מכשירים ומכשירים אלקטרוניים, מקור ופיתוח האלקטרוניקה

מהי אלקטרוניקה

אלקטרוניקה היא תחום מדע וטכנולוגיה המקיף את המחקר והיישום של תופעות אלקטרוניות ויונים המתרחשות בוואקום, גזים, נוזלים, מוצקים ופלזמות, כמו גם בגבולותיהם.

אלקטרוניקה מורכבת משני חלקים עיקריים:

• אלקטרוניקה פיזיקלית, הנושאים מחקרים תיאורטיים וניסיוניים של תופעות אלקטרוניות ויוניות, עקרונות בניית מכשירים ומתקנים אלקטרוניים, עקרונות השגה, המרה והעברת אנרגיה חשמלית באמצעות מכשירים והתקנים אלקטרוניים, מנגנון הפעולה של זרימות של אלקטרונים, יונים, שדות קוונטים ושדות אלקטרומגנטיים על החומר;

• אלקטרוניקה טכנית (יישומית), שנושאה הוא התיאוריה והפרקטיקה של שימוש במכשירים אלקטרוניים, מכשירים, מערכות ומתקנים בתחומים שונים של פעילות אנושית - מדע, תעשייה, תקשורת, חקלאות, בנייה, תחבורה וכו'.

מכשירים ומכשירים אלקטרוניים

מכשירים ומכשירים אלקטרוניים תופסים את מרכז הבמה באלקטרוניקה. הם אובייקטים ישירים או עקיפים של מחקר באלקטרוניקה פיזית ומשמשים אלמנטים בסיסיים בפיתוחים הנדסיים באלקטרוניקה טכנית.

תופעות פיזיקליות הקשורות לתנועת אלקטרונים, אך אינן מתממשות במכשירים אלקטרוניים (לדוגמה, קרניים קוסמיות, התפשטות גלי רדיו וכו'), אינן שייכות לאלקטרוניקה הפיזיקלית, אלא לענפים המקבילים של הפיזיקה (בפרט, פיזיקת הרדיו). ).

באופן דומה, ציוד חשמלי, אפילו המכיל רכיבים אלקטרוניים בודדים כעזר, אך בדרך כלל לא מבוסס על המאפיינים של מכשירים אלקטרוניים, למשל, מגבר מכונה חשמלי, מגבר מגנטי, אלא אוסילוסקופים של אלומת אלקטרונים, מתקני קרני רנטגן, מכ"מים, ספקטרום אנרגיה. מנתחים של חלקיקים וכו'. - לאלקטרוניקה טכנית (ראה - סוגי מכשירים אלקטרוניים, מהי אלקטרוניקת כוח).

מקור והתפתחות האלקטרוניקה

ללידה של האלקטרוניקה קדמה גילוי הקשת החשמלית (1802), פריקת הזוהר בגזים (1850), קרני קתודה (1859), המצאת מנורת הליבון (1873) וכו'.

עם זאת, כתחום עצמאי של מדע וטכנולוגיה, האלקטרוניקה החלה להתפתח בסוף המאה ה-19 ותחילת המאה ה-20 לאחר גילוי הקרינה התרמיונית (1883) וקרינת הפוטואלקטרון (1888) ופיתוח צינור קרן האלקטרונים (1897). דיודת ואקום (1904), טריודה ואקום (1907), גלאי גבישים (1900 - 1905) (ראה -היסטוריה, עקרון הפעולה, תכנון ויישום של צינורות אלקטרונים).

טריודה ואקום

המצאת הרדיו (1895) עוררה את הקידמה והייתה לה השפעה מכרעת על המשך התפתחות האלקטרוניקה, במיוחד בתקופה 1913-1920.

אישה מאזינה לרדיו דרך אוזניות (1923)

בשנים 1933 - 1935 החלו להשתמש בתעשייה בהשפעות התרמיות של זרמים בתדר גבוה לחימום אינדוקציה של מתכות וסגסוגות וחימום קיבולי (דיאלקטרי) של חומרים דיאלקטריים וחומרים מוליכים למחצה. במהלך מלחמת העולם השנייה (1939-1945), לרדאר היה תפקיד חשוב בפיתוח האלקטרוניקה.

יישומים לא הנדסיים רדיו של מכשירים אלקטרוניים מתפתחים במשך זמן רב תחת השפעה חזקה של הנדסת רדיו, שמהם הם שואלים את האלמנטים, התוכניות והשיטות הבסיסיות עבורם.

פיתוח נוסף של יישומי הנדסת רדיו של אלקטרוניקה הלך לכיוונים עצמאיים, במיוחד בתחום הטכנולוגיה הגרעינית (מ-1943), טכנולוגיית המחשב (מ-1949) ואוטומציה המונית של ייצור ותהליכים.

טרנזיסטור המוליך למחצה הראשון (המצאת הטרנזיסטור נקראה ההמצאה המשמעותית ביותר של המאה ה-20)

מאז תחילת שנות ה-50, לאחר המצאת הטרנזיסטור, החלה לשגשג האלקטרוניקה המוליכים למחצה, מה שאיפשר לעמוד בדרישות המוגברות לאמינות, יעילות וממדים של מכשירים אלקטרוניים מורכבים, ובמיוחד סיפקה פיתוח של מכשיר חדש. חלק של אלקטרוניקה תיאורטית ויישומית - מיקרואלקטרוניקה.

"רדיונט" - הדגם הראשון של רדיו נייד בשנת 1958, מיוצר על ידי היצרן הנורבגי Radionette

מידת היישום של ציוד אלקטרוני בתחומים שונים של פעילות אנושית היא קריטריון להתקדמות טכנית מודרנית, שכן אלקטרוניקה יכולה להגדיל באופן דרמטי את הפריון של עבודה פיזית ונפשית, לשפר את האינדיקטורים הכלכליים של הייצור, וגם לפתור בעיות שאחרים ניתנות לפתרון. אומר.

מכשירים והתקנים אלקטרוניים הם המרכיבים העיקריים של ייצור אוטומטי מודרני (אוטומציה חלקית, מלאה ומורכבת).

היתרונות של מכשירים ומכשירים אלקטרוניים

מכשירים והתקנים אלקטרוניים, בהשוואה למכני, אלקטרומכני, פנאומטי ואחרים, מאפשרים להגביר את מהירות התגובה (בפרט, מהירות עיבוד המידע) בסדרי גודל רבים, בעלי רגישות משמעותית לאותות קטנים, מספקים גמישות וגמישות יוצאי דופן. של בלוקים פונקציונליים נפרדים, אינם מכילים חלקים נעים, וככלל, יש להם ממדים ומשקל הרבה יותר קטנים.

quadcopter הוא דוגמה קלאסית למכשיר מכטרוני (אלמנטים מכניים, חשמליים ואלקטרוניים קשורים זה לזה במערכת אחת)

הציוד האלקטרוני הוא אוניברסלי וגמיש, שכן אותם מכשירים (מגברים, כפכפים, גנרטורים וכו') יכולים לשמש לפתרון בעיות שונות בתחומים שונים לחלוטין ובפרמטרים של הבלוקים וההתקנים (הגברה, מתח מוצא, תדרי הפעלה ) , רמות הפעלה) מותאמות בטווח רחב באמצעים הפשוטים ביותר, המאפשרים פיתוח ושימוש באבני בניין מאוחדות, ששילובן יכול לספק פונקציות שונות בתחומי יישום שונים.

סיווג אלקטרוניקה לפי תחומי יישום של ציוד אלקטרוני

ניתן לסווג אלקטרוניקה טכנית (יישומית) לפי תחומי היישום של ציוד אלקטרוני, בהתחשב באופן עצמאי במכשירי רדיו, אלקטרוניקה תעשייתית, תחבורה, רפואית, גיאולוגית, גרעינית וכו'.

מאפיין ייחודי של רדיו אלקטרוניקה, הענף העתיק ביותר של האלקטרוניקה הטכנית, הוא השימוש במכשירים אלקטרוניים לשידור וקליטת גלים אלקטרומגנטיים בטווח תדרים רחב (תקשורת רדיו, מכ"ם, טלוויזיה וכו').

אלקטרוניקה תעשייתית מכסה את הפיתוח והיישום של מכשירים אלקטרוניים בייצור תעשייתי.

דוגמאות למכשירי אלקטרוניקה תעשייתיים:

ממירי תדרים

סטרטרים רכים למנועים חשמליים

בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות

בקרים פוטו-וולטאיים

לוחות מפעיל לשליטה במכשירים אוטומטיים

סיווג מכשירים ומכשירים אלקטרוניים

ניתן לחלק מכשירים ומערכות ספציפיות לאלקטרוניקה טכנית לשלושה מחלקות עיקריות:

• מידע המיועד לתפיסה ואיסוף, עיבוד ואחסון, שידור וקליטת מידע לצורך מדידה, בקרה והשפעה על תהליכים טכנולוגיים;

• אנרגיה המיועדת לקליטה, המרה והעברת אנרגיה חשמלית;

• טכנולוגי, המיועד להשפעה ישירה של זרימות חלקיקים או שדות אלקטרומגנטיים על חומר לצורך עיבוד מכני, תרמי ואחר של חומרים או מוצרים.

כל התקנה אלקטרונית המשמשת בתעשייה משלבת בדרך כלל מספר סוגים של מכשירים, אך האחרונים נבדלים זה מזה במבנה, בסוגי המכשירים והאלמנטים האלקטרוניים המשמשים ובשיטות העיצוב.לכן, כדאי לשקול כל סוג של מכשירים באופן עצמאי, תוך שימת דגש על הסעיפים הרלוונטיים של אלקטרוניקה טכנית: אלקטרוניקת מידע, אלקטרוניקת כוח ואלקטרוניקה תהליכית.

ראה גם:

מכטרוניקה ממוחשבת, סוגים ויישומים של מערכות מכטרוניקות