Rekenen met buizen (Techniek Overig)

door Andy Janssen @, Born (limburg), 06.04.2015, 12:30 (3317 dagen geleden)

Hallo Iedereen,

Door het wachten op onderdelen voor mijn versterker, ben ik maar alvast begonnen met het volgende project: Een rekenmachine met buizen.
Het doel van dit project is een rekenmachine te maken die minimaal kan optellen, aftellen, vermenigvuldigen en delen en dat met alleen buizen en relais als actieve componenten.

De rekenmachine wordt gebaseerd op een registersysteem. De getallen worden klaar gezet in een reek decatrons en vervolgens worden de getallen van register verwisseld. Er zijn zeker snellere manieren om dit te doen, maar ik vind de manier waarop wel leuk. Ik had ook flipflops kunnen toepassen, maar zo zie je tenminste iets bewegen.

Eerder heeft Eleen mij geholpen met de AND schakeling: http://www.nfor.nl/archief/index.php?id=190663 en sinds dien ben ik hem zo ver gaan bouwen dat er een werkend geheel is uitgekomen.
De hele schakeling is gebaseerd op een eerder ontwerp van de stappenrelaisklok: http://www.nfor.nl/archief/index.php?id=176592

En dit is dan het resultaat tot nu toe. Een schakeling die twee getallen kan optellen en aftrekken. Door het gebrek aan decatrons is het even gebleven bij alleen de eenheden en de tienden.

[image]

[image]

De schakeling werkt prima en zelfs heel nauwkeurig. Ik heb slechts één keer meegemaakt dat er een puls te veel was doorgekomen. En dat ondanks het hoge antennegehalte.

Als straks het filmpje op Youtube geupload is zal ik die even posten. Dat schept wat meer duidelijkheid.

De volgende stap is het fixen van het negatiefprobleem (komt terug in filmpje) en het maken van een 3e register voor het vermenigvuldigen. Dit derde register moet dan het tweede aftellende register gaan aanvullen, omdat vermenigvuldigen een functie is van optellen.

Groetjes Andy :-)

--
Een slecht werkman geeft zijn gereedschap de schuld... :)

Rekenen met buizen

door Leo Bolier ⌂ @, Goor, 06.04.2015, 13:01 (3317 dagen geleden) @ Andy Janssen

Andy,

Ik ben onder de indruk van je ambities! Een uitdagend monsterproject.
Moest direct aan de Colossus en de Eniac denken met hun circa 1600 buizen waarvan er zo gemiddeld elke dag wel één vervangen moest worden.
Zeer benieuwd naar het vervolg! Succes,

Leo

Rekenen met buizen

door Andy Janssen @, Born (limburg), 06.04.2015, 13:03 (3317 dagen geleden) @ Leo Bolier

Hallo Leo,

Nou zo'n project gaat het niet worden. Die Colosus kan immers ook iets meer dan het ding van mij. Maar dan nog zal het denk ik uit gaan komen op een half klerenkastje als hij klaar is.

Groetjes Andy

--
Een slecht werkman geeft zijn gereedschap de schuld... :)

Rekenen met buizen

door MarcelvdG @, 06.04.2015, 14:19 (3317 dagen geleden) @ Andy Janssen

Leuk project!

Rekenen met buizen - Met film

door Andy Janssen @, Born (limburg), 06.04.2015, 17:12 (3317 dagen geleden) @ Andy Janssen

Hallo Iedereen,

Bij deze dan het filmpje van de rekenmachine in actie. Zoals te zien zit er alleen nog een probleem met het onder nul uitkomen van de berekening (negatief gaan), maar daar heb ik al een paar oplossingen voor klaar staan. Verder werkt het ding naar behoren.

https://www.youtube.com/watch?v=qyBOZbr_72I

Groetjes Andy

--
Een slecht werkman geeft zijn gereedschap de schuld... :)

Rekenen met buizen - Met film

door Maurice ⌂ @, Dordrecht, 06.04.2015, 20:00 (3317 dagen geleden) @ Andy Janssen

Prachtig gelukt.

Je bent nogal wat van plan...worteltrekken met buizen.
Zal je best lukken genoeg informatie te vinden over omgaan met getallen en dat omzetten
naar een werkbare schakeling.

enfin opzoek naar genoeg buizen.
Zou kiezen voor TV buizen met een hogere gloeispanning, die buizen zijn betaalbaar.
Kwestie van een andere gloeitrafo kiezen, kan het probleem niet zijn.

Rekenen met buizen - Met film

door Leo Bolier ⌂ @, Goor, 07.04.2015, 05:59 (3316 dagen geleden) @ Andy Janssen

Heel leuk Andy. :OK:

Ook het aftrekken gaat eigenlijk wel goed.
Omdat je 2 decades hebt rekent ie modulo 100.
En dan is 89 het juiste antwoord van 33 - 44.
Ik blijf het volgen.

Rekenen met buizen - Met film

door Fons Vendrik ⌂ @, Ter Aar, 07.04.2015, 06:06 (3316 dagen geleden) @ Leo Bolier

Omdat je 2 decades hebt rekent ie modulo 100.

Ja, Lijkt me goed!:OK:

Rekenen met buizen - Met film

door Andy Janssen @, Born (limburg), 07.04.2015, 10:01 (3316 dagen geleden) @ Fons Vendrik

Ja precies. De berekening is wel juist, maar ik wil eigenlijk dat hij, zodra de berekening onder de nul komt, de rekenmachine de andere kant op gaat en het getal 11 eruit komt. Er komt dan een min teken voor het antwoord te staan uiteraard.

Groetjes Andy

--
Een slecht werkman geeft zijn gereedschap de schuld... :)

Rekenen met buizen - Met film

door gerard ⌂ @, Zeist, 07.04.2015, 11:06 (3316 dagen geleden) @ Andy Janssen

Respect! Hoe krijg je het voor elkaar!

Je aanpak heeft wel een probleem met de schaalbaarheid naar meer cijfers. Ik kijk er dan even als wiskundige en informaticus naar. Als jij je registers zou uitbreiden naar K posities, kun je daarmee getallen van K cijfers representeren, dwz tot ongeveer 10^K (^ is tot de macht). Jouw schakeling voert de hele optelling (en aftrekking) uit op nivo van de eenheden, dwz dat je in het ergste geval 10^K maal op je knopje moet drukken (dat aantal heb je nodig als je 999999 + 000000 gaat uitrekenen).
Het zou een heel stuk efficienter gaan werken als je overschakelt op rekenen met tientallen en hondertallen. Je begint dan, net als nu, met de eenheden. Maar daarmee stop je niet pas als het hele getal links 000000 is, maar je stopt al wanneer het laatste cijfer ervan 0 is. Dan moet je van je linkergetal nog de tientallen wegwerken, maar die laat je een voor een aflopen en doet dan meteen tien erbij door de pulsen naar het tweede decatron te sturen. Als links de tientallen ook 0 zijn, door naar de 100-tallen, etc.

De kunst is dus eigenlijk om over te schakelen naar het volgende cijfer zodra alle lagere cijfers van de linkerkant op 0 staan. Misschien kun je dat met een paar extra AND poorten al voor elkaar krijgen!
Met deze aanpak heb je per positie maximaal 9 tikken nodig, en laten we zeggen nog eentje om over te schakelen naar de volgende positie. Dat is max 10*K wat al een hele verbetering is ten opzichte van 10^K. Bij 6 posities al 60 stappen ipv een miljoen!

Rekenen met buizen - Met film

door Andy Janssen @, Born (limburg), 07.04.2015, 13:58 (3316 dagen geleden) @ gerard
Bewerkt door Andy Janssen, 07.04.2015, 14:04

Hallo Gerard,

Dat is het eerste waar ik tegenaan liep tijdens het construeren van deze schakeling. Daarom heb ik de klokfrequentie al opgevoerd ;) Het zou mooi zijn om dat op deze manier te doen, misschien dat ik dat ook ga doen, maar ik vind het ook wel leuk als de schakeling lekker traag en eenvoudig is. En dit is een hele simpele manier van rekenen. Als ik ga schuiven van eenheden naar tientallen, honderden en duizenden wordt het al veel complexer. Maar dat is misschien ook wel een uitdaging. Ik ga er in ieder geval over nadenken.

Maar het ding gebruiken voor echt mee te rekenen gaat toch nooit gebeuren. Het blijft een presentatiemodel. Zeker als je in gedachte houd dat het ding uiteindelijk net zo veel verbruikt als een klein kacheltje. ;-)

Groetjes Andy :-)

--
Een slecht werkman geeft zijn gereedschap de schuld... :)

Rekenen met buizen

door Fons Vendrik ⌂ @, Ter Aar, 06.04.2015, 20:12 (3317 dagen geleden) @ Andy Janssen

Indrukwekkend!
Met een duidelijke uitleg in de film. :OK: :OK:

Groeten van Fons

Rekenen met buizen

door Hans Op den Camp @, Leusden, 07.04.2015, 13:24 (3316 dagen geleden) @ Andy Janssen

Hoi Andy,

Erg knap gedaan van je. Mijn complimenten :OK:

--
Met vriendelijke radiogroet, Hans

[image]

Rekenen met buizen

door Roland Huisman @, Zwolle, 07.04.2015, 17:40 (3316 dagen geleden) @ Andy Janssen

Hoi Andy,

Een leuk project :OK: Het handige van dekatrons is dat
het ringtellers zijn welke twee kanten op kunnen tellen.
De ringtellers in de eerste elektronische rekenmachines ( Anita )
kunnen dat niet. Daarbij kunnen de ringtellers alleen vooruit tellen.
Bij aftrekken laten ze de tellers gewoon doortellen.

Er zijn in die tijd nog prijsvragen uitgereikt binnen Sumlock anita
om een simpele manier te maken om wortel te kunnen trekken.
Dat is uiteindelijk nooit in buizen uitgevoerd geweest.

Zie ook mijn eigen Anita MK8 rekenmachine

Groeten, Roland

Rekenen met buizen

door Andy Janssen @, Born (limburg), 07.04.2015, 19:09 (3316 dagen geleden) @ Roland Huisman

Nou eigenlijk is rekenen helemaal niet moeilijk. Want de meeste "bewerkingen" zijn gebaseerd op optellen en aftrekken. Zo is vermenigvuldigen herhaaldelijk optellen en delen herhaaldelijk aftrekken. Dat zelfde geld voor worteltrekken en machtsverheffen. Dat is weer herhaaldelijk delen en vermenigvuldigen. In mijn geval komen er dan gewoon wat registers bij, maar het principe is heel basic.

Het nadeel van delen resp. worteltrekken is dat de uitkomst niet voorspelbaar is. Ik kan namelijk, in tegenstelling tot optellen en vermenigvuldigen, niet zeggen dat het einde van de berekening nul is. Delen is experimenteel. We halen het getal er zo vaak van af tot het niet meer mogelijk is. Het restant kan dan nul zijn maar ook groter zijn dan nul. Dus dat is even iets om rekening bij te houden. Ik wil dit straks gaan oplossen door alleen met fracties te werken. Daarbij maak ik dan een schakeling die het verschil gaat meten tussen het te delen getal en het getal waarmee je deelt. Is het getal waarmee je deelt groter dan het te delen getal, dan is de berekening nog niet klaar. Is het getal waarmee je deelt kleiner dat het te delen getal, dan is dat kleinere getal gedeeld door het te delen getal de fractie. Het antwoord wordt dan het aantal succesvolle delingen plus de resterende fractie. Klinkt niet zo heel moeilijk, maar ik moet dan een comperator gaan maken met buizen die dit kan registeren. En dat wordt zeker een uitdaging. ;-)

Groetjes Andy :-)

--
Een slecht werkman geeft zijn gereedschap de schuld... :)

Rekenen met buizen

door Remko Brugman @, Almere, 08.04.2015, 05:54 (3315 dagen geleden) @ Andy Janssen

Vermenigvuldigingen worden eigen altijd met een eigen circuit gedaan, als staartvermenigvuldiging. Dat is in een binair systeem heel makkelijk omdat de mogelijke uitkomsten per bit heel eenvoudig zijn. Met een ringteller kun je dat niet zo makkelijk doen. Een moderne processor heeft zoveel logische poorten dat in één kloktik een complete staartvermenigvuldiging gedaan kan worden. Delen blijft een stapsgewijs proces. Zie ook http://en.m.wikipedia.org/wiki/Binary_multiplier

Rekenen met buizen

door Andy Janssen @, Born (limburg), 08.04.2015, 06:52 (3315 dagen geleden) @ Remko Brugman

Dat is een interessante manier van vermenigvuldigen. Dat is met ringcounters zeker te realiseren. Alleen wordt dat een kast vol met elektronica. Op het moment dat ik tel met eenheden, wordt de schakeling kleiner, maar gaat het tellen veel trager. Ik zal er in ieder geval eens over nadenken.

Groetjes Andy

--
Een slecht werkman geeft zijn gereedschap de schuld... :)

Rekenen met buizen

door Onno ⌂ @, 08.04.2015, 04:06 (3316 dagen geleden) @ Andy Janssen

Heel bijzonder
Complimenten!

--
Vriendelijke groeten,
Onno

RSS Feed van deze thread
powered by my little forum