Электронные приборы и устройства, зарождение и развитие электроники
Электроника сыграла огромную роль в истории, начиная с развития радио и телевидения и заканчивая созданием компьютеров и современных технологий. Электронные устройства позволяют людям общаться на больших расстояниях, получать информацию о событиях в мире, а также создавать сложные системы и машины.
Электроника также оказала большое влияние на развитие науки и техники, поскольку позволяет проводить исследования в области физики, химии, биологии и других областей. Кроме того, электроника стала создавать новые технологии, такие как интернет, мобильные телефоны, GPS-навигаторы и многие другие.
Электрические устройства и электронные устройства - в чем разница?
Термины «электрический» и «электронный» часто пересекаются и используются как синонимы. На самом деле, эти два термина имеют разное значение.
В 1893 году Алан Макмастер из Эдинбурга в Шотландии изобрел первый тостер. Нагревательные элементы тостера преобразуют электричество в тепло , так что любой человек мог бы самостоятельно испечь хлеб. Разница между электрическими и электронными устройствами – процесс управления физическим напряжением.
Электрические устройства принимают энергию в виде напряжения — поток электронов в проводнике — а затем просто преобразуют ее в другую форму энергии — чаще всего в свет, тепло или движение. Электрическое устройство — это устройство, которое для выполнения своих функций напрямую использует электрическую энергию.
Электронные устройства не предназначены для простого преобразования электрической энергии в свет, тепло или движение, а для управления электрическим током таким образом, что этот ток содержит некоторую информацию в дополнение к энергии.
Вернемся, к примеру, возьмем тостера. В нем использовались те же нагревательные элементы, пружины и решетки для хлеба, что и в электрическом тостере, но он может поддерживать гораздо более сложные компоненты, такие как электронный индикатор, показывающий, например, процесс поджаривания, или электронный термостат, поддерживающий постоянную температуру в тостере.
Эта электроника относится к технологии, работающей для более совершенного управления движением электронов — методы, которые создают в рамках простых физических явлений, таких как напряжение и ток .
Обычно, если что-то использует электричество только в качестве энергии, то это электрическое устройство. Если он использует электричество в качестве средства манипулирования информацией, то почти наверняка это электронное устройство.
Электрические и электронные устройства производятся в разных группах, но очень часто их компоненты пересекаются между собой. Кроме того, помните, что все электронные устройства также являются электрическими устройствами, но не наоборот.
Что такое электроника
Электроника — область науки и техники, охватывающая исследования и применение электронных и иных воздействий, протекающих в вакууме , газах, жидкостях, твердых телах и плазме , а также на их границах.
Электроника состоит из двух основных разделов:
- Графическая электроника, включающая в себя теоретические и экспериментальные исследования и ионные направления, принципы построения, электронные устройства и установки, принципы, преобразование и передача электрической энергии с помощью электронных приборов и устройств, механизмы воздействия потоков электронов, ионов, квантовых и электромагнитных полей на вещество;
- Техническая (прикладная) электроника, включающая в себя воздействие и практикующее применение электронных приборов, устройств, систем и установок в различных областях основной деятельности — наука, промышленность, связь, сельское хозяйство, строительство, транспорт и т. д. д.
Классификация электроники
Электронику условно делят на информационную (аналого-цифровую, слаботочную) и энергетическую (силовую, сильноточную).
В первую очередь речь идет о маломощных приборах, интегральных микросхемах и устройствах на их базе, применяемых в электронно-вычислительных машинах (ЭВМ), информационно-измерительных приборах, компьютерной связи, для управления преобразователями электроэнергии и т. д. д.
Вторая идея мощных приборов, блоков, сборок, столбов, матриц и преобразователей электроэнергии, применения в электроснабжении, электроприводах, электрических и сельскохозяйственных машинах и т. д. д.
Электронные приборы и устройства
Электронные приборы и устройства занимают центральное место в электронике. Они представляют собой исследования или дополнительные объекты в области физической электроники и элементы управления инженерными разработками в области технической электроники.
Электронные устройства, в соответствии с общепринятыми принципами накопления электронных элементов, компонентов и монтажных соединений, объединенных в единый источник света, как правило, производятся из активных и пассивных электронных компонентов (изделий электроники). При этом в качестве активных компонентов подключаются многие полупроводниковые приборы и интегральные схемы, пассивных — резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы и др.
Физические явления, связанные с электронами, но не реализованные в электронных приборах (например, перемещение лучей, распространение радиоволн и т. д.), относятся не к физической электронике, а к соответствующим разделам физики (в частности, радиофизики).
Аналогично электрическую аппаратуру, даже содержащую электронные компоненты освещения в качестве вспомогательных, но в принципе не основанную на свойствах электронных приборов, например, электромашинный усилитель, магнитный усилитель, электроннолучевые осциллографы, рентгеновские установки, радиолокаторы, анализаторы рабочих спектров частиц и т. д. д.
Зарождение и развитие электроники
Зарождению электроники предшествовало открытие электрической дуги (1802 г.), тлеющего разряда в газах (1850 г.), катодных лучей (1859 г.), изобретения лампы накаливания (1873 г.) и др.
Однако как началась самостоятельная область науки и подъема в конце 19 — начале 20 века после открытия термоэлектронных излучений (1883 г.) и фотоэлектронных излучений (1888 г.) и разработки электролучевой трубки (1897 г.), вакуумного диода (1904 г.), вакуумного триода (1907 г.), кристаллического детектора (1900 — 1905 г.).
Вакуумный триод
Изобретение радио (1895 г.) стимулировало прогресс и оказало решающее влияние на дальнейшее развитие электроники, особенно в период 1913 — 1920 гг.
Женщина слушает радио через наушники (1923 год)
В 1933 — 1935 гг. начали использовать в промышленности тепловые эффекты токов высокой частоты для целей индукционного нагрева металлов и сплавов и эмкостного (диэлектрического) нагрева диэлектриков и полупроводниковых материалов. Во время 2-й мировой войны (1939 — 1945) большую роль в становлении электроники сыграла радиолокация.
Нерадиотехническое применение электронных приборов в настоящее время под сильным влиянием радиотехники, из которой для них были заимствованы основные элементы, схемы и методы.
Дальнейшее развитие нерадиотехнических приложений в электронике пошло по самостоятельным направлениям, особенно в области ядерной техники (с 1943 г.), вычислительной техники (1949 г.) и автоматизации производства, процессов.
Первый полупроводниковый транзистор (изобретение транзистора названо самым значимым изобретением 20 века)
С начала 1950-х годов, после изобретения транзистора , началась расцветка полупроводниковой электроники, что способствовало повышению требований к надежности, экономичности и габаритам простых электронных устройств и, в частности, к развитию нового раздела теоретической и прикладной электроники — микроэлектроники.
«Radionette» — первая модель портативного радио 1958 года, произведенная норвежским производителем Radionette.
За последние сто лет электроника претерпела два фундаментальных преобразования — переход от обработки отдельных сигналов к обработке цифровых сигналов и переход от электронной лампы к полупроводниковым приборам.
Тот факт, что эти переходы произошли почти одновременно, не означает, что они неразрывно связаны. Цифровые расчеты проводятся с использованием электронных ламп. Аналоговая обработка может быть реализована в полупроводниках.
Аналоговый компьютер — это машина непрерывной (аналоговой) обработки сигналов, используемая для решения математических и других задач (например, технических вопросов, исследований в области здравоохранения и т. д.) посредством моделирования (отображения) соответствующих зависимостей с помощью средств воздействия, происходящих в механических, электрических, электромеханических или электронных источниках. Аналого-цифровые компьютеры созданы на основе оригинальных компьютеров (машин).
Развитие с системой искусственного интеллекта не может основываться исключительно на цифровых вычислениях. Мы используем методы вычислительной техники, чтобы создать более совершенные системы искусственного интеллекта, понять, как они работают, и эффективно ими управлять.
ARR - анализ дифференциальных методов
Распространение электронной аппаратуры в различных областях деятельности — критерий современного технического прогресса, т.е. к. электроника позволяет резко повысить производительность социального и умственного труда, улучшить показатели производства, а также решить проблемы, которые неразрешимы другими средствами.
Электронные устройства и устройства представляют собой дополнительные элементы современных промышленных производств ( частная, полная и комплексная автоматизация ).
Преимущества электронных приборов и устройств
Электронные приборы и устройства по сравнению с механическими, электромеханическими, пневматическими и позволяют на много порядков повышать скорость преобразования (в частности, скорость передачи информации), обладают чувствительностью к малым сигналам , обеспечивают уникальность гибкости и универсальность отдельных элементов, не содержат подвижных частей и, как правило, имеют значительно меньшие габариты и вес.
Квадрокоптер — классический пример мехатронного устройства (в нем неразрывное напряжение в единой системе механические, электрические и электронные элементы)
Электронная аппаратура универсальная и гибкая, т.е. к. Одни и те же узлы (усилители, триггеры , генераторы и др.) могут использоваться для решения самых различных задач в совершенно разнородных областях, а параметры узлов и устройств (коэффициент усиления, напряжение выходного дня, рабочие циклы, уровни обучения) регулируются в рамках простейших методов, что позволяет разрабатывать использование и унифицированные стандартные блоки, сочетание которых может обеспечить выполнение различных функций в различных областях применения.
Классификация электроники по областям применения электронных приборов
Техническую (прикладную) электронику можно классифицировать по областям применения электронной аппаратуры, рассматривая самостоятельно радиоэлектронику, промышленную электронику, транспортную, пространственную, геологическую, ядерную и др.
Отличительная форма радиоэлектроники — старейшей области технической электроники — использование электронных устройств для передачи и приема электромагнитных колебаний в развязке цепи (радиосвязь, радиолокация, телевидение и др.).
«Промышленная электроника» отвечает за внедрение и применение электронных приборов в сфере промышленного производства.
Примеры устройств промышленной электроники:
Частотные преобразователи
Устройства плавного пуска электродвигателей
Программируемые логические контроллеры
Модули для фотоэлектрических систем
Операторские панели для автоматизированных устройств
Классификация электронных приборов и устройств
Устройства и системы, характерные для технической электроники, можно отнести к трем основным классам:
- данные, предназначенные для приема и сбора, обработки и хранения, передачи и приема информации с целью измерения, контроля и воздействия на технологические процессы;
- электрические, предназначенные для получения, преобразования и передачи электрической энергии;
- технологии, предназначенные для непосредственного воздействия потоков частиц или электромагнитных полей на вещества с целью химической, термической и иной обработки материалов или изделий.
Любая электронная установка, используемая в промышленности, обычно сочетается с устройствами нескольких классов, но последние существуют в природе электронных приборов и элементов, а также методов проектирования. Поэтому следует рассматривать каждый класс устройства отдельно, соответствующие разделам технической электроники: информационную электронику, энергетическую электронику и технологическую электронику.