analógicas e digitais. Dentro de alguns anos, os simuladores tornaram-se escassos. Começando com o computador digital, a tecnologia digital tem marchado triunfantemente nos últimos cinquenta anos. Música: poucos anos após o aparecimento dos discos digitais, discos analógicos e fitas foram empurrados para o canto. O DDD no disco significa que os processos de gravação, processamento e armazenamento são todos digitais. No passado, as imagens de TV costumavam ter "flocos de neve tremulando", o que significa que o sinal de TV da tecnologia analógica foi interferido. Depois de adotar a tecnologia digital, a imagem é muito mais clara e mais estável. O mesmo fio pode transmitir mais de dez vezes o número de canais de TV digital do que a TV analógica.
Para gravar vídeo, os discos (digitais) substituíram as fitas magnéticas usando tecnologia analógica. Em mais de duas décadas, os formatos de vídeo evoluíram de VCD de baixa definição (352 × 288 pixels) para DVD, Blu-ray, 4K (3840 × 2160 pixels), 8K ( 7680 × 4320 pixels), é melhor do que sentar na primeira fila para assistir a um filme. As câmeras digitais substituíram as câmeras de filme por tecnologia analógica, e as imagens são tão fáceis de pós-processar que até os fotógrafos profissionais as adoram. O cinema digital também está tornando os filmes obsoletos. Parece que a tecnologia digital é invencível onde quer que vá, e substituiu o uso a longo prazo da tecnologia analógica no passado em apenas alguns anos. Então, a "hidráulica digital" também substituirá a hidráulica tradicional e por quê? Esta é a pergunta que este artigo tenta responder.
A tecnologia de simulação é baseada em quantidades analógicas. A tecnologia digital é desenvolvida com base em quantidades digitais. Alguns conceitos relacionados são definidos de forma diferente em diferentes categorias. No campo do controle de processos, o autor entende dessa maneira. A quantidade analógica se refere à quantidade que é contínua no tempo e no espaço, muda gradualmente e pode assumir qualquer valor dentro de um determinado intervalo (domínio de definição). Por exemplo, a temperatura do óleo e o nível do líquido no tanque de óleo, o curso do pistão no cilindro hidráulico, a pressão na câmara de carga e o deslocamento do carretel da válvula proporcional. Quantidade discreta refere-se à quantidade que é descontínua no tempo ou no espaço, e leva apenas vários valores discretos, e não há valor intermediário. Por exemplo, a posição do carretel da válvula do interruptor, sob condições normais de trabalho, ignora seu processo de abertura e fechamento, e considera apenas os dois estados de totalmente aberto e fechado, e sua posição pode ser considerada como uma quantidade discreta. Para outro exemplo, várias bombas quantitativas são conectadas em paralelo, e o fluxo que pode ser emitido é geralmente considerado uma quantidade discreta-combinações diferentes do fluxo de saída de cada bomba. Quantidades discretas não são encomendadas.
Não há limite absoluto entre quantidades discretas e analógicas.
Quantidades analógicas e discretas existem objetivamente.
A quantidade digital é uma descrição artificialmente acordada, abstrata e simplificada do mundo objetivo. Os números são feitos para transmitir informações, não motivação. O uso de números pode exercer pressão psicológica sobre as pessoas, mas não pode transmitir pressão física.
Quantidades numéricas são encomendadas.
Tem uma sequência. Por exemplo, toda vez que você adiciona 1, o resultado é sempre 1, 2, 3, não 1, 3, 2. Em binário, os números são apenas 0 e 1, mas também há uma sequência: 0, 1, 10, 11, . ... Numerais têm significados diferentes em locais diferentes. Por exemplo, 11, o valor do 1 à esquerda é 10 vezes o valor do 1 à direita em decimal. Trinta e cinco mil, todo mundo entende. Trinta e cinco milhões não vão funcionar.
Quantidades não ordenadas não podem ser contadas como números.
A popularidade da tecnologia digital é devido a pelo menos as seguintes características.
Alta anti-interferência
O mundo real é basicamente uma simulação. No processo de armazenamento, transmissão e rerecepção, a quantidade física realmente usada para armazenar e transmitir informaçõesRmation estará sempre sujeito a interferências imprevisíveis e perdas indeterminadas. Por exemplo, o magnetismo na fita magnética enfraquecerá; ondas eletromagnéticas no ar, fios e ondas de luz em fibras ópticas, após a transmissão de longa distância, a intensidade atenuará; os solavancos de reflexão no disco óptico também terão alturas desiguais devido à oxidação após décadas de perda. Desta forma, a intensidade real do sinal recebido será diferente da original. Por exemplo, a intensidade do sinal na extremidade de transmissão é 1.000 ± 0,001 V, e a extremidade de recepção pode ser 0,990 ± 0,005 V. Se você usar a tecnologia analógica e processá-la de acordo com a força do sinal recebido, haverá distorção. Quanto mais retuítes, maior a distorção. O princípio básico da tecnologia digital é aproximadamente o seguinte: as partes de envio e de recepção concordam que a parte de envio amostras da quantidade analógica a ser transmitida para obter quantidades discretas, e, em seguida, converte as quantidades discretas em quantidades digitais binárias compostas de 0 e 1 digital, um por um, E usa pulsos em grupos para obter quantidades discretas. Enviado ao destinatário. O receptor considera os pulsos recebidos com uma amplitude menor que um determinado valor, por exemplo, 0,3 pulsos como 0 e as amplitudes dentro de um determinado intervalo, por exemplo, 0,7 ∼ 1,3 pulsos como 1, e todos os pulsos fora dessa faixa como 1. inválido. Em seguida, converta os números binários agrupados em números octais, hexadecimal ou decimais usados na vida diária quando necessário e, em seguida, restaure-os para quantidades analógicas. Isso tem um anti-interferência muito alto e alcançou forte reprodutibilidade, de modo que pode ser encaminhado muitas vezes. Princípio da transmissão de sinal codificado binário A-sinal recebido B-sinal digital binário interpretado de acordo com a convenção Anti-interferência, binário é melhor do que todas as outras bases, por exemplo, ternário. Portanto, a tecnologia digital que é popular em toda a sociedade é, na verdade, tecnologia digital binária. A frequência de transmissão de sinal codificado é geralmente fixa, mas em vez de usar Hz como unidade, ele usa b/(taxa de bits bit/s, o número de dígitos que podem ser transmitidos por segundo), desde os primeiros milhares de b/s até as centenas atuais Milhares de b/s (Mb/s) ou até bilhões (Gb/s).
Verificabilidade
É fácil verificar depois que a quantidade analógica é convertida em quantidade digital. Por exemplo, envie um código de verificação no final do envio de um lote de dados. É acordado que os dois últimos dígitos da soma deste lote de dados devem ser iguais ao código de verificação. Caso contrário, esse lote de dados é inválido e solicita o reenvio. A confiabilidade das informações é ainda mais aprimorada por ser verificável.
Capacidade de expressão abrangente
Usando uma série de combinações digitais, a tecnologia digital pode agora expressar quase todos os textos em uso no mundo ao mesmo tempo, e expressar vários sons, cores, imagens, música, filmes, etc., e sua distorção atingiu o nível que as pessoas comuns não podem perceber.
Programabilidade
Programas de computador desenvolvidos com base na tecnologia digital podem ser executados por computadores, por um lado, e podem expressar uma lógica extremamente complexa, por outro lado, para que os computadores possam realizar um controle de processo complexo e ter uma certa capacidade de autoaprendizagem. Avanço inteligente.
Capacidade de computação de alta velocidade
A unidade de processamento central (CPU) em telefones celulares foi capaz de realizar centenas de milhões de operações aritméticas e lógicas por segundo. Alguns telefones celulares são equipados com 4 CPUs (4 núcleos) ao mesmo tempo, e seu cálculo-a capacidade de executar programas complexos é difícil de imaginar.
Capacidade de transferência de alta velocidade
A tecnologia digital, por um lado, tem uma velocidade de 300.000 km/s devido ao uso de ondas eletromagnéticas e propagação de ondas de luz. Por outro lado, a transmissão em frequências extremamente altas (3G, 4G e 5G de telefones celulares essencialmente aplicam frequências mais altas) pode transportar muitas informações. Agora, a taxa de transmissão de fibra óptica doméstica pode chegar a 100 Mb/s, e já é possível transmitir vídeo de alta resolução de forma síncrona. Em menos de um seCond, os quatro clássicos clássicos podem ser transmitidos.
Alto nível de integração
Agora, o disco rígido portátil é do tamanho de uma palma e tem uma capacidade de armazenamento de mais de 2T, que equivale a 1 trilhão de caracteres chineses e cerca de 800.000 cópias de A Dream of Red Mansions. No entanto, a capacidade de armazenamento de servidores em nuvem em grande escala é difícil de descrever na linguagem cotidiana. O sinal digital binário é representado por dois estados estáveis do circuito, portanto, os componentes no circuito não requerem alta precisão e podem ser comprimidos para um tamanho muito pequeno. Atualmente, o tamanho dos componentes em circuitos integrados de grande escala é de apenas algumas centenas ou um milésimo de um cabelo, e um circuito integrado do tamanho de uma semente de gergelim pode conter milhões de componentes eletrônicos.
Preço baixo
O silício, principal matéria-prima para a fabricação de circuitos integrados, é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre, por isso é inesgotável. Nos últimos cinquenta anos, à medida que as tecnologias de fabricação amadureceram e os circuitos integrados diminuíram de tamanho, o preço dos circuitos integrados com a mesma função caiu pela metade a cada 18 meses.
A Internet
A poderosa Internet desenvolvida com base nas características acima entrou em todos os lares e até no bolso de todos. A tecnologia digital é baseada na digitalização da informação, mas a razão pela qual ela pode substituir a tecnologia analógica é inseparável do suporte das características acima mencionadas em muitos aspectos, todos indispensáveis. Imagine se o celular ainda é tão grande quanto o grande celular há 20 anos, ou a tela é apenas preta e branca, ou a memória fica cheia depois de tirar 3 fotos, ou não pode se conectar à Internet, ou postar uma foto em Momentos Leva uma hora, Ou custa 100 yuan para enviar uma cópia. A tecnologia digital ainda será tão popular?
Mesmo assim, a tecnologia digital tem seus limites. É usado apenas para transmitir informações, a tensão é de apenas alguns V, a corrente é de apenas alguns µA e a potência transmitida é insignificante para a tecnologia de engenharia da vida diária.
Ainda há muita informação, mas é uma pena que ainda seja necessário usar a linguagem para fazer algumas descrições discretas e extremamente subjetivas. Não houve relatórios públicos sobre a aplicação bem-sucedida da digitalização, como informações sobre fragrâncias e sabor dos alimentos.
A corrente operacional entre componentes eletrônicos em um computador é inferior a alguns µA. Para controlar quaisquer componentes hidráulicos, a corrente de sinal necessária é de pelo menos dezenas de mA, que é mais de 10.000 vezes a corrente interna do computador. Portanto, o computador precisa de amplificação de energia para conduzir quaisquer componentes hidráulicos, e é impossível conectar diretamente. Os componentes eletrônicos no computador transmitem sinais paralelos através do barramento interno, desde o início de 8 bits até o agora comum de 64 bits. Qualquer sinal de saída requer componentes eletrônicos especiais para retirar a conversão e amplificação deste barramento interno, seja um sinal analógico para controlar uma válvula servo, um sinal PWM para controlar uma válvula proporcional, ou um sinal PNM para acionar um motor de passo; até mesmo o sinal de interruptor mais simples, Também requer um componente eletrônico dedicado para buscar um determinado bit no barramento paralelo. A interface de saída de um computador pessoal costumava ter uma porta paralela de 25 pinos para conectar a uma impressora e uma porta serial de 9 pinos para conectar a um mouse, mas agora existem apenas conectores de fone de ouvido, interfaces HDMI e USB. Nenhuma dessas interfaces pode ser conectada diretamente a componentes hidráulicos. Alguns computadores de controle industrial ou PLCs têm interfaces especiais, que podem emitir sinais analógicos, sinais PWM, sinais PNM e sinais de comutação para controlar componentes hidráulicos, mas são todos especialmente definidos de acordo com as necessidades. Diferentes componentes eletrônicos e amplificadores têm algumas diferenças de preço, mas na indústria eletrônica altamente desenvolvida de hoje, essas diferenças de preço são insignificantes em comparação com o custo de todo o sistema hidráulico. Portanto, é verdade que "o computador controla os componentes hidráulicos discretos sem a necessidade de conversão D/A componEnts ", mas o chamado" sistema hidráulico digital pode ser conectado diretamente ao computador "é um boato e um blefe!
Na Europa, a pesquisa em hidráulica digital está concentrada principalmente em várias instituições de pesquisa, como a Tampere University of Technology na Finlândia e a Johannes Kepler University Linz na Áustria. O Sr. Linjama, da Universidade de Tecnologia de Tampere, uma vez propôs a seguinte definição: Sistemas pneumáticos e de potência de fluido digital com sistemas pneumáticos e componentes de valor discreto que controlam ativamente a saída do sistema. Nota: Esta definição refere-se apenas a sistemas digitais e componentes discretos, não a componentes digitais.
Não há dúvida de que precisamos inovar constantemente e substituir produtos antigos por novos e melhores. E coloque as necessidades do cliente em primeiro lugar. Aqueles que se envolvem em tecnologia e começam um negócio devem colocar as necessidades dos clientes em primeiro lugar em todos os momentos e quais benefícios sua própria tecnologia pode trazer aos clientes. Por exemplo, os cilindros hidráulicos são usados pelos clientes para acionar cargas. Portanto, a primeira prioridade é o itinerário. Então, qual é a pressão de trabalho nominal, quão alto o teste de pressão foi feito e centenas de milhares de testes de durabilidade foram feitos, como é a resistência ao desgaste e resistência à corrosão da haste do pistão? Rastejando, se atende aos requisitos mínimos dos padrões da indústria, e assim por diante. Atualmente, a grande maioria dos cilindros hidráulicos, especialmente aqueles usados em máquinas de construção, são controlados manualmente, isto é, controlados manualmente por circuito fechado e não requerem posicionamento automático. Se for um cilindro hidráulico de posicionamento automático, é necessário falar sobre a repetibilidade e precisão do posicionamento quando a carga muda e a pressão da fonte de óleo muda, e as características de resposta dinâmica. Vamos falar sobre os dados medidos. Internamente e internacionalmente, existem pelo menos mil empresas que podem fabricar cilindros hidráulicos. É relativamente fácil dizer que atingiu o nível avançado doméstico. Mas para atingir o nível avançado internacional, deveria pelo menos ter estudado e inspecionado o nível de oito ou dez fábricas de ponta no mundo.
As funções e tarefas devem ser basicamente as mesmas. Não faz sentido comparar componentes com diferentes funções e tarefas e falar sobre substituição.
A relação preço-desempenho é melhor: ou o desempenho é melhor, mas o preço não aumenta muito; Ou o desempenho não é ruim, mas o preço é obviamente baixo. O desempenho aqui deve ser generalizado, incluindo durabilidade, proteção ambiental e assim por diante. O preço aqui deve levar em conta não apenas os custos de P & D, design e fabricação, mas também os custos de substituição e substituição. Portanto, para dizer que um componente é mais avançado e pode substituir outro componente, é necessário comparar de forma abrangente os dados de desempenho obtidos por meio de testes de maneira realista e comparar vários custos. Não basta comparar apenas um ponto. Por exemplo, embora a válvula servo com feedback seja obviamente superior à válvula proporcional elétrica de circuito aberto comum em repetibilidade, linearidade, histerese, etc., sua quantidade de aplicação e escopo são muito inferiores aos da válvula proporcional elétrica, não só por causa da estrutura complicada e a incapacidade de reduzir o custo de fabricação, Mas também por causa da sensibilidade da poluição e outros problemas. Além disso, diferentes aplicativos costumam ter avaliações diferentes sobre se o desempenho é excelente ou não. É um excelente desempenho em um aplicativo e pode não ser levado a sério em outro aplicativo. Por exemplo, a durabilidade do trabalho, os navios oceânicos esperam durar 20 anos, enquanto os mísseis precisam apenas de alguns minutos.
Demônios se escondem em detalhes. Muitas ideias não serão expostas aos detalhes até que sejam realmente fabricadas e usadas, para saber se são adequadas para popularização. O trem maglev é um exemplo. Teoricamente, é extremamente bonito: o trem está suspenso no ar pela força magnética, e não há atrito com o solo. No entanto, quando foi realmente fabricado, sentiu-se que era caro e difícil de promover.
</Li>A nova tecnologia pode não ser capaz de substituir a tecnologia antiga. Por exemplo, a locomotiva de tração do trem, a primeira locomotiva a vapor apareceu, por volta de 1825; Então veio a locomotiva elétrica, por volta de 1840; Então veio a locomotiva a diesel, por volta de 1920. Atualmente, as locomotivas a vapor estão basicamente fora de uso, embora as locomotivas a diesel ainda estejam em grande uso, mas agora os 14 trens de alta velocidade são todos movidos por eletricidade. Para outro exemplo, o motor a gasolina foi inventado em 1883. O motor diesel foi inventado nove anos depois, e tem sido favorecido por muitos anos por causa de sua grande produção. É quase a única fonte de energia em navios, caminhões e máquinas móveis de construção, e é igualmente dividido com motores a gasolina em carros. No entanto, de acordo com o recente relatório do Ministério Federal Alemão de Proteção Ambiental, os motores a diesel são as principais fontes de emissão de partículas finas PM10 e NO 2 na Alemanha, por isso foram criticados. Na Alemanha, os carros a diesel que atendiam aos padrões de emissão E5 puderam ser colocados no mercado em 2015 e foram proibidos de entrar na área urbana de Stuttgart em 2017. Munique, Colónia e outras cidades estão também a preparar-se para tomar medidas semelhantes [7]. A indústria automobilística lamenta que a vida útil dos motores a diesel esteja em risco. Portanto, é ingênuo afirmar que um artefato foi inventado, que pode substituir todos os componentes hidráulicos existentes, e ignora a profundidade da tecnologia hidráulica e sua aplicação extensa e complexa.
English
日本語
français
Deutsch
русский
Español
italiano
português
Türkçe
Suomi
norsk
