Dispositivi e dispositivi elettronici, origine e sviluppo dell'elettronica

Cos'è l'elettronica

L'elettronica è un campo della scienza e della tecnologia che comprende lo studio e l'applicazione dei fenomeni elettronici e ionici che si verificano nel vuoto, nei gas, nei liquidi, nei solidi e nei plasmi, nonché ai loro confini.

L'elettronica è composta da due sezioni principali:

• elettronica fisica, il cui oggetto sono gli studi teorici e sperimentali dei fenomeni elettronici e ionici, i principi di costruzione di dispositivi e impianti elettronici, i principi di ottenimento, conversione e trasferimento di energia elettrica mediante dispositivi e dispositivi elettronici, il meccanismo di azione del flussi di elettroni, ioni, quanti e campi elettromagnetici sulla materia;

• elettronica tecnica (applicata), il cui oggetto è la teoria e la pratica dell'utilizzo di dispositivi, dispositivi, sistemi e installazioni elettronici in vari campi dell'attività umana: scienza, industria, comunicazioni, agricoltura, edilizia, trasporti, ecc.

Dispositivi e dispositivi elettronici

Dispositivi e dispositivi elettronici sono al centro dell'elettronica. Sono oggetti diretti o indiretti di ricerca nell'elettronica fisica e servono come elementi di base negli sviluppi ingegneristici nell'elettronica tecnica.

I fenomeni fisici legati al movimento degli elettroni, ma non realizzati in dispositivi elettronici (ad esempio, raggi cosmici, propagazione di onde radio, ecc.), non appartengono all'elettronica fisica, ma alle corrispondenti branche della fisica (in particolare, la fisica radio ).

Allo stesso modo, le apparecchiature elettriche, anche contenenti singoli componenti elettronici come ausiliari, ma generalmente non basate sulle proprietà dei dispositivi elettronici, ad esempio un amplificatore di macchina elettrica, un amplificatore magnetico, ma oscilloscopi a fascio di elettroni, installazioni a raggi X, radar, spettro di energia analizzatori di particelle ecc. — all'elettronica tecnica (cfr. Tipi di dispositivi elettronici, Cos'è l'elettronica di potenza).

L'origine e lo sviluppo dell'elettronica

La nascita dell'elettronica fu preceduta dalla scoperta dell'arco elettrico (1802), della scarica luminescente nei gas (1850), dei raggi catodici (1859), dell'invenzione della lampada ad incandescenza (1873), ecc.

Tuttavia, come campo indipendente della scienza e della tecnologia, l'elettronica iniziò a svilupparsi tra la fine del XIX e l'inizio del XX secolo dopo la scoperta della radiazione termoionica (1883) e della radiazione fotoelettronica (1888) e lo sviluppo del tubo a fascio di elettroni (1897). diodo a vuoto (1904), triodo a vuoto (1907), rivelatore di cristalli (1900 - 1905) (Vedi -Storia, principio di funzionamento, progettazione e applicazione dei tubi elettronici).

Triodo a vuoto

L'invenzione della radio (1895) ha stimolato il progresso e ha avuto un'influenza decisiva sull'ulteriore sviluppo dell'elettronica, soprattutto nel periodo 1913-1920.

Donna che ascolta la radio attraverso le cuffie (1923)

Nel 1933 - 1935 iniziò a utilizzare nell'industria gli effetti termici delle correnti ad alta frequenza per il riscaldamento a induzione di metalli e leghe e il riscaldamento capacitivo (dielettrico) di materiali dielettrici e semiconduttori. Durante la seconda guerra mondiale (1939-1945), il radar ha svolto un ruolo importante nello sviluppo dell'elettronica.

Le applicazioni di ingegneria non radio dei dispositivi elettronici si sono sviluppate da molto tempo sotto la forte influenza dell'ingegneria radio, dalla quale prendono in prestito gli elementi, gli schemi e i metodi di base per loro.

L'ulteriore sviluppo delle applicazioni di radioingegneria dell'elettronica è andato in direzioni indipendenti, in particolare nel campo della tecnologia nucleare (dal 1943), della tecnologia informatica (dal 1949) e dell'automazione di massa della produzione e dei processi.

Il primo transistor a semiconduttore (l'invenzione del transistor è stata definita l'invenzione più significativa del 20° secolo)

Dall'inizio degli anni '50, dopo l'invenzione del transistor, iniziò a fiorire l'elettronica a semiconduttore, che consentì di soddisfare le crescenti esigenze di affidabilità, efficienza e dimensioni di dispositivi elettronici complessi e, in particolare, fornì lo sviluppo di un nuovo sezione di elettronica teorica e applicata - microelettronica.

«Radionette» - il primo modello di radio portatile nel 1958, prodotto dal produttore norvegese Radionette

Il grado di implementazione delle apparecchiature elettroniche in vari campi dell'attività umana è un criterio per il progresso tecnico moderno, poiché l'elettronica può aumentare notevolmente la produttività del lavoro fisico e mentale, migliorare gli indicatori economici della produzione e anche risolvere problemi che sono intrattabili da altri significa.

Dispositivi e dispositivi elettronici sono gli elementi principali della moderna produzione automatizzata (Automazione parziale, completa e complessa).

I vantaggi di dispositivi e dispositivi elettronici

Dispositivi e dispositivi elettronici, rispetto a quelli meccanici, elettromeccanici, pneumatici e altri, consentono di aumentare la velocità di risposta (in particolare la velocità di elaborazione delle informazioni) di molti ordini di grandezza, hanno una sensibilità significativa ai piccoli segnali, forniscono flessibilità e flessibilità eccezionali di blocchi funzionali separati, non contengono parti mobili e, di norma, hanno dimensioni e peso molto inferiori.

Un quadricottero è un classico esempio di dispositivo meccatronico (gli elementi meccanici, elettrici ed elettronici sono inestricabilmente collegati in un unico sistema)

Le apparecchiature elettroniche sono universali e flessibili, poiché gli stessi dispositivi (amplificatori, flip-flop, generatori, ecc.) possono essere utilizzati per risolvere diversi problemi in aree completamente diverse e i parametri dei blocchi e dei dispositivi (amplificazione, tensione di uscita, frequenze operative ) , livelli di attuazione) sono regolati in un'ampia gamma con i mezzi più semplici, il che consente lo sviluppo e l'uso di blocchi costitutivi unificati, la cui combinazione può fornire diverse funzioni in diversi campi di applicazione.

Classificazione dell'elettronica per aree di applicazione delle apparecchiature elettroniche

L'elettronica tecnica (applicata) può essere classificata in base ai campi di applicazione delle apparecchiature elettroniche, considerando indipendentemente la radioelettronica, l'elettronica industriale, i trasporti, la medicina, la geologia, il nucleare, ecc.

Una caratteristica distintiva della radioelettronica, la branca più antica dell'elettronica tecnica, è l'uso di dispositivi elettronici per la trasmissione e la ricezione di onde elettromagnetiche in un'ampia gamma di frequenze (comunicazioni radio, radar, televisione, ecc.).

L'elettronica industriale copre lo sviluppo e l'applicazione di dispositivi elettronici nella produzione industriale.

Esempi di dispositivi di elettronica industriale:

Convertitori di frequenza

Soft starter per motori elettrici

Controllori logici programmabili

Controllori fotovoltaici

Pannelli operatore per il controllo di automazioni

Classificazione di dispositivi e dispositivi elettronici

I dispositivi e i sistemi specifici dell'elettronica tecnica possono essere suddivisi in tre classi principali:

• informazioni destinate alla percezione e raccolta, elaborazione e archiviazione, trasmissione e ricezione di informazioni a scopo di misurazione, controllo e impatto sui processi tecnologici;

• energia destinata a ricevere, convertire e trasmettere energia elettrica;

• tecnologico, destinato all'impatto diretto di flussi di particelle o campi elettromagnetici su una sostanza ai fini della lavorazione meccanica, termica e di altro tipo di materiali o prodotti.

Qualsiasi installazione elettronica utilizzata nell'industria di solito combina diverse classi di dispositivi, ma questi ultimi differiscono per struttura, tipi di dispositivi elettronici ed elementi utilizzati e metodi di progettazione.Pertanto, è utile considerare ciascuna classe di dispositivi in ​​modo indipendente, sottolineando le sezioni rilevanti dell'elettronica tecnica: elettronica dell'informazione, elettronica di potenza ed elettronica di processo.

Guarda anche:

Meccatronica informatica, tipologie e applicazioni dei sistemi meccatronici