¿Ejemplos de fluidos (incluido el aire) que se utilizan para transmitir datos digitales? [cerrado]

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Usualmente usamos electrones para comunicar datos a través de cables, y a veces también usamos luz. ¿Alguien sabe de sistemas de ejemplo del mundo real que usan fluidos (incluido el aire) para hacer esto, y las ventajas en comparación con el uso de cables? Cuando busco comunicaciones de presión de aire obtengo monitoreo de presión de neumáticos TPMS o "cómo comunicarse bajo presión" jajaja. Además, no me refiero a los sistemas de tubos que llevan cápsulas mensajeras con papel en su interior, sino a las comunicaciones digitales directas a través de la modulación de la presión de aire o fluido a través de una tubería o manguera.

He oído hablar del uso de presión de aire para comunicar datos de procesos analógicos en fábricas antes de que se inventaran 4-20 mA, pero no estoy seguro de los detalles. Además, esa es una tecnología analógica y estoy más interesado en los flujos de datos digitales.

Estoy seguro de que este tipo de sistema sería lento, pero podría ser interesante estudiarlo.

Gracias por cualquier información!

digital-communications Ryan Griggs
fuente
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Creo que se llama "sonido" :-)
Eje
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Una vez usé una manguera de aire trenzada de acero de 4 "como una guía de ondas (muy) con fugas ... ¿
Eso
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"¿Cómo se usan los sonidos para transmitir datos bajo el agua?"
JimmyB
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Puede enviar un mensaje de 1 bit de que la cena está lista con moléculas de pollo asado.
init_js
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@init_js En realidad es un sistema de 3 estados: cocción (sin olor), procesamiento completo (¡delicioso!), quemado (a veces acompañado de una señal de audio de un sistema automatizado conectado al techo).
manassehkatz-Reinstate Monica el

Respuestas:

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La memoria de línea de retardo de mercurio utilizaba pulsos de sonido en mercurio para transferir bits. La ventaja de esto (en comparación con las señales eléctricas) es la velocidad de propagación relativamente lenta de 1 450 m / s, mientras que las señales eléctricas viajan a velocidades superiores a 100 000 000 m / s.

Se aprovechó esta velocidad lenta para crear memoria. Se conectaron un emisor y un receptor utilizando una columna de mercurio. El almacenamiento de un bit se realiza emitiendo un pulso en el mercurio. Este pulso tardará un tiempo en viajar a través del mercurio hasta el receptor. Una vez que el pulso llega al receptor, puede volver a emitirse nuevamente (y una y otra vez ...), permitiendo que el bit se almacene hasta que ya no sea necesario. Se pueden almacenar más datos en una sola línea de retardo enviando trenes de pulsos.

UNIVAC I es un famoso ejemplo de una computadora que usa este tipo de memoria. Almacenaba 120 bits de datos por columna.

Aaganrmu
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Esto es realmente genial. Me encantaría ver esto en funcionamiento.
Ryan Griggs
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El Registro tiene algunos detalles más históricos y una imagen. ¡Alan Turing quería usar ginebra en lugar de mercurio!
Ben C
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Sí. A principios de los años 70 trabajé con un chico (Walt Helvig) que anteriormente había trabajado en una computadora con memoria de línea de retardo. Sin embargo, solo se estaban inventando memorias de semiconductores, y la línea de retardo acústico rápidamente perdió tracción.
Hot Licks el
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Se utiliza en operaciones de perforación petrolera. Los datos de telemetría del cabezal de perforación se transmiten como ondas de sonido que se propagan a través del refrigerante.

Las velocidades de datos son abismales (~ 10 bits por segundo) porque se necesita una gran difusión de frecuencia para obtener una señal que pueda separarse del ruido de la perforación real.

Es parte de las técnicas de Medición durante la perforación (MWD), y a menudo se las denomina comunicaciones de pulso de lodo (la señal se transmite al modular los fluidos que generalmente se denominan "lodo")

Simon Richter
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Interesante respuesta. Esta parece una aplicación completamente desagradable para la transmisión de sonido, por la razón de ruido que mencionó; Realmente me pregunto por qué no pueden usar algún tipo de transmisión electrónica, ya que de todos modos hay un enlace mecánico a la superficie. Por supuesto, la acústica tiene mucho sentido para aplicaciones submarinas donde no hay conexión (submarinos / AUV), porque ni la luz ni la radio llegan muy lejos a través del agua.
Leftaroundabout
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@leftaroundabout Quizás porque la unión de varillas de perforación múltiples y flexibles en un ambiente sucio y de alta vibración para que el taladro sea más y más profundo no es propicio para tener contactos eléctricos estables y limpios. También tendría que tener canales eléctricos funcionando dentro de la barra de perforación que junto con el refrigerante que suena como un PITA y requeriría barras de perforación dedicadas para usar con su sistema de telemetría.
DKNguyen
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¿Cuál es el nivel de potencia requerido para esto? ¿Cómo se alimenta el equipo de telemetría?
TLW
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El refrigerante (el lodo) es forzado a través del sistema por bombas volumétricas, por lo que el flujo es casi constante. Los "pulsos de lodo" se generan al crear una obstrucción temporal en el camino del flujo, que a su vez genera un aumento de presión y luego disminuye cuando se elimina la obstrucción. La modulación de la activación de obstrucción permite crear una señal de presión detectable desde la superficie. El dispositivo que genera la obstrucción (pistón o giratorio) es alimentado eléctricamente, ya sea por sus propias baterías (con mayor frecuencia) o, a veces, por una turbina generadora de electricidad incorporada.
Hoki
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Y aquí hay un resumen rápido de los 3 tipos principales de pulsos de presión: telemetrías de pulso de lodo
Hoki
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Lea la entrada de Wikipedia sobre " Fluidics ". Encontrará que una computadora digital fluídica, llamada FLODAC, fue construida en 1964. También verá descripciones de versiones fluidas de puertas lógicas. Estos tipos de componentes fueron muy útiles en aplicaciones donde la interferencia electromagnética y / o los niveles de radiación eran demasiado altos para la electrónica.

Barry
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La tragedia es que esta física era conocida por los victorianos. En alguna realidad alternativa, Babbage conoció a la persona adecuada, y la computadora digital nació en la década de 1850.
nigel222
@ nigel222 de ninguna manera. No tienes el ventilador con compuertas fluidas. Se requiere demasiada energía para cambiar el estado de cada puerta. Realmente necesitas el transistor para eso y no tienes el transistor sin mecánica cuántica, que se desarrolló a principios del siglo XX.
user110971
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@ user110971 el artículo wiki citado anteriormente ( en.wikipedia.org/wiki/Fluidics#Amplifiers ) sugiere lo contrario, junto con la existencia de FLODAC.
nigel222
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@ user110971 la existencia de computadoras con tubo de vacío implica que no necesita transistores para tener algo útil.
mbrig
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En 2009, Rhee y Burns fabricaron un procesador (micro) neumático .
Eric Towers
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Sí, hay algunos casos, pero no estoy seguro de que estés contento con las respuestas.

Antes de que se inventara la electrónica, los órganos de tubos grandes usaban tubos de plomo pequeños para llevar la señal desde la consola al tubo correspondiente. El sistema se llama "acción neumática tubular". Cada tecla de los manuales requiere su propio tubo, y cada "parada" también requiere un tubo.

Cuando el organista presiona la tecla, ventila el tubo a la atmósfera o al vacío o fuente de presión, dependiendo del órgano específico. Eso se propaga por el tubo hasta la base de la tubería, donde abre una válvula para soplar aire en la tubería correspondiente.

Este es un sistema verdaderamente digital, la señal está presente o no, tal vez no sea exactamente lo que pensabas.

El segundo caso es un poco más informático. En los primeros días de las computadoras hogareñas, las estaciones de radio a veces transmitían el código del juego a través de la radio como audio. Si no tenía cables para conectar su computadora a la radio o una grabadora, podría usar un micrófono. Los primeros módems de la vieja escuela fueron diseñados de tal manera que les pondrías un teléfono normal y el módem tenía un altavoz y un micrófono, en lugar de enchufarlo directamente a la línea.

Andrew Crews
fuente
1
Esos son excelentes ejemplos, gracias! ¡Recuerdo esos viejos módems con vasos de goma donde colocarías un teléfono! El órgano de tubos también es un ejemplo realmente genial. No sabía sobre eso.
Ryan Griggs
1
En los EE. UU., Los primeros módems de Ma Bell estaban conectados y alquilados (solo) a altas tarifas mensuales, pero (hasta la decisión de Carterfone) los dispositivos competitivos tenían que usar el 'acoplamiento acústico' como usted describe, y esos fueron los primeros más la gente podría pagar
dave_thompson_085
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Lo recuerdo como lógica fluídica . Aquí hay una vieja portada de Scientific American: ingrese la descripción de la imagen aquí

Los canales se formaron en plástico y se usaron corrientes de aire o fluido para "cambiar" los "circuitos".

Elliot Alderson
fuente
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Creo que las transmisiones automáticas antiguas (automóviles) también usaban lógica fluídica.
Marla
2
¿Por qué es "cambiar" entre comillas de miedo? Los flujos realmente se cambian de un canal a otro.
Pete Kirkham
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@PeteKirkham Estoy de acuerdo con usted sobre el verbo "conmutado", pero sentí que los términos "interruptor" y "circuito" habían estado tan fuertemente asociados con elementos eléctricos que quería enfatizar las funciones análogas (¿mismas?) En el contexto fluido.
Elliot Alderson
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Me sorprende que nadie haya mencionado el módem acoplado acústicamente , aunque es cierto que es un poco de tecnología informática que data de antes de que supiera lo que significaba "computadora". De todos modos, puedes ver uno en funcionamiento aquí .

nigel222
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Andrew Crews lo mencionó en su respuesta. :)
Ryan Griggs
1
Lo siento, me perdí eso.
nigel222
¡Estaba a punto de mencionar eso!
Hogar
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Antes de que los controles remotos basados ​​en LED se volvieran comunes, muchos eran ultrasónicos.

Algunos de los transmisores eran incluso completamente mecánicos, no necesitaban baterías.

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

Matt Timmermans
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Bueno uno! Solía ​​trabajar en televisores Zenith que usaban esos controles remotos mecánicos, básicamente como un pequeño xilófono ultrasónico.
Edward
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Busque "lógica de aire" o "computadoras neumáticas".

Dudo que encuentre muchos ejemplos digitales (si es que encuentra alguno) porque hacer algo requiere demasiado hardware que no es práctico con tecnologías no en estado sólido ni miniaturizadas. Analog hace mucho más con menos hardware. La principal ventaja de lo digital es la flexibilidad y la capacidad de programación, pero la mayoría de eso no importa si su máquina no es confiable para funcionar.

Ejemplo: un solo sumador completo (que es de solo 1 bit) necesita un par de docenas de transistores. Puede hacer un amplificador operacional para la misma cantidad de transistores, pero puede hacer una adición útil y mucho más. Si se tratara de tubos de vacío o neumáticos en lugar de transistores, es obvio si pasaría a ser digital o analógico a menos que sea alguien loco como el ejército de los EE. UU.

¿Prefieres ejecutar 8 tubos digitales para señalar 256 valores diferentes? ¿O solo un solo tubo analógico?

DKNguyen
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En realidad, estaba buscando ejemplos en los que se usaran fluidos como medio de transmisión de datos de la misma manera que se usan cables y fibra óptica. Realmente no estaba buscando el procesamiento de datos de fluídica (¡pero es totalmente increíble de todos modos!) Solo ejemplos de transmisión de datos a través de este tipo de medio. Es decir, autobuses de datos aéreos o fluidos.
Ryan Griggs
1
Sin embargo, son esencialmente lo mismo. La razón por la que tiene estándares como ethernet es porque la electrónica puede fabricarse en masa y los mismos componentes se pueden reutilizar e interactuar entre sí. Con una computadora fluídica, cada sistema está probablemente (supongo) completamente personalizado. Cuando se construye a medida, no hay estándares, ya que la reutilización y la intercambiabilidad no son un problema tan grande. Después de todo, esa computadora fluiduc tiene que enviar y recibir señales a otras cosas en la planta de alguna manera (así como dentro de sí mismo como cualquier computadora). Simplemente no tendrá un nombre como "ethernet".
DKNguyen
2
Más o menos. Como ejemplo, utilizamos luz (fibra óptica) principalmente para la transmisión de datos entre sistemas electrónicos digitales. No hacemos mucho con las puertas ópticas y el procesamiento óptico de datos: ese trabajo es realizado por la electrónica. Esa es la diferencia que estaba tratando de explicar. Estoy buscando medios fluídicos para interactuar entre sistemas digitales electrónicos estándar, al igual que la luz se usa en cables de fibra óptica.
Ryan Griggs
@RyanGriggs Bueno, la razón por la que no hacemos el procesamiento óptico de datos es porque no lo hemos descubierto. Si pudiéramos, lo haríamos y hay investigaciones en curso en esa área.
DKNguyen
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Absolutamente. Estoy de acuerdo en que el procesamiento de luz digital sería increíble. Pero simplemente estaba tratando de explicar que estoy buscando medios de transmisión, no capacidad de procesamiento.
Ryan Griggs
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Aquí hay tres cosas que aún no se mencionan:

Programación de audio de reloj deportivo.

Una vez tuve un reloj deportivo (Polar RS 100) que presentaba la configuración a través del sonido. Al igual que el módem de copa acústica ya mencionado, el software en una computadora codificaría la información de configuración como sonidos que luego podrían enviarse al reloj poniendo el reloj en modo de recepción y colocando auriculares debajo del reloj. La computadora enviaría el sonido y el reloj recibiría y aplicaría la configuración. Tenía la ventaja de que era económico y no requería una conexión eléctrica.

Control de conmutación ferroviaria y señalización

Otro sistema es el enclavamiento hidráulico Bianchi y Servettaz utilizado en marcos de palanca para ferrocarriles italianos en el siglo XIX. El mismo mecanismo hidráulico que accionaba un interruptor de riel también controlaba las señales para indicar a los trenes que se aproximaban en qué dirección estaba configurado el interruptor, por lo que uno podría usarlo como ejemplo de una señal hidráulica digital.

Termostatos neumáticos

Los termostatos neumáticos usan aire como medio para transmitir una señal de control a un actuador. Esencialmente, es un sistema de transmisión digital de un bit.

Eduardo
fuente
He visto termostatos neumáticos. El reloj es genial ... ¿Qué velocidad de datos logró?
Ryan Griggs
No estoy seguro de la velocidad de datos del reloj, pero puede leer el manual del propietario aquí. Eso podría estar allí en alguna parte. support.polar.com/e_manuals/RS100/…
Edward
Al igual que su reloj, algunos refrigeradores LG tienen un modo de diagnóstico que emite datos a través de ondas de sonido.
Jacob Krall
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Hace unos años hubo un caso en el que un investigador de seguridad concluyó que su BIOS había sido comprometido por un virus que se transmitía usando altavoces y micrófonos de PC. Creo que es bastante universalmente aceptado que él era incorrecto en ese caso (y que sería básicamente imposible causar una infección inicial a través de este vector, a menos que ya hubiera alguna puerta trasera en cuyo caso realmente no vale la pena el esfuerzo).

Sin embargo, alentó a un grupo en Fraunhofer FKIE a probar la viabilidad de este método de transferencia de datos , donde lograron obtener una velocidad de transferencia de ~ 20 bit / s en una línea de visión de aproximadamente 20 metros.

llama
fuente
Recuerdo haber leído sobre esto. Obviamente, como usted dice, el vector de infección inicial requeriría una puerta trasera para estar ya en su lugar. Sin embargo, permitiría que las computadoras infectadas se descubrieran entre sí y posiblemente actualizaran o sincronizaran datos. También sería genial intentar compartir datos entre teléfonos inteligentes con esto. Incluso podría transmitir datos como URL, etc. en eventos a cualquier persona que escuche una aplicación especial sin necesidad de estar conectado a los datos wifi o celular del lugar.
Ryan Griggs
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Los anunciantes están utilizando balizas ultrasónicas (o casi sónicas) que son recogidas por micrófonos de teléfonos inteligentes para rastrear a las personas. Me imagino que tal baliza está emitiendo algún tipo de datos FSK.

Ejemplos:

filo
fuente
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Las retroexcavadoras usan controles neumáticos. Es más analógico que digital. Cualquier órgano de tubos utiliza controles de aire, está bastante cerca de encendido / apagado. Y algunos automóviles utilizan un sistema de vacío para controlar las rejillas de ventilación. El carburador y el colector de admisión del motor tienen una zona de baja presión. Así que aproveche eso e instale una manguera y tendrá una fuente de 'vacío' que se usa para controlar el aire acondicionado y la calefacción. Obviamente, no puede obtener más de aproximadamente 14 psi, y solo para dispositivos pequeños, y solo para actuaciones ocasionales, no flujo continuo.

Leñoso
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