Urządzenia i urządzenia elektroniczne, geneza i rozwój elektroniki

Co to jest elektronika

Elektronika to dziedzina nauki i technologii, która obejmuje badanie i zastosowanie zjawisk elektronowych i jonowych zachodzących w próżni, gazach, cieczach, ciałach stałych i plazmach, a także na ich granicach.

Elektronika składa się z dwóch głównych sekcji:

• elektronika fizyczna, której przedmiotem są teoretyczne i eksperymentalne badania zjawisk elektronicznych i jonowych, zasady budowy urządzeń i instalacji elektronicznych, zasady pozyskiwania, przetwarzania i przesyłania energii elektrycznej za pomocą urządzeń i urządzeń elektronicznych, mechanizm działania przepływy elektronów, jonów, kwantów i pól elektromagnetycznych w materii;

• elektronika techniczna (stosowana), której przedmiotem jest teoria i praktyka wykorzystania elektronicznych urządzeń, urządzeń, systemów i instalacji w różnych dziedzinach działalności człowieka — nauce, przemyśle, łączności, rolnictwie, budownictwie, transporcie itp.

Urządzenia i urządzenia elektroniczne

Urządzenia i urządzenia elektroniczne zajmują centralne miejsce w elektronice. Są bezpośrednimi lub pośrednimi przedmiotami badań w dziedzinie elektroniki fizycznej i służą jako podstawowe elementy rozwoju inżynieryjnego w elektronice technicznej.

Zjawiska fizyczne związane z ruchem elektronów, ale nie realizowane w urządzeniach elektronicznych (na przykład promienie kosmiczne, propagacja fal radiowych itp.), Nie należą do elektroniki fizycznej, ale do odpowiednich gałęzi fizyki (w szczególności radiofizyki ).

Podobnie sprzęt elektryczny, nawet zawierający pojedyncze elementy elektroniczne jako pomocnicze, ale generalnie nieoparte na właściwościach urządzeń elektronicznych, na przykład wzmacniacz maszyny elektrycznej, wzmacniacz magnetyczny, ale oscyloskopy wiązki elektronów, instalacje rentgenowskie, radary, widma energetyczne analizatory cząstek itp. — do elektroniki technicznej (patrz — Rodzaje urządzeń elektronicznych, Co to jest energoelektronika).

Geneza i rozwój elektroniki

Narodziny elektroniki poprzedziło odkrycie łuku elektrycznego (1802), wyładowanie jarzeniowe w gazach (1850), promienie katodowe (1859), wynalezienie żarówki (1873) itp.

Jednak jako samodzielna dziedzina nauki i techniki elektronika zaczęła się rozwijać na przełomie XIX i XX wieku po odkryciu promieniowania termojonowego (1883) i fotoelektronowego (1888) oraz opracowaniu lampy elektronowej (1897). dioda próżniowa (1904), trioda próżniowa (1907), detektor kryształów (1900 — 1905) (Patrz —Historia, zasada działania, budowa i zastosowanie lamp elektronowych).

Trioda próżniowa

Wynalezienie radia (1895) przyspieszyło postęp i miało decydujący wpływ na dalszy rozwój elektroniki, zwłaszcza w latach 1913-1920.

Kobieta słuchająca radia przez słuchawki (1923)

W latach 1933 - 1935 zaczął wykorzystywać w przemyśle efekty cieplne prądów o wysokiej częstotliwości do nagrzewania indukcyjnego metali i stopów oraz nagrzewania pojemnościowego (dielektrycznego) dielektryków i materiałów półprzewodnikowych. Podczas II wojny światowej (1939-1945) radar odegrał ważną rolę w rozwoju elektroniki.

Pozaradiotechniczne zastosowania urządzeń elektronicznych rozwijają się od dawna pod silnym wpływem radiotechniki, od której zapożycza się podstawowe elementy, schematy i metody ich stosowania.

Dalszy rozwój radiotechnicznych zastosowań elektroniki przebiegał w niezależnych kierunkach, zwłaszcza w dziedzinie techniki jądrowej (od 1943 r.), komputerowej (od 1949 r.) oraz masowej automatyzacji produkcji i procesów.

Pierwszy tranzystor półprzewodnikowy (wynalazek tranzystora został nazwany najważniejszym wynalazkiem XX wieku)

Od początku lat 50. XX wieku, po wynalezieniu tranzystora, zaczął się rozwijać elektronika półprzewodnikowa, która umożliwiła sprostanie zwiększonym wymaganiom dotyczącym niezawodności, wydajności i gabarytów skomplikowanych urządzeń elektronicznych, a w szczególności umożliwiła opracowanie nowej sekcja elektroniki teoretycznej i stosowanej — mikroelektronika.

«Radionette» - pierwszy model przenośnego radia w 1958 roku, wyprodukowany przez norweskiego producenta Radionette

Stopień wdrożenia sprzętu elektronicznego w różnych dziedzinach działalności człowieka jest kryterium współczesnego postępu technicznego, ponieważ elektronika może radykalnie zwiększyć wydajność pracy fizycznej i umysłowej, poprawić ekonomiczne wskaźniki produkcji, a także rozwiązać problemy trudne do rozwiązania przez innych oznacza.

Urządzenia i urządzenia elektroniczne są głównymi elementami nowoczesnej zautomatyzowanej produkcji (Częściowa, pełna i kompleksowa automatyzacja).

Zalety urządzeń i urządzeń elektronicznych

Urządzenia i urządzenia elektroniczne, w porównaniu do mechanicznych, elektromechanicznych, pneumatycznych i innych, pozwalają zwiększyć szybkość reakcji (w szczególności szybkość przetwarzania informacji) o wiele rzędów wielkości, mają znaczną czułość na małe sygnały, zapewniają wyjątkową elastyczność i elastyczność oddzielnych bloków funkcjonalnych, nie zawierają części ruchomych iz reguły mają znacznie mniejsze wymiary i wagę.

Quadkopter jest klasycznym przykładem urządzenia mechatronicznego (elementy mechaniczne, elektryczne i elektroniczne są nierozerwalnie połączone w jeden system)

Sprzęt elektroniczny jest uniwersalny i elastyczny, ponieważ te same urządzenia (wzmacniacze, przerzutniki, generatory itp.) mogą służyć do rozwiązywania różnych problemów w zupełnie różnych obszarach i parametrach bloków i urządzeń (wzmocnienie, napięcie wyjściowe, częstotliwości pracy ), poziomy aktywacji) są regulowane w szerokim zakresie za pomocą najprostszych środków, co pozwala na rozwój i stosowanie ujednoliconych elementów konstrukcyjnych, których kombinacja może zapewniać różne funkcje w różnych obszarach zastosowania.

Klasyfikacja elektroniki ze względu na obszary zastosowania sprzętu elektronicznego

Elektronikę techniczną (stosowaną) można klasyfikować według dziedzin zastosowania sprzętu elektronicznego, biorąc pod uwagę niezależnie radioelektronikę, elektronikę przemysłową, transportową, medyczną, geologiczną, jądrową itp.

Cechą charakterystyczną radioelektroniki, najstarszej gałęzi elektroniki technicznej, jest wykorzystanie urządzeń elektronicznych do transmisji i odbioru fal elektromagnetycznych w szerokim zakresie częstotliwości (radiokomunikacja, radar, telewizja itp.).

Elektronika przemysłowa obejmuje rozwój i zastosowanie urządzeń elektronicznych w produkcji przemysłowej.

Przykładowe urządzenia elektroniki przemysłowej:

Przetwornice częstotliwości

Softstarty do silników elektrycznych

Programowalne sterowniki logiczne

Sterowniki fotowoltaiczne

Panele operatorskie do sterowania urządzeniami zautomatyzowanymi

Klasyfikacja urządzeń i urządzeń elektronicznych

Urządzenia i systemy specyficzne dla elektroniki technicznej można podzielić na trzy główne klasy:

• informacje przeznaczone do postrzegania i gromadzenia, przetwarzania i przechowywania, przesyłania i odbioru informacji w celu pomiaru, kontroli i oddziaływania na procesy technologiczne;

• energia przeznaczona do odbioru, przetwarzania i przesyłania energii elektrycznej;

• technologiczne, przeznaczone do bezpośredniego oddziaływania strumieni cząstek lub pól elektromagnetycznych na substancję w celu mechanicznej, termicznej lub innej obróbki materiałów lub produktów.

Każda instalacja elektroniczna stosowana w przemyśle łączy zazwyczaj kilka klas urządzeń, przy czym te ostatnie różnią się budową, rodzajami zastosowanych urządzeń i elementów elektronicznych oraz metodami projektowania.Dlatego warto rozważyć każdą klasę urządzeń niezależnie, kładąc nacisk na odpowiednie sekcje elektroniki technicznej: elektronikę informacyjną, energoelektronikę i elektronikę procesową.

Zobacz też:

Mechatronika komputerowa, rodzaje i zastosowania systemów mechatronicznych