miniatura|Un mòdul amb dos fluxos dentrada a la part superior, un dipòsit de sortida AND al mig i un flux de sortida XOR a la part inferior. La fluídica, o lògica fluídica, és l'ús d'un fluid per fer operacions analògiques o digitals similars a les realitzades amb mitjans electrònics. La base física de la fluídica és la pneumàtica i la hidràulica, basant-se en els fonaments teòrics de la fluidodinàmica El terme fluídic s'utilitza normalment quan els dispositius no tenen parts mòbils, per la qual cosa els components hidràulics ordinaris, com els cilindres hidràulics i les vàlvules de rodet, no es consideren ni s'anomenen dispositius fluídics.
Un raig de líquid pot ser desviat per un raig més feble que el copeja lateralment. Això proporciona una amplificació no lineal, similar al transistor utilitzat a la lògica digital electrònica. S'utilitza principalment en entorns on la lògica digital electrònica no seria fiable, com en sistemes exposats a alts nivells d'interferència electromagnètica o radiació ionitzant
La nanotecnologia considera la fluídica com un dels seus instruments. En aquest domini, efectes com les forces d'interfície fluid-sòlid i fluid-fluid solen ser molt significatius. Els fluids també s'han utilitzat per a aplicacions militars.
Història El 1920, Nikola Tesla va patentar un conducte valvular o vàlvula de Tesla que funciona com un díode fluídic. És un díode amb fuites, és a dir, el flux invers és diferent de zero per a qualsevol diferència de pressió aplicada. La vàlvula Tesla també té una resposta no lineal, ja que la diodicitat depèn de la freqüència. Podria fer-se servir en circuits de fluids, com un rectificador d'ona completa, per convertir CA en CC. En 1957, Billy M. Horton dels Harry Diamond Laboratories (que més tard va passar a formar part del Laboratori d'Investigació de l'Exèrcit ) va tenir per primera vegada la idea de l'amplificador de fluids quan es va adonar que podia redirigir la direcció dels gasos de combustió utilitzant una petita manxa. Va proposar una teoria sobre la interacció de corrents, afirmant que es pot aconseguir amplificació desviant un corrent de fluid amb un corrent de fluid diferent. El 1959, Horton i els seus associats, el Dr. RE Bowles i Ray Warren, van construir una família d'amplificadors de vòrtex funcionals amb sabó, linòleum i fusta. El seu resultat publicat va cridar l'atenció de diverses indústries importants i va generar un gran interès en l'aplicació de la fluídica (llavors anomenada amplificació de fluids) a sistemes de control sofisticats, que va durar tota la dècada de 1960. A Horton se li atribueix el desenvolupament del primer dispositiu de control de camp fluídica. El 1961, Horton, Warren i Bowles van estar entre els 27 destinataris del primer Premi als èxits en investigació i desenvolupament de l'exèrcit per desenvolupar el dispositiu de control de l'amplificador de fluid.
Elements lògics Es poden construir portes lògiques que facin servir aigua en comptes d'electricitat per alimentar la funció de porta. Aquests depenen d'estar col·locats en una orientació per funcionar correctament. Una porta OR consisteix simplement en dues canonades que es fusionen, i una porta NOT (inversor) consisteix a "A" que desvia un flux de subministrament per produir Â. Les portes AND i XOR es mostren al diagrama. També es podria implementar un inversor amb la porta XOR, ja que A XOR 1 = Â.
Un altre tipus de lògica fluídica és la lògica de bombolles Les portes lògiques de bombolles conserven el nombre de bits que entren i surten del dispositiu, perquè les bombolles no es produeixen ni es destrueixen a l'operació lògica, de forma anàloga a les portes dels ordinadors amb boles de billar
Components esquerra|miniatura| Un vídeo que simula el flux intern d‟un oscil·lador de retroalimentació fluídica.
Amplificadors miniatura|300x300px|Amplificador de fluids, que mostra el flux a ambdós estats, de En un amplificador fluídic, un subministrament de fluid, que pot ser aire, aigua o fluid oleohidràulic, ingressa per la part inferior. La pressió aplicada als ports de control C1 o C2 desvia el corrent, de manera que surt per qualsevol dels ports O1 o O2 El corrent que entra als ports de control pot ser molt més feble que el corrent que es desvia, de manera que el dispositiu té un determinat guany
Aquest dispositiu bàsic es pot utilitzar per construir altres elements lògics fluídics, així com oscil·ladors fluídics que es poden utilitzar de forma anàloga als biestables D'aquesta manera es poden construir sistemes simples de lògica digital.
Els amplificadors fluídics solen tenir amples de banda en el rang baix de kHertz, per la qual cosa els sistemes construïts a partir d'ells són força lents comparats amb els dispositius electrònics.
Triodes S'ha inventat el triode fluídic, un dispositiu d'amplificació que utilitza un fluid per transmetre un senyal elèctric, igual que els díodes fluids, un oscil·lador fluídic i una varietat de "circuits" hidràulics, incloent-ne un que no té contrapart electrònica
Utilització El computador MONIAC construït el 1949 era un computador analògic basat en fluids utilitzat per ensenyar principis econòmics, ja que podia recrear simulacions complexes que els ordinadors digitals no podien en aquell moment. De dotze a catorze van ser construïts i adquirits per empreses i establiments docents.
L'ordinador FLODAC es va construir el 1964 com una prova de concepte d'ordinador digital basat en fluids.
Els components fluídics apareixen en alguns sistemes hidràulics i pneumàtics, incloses algunes transmissions automàtiques d'automòbils A mesura que la lògica digital electrònica s'ha tornat més acceptada al control industrial, el paper dels fluids al control industrial ha disminuït.
Al mercat de consum, els productes controlats per fluids estan augmentant tant en popularitat com en presència, instal·lats en articles que van des de les pistoles ruixadores de joguina fins als capçals de dutxa i brocs de jacuzzi; tots proporcionen corrents d'aire o d'aigua oscil·lants o polsants. També s'han investigat tèxtils amb lògica per a aplicacions en tecnologia vestible
La lògica de fluids es pot utilitzar per crear una vàlvula sense parts mòbils, com algunes màquines d'anestèsia.
Es van utilitzar oscil·ladors de fluids en el disseny de ventiladors d'emergència impresos en 3D i activats per pressió per a la pandèmia de COVID-19.
Els amplificadors de fluids s'utilitzen per generar ultrasò per a proves no destructives en canviar ràpidament l'aire pressuritzat d'una sortida a una altra.
S'està investigant la injecció de fluids per al seu ús en aeronaus per controlar la direcció, de dues maneres: control de circulació i vectorització d'empenyiment En tots dos, les peces mecàniques més grans i complexes es reemplacen per sistemes fluídics, en què les forces més grans en els fluids es desvien mitjançant raigs o fluxos de fluid més petits de manera intermitent, per canviar la direcció dels vehicles. En el control de circulació, prop de les vores de sortida de les ales, els AFCS, com alerons, timons de profunditat, flaps, etc.., es reemplacen per obertures, generalment files de forats o ranures allargades, que emeten fluxos de fluid. En l'empenyiment vectorial, en les toveres dels motors de reacció, les peces giratòries se substitueixen per obertures que injecten fluxos de fluid en els dolls. Aquests sistemes desvien l'empenyiment mitjançant efectes de fluids. Les proves mostren que l'aire introduït al corrent d'escapament d'un motor de reacció pot desviar l'empenyiment fins a 15 graus. En tals usos, els fluids són desitjables per reduir: massa, cost (fins a un 50% menys), resistència (fins a un 15% menys durant l'ús), inèrcia (per a una resposta de control més ràpida i forta), complexitat (mecànicament més simple, menys o cap parts o superfícies mòbils, menys manteniment) i secció És probable que això s'utilitzi en molts vehicles aeris no tripulats (UAV), avions de caça de sisena generació i vaixells
El 2023, se sap que almenys dos països estaran investigant el control de fluids. A Gran Bretanya, BAE Systems ha provat dos avions no tripulats controlats per fluids, un a partir del 2010 anomenat Demon i un altre a partir del 2017 anomenat MAGMA, amb la Universitat de Mánchester Als Estats Units, el programa de l'Agència de Projectes de Recerca Avançada de Defensa (DARPA) denominat Control d'Aeronaus Revolucionàries amb Nous Efectors (CRANE) busca "... dissenyar, construir i provar en vol un nou avió X que incorpori control de flux actiu (AFC) com consideració principal de disseny. [
Octobot, una prova de concepte de robot autònom de cos tou de 2016 que conté un circuit lògic de microfluids, ha estat desenvolupada per investigadors del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de la Universitat Harvard
Referències
Bibliografia
FLODAC – A Pure Fluid Digital Computer: Stanley W. Angrist: Fluid control devices. In: Scientific American, December 1964, p. 80–88.
Pneumatic logic elements from 1969
Enllaços externs Fluïdica: com han ensenyat a pensar un corrent d'aire p. 118–121,196.197, que il·lustra diversos dissenys d'interruptors i n'analitza les aplicacions. Article escanejat disponible en línia a Google Books: Popular Science, juny de 1967 Visualització del camp de flux d'un oscil·lador fluídic.
Categoria:Dinàmica de fluids Categoria:Lògica