Elektroniset laitteet ja laitteet, elektroniikan alkuperä ja kehitys

Mikä on elektroniikka

Elektroniikka on tieteen ja teknologian ala, joka kattaa tyhjiössä, kaasuissa, nesteissä, kiinteissä aineissa ja plasmassa sekä niiden rajoilla esiintyvien elektronisten ja ionisten ilmiöiden tutkimuksen ja soveltamisen.

Elektroniikka koostuu kahdesta pääosasta:

• fyysinen elektroniikka, jonka aiheina ovat elektronisten ja ionisten ilmiöiden teoreettiset ja kokeelliset tutkimukset, elektroniikkalaitteiden ja -asennuksien rakentamisen periaatteet, sähköenergian saamisen, muuntamisen ja siirron periaatteet elektroniikkalaitteiden ja -laitteiden avulla, elektronisten laitteiden toimintamekanismit. elektronien, ionien, kvanttien ja sähkömagneettisten kenttien virtaukset aineessa;

• tekninen (soveltava) elektroniikka, jonka aiheena on teoria ja käytäntö elektronisten laitteiden, laitteiden, järjestelmien ja laitteistojen käytöstä eri ihmistoiminnan aloilla — tieteessä, teollisuudessa, viestinnässä, maataloudessa, rakentamisessa, liikenteessä jne.

Elektroniset laitteet ja laitteet

Elektroniikkalaitteet ja -laitteet ovat elektroniikan keskipisteessä. Ne ovat suoria tai epäsuoria fyysisen elektroniikan tutkimuskohteita ja toimivat peruselementteinä teknisen elektroniikan suunnittelussa.

Fysikaaliset ilmiöt, jotka liittyvät elektronien liikkeisiin, mutta joita ei toteuteta elektronisissa laitteissa (esim. kosmiset säteet, radioaaltojen eteneminen jne.), eivät kuulu fyysiseen elektroniikkaan, vaan vastaaviin fysiikan haaroihin (erityisesti radiofysiikkaan). ).

Samoin sähkölaitteet, jotka sisältävät jopa yksittäisiä elektronisia komponentteja apuvälineinä, mutta eivät yleensä perustu elektronisten laitteiden ominaisuuksiin, esimerkiksi sähkökonevahvistin, magneettivahvistin, mutta elektronisuihkuoskilloskoopit, röntgenlaitteistot, tutkat, energiaspektri hiukkasten analysaattorit jne. — tekniseen elektroniikkaan (katso — Elektronisten laitteiden tyypit, Mikä on tehoelektroniikka).

Elektroniikan alkuperä ja kehitys

Elektroniikan syntyä edelsi sähkökaaren (1802), kaasujen hehkupurkauksen (1850), katodisäteiden (1859) keksiminen, hehkulampun keksiminen (1873) jne.

Itsenäisenä tieteen ja teknologian alana elektroniikka alkoi kuitenkin kehittyä 1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa termionisen säteilyn (1883) ja fotoelektronisäteilyn (1888) ja elektronisuihkuputken kehittämisen (1897) jälkeen. tyhjiödiodi (1904), tyhjiötriodi (1907), kiteenilmaisin (1900 - 1905) (katso -Elektroniputkien historia, toimintaperiaate, suunnittelu ja käyttö).

Tyhjiötriodi

Radion keksintö (1895) vauhditti kehitystä ja vaikutti ratkaisevasti elektroniikan jatkokehitykseen, erityisesti vuosina 1913-1920.

Nainen kuuntelee radiota kuulokkeilla (1923)

Vuosina 1933-1935 alkoi käyttää teollisuudessa suurtaajuisten virtojen lämpövaikutuksia metallien ja metalliseosten induktiokuumennukseen sekä eristeiden ja puolijohdemateriaalien kapasitiiviseen (dielektriseen) lämmitykseen. Toisen maailmansodan aikana (1939-1945) tutkalla oli tärkeä rooli elektroniikan kehityksessä.

Elektronisten laitteiden ei-radiotekniikan sovelluksia on kehitetty jo pitkään radiotekniikan voimakkaan vaikutuksen alaisena, josta ne lainaavat niiden peruselementit, kaaviot ja menetelmät.

Elektroniikan radioteknisten sovellusten jatkokehitys eteni itsenäisiin suuntiin, erityisesti ydintekniikan (vuodesta 1943), tietotekniikan (vuodesta 1949) sekä tuotannon ja prosessien massaautomaatiosta.

Ensimmäinen puolijohdetransistori (transistorin keksintöä on kutsuttu 1900-luvun merkittävimmäksi keksinnöksi)

1950-luvun alusta, transistorin keksimisen jälkeen, puolijohdeelektroniikka alkoi kukoistaa, mikä mahdollisti monimutkaisten elektronisten laitteiden kohonneiden luotettavuuden, tehokkuuden ja mittojen vaatimusten täyttämisen ja tarjosi erityisesti uuden teoreettisen ja soveltavan elektroniikan osa - mikroelektroniikka.

«Radionette» - ensimmäinen kannettavan radion malli vuonna 1958, jonka valmisti norjalainen radionette

Elektronisten laitteiden toteutusaste ihmisen toiminnan eri aloilla on nykyaikaisen teknisen kehityksen kriteeri, koska elektroniikka voi dramaattisesti lisätä fyysisen ja henkisen työn tuottavuutta, parantaa tuotannon taloudellisia indikaattoreita ja myös ratkaista ongelmia, joita muut eivät pysty ratkaisemaan. tarkoittaa.

Elektroniset laitteet ja laitteet ovat nykyaikaisen automatisoidun tuotannon pääelementtejä (Osittainen, täydellinen ja monimutkainen automaatio).

Elektronisten laitteiden ja laitteiden edut

Elektroniset laitteet ja laitteet, verrattuna mekaanisiin, sähkömekaanisiin, pneumaattisiin ja muihin, mahdollistavat vastenopeuden (erityisesti tiedonkäsittelyn nopeuden) lisäämisen useilla suuruusluokilla, niillä on merkittävä herkkyys pienille signaaleille, ne tarjoavat poikkeuksellista joustavuutta ja joustavuutta erillisistä toiminnallisista lohkoista, eivät sisällä liikkuvia osia ja niiden mitat ja paino ovat yleensä paljon pienemmät.

Nelikopteri on klassinen esimerkki mekatronisesta laitteesta (mekaaniset, sähköiset ja elektroniset elementit liittyvät erottamattomasti yhteen järjestelmään)

Elektroniikkalaitteet ovat yleiskäyttöisiä ja joustavia, sillä samoilla laitteilla (vahvistimet, varvastossut, generaattorit jne.) voidaan ratkaista erilaisia ​​ongelmia täysin eri alueilla ja lohkojen ja laitteiden parametreilla (vahvistus, lähtöjännite, toimintataajuudet) ) , käyttötasot) säädellään laajalla alueella yksinkertaisimmilla keinoilla, mikä mahdollistaa yhtenäisten rakennuspalikoiden kehittämisen ja käytön, joiden yhdistelmä voi tarjota erilaisia ​​toimintoja eri sovellusalueilla.

Elektroniikan luokittelu elektroniikkalaitteiden käyttöalueittain

Tekninen (soveltava) elektroniikka voidaan luokitella elektroniikkalaitteiden käyttöalojen mukaan, kun otetaan huomioon itsenäisesti radioelektroniikka, teollisuuselektroniikka, liikenne, lääketiede, geologia, ydinvoima jne.

Radioelektroniikan, vanhimman teknisen elektroniikan haaran, erottuva piirre on elektronisten laitteiden käyttö sähkömagneettisten aaltojen lähettämiseen ja vastaanottamiseen laajalla taajuusalueella (radioviestintä, tutka, televisio jne.).

Teollisuuselektroniikka kattaa elektroniikkalaitteiden kehittämisen ja soveltamisen teollisessa tuotannossa.

Esimerkkejä teollisuuselektroniikkalaitteista:

Taajuusmuuntimet

Pehmokäynnistimet sähkömoottoreille

Ohjelmoitavat logiikkaohjaimet

Aurinkosähköiset ohjaimet

Ohjauspaneelit automaattisten laitteiden ohjaamiseen

Elektronisten laitteiden ja laitteiden luokittelu

Tekniseen elektroniikkaan liittyvät laitteet ja järjestelmät voidaan jakaa kolmeen pääluokkaan:

• tiedot, jotka on tarkoitettu tietojen havaitsemiseen ja keräämiseen, käsittelyyn ja tallentamiseen, siirtoon ja vastaanottamiseen mittaus-, valvonta- ja vaikutusten tekemiseen teknologisiin prosesseihin;

• sähköenergian vastaanottamiseen, muuntamiseen ja siirtämiseen tarkoitettu energia;

• teknologinen, joka on tarkoitettu hiukkasvirtojen tai sähkömagneettisten kenttien välittömään vaikutukseen aineeseen materiaalien tai tuotteiden mekaanista, lämpöä tai muuta käsittelyä varten.

Kaikki teollisuudessa käytettävät elektroniikkaasennukset yhdistävät yleensä useita laiteluokkia, mutta viimeksi mainitut eroavat rakenteeltaan, käytettyjen elektronisten laitteiden ja elementtien tyypeiltä sekä suunnittelumenetelmiltä.Siksi on hyödyllistä tarkastella kutakin laiteluokkaa itsenäisesti korostaen teknisen elektroniikan asiaankuuluvia osia: informaatioelektroniikkaa, tehoelektroniikkaa ja prosessielektroniikkaa.

Katso myös:

Tietokonemekatroniikka, mekatronisten järjestelmien tyypit ja sovellukset