Beispiele für Flüssigkeiten (einschließlich Luft), die zur Übertragung digitaler Daten verwendet werden? [geschlossen]

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Wir verwenden normalerweise Elektronen, um Daten über Kabel zu übertragen, und manchmal verwenden wir auch Licht. Kennt jemand reale Beispielsysteme, die Flüssigkeiten (einschließlich Luft) verwenden, um dies zu tun, und die Vorteile gegenüber der Verwendung von Drähten? Wenn ich nach Luftdruckkommunikation suche, erhalte ich eine TPMS-Reifendrucküberwachung oder "Kommunikation unter Druck" lol. Außerdem beziehe ich mich nicht auf Röhrensysteme, in denen Kurierkapseln mit Papier enthalten sind, sondern auf die digitale Kommunikation über die Modulation des Luft- oder Flüssigkeitsdrucks durch ein Rohr oder einen Schlauch.

Ich habe schon vor der Erfindung von 4-20mA davon gehört, Luftdruck zur Übermittlung analoger Prozessdaten in Fabriken zu verwenden, bin mir jedoch nicht sicher, welche Details es gibt. Das ist auch eine analoge Technologie und ich interessiere mich mehr für digitale Datenströme.

Ich bin sicher, dass diese Art von System langsam wäre, aber es könnte interessant sein, es zu studieren.

Danke für jede Info!

Ryan Griggs
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Ich denke, das nennt man "Sound" :-)
Achse
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Ich habe mal einen 4 "
stahlgeflochtenen luftschlauch
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Sie können eine 1-Bit-Nachricht senden, dass das Abendessen mit gerösteten Hühnermolekülen fertig ist.
Init_js
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@init_js Tatsächlich handelt es sich um ein 3-Stufen-System - Kochen (kein Geruch), Verarbeiten (lecker!), Verbrennen (manchmal begleitet von einem Audiosignal eines an der Decke angebrachten automatischen Systems).
Manassehkatz-Reinstate Monica

Antworten:

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Der Quecksilber-Verzögerungsleitungsspeicher verwendete Schallimpulse in Quecksilber, um Bits zu übertragen. Der Vorteil davon (im Vergleich zu elektrischen Signalen) ist die relativ langsame Ausbreitungsgeschwindigkeit von 1 450 m / s, während sich elektrische Signale mit Geschwindigkeiten über 100 000 000 m / s ausbreiten.

Diese langsame Geschwindigkeit wurde ausgenutzt, um Speicher zu erstellen. Ein Sender und ein Empfänger wurden unter Verwendung einer Quecksilbersäule verbunden. Das Speichern eines Teils erfolgt durch Aussenden eines Impulses in das Quecksilber. Dieser Impuls benötigt einige Zeit, um durch das Quecksilber zum Empfänger zu gelangen. Sobald der Impuls den Empfänger erreicht, kann er erneut gesendet werden (und immer wieder ...), sodass das Bit gespeichert werden kann, bis es nicht mehr benötigt wird. Durch Senden von Impulsfolgen können mehr Daten in einer einzelnen Verzögerungsleitung gespeichert werden.

UNIVAC I ist ein berühmtes Beispiel für einen Computer, der diese Art von Speicher verwendet. Es wurden 120 Datenbits pro Spalte gespeichert.

Aaganrmu
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Das ist wirklich cool. Ich würde das gerne in Betrieb sehen.
Ryan Griggs
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Das Register enthält einige weitere historische Details und ein Bild. Alan Turing wollte Gin anstelle von Quecksilber verwenden!
Ben C
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Ja. In den frühen 70ern arbeitete ich mit einem Mann (Walt Helvig), der zuvor an einem Computer mit Delay Line Memory gearbeitet hatte. Es wurden jedoch gerade Halbleiterspeicher erfunden, und die akustische Verzögerungsleitung verlor schnell an Bodenhaftung.
Hot Licks
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Es wird bei Ölbohrungen eingesetzt. Telemetriedaten vom Bohrkopf werden als Schallwellen übertragen, die sich durch das Kühlmittel ausbreiten.

Die Datenraten sind miserabel (~ 10 Bit pro Sekunde), da eine große Frequenzspreizung erforderlich ist, um ein Signal zu erhalten, das vom eigentlichen Bohrgeräusch getrennt werden kann.

Es ist Teil der MWD-Technik (Measurement While Drilling) und wird oft als Schlammpulskommunikation bezeichnet.

Simon Richter
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Interessante Antwort. Dies scheint aus dem von Ihnen erwähnten Grund des Rauschens eine äußerst unangenehme Anwendung für die Schallübertragung zu sein. Ich frage mich wirklich, warum sie keine elektronische Übertragung verwenden können, da es sowieso eine mechanische Verbindung zur Oberfläche gibt. Natürlich ist die Akustik für Unterwasseranwendungen, bei denen keine Verbindung besteht (U-Boote / AUVs), sehr sinnvoll , da weder Licht noch Funk sehr weit durch Wasser gelangen.
Abfahrt um den
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@leftaroundabout Vielleicht, weil das Anbringen mehrerer flexibler Bohrstangen in einer schmutzigen, vibrationsintensiven Umgebung, um den Bohrkopf tiefer und tiefer zu halten, keine stabilen, sauberen elektrischen Kontakte fördert. Sie müssten auch elektrische Kanäle in der Bohrstange haben, die neben dem Kühlmittel wie ein PITA klingen und spezielle Bohrstangen zur Verwendung mit Ihrem Telemetriesystem benötigen.
DKNguyen
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Was ist die Leistungsstufe dafür erforderlich? Wie wird das Telemetriegerät mit Strom versorgt?
TLW
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Das Kühlmittel (der Schlamm) wird von Volumenpumpen durch das System gedrückt, sodass der Durchfluss nahezu konstant ist. Die "Schlammimpulse" werden erzeugt, indem auf dem Strömungsweg ein vorübergehendes Hindernis erzeugt wird, das wiederum einen Druckanstieg erzeugt und dann abnimmt, wenn das Hindernis beseitigt wird. Das Modulieren der Hindernisaktivierung ermöglicht die Erzeugung eines von der Oberfläche erfassbaren Drucksignals. Das Gerät, das das Hindernis erzeugt (Kolben oder rotierend), wird entweder (meistens) von eigenen Batterien oder manchmal von einer eingebetteten Stromerzeugungsturbine elektrisch angetrieben.
Hoki
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Und hier ist ein kurzer Überblick über die 3 wichtigsten Arten von Druckimpulsen: Mud Pulse Telemetries
Hoki
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Lesen Sie den Wikipedia-Eintrag zu " Fluidics ". Sie werden feststellen, dass ein fluidischer Digitalcomputer mit dem Namen FLODAC im Jahr 1964 gebaut wurde. Sie werden auch Beschreibungen von Fluidversionen von Logikgattern sehen. Diese Art von Komponenten war sehr nützlich bei Anwendungen, bei denen elektromagnetische Interferenzen und / oder Strahlungspegel für die Elektronik zu hoch waren.

Barry
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Die Tragödie ist, dass diese Physik den Viktorianern bekannt war. In einer alternativen Realität traf Babbage die richtige Person und der digitale Computer wurde in den 1850er Jahren geboren.
Nigel222
@ nigel222 auf keinen fall. Sie haben den Lüfter nicht mit Flüssigkeitstoren aus. Es ist zu viel Energie erforderlich, um den Zustand jedes Tors zu wechseln. Dafür braucht man wirklich den Transistor und den Transistor ohne Quantenmechanik, der zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelt wurde, gibt es nicht.
user110971
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@ user110971 Der oben genannte Wiki-Artikel ( de.wikipedia.org/wiki/Fluidics#Amplifiers ) schlägt zusammen mit der Existenz von FLODAC etwas anderes vor.
Nigel222
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@ user110971 Die Existenz von Vakuumröhrencomputern impliziert, dass Sie keine Transistoren benötigen, um etwas Nützliches zu haben.
Mbrig
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2009 stellten Rhee und Burns einen pneumatischen (Mikro-) Prozessor her .
Eric Towers
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Ja, es gibt einige Fälle, aber ich bin mir nicht sicher, ob Sie mit den Antworten zufrieden sind.

Vor der Erfindung der Elektronik verwendeten große Pfeifenorgeln kleine Bleiröhren, um das Signal von der Konsole zur entsprechenden Pfeife zu leiten. Das System heißt "Tubular Pneumatic Action". Für jede Taste in den Handbüchern ist eine eigene Röhre erforderlich, und für jeden "Stopp" ist auch eine Röhre erforderlich.

Wenn der Organist die Taste drückt, entlüftet er den Schlauch entweder in die Atmosphäre oder zu einer Vakuum- oder Druckquelle, abhängig von dem spezifischen Organ. Dadurch wird das Rohr zum Boden des Rohrs befördert, wo es ein Ventil öffnet, um Luft in das betreffende Rohr zu blasen.

Dies ist ein wirklich digitales System, das Signal ist entweder vorhanden oder nicht, es ist nur vielleicht nicht ganz das, was Sie dachten.

Der zweite Fall ist ein wenig mehr Computer-y. In den Anfängen von Heimcomputern sendeten Radiosender manchmal Spielcode als Audio über das Radio. Wenn Sie keine Kabel hatten, um Ihren Computer mit dem Radio oder einem Kassettenrekorder zu verbinden, könnten Sie ein Mikrofon verwenden. Die allerersten Modems der alten Schule waren so konzipiert, dass Sie ein normales Telefon daran anschließen konnten und das Modem über einen Lautsprecher und ein Mikrofon verfügte, anstatt direkt an die Leitung anzuschließen

Andrew Crews
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Das sind hervorragende Beispiele, danke! Ich erinnere mich an diese alten Modems mit Gummibechern, in denen Sie ein Telefonhörer platzieren würden! Die Pfeifenorgel ist auch ein wirklich cooles Beispiel. Wusste nichts davon.
Ryan Griggs
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In den USA wurden die ersten Modems von Ma Bell verkabelt und (nur) zu hohen monatlichen Raten geleast, aber (bis zur Entscheidung von Carterfone) mussten Konkurrenzgeräte die von Ihnen beschriebene „akustische Kopplung“ verwenden, und diese waren die ersten Leute konnten sich leisten
Dave_thompson_085
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Ich erinnere mich als flüssige Logik. Hier ist ein altes Cover von Scientific American: Bildbeschreibung hier eingeben

Kanäle wurden in Kunststoff geformt und Luft- oder Flüssigkeitsströme wurden verwendet, um die "Kreisläufe" "umzuschalten".

Elliot Alderson
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Ich denke, dass alte Automatikgetriebe (Automobile) auch fluidische Logik verwendeten.
Marla
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Warum ist "wechseln" in Angst Anführungszeichen? Die Ströme werden wirklich von einem Kanal zum anderen umgeschaltet.
Pete Kirkham
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@PeteKirkham Ich stimme mit Ihnen über das Verb "geschaltet" überein, aber ich hatte das Gefühl, dass die Begriffe "Schalter" und "Schaltung" so stark mit elektrischen Elementen in Verbindung gebracht wurden, dass ich die analogen (gleichen?) Funktionen im strömungstechnischen Kontext hervorheben wollte.
Elliot Alderson
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Ich bin überrascht, dass niemand das akustisch gekoppelte Modem erwähnt hat , obwohl dies zugegebenermaßen ein bisschen Computertechnologie ist, als ich noch nicht wusste, was "Computer" bedeutet. Jedenfalls können Sie hier einen in Betrieb sehen .

nigel222
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Andrew Crews erwähnte es in seiner Antwort. :)
Ryan Griggs
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Sorry, habe das verpasst.
Nigel222
Ich wollte das gerade erwähnen!
Hearth
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Bevor LED-basierte Fernbedienungen zum Standard wurden, handelte es sich bei vielen um Ultraschall.

Einige der Sender waren sogar vollständig mechanisch und erforderten keine Batterien.

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

Matt Timmermans
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Guter! Ich habe an Zenith-Fernsehern gearbeitet, die diese mechanischen Fernbedienungen verwendeten - im Grunde genommen wie ein kleines Ultraschall-Xylophon.
Edward
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Suchen Sie nach "Luftlogik" oder "pneumatischen Computern".

Ich bezweifle, dass Sie viele digitale Beispiele finden werden (wenn Sie überhaupt welche finden), denn um etwas zu tun, ist zu viel Hardware erforderlich, was mit nicht-festen, nicht-miniaturisierten Technologien nicht praktikabel ist. Analog kann mit weniger Hardware viel mehr. Der Hauptvorteil von Digital ist Flexibilität und Programmierbarkeit, aber das meiste spielt keine Rolle, wenn Ihre Maschine zu unzuverlässig ist, um ausgeführt zu werden.

Beispiel: Ein einzelner Volladdierer (nur 1 Bit) benötigt ein paar Dutzend Transistoren. Sie können einen Operationsverstärker für die gleiche Anzahl von Transistoren herstellen, aber er kann nützlich sein und vieles mehr. Wenn dies Vakuumröhren oder Pneumatik statt Transistoren wären, ist es kein Problem, ob Sie digital oder analog arbeiten, es sei denn, Sie sind verrückt wie das US-Militär.

Möchten Sie lieber 8 digitale Pipes ausführen, um 256 verschiedene Werte zu signalisieren? Oder nur eine einzige analoge Pipe?

DKNguyen
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Eigentlich habe ich nach Beispielen gesucht, bei denen die Fluidik als Datenübertragungsmittel verwendet wurde, genauso wie Drähte und Lichtwellenleiter verwendet werden. Ich war nicht wirklich auf der Suche nach Datenverarbeitung in der Fluidtechnik (aber es ist trotzdem großartig!), Sondern nur nach Beispielen für die Übertragung von Daten über diese Art von Medium. Dh Luft- oder Flüssigkeitsdatenbusse.
Ryan Griggs
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Sie sind im Wesentlichen das gleiche. Der Grund, warum Sie Standards wie Ethernet haben, ist, dass Elektronik in Massenfertigung hergestellt werden kann und dieselben Komponenten wiederverwendet werden und miteinander verbunden werden können. Mit einem Fluidic-Computer ist wahrscheinlich jedes System (ich vermute mal) komplett maßgeschneidert. Wenn es kundenspezifisch angefertigt wird, gibt es keine Standards, da Wiederverwendung und Austauschbarkeit kein so großes Problem darstellen. Immerhin muss dieser fluiduc-Computer irgendwie Signale an andere Dinge in der Anlage senden und von diesen empfangen (und auch in sich selbst wie jeder andere Computer). Es wird einfach keinen Namen wie "Ethernet" haben.
DKNguyen
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Art von. Als Beispiel verwenden wir Licht (Lichtwellenleiter) hauptsächlich zur Datenübertragung zwischen digitalen elektronischen Systemen. Wir machen nicht viel mit optischen Toren und optischer Datenverarbeitung: Diese Arbeit erledigt die Elektronik. Das ist der Unterschied, den ich erklären wollte. Ich bin auf der Suche nach Fluidics-Medien als Schnittstelle zwischen elektronischen Digitalsystemen, so wie Licht in Glasfaserkabeln verwendet wird.
Ryan Griggs
@ RyanGriggs Nun, der Grund, warum wir keine optische Datenverarbeitung durchführen, ist, dass wir es nicht herausgefunden haben. Wenn wir könnten, würden wir und es wird in diesem Bereich geforscht.
DKNguyen
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Absolut. Ich bin damit einverstanden, dass die digitale Lichtverarbeitung großartig wäre. Aber ich habe nur versucht zu erklären, dass ich nach Übertragungsmedien suche, nicht nach Verarbeitungsmöglichkeiten.
Ryan Griggs
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Hier sind drei Dinge, die noch nicht erwähnt wurden:

Audio-Programmierung von Sportuhren

Ich besaß einmal eine Sportuhr (Polar RS 100), die über Sound konfiguriert werden konnte. Ähnlich wie das bereits erwähnte akustische Bechermodem verschlüsselt die Software auf einem Computer die Einstellungsinformationen als Töne, die dann an die Uhr gesendet werden können, indem die Uhr in einen Empfangsmodus versetzt und Ohrhörer unter die Uhr gelegt werden. Der Computer würde den Ton senden und die Uhr würde die Einstellungen empfangen und anwenden. Es hatte den Vorteil, dass es kostengünstig war und keinen elektrischen Anschluss benötigte.

Weichensteuerung und Signalisierung

Ein anderes System ist das Bianchi und Servettaz hydraulische Verriegelung verwendet in Hebelrahmen für den italienischen Eisenbahnen im 19. Jahrhundert. Derselbe Hydraulikmechanismus, der einen Schienenschalter betätigte, steuerte auch die Signale, um den sich nähernden Zügen mitzuteilen, in welche Richtung der Schalter eingestellt war, sodass man ihn als Beispiel für ein digitales Hydrauliksignal verwenden konnte.

Pneumatische Thermostate

Pneumatische Thermostate verwenden Luft als Medium, um ein Steuersignal an einen Stellantrieb zu übertragen. Im Wesentlichen handelt es sich um ein digitales Ein-Bit-Übertragungssystem.

Edward
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Ich habe pneumatische Thermostate gesehen. Die Uhr ist cool ... Welche Datenraten wurden erreicht?
Ryan Griggs
Ich bin mir nicht sicher über die Datenrate der Uhr, aber Sie können die Bedienungsanleitung hier lesen. Das könnte irgendwo drin sein. support.polar.com/e_manuals/RS100/…
Edward
Ähnlich wie Ihre Uhr verfügen einige LG-Kühlschränke über einen Diagnosemodus, der Daten über Schallwellen aussendet.
Jacob Krall
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2012 und später Furby Toys kommunizieren miteinander und über eine Tablet- / Smartphone-App mithilfe von Audiosignalen, die mit den anderen Chat- und Quietschgeräuschen, die sie verursachen, moduliert wurden. Sie können dies als eine Art Hintergrundrauschen hören:

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

Jemand hat ein Reverse Engineering durchgeführt:

https://github.com/iafan/Hacksby

Rob Crompton
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Vor einigen Jahren kam ein Sicherheitsforscher zu dem Schluss, dass sein BIOS von einem Virus befallen wurde, der über PC-Lautsprecher und Mikrofone übertragen wurde. Ich denke, es ist allgemein anerkannt, dass er in diesem Fall falsch war (und dass es im Grunde unmöglich wäre, eine Erstinfektion über diesen Vektor zu verursachen, es sei denn, es gab bereits eine Hintertür, in diesem Fall ist es den Aufwand nicht wirklich wert).

Es ermutigte jedoch eine Gruppe am Fraunhofer FKIE, die Durchführbarkeit dieser Datenübertragungsmethode zu testen , bei der es gelang, eine Übertragungsrate von ~ 20 Bit / s über eine Sichtweite von etwa 20 Metern zu erzielen.

Lama
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Ich erinnere mich, darüber gelesen zu haben. Wie Sie sagen, würde der anfängliche Infektionsvektor natürlich eine Hintertür erfordern, um bereits vorhanden zu sein. Infizierte Computer könnten sich jedoch gegenseitig entdecken und möglicherweise Daten aktualisieren oder synchronisieren. Es wäre auch cool zu versuchen, Daten zwischen Smartphones zu teilen. Sie können sogar Daten wie URLs usw. bei Veranstaltungen an alle senden, die mit einer speziellen App hören, ohne dass eine Verbindung zum WLAN oder zu den Mobilfunkdaten des Veranstaltungsorts hergestellt werden muss.
Ryan Griggs
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Werbetreibende verwenden Ultraschall- (oder nahezu Schall-) Baken, die von Smartphone-Mikrofonen aufgenommen werden, um Personen zu verfolgen. Ich kann mir vorstellen, dass solch ein Beacon eine Art FSK-Daten aussendet.

Beispiele:

filo
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Baggerlader verwenden pneumatische Steuerungen. Es ist mehr analog als digital. Jede Pfeifenorgel verwendet Luftregler, es ist ziemlich nah am Ein- und Ausschalten. Einige Autos verwendeten ein Vakuumsystem, um die Belüftungsöffnungen zu steuern. Der Vergaser und der Ansaugkrümmer des Motors haben eine Niederdruckzone. Also klopfen Sie darauf und installieren Sie einen Schlauch, und Sie haben eine Vakuumquelle, mit der die Klimaanlage und die Heizung geregelt werden. Offensichtlich können Sie nicht mehr als 14 psi erreichen, und dies nur für kleine Geräte und nur für gelegentliche Betätigungen, bei denen kein kontinuierlicher Fluss auftritt.

Woody
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