Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
ElectricalSchool.info - большой образовательный проект на тему электричества и его использования. С помощью нашего сайта вы не только поймете, но и полюбите электротехнику, электронику и автоматику!
Электрические и магнитные явления в природе, науке и технике. Современная электроэнергетика, устройство электрических приборов, аппаратов и установок, промышленное электрооборудование и системы электроснабжения, электрический привод и многое другое.
 
Школа для электрика | База знаний | Электробезопасность | Книги | Помощь студентам | Работа для электрика | Контакты



 

Электротехника | Электроника | Электроэнергетика | Электроснабжение Электрические аппараты | Электрические машины | Автоматизация

 Школа для электрика / Основы электроники / История электричества / Электронные приборы и устройства, зарождение и развитие электроники


 Школа для электрика в Telegram

 

Электронные приборы и устройства, зарождение и развитие электроники


GeekBrains

Что такое электроника

Электроника — область науки и техники, охватывающая изучение и применение электронных и ионных явлений, протекающих в вакууме, газах, жидкостях, твердых телах и плазме, а также на их границах.

Электроника состоит из двух основных разделов:

  • физической электроники, предметом которой являются теоретические и экспериментальные исследования электронных и ионных явлений, принципы построения электронных, устройств и установок, принципы получения, преобразования и передачи электрической энергии с помощью электронных приборов и устройств, механизм воздействия потоков электронов, ионов, квантов и электромагнитных полей на вещество;

  • технической (прикладной) электроники, предметом которой является теория и практика применения электронных приборов, устройств, систем и установок в различных областях человеческой деятельности — науке, промышленности, связи, сельском хозяйстве, строительстве, транспорте и др.

Микроэлектроника

Электронные приборы и устройства

Электронные приборы и устройства занимают центр, место в электронике. Они являются прямыми или косвенными объектами исследований в физической электронике и служат основными элементами при инженерных разработках в технической электронике.

Физические явления, связанные с движением электронов, но не реализованные в электронных приборах (например, космические лучи, распространение радиоволн и др.), относятся не к физической электронике, а к соответствующим разделам физики (в частности, радиофизики).

Аналогично электрическую аппаратуру, даже содержащую отдельные электронные узлы в качестве вспомогательных, но в принципе не основанную на свойствах электронных приборов, например, электромашинный усилитель, магнитный усилитель, а электроннолучевые осциллографы, рентгеновские установки, радиолокаторы, анализаторы энергетических спектров частиц и т. п. — к технической электронике (смотрите — Виды электронных устройств, Что такое силовая электроника).

Ремонт мобильного телефона

Зарождение и развитие электроники

Зарождению электроники предшествовало открытие электрической дуги (1802), тлеющего разряда в газах (1850), катодных лучей (1859), изобретение лампы накаливания (1873) и др.

Однако как самостоятельная область науки и техники электроника начала развиваться в конце 19 — начале 20 веков после открытия термоэлектронной эмиссии (1883) и фотоэлектронной эмиссии (1888) и разработки электроннолучевой трубки (1897), вакуумного диода (1904), вакуумного триода (1907), кристаллического детектора (1900 — 1905) (Смотрите — История, принцип действия, конструкция и применение электронных ламп).

Вакуумный триод

Вакуумный триод

Изобретение радио (1895) стимулировало прогресс и оказало решающее влияние на дальнейшее развитие электроники особенно в период 1913 — 1920 гг.

Женщина слушает радио через наушники (1923 год)

 Женщина слушает радио через наушники (1923 год)

В 1933 — 1935 гг. начали использовать в промышленности тепловые действия токов высокой частоты для целей индукционного нагрева металлов и сплавов и емкостного (диэлектрического) нагрева диэлектриков и полупроводниковых материалов. Во время 2-й мировой войны (1939 — 1945) большую роль в становлении электроники сыграла радиолокация.

Нерадиотехнические применения электронных приборов длительное время развивались под сильным влиянием радиотехники, из которой для них были заимствованы основные элементы, схемы и методы.

Дальнейшее развитие нерадиотехнических приложений электроники пошло по самостоятельным направлениям, особенно в области ядерной техники (с 1943), вычислительной техники (с 1949) и массовой автоматизации производств, процессов.

Первый полупроводниковый транзистор

Первый полупроводниковый транзистор (изобретение транзистора названо самым значимым изобретением 20 века)

С начала 1950-х гг., после изобретения транзистора, начался расцвет полупроводниковой электроники, которая позволила удовлетворить возросшие требования к надежности, экономичности и габаритам сложных электронных устройств и в частности обеспечила развитие нового раздела теоретической и прикладной электроники — микроэлектроники.

Первая модель портативного радио 1958 года

«Radionette» — первая модель портативного радио 1958 года, произведенная норвежским производителем Radionette

Степень внедрения электронной аппаратуры в различные области человеческой деятельности — критерий современного технического прогресса, т. к. электроника позволяет резко повысить производительность физического и умственного труда, улучшить экономические показатели производства, а также решать задачи, которые неразрешимы другими средствами.

Электронные приборы и устройства являются основными элементами современых автоматизированных производств (Частичная, полная и комплексная автоматизация).

Автоматика, робототехника и автоматизация производства

Преимущества электронных приборов и устройств

Электронные приборы и устройства по сравнению с механическими, электромеханическими, пневматическими и другими позволяют на много порядков повысить скорость реакции (в частности, скорость переработки информации), обладают значительной чувствительностью к малым сигналам, обеспечивают исключительную гибкость и универсальность отдельных функциональных блоков, не содержат подвижных частей и, как правило, имеют значительно меньшие габариты и вес.

Современный электронный прибор - квадрокоптер

Квадрокоптер — классический пример мехатронного устройства (в нем неразрывно связны в единую систему механические, электрические и электронные элементы)

Электронная аппаратура универсальна и гибка, т. 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, выходные напряжения, рабочие частоты, уровни срабатывания) регулируются в широких пределах простейшими средствами, что позволяет разрабатывать и использовать унифицированные стандартные блоки, сочетание которых может обеспечить выполнение различных функций в различных областях применения.

Классификация электроники по областям применения электронной аппаратуры

Техническую (прикладную) электронику можно классифицировать по областям применения электронной аппаратуры, рассматривая самостоятельно радиоэлектронику, промышленную электронику, транспортную, медицинскую, геологическую, ядерную и др.

Отличительная особенность радиоэлектроники — старейшей отрасли технической электроники — использование электронных устройств для передачи и приема электромагнитных колебаний в широком диапазоне частот (радиосвязь, радиолокация, телевидение и др.).

Промышленная электроника охватывает разработку и применение электронных приборов в сфере промышленного производства.

Частотный преобразователь для электродвигателя

Примеры утройств промышленной электроники:

Частотные преобразоваетели

Устройства плавного пуска электродвигателей

Программируемые логические контроллеры

Контроллеры для фотоэлектрических систем

Операторские панели для управления автоматизированными устройствами

Классификация электронных приборов и устройств

Устройства и системы, характерные для технической электроники, можно разделить на три основных класса:

  • информационные, предназначенные для восприятия и сбора, переработки и хранения, передачи и приема информации с целью измерения, контроля и воздействия на технологические процессы;

  • энергетические, предназначенные для получения, преобразования и передачи электрической энергии;

  • технологические, предназначенные для непосредственного воздействия потоков частиц или электромагнитных полей на вещество с целью механической, термической и иной обработки материалов или изделий.

Программируемый логический контроллер

Любая электронная установка, используемая в промышленности, обычно сочетает в себе несколько классов устройств, но последние различаются по структуре, типам используемых электронных приборов и элементов, а также методам проектирования. Поэтому полезно рассматривать каждый класс устройств самостоятельно, выделяя соответствующие разделы технической электронике: информационную электронику, энергетическую электронику и технологическую электронику.

Смотрите также:

Компьютерная мехатроника, виды и области применения мехатронных систем