Elektronische Geräte und Geräte, Ursprung und Entwicklung der Elektronik

Was ist Elektronik?

Elektronik ist ein Bereich der Wissenschaft und Technologie, der die Untersuchung und Anwendung elektronischer und ionischer Phänomene umfasst, die im Vakuum, in Gasen, Flüssigkeiten, Festkörpern und Plasmen sowie an deren Grenzen auftreten.

Die Elektronik besteht aus zwei Hauptabschnitten:

• physikalische Elektronik, deren Gegenstand theoretische und experimentelle Untersuchungen elektronischer und ionischer Phänomene, die Prinzipien des Aufbaus elektronischer Geräte und Anlagen, die Prinzipien der Gewinnung, Umwandlung und Übertragung elektrischer Energie mittels elektronischer Geräte und Geräte, der Wirkungsmechanismus der Ströme von Elektronen, Ionen, Quanten und elektromagnetischen Feldern auf Materie;

• technische (angewandte) Elektronik, deren Gegenstand die Theorie und Praxis des Einsatzes elektronischer Geräte, Geräte, Systeme und Anlagen in verschiedenen Bereichen menschlicher Tätigkeit ist – Wissenschaft, Industrie, Kommunikation, Landwirtschaft, Bauwesen, Verkehr usw.

Elektronische Geräte und Geräte

Elektronische Geräte und Geräte stehen im Mittelpunkt der Elektronik. Sie sind direkte oder indirekte Forschungsgegenstände der physikalischen Elektronik und dienen als Grundelemente für ingenieurwissenschaftliche Entwicklungen in der technischen Elektronik.

Physikalische Phänomene im Zusammenhang mit der Bewegung von Elektronen, die jedoch nicht in elektronischen Geräten realisiert werden (z. B. kosmische Strahlung, Ausbreitung von Radiowellen usw.), gehören nicht zur physikalischen Elektronik, sondern zu den entsprechenden Zweigen der Physik (insbesondere der Radiophysik). ).

Ebenso elektrische Geräte, die sogar einzelne elektronische Komponenten als Hilfsmittel enthalten, aber im Allgemeinen nicht auf den Eigenschaften elektronischer Geräte basieren, zum Beispiel ein elektrischer Maschinenverstärker, ein magnetischer Verstärker, sondern Elektronenstrahloszilloskope, Röntgenanlagen, Radare, Energiespektrum Partikelanalysatoren usw. — zur technischen Elektronik (siehe — Arten von elektronischen Geräten, Was ist Leistungselektronik?).

Der Ursprung und die Entwicklung der Elektronik

Der Geburt der Elektronik gingen die Entdeckung des Lichtbogens (1802), der Glimmentladung in Gasen (1850), der Kathodenstrahlen (1859), der Erfindung der Glühlampe (1873) usw. voraus.

Als eigenständiger Bereich der Wissenschaft und Technik begann sich die Elektronik jedoch im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert nach der Entdeckung der thermionischen Strahlung (1883) und der Photoelektronenstrahlung (1888) sowie der Entwicklung der Elektronenstrahlröhre (1897) zu entwickeln. Vakuumdiode (1904), Vakuumtriode (1907), Kristalldetektor (1900 – 1905) (Siehe –Geschichte, Funktionsprinzip, Aufbau und Anwendung von Elektronenröhren).

Vakuumtriode

Die Erfindung des Radios (1895) beflügelte den Fortschritt und hatte entscheidenden Einfluss auf die weitere Entwicklung der Elektronik, insbesondere in der Zeit von 1913 bis 1920.

Frau hört Radio über Kopfhörer (1923)

1933 - 1935 begann in der Industrie die thermischen Effekte hochfrequenter Ströme zur Induktionserwärmung von Metallen und Legierungen und zur kapazitiven (dielektrischen) Erwärmung von Dielektrika und Halbleitermaterialien zu nutzen. Während des Zweiten Weltkriegs (1939–1945) spielte Radar eine wichtige Rolle in der Entwicklung der Elektronik.

Nicht-funktechnische Anwendungen elektronischer Geräte entwickeln sich seit langem unter dem starken Einfluss der Funktechnik, von der sie die Grundelemente, Schemata und Methoden übernehmen.

Die Weiterentwicklung funktechnischer Anwendungen der Elektronik verlief in eigenständige Richtungen, insbesondere auf dem Gebiet der Nukleartechnik (ab 1943), der Computertechnik (ab 1949) und der Massenautomatisierung von Produktion und Prozessen.

Der erste Halbleitertransistor (die Erfindung des Transistors wurde als die bedeutendste Erfindung des 20. Jahrhunderts bezeichnet)

Seit Anfang der 1950er Jahre, nach der Erfindung des Transistors, erlebte die Halbleiterelektronik einen Aufschwung, der es ermöglichte, den gestiegenen Anforderungen an Zuverlässigkeit, Effizienz und Abmessungen komplexer elektronischer Geräte gerecht zu werden und insbesondere die Entwicklung neuer Geräte zu ermöglichen Abschnitt der theoretischen und angewandten Elektronik – Mikroelektronik.

„Radionette“ – das erste Modell eines tragbaren Radios im Jahr 1958, hergestellt vom norwegischen Hersteller Radionette

Der Einsatzgrad elektronischer Geräte in verschiedenen Bereichen menschlicher Tätigkeit ist ein Kriterium für den modernen technischen Fortschritt, da Elektronik die Produktivität körperlicher und geistiger Arbeit dramatisch steigern, die wirtschaftlichen Indikatoren der Produktion verbessern und auch Probleme lösen kann, die für andere unlösbar sind bedeutet.

Elektronische Geräte und Geräte sind die Hauptelemente der modernen automatisierten Produktion (Teil-, Voll- und komplexe Automatisierung).

Die Vorteile elektronischer Geräte und Geräte

Elektronische Geräte und Geräte ermöglichen im Vergleich zu mechanischen, elektromechanischen, pneumatischen und anderen eine Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit (insbesondere der Geschwindigkeit der Informationsverarbeitung) um viele Größenordnungen, weisen eine erhebliche Empfindlichkeit gegenüber kleinen Signalen auf und bieten außergewöhnliche Flexibilität und Flexibilität bestehen aus separaten Funktionsblöcken, enthalten keine beweglichen Teile und haben in der Regel deutlich geringere Abmessungen und Gewicht.

Ein Quadrocopter ist ein klassisches Beispiel für ein mechatronisches Gerät (mechanische, elektrische und elektronische Elemente sind untrennbar in einem System verbunden).

Elektronische Geräte sind universell und flexibel, da mit denselben Geräten (Verstärker, Flip-Flops, Generatoren etc.) unterschiedliche Probleme in völlig unterschiedlichen Bereichen und Parametern der Blöcke und Geräte (Verstärkung, Ausgangsspannung, Betriebsfrequenzen) gelöst werden können ) , Betätigungsstufen) werden mit einfachsten Mitteln in einem weiten Bereich angepasst, was die Entwicklung und Verwendung einheitlicher Bausteine ​​ermöglicht, deren Kombination unterschiedliche Funktionen in unterschiedlichen Anwendungsbereichen bereitstellen kann.

Klassifizierung der Elektronik nach Anwendungsgebieten elektronischer Geräte

Technische (angewandte) Elektronik kann nach den Anwendungsbereichen elektronischer Geräte klassifiziert werden, wobei Funkelektronik, Industrieelektronik, Transport, Medizin, Geologie, Nukleartechnik usw. unabhängig voneinander berücksichtigt werden.

Eine Besonderheit der Funkelektronik, dem ältesten Zweig der technischen Elektronik, ist die Nutzung elektronischer Geräte zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Wellen in einem weiten Frequenzbereich (Funkkommunikation, Radar, Fernsehen usw.).

Die Industrieelektronik umfasst die Entwicklung und Anwendung elektronischer Geräte in der industriellen Produktion.

Beispiele für Industrieelektronikgeräte:

Frequenzumrichter

Sanftanlasser für Elektromotoren

Speicherprogrammierbare Steuerungen

Photovoltaik-Controller

Bedienpanels zur Steuerung automatisierter Geräte

Klassifizierung elektronischer Geräte und Geräte

Spezifische Geräte und Systeme der technischen Elektronik lassen sich in drei Hauptklassen einteilen:

• Informationen zur Wahrnehmung und Sammlung, Verarbeitung und Speicherung, Übertragung und Empfang von Informationen zum Zweck der Messung, Steuerung und Beeinflussung technologischer Prozesse;

• Energie zum Empfangen, Umwandeln und Übertragen elektrischer Energie;

• technologisch, bestimmt für die direkte Einwirkung von Partikelströmen oder elektromagnetischen Feldern auf einen Stoff zum Zweck der mechanischen, thermischen und sonstigen Verarbeitung von Materialien oder Produkten.

Jede in der Industrie verwendete elektronische Installation kombiniert normalerweise mehrere Geräteklassen, letztere unterscheiden sich jedoch in der Struktur, den Arten der verwendeten elektronischen Geräte und Elemente sowie in den Entwurfsmethoden.Daher ist es sinnvoll, jede Geräteklasse einzeln zu betrachten und dabei die relevanten Bereiche der technischen Elektronik hervorzuheben: Informationselektronik, Leistungselektronik und Prozesselektronik.

Siehe auch:

Computermechatronik, Arten und Anwendungen mechatronischer Systeme