Електронни устройства и устройства, възникването и развитието на електрониката

Какво е електроника

Електрониката е област на науката и технологията, която обхваща изучаването и прилагането на електронни и йонни явления, възникващи във вакуум, газове, течности, твърди тела и плазма, както и на техните граници.

Електрониката се състои от два основни раздела:

• физическа електроника, предмет на която са теоретични и експериментални изследвания на електронни и йонни явления, принципите на изграждане на електронни устройства и инсталации, принципите за получаване, преобразуване и прехвърляне на електрическа енергия с помощта на електронни устройства и устройства, механизма на действие на потоците от електрони, йони, кванти и електромагнитни полета върху веществото;

• техническа (приложна) електроника, предмет на която е теорията и практиката за използване на електронни устройства, устройства, системи и инсталации в различни области на човешката дейност — наука, индустрия, комуникации, селско стопанство, строителство, транспорт и др.

Електронни устройства и устройства

Електронните устройства и устройства заемат центъра, място в електрониката. Те са преки или косвени обекти на изследване във физическата електроника и служат като основни елементи в инженерните разработки в техническата електроника.

Физическите явления, свързани с движението на електрони, но нереализирани в електронни устройства (например космически лъчи, разпространение на радиовълни и т.н.), не принадлежат към физическата електроника, а към съответните клонове на физиката (по -специално радиофизиката ).

По същия начин електрическото оборудване, дори съдържащо отделни електронни компоненти като спомагателни, но по принцип не се основава на свойствата на електронни устройства, например усилвател на електрическа машина, магнитен усилвател, а осцилоскопи с електронен лъч, рентгенови инсталации, радари, анализатори на енергийни спектри на частици и др. — към техническата електроника (виж — Видове електронни устройства, Какво е силова електроника).

Произходът и развитието на електрониката

Раждането на електрониката е предшествано от откриването на електрическата дъга (1802), светещия разряд в газове (1850), катодните лъчи (1859), изобретяването на лампата с нажежаема жичка (1873) и др.

Въпреки това, като независима област на науката и технологиите, електрониката започва да се развива в края на 19 — началото на 20 век след откриването на термионното излъчване (1883) и фотоелектронното излъчване (1888) и развитието на тръба с електронен лъч (1897), вакуумен диод (1904), вакуумен триод (1907), детектор на кристали (1900 — 1905) (Виж —История, принцип на действие, дизайн и приложение на електронни тръби).

Вакуумен триод

Изобретението на радиото (1895 г.) стимулира прогреса и оказва решаващо влияние върху по -нататъшното развитие на електрониката, особено в периода 1913 — 1920 г.

 Жена, слушаща радио през слушалки (1923)

През 1933 — 1935г. започва да използва в промишлеността термичните ефекти на високочестотни токове за индукционно нагряване на метали и сплави и капацитивно (диелектрично) нагряване на диелектрици и полупроводникови материали. По време на Втората световна война (1939 — 1945 г.) радарът играе важна роля в развитието на електрониката.

Нерадиоинженерните приложения на електронни устройства се развиват дълго време под силното влияние на радиотехниката, от която заимстват основните елементи, схеми и методи за тях.

По-нататъшното развитие на радиотехническите приложения на електрониката тръгна в независими посоки, особено в областта на ядрените технологии (от 1943 г.), компютърните технологии (от 1949 г.) и масовата автоматизация на производството и процесите.

Първият полупроводников транзистор (изобретението на транзистора е наречено най -значимото изобретение на 20 век)

От началото на 50 -те години на миналия век, след изобретяването на транзистора, полупроводниковата електроника започва да процъфтява, което дава възможност да се отговори на повишените изисквания за надеждност, ефективност и размери на сложните електронни устройства и по -специално осигурява разработването на нов раздел на теоретична и приложна електроника — микроелектроника.

«Radionette» — първият модел на преносимо радио през 1958 г., произведен от норвежкия производител Radionette

Степента на внедряване на електронно оборудване в различни области на човешката дейност е критерий за съвременния технически прогрес, тъй като електрониката може драстично да увеличи производителността на физическия и умствения труд, да подобри икономическите показатели на производството, а също и да реши проблеми, които са неразрешими от други означава.

Електронните устройства и устройства са основните елементи на съвременното автоматизирано производство (Частична, пълна и сложна автоматизация).

Предимствата на електронните устройства и устройства

Електронните устройства и устройства, в сравнение с механични, електромеханични, пневматични и други, позволяват да се увеличи скоростта на реакция (по -специално скоростта на обработка на информацията) с много порядъци, имат значителна чувствителност към малки сигнали, осигуряват изключителна гъвкавост и гъвкавост на отделни функционални блокове, не съдържат движещи се части и като правило имат много по -малки размери и тегло.

Квадрокоптерът е класически пример за мехатронно устройство (механичните, електрическите и електронните елементи са неразривно свързани в една система)

Електронното оборудване е универсално и гъвкаво, тъй като едни и същи устройства (усилватели, тригери, генератори и т.н.) могат да се използват за решаване на различни проблеми в напълно различни области и параметрите на блоковете и устройствата (усилване, изходно напрежение, работни честоти) , нива на задействане) се регулират в широк диапазон с най -простите средства, което позволява разработването и използването на унифицирани градивни елементи, чиято комбинация може да осигури различни функции в различни области на приложение.

Класификация на електрониката по области на приложение на електронното оборудване

Техническата (приложна) електроника може да се класифицира според областите на приложение на електронното оборудване, като се разглежда независимо радиоелектроника, промишлена електроника, транспорт, медицинска, геоложка, ядрена и др.

Отличителна черта на радиоелектрониката, най -старият клон на техническата електроника, е използването на електронни устройства за предаване и приемане на електромагнитни вълни в широк честотен диапазон (радиокомуникация, радар, телевизия и др.).

Индустриалната електроника обхваща разработването и приложението на електронни устройства в промишленото производство.

Примери за устройства за промишлена електроника:

Честотни преобразуватели

Меки стартери за електродвигатели

Програмируеми логически контролери

Фотоволтаични контролери

Операторски панели за управление на автоматизирани устройства

Класификация на електронни устройства и устройства

Устройствата и системите, специфични за техническата електроника, могат да бъдат разделени на три основни класа:

• информационни, предназначени за възприемане и събиране, обработка и съхранение, предаване и приемане на информация с цел измерване, контрол и въздействие върху технологичните процеси;

• енергия, предназначена за получаване, преобразуване и предаване на електрическа енергия;

• технологични, предназначени за директно въздействие на потоци частици или електромагнитни полета върху вещество с цел механична, термична и друга обработка на материали или продукти.

Всяка електронна инсталация, използвана в промишлеността, обикновено комбинира няколко класа устройства, но последните се различават по структура, видове използвани електронни устройства и елементи и методи за проектиране. Ето защо е полезно всеки клас устройства да се разглежда независимо, като се подчертаят съответните раздели на техническата електроника: информационна електроника, енергийна електроника и технологична електроника.

Вижте също:

Компютърна мехатроника, видове и приложения на мехатронни системи