Ulepszenia w elektronice

W roku 1981 kiedy zaprezentowano nową metodę, pozwalającą na produkcję specjalizowanych układów scalonych. To była rewolucja. Powstały układ scalony okazał się rozwiązaniem stosunkowo prostym i mało kosztownym. Układy produkowane według nowej metody nazwane zostały układami ASIC (Application Specific Integrated Circuits). W latach osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych dwudziestego wieku nastąpił bardzo szybki rozwój technologii. Tak naprawdę trwa on do dnia dzisiejszego. Komputer wyprodukowany pół roku temu bardzo szybko traci swoją wartość, gdyż prawie codziennie powstają jakieś ulepszenia w elektronice. Chociaż elementy elektroniczne są stosunkowo tanie, to linia technologiczna do ich produkcji jest niezwykle droga. Kilkanaście wielkich koncernów elektronicznych na świecie zajmuje się produkcją większości elementów, pokrywając całe światowe zapotrzebowanie. Mniejsze przedsiębiorstwa najczęściej zaspokajają zapotrzebowania na elementy niestandardowe, o krótkich seriach produkcyjnych, których nie opłaca się uruchamiać wielkim producentom. W początkowych historii rozwoju elektroniki to sytuacja gospodarczo – militarna wpływała na jej kierunki rozwoju, w chwili obecnej to elektronika decyduje o przewadze militarno – gospodarczej wielu państw.

Dostęp do komputerów w szkołach

W naszej codzienności elektronika nas wręcz zalewa. Otacza nas dookoła. Wchodzi drzwiami i oknami. W każdym pomieszczeniu, w każdym mieszkaniu znajduje się po kilka sprzętów nasyconych elektroniką. Każda pralka, zmywarka, żelazko czy telewizor upstrzona jest elektroniką. Jesteśmy niemal uzależnieni od przedmiotów najeżonych elektroniką. Dzisiejsze nastolatki nie są w stanie wyobrazić sobie świata w którym nie było telefonów komórkowych, komputerów, internetu, telewizorów czy pralki automatycznej. Nawet informacja o tym że kiedyś nie istniała telewizja kablowa wprawia ich w ogromne zdumienie. W niektórych domach brak jest jeszcze komputera z dostępem do internetu, jednakże to nie jest problem dla dzisiejszej młodzieży. Dostęp do komputerów w szkołach czy kawiarenkach internetowych, sprawia że elektronika nie jest dla nich rzeczą straszną i obcą. Poczta elektroniczna, czy portale społecznościowe to dla uczniów podstawówki rzecz normalna. Nawet w tak codziennym przedmiocie jak elektryczna szczoteczka do zębów jest mnóstwo elektroniki. Nie ma chyba domu w Europie w którym nie byłoby chodziarz jednej rzeczy której elektronika pozwala działać. Nawet najprostsze zegarki mają w sobie układy elektroniczne.

Cewka jest elementem inercyjnym

Cewka jest jednym z wielu elementów elektronicznych i elektrotechnicznym. Nazywana jest także zwojnica, solenoidem, rzadziej induktorem. Składa się ze zwojów przewodnika nawiniętych np. na powierzchni walca, pierścienia lub na płaszczyźnie. Z tego powodu rozróżniamy cewki cylindryczne, toroidalne spiralne lub płaskie. Wewnątrz lub na zewnątrz zwojów powinien znajdować się rdzeń. Rdzeń ten może być z materiału magnetycznego diamagnetycznego lub ferromagnetycznego. Cewka dla prądu stałego jest elementem rezystancyjnym o rezystancji przewodnika, z którego jest wykonana. Dla prądu o pulsacji różnej od zera wykazuje inną wartość oporu nazywaną reaktancją. Reaktancja jest tym większa, im większa jest indukcyjność i pulsacja prądu. Indukcyjność jest podstawowym parametrem elektrycznym opisującym cewkę. Jednostką indukcyjności jest 1 henr. Cewka jest elementem inercyjnym, gromadzi energię w wytwarzanym polu magnetycznym. W połączeniu z kondensatorem tworzy obwód rezonansowy który jest jednym z fundamentalnych obwodów elektronicznych. Cewki zasilane prądem stałym, zwane są elektromagnesami. Możemy spotkać cewki: Barkera, Haka, Helmholtza, Ruhmkorffa, wzrostowe, Petersena oraz cewkę długą.

układy scalone do montażu

Możemy wymienić dwa rodzaje obudowy elektronicznej. Pierwszą z nich jest obudowa typu DIP. DIP jest skrótem od angielskiej nazwy obudowy dwurzędowej czyli DUAL IN LINE PACKAGE, czasami spotyka się również nazwę DIL. W obudowach typu DIP umieszcza się układy scalone do montażu tradycyjnego (przewlekanego) co oznacza, że w obwodzie drukowanym w miejscu pod montaż takiego układu są otwory w takim rozstawie i ilości jakie ma układ scalony. W obudowach DIP umieszczane są układy scalone o ilości wyprowadzeń od 4 do 48. Wśród obudów typu DIP rozróżnia się jeszcze obudowy DIP-300 mil oraz DIP-600 mil które różnią się rozstawem dwóch rzędów wyprowadzeń układu scalonego. Drugim rodzajem są obudowy TO. Obudowy tego typu są chyba najbardziej popularnymi i najdłużej stosowanymi w elektronice obudowami. W obudowach tych najczęściej zawarte są tranzystory ale również diody i niektóre układy scalone, np. wzmacniacze mocy czy stabilizatory. W zależności od tego co jest umieszczone w tej obudowie to piny oznaczone 1, 2 i 3 mogą być końcówkami tranzystora bipolarnego lub polowego albo końcówkami układu scalonego np. stabilizatora, informacje co jest na którym pinie można uzyskać w kartach katalogowych danych elementów czy układów.

Każdy woltomierz składa się z amperomierza

Woltomierz i amperomierz są urządzeniami służącymi do pomiarów w elektronice. Każdy ma swoją zasadę działania. Woltomierz wpinamy do układu równolegle. Takie włączenie wynika z konstrukcji miernika Każdy woltomierz składa się z amperomierza i opornika dodatkowego Rd czyli szeregowego. Amperomierz ( ustrój ) ma zazwyczaj małą oporność wewnętrzną ( im mniejszy prąd jest wymagany do pełnego wychylenia miernika, tym większa jest oporność cewki ustroju i dlatego używa się cieńszego drutu do jej nawinięcia ), aby wywołać jego pełne wychylenie należy spowodować przepływ prądu o wartości maksymalnej dla danego typu ustroju. Przepływający prąd, wytwarza pewien spadek napięcia na cewce ustroju. Aby można było dokonywać pomiaru większych napięć od wartości spadku napięcia na ustroju, musimy szeregowo z amperomierzem włączyć opornik dodatkowy. Wartość tego opornika musi być tak dobrana aby uzyskać odpowiedni spadek umożliwiający pełne wychylenie ustroju. Amperomierz dla odmiany włączamy go do układu zawsze szeregowo. Podstawowa konstrukcja zawiera w sobie dwa elementy, ustrój pomiarowy i opornik równoległy Rb, zwany potocznie bocznikiem. Zasada pracy amperomierza opiera się na I prawo Kirchhoffa.

Elektronika wyrosła z radiotechniki

Elektronika jest to dziedzina techniki i nauki, która zajmuje się wytwarzaniem i przetwarzaniem sygnałów w postaci prądów i napięć elektrycznych lub pól elektromagnetycznych. Elektronika wyrosła z radiotechniki. W czasach I wojny światowej nadajniki i odbiorniki radiowe były pierwszymi układami elektronicznymi. Dzięki elektronice w dzisiejszych czasach możemy spokojnie i bezproblemowo żyć. Wszystkie urządzenia ułatwiające nam życie oparte są na działaniu układów elektronicznych. Dzisiaj elektronika dzieli się na wiele kierunków. Należą do nich między innymi radiotechnika, optoelektronika, teletechnika, elektronika cyfrowa, mikroelektronika. Swój rozwój elektronika zawdzięcza dzięki rozwojowi fizyki (półprzewodniki, optyka, magnetyzm), chemii i matematyki (symulowanie układów, analiza zachowania, przetwarzanie sygnałów, analiza stabilności i inne).W służbie elektroniki działają różnorodne przyrządy i układy. Należą do nich elementy aktywne ( półprzewodnikowe :tranzystory, tyrystory, układy scalone itp., lampy próżniowe: diody, triody, pentody itd.) elementy bierne: rezystory, kondensatory, cewki, diody półprzewodnikowe itp. elementy akustoelektroniczne: filtry, rezonatory, linie opóźniające, czujniki itp. elementy optoelektroniczne: lasery, światłowody, detektory promieniowania itp. elementy fotoniczne (łączące elementy akustoelektroniczne z optoelektronicznymi): modulatory, wzmacniacze, detektory itp.

Nowy układ scalony

Elektronika nie jest prosa. Jest bardzo skomplikowana. Żeby uprościć sobie życie elektronicy stworzyli symbole graficzne, dzięki którym każdy kto się choć trochę zna na elektronice, może odczytać wszystkie schematy różnych układów. Każdy element elektroniczny można zapisać symbolem graficznym. Zdarza się tak że jeden element może mieć kilka symboli. Obok symbolu graficznego umieszczane opisy danego elementu np.: R1, R22, C3 itp. Elementy na schemacie elektronicznym oznaczana się najczęściej pierwszymi literami nazwy narysowanego elementu i kolejnym numerem na schemacie np. dla cewki będzie to C1, C2 itd. Obok symboli umieszcza się niezbędne informacje, wartości danych elementów, tolerancja tych wartości, dopuszczalne napięcia, przy których mogą pracować, czy nazwę i typ danego elementu. Każdy nowy układ scalony analogowy czy cyfrowy który powstaje, ma przypisany nowy symbol graficzny. Do odczytywania znaczenia symboli graficznych oraz dla zrozumienia układów potrzebna jest znajomość podstawowych praw elektroniki oraz znajomość działania poszczególnych elementów elektronicznych. Bez tej wiedzy symbole graficzne i ich oznaczenia wyglądają dla przeciętnego człowieka jak egipskie hieroglify.

Bezpieczniki są bezobsługowe

W każdym gospodarstwie i każdym domu znajduje się po kilka bezpieczników. Bezpieczniki są niezbędne w elektronice. Bezpiecznik jest podstawowym elementem zabezpieczającym urządzenia, jego fragmenty lub użytkownika przed określonym czynnikiem zagrażającym. Bezpieczniki powinny być proste w działaniu i obsłudze, związana z czynnikiem zagrożenia, ich działanie powinno być pewne i niezawodne. Aby dobrze wybrać bezpiecznik powinno się zwracać uwagę na kilka czynników do których należą: prawdopodobieństwo zagrożenia dla ludzi, wartość zabezpieczanego urządzenia, koszt bezpiecznika lub jego eksploatacji, pewności zadziałania przy zagrożeniu, selektywności zadziałania, i wiele innych. Bezpieczniki są bezobsługowe i obsługowe. Według sposobu działania można je podzielić na bezpośrednie i pośrednie. Możemy wyróżnić: bezpieczniki ciśnieniowe do których należą nadciśnieniowe i niedociśnieniowe, bezpieczniki elektryczne, topikowe, gazowydmuchowe, bezpieczniki gazowe instalacji gazowej: bezpieczniki płynowe, obecności gazu, obecności płomienia, przepływowe, bezpieczniki spawalnicze: acetylenowe i przypalnikowe, bezpieczniki mechaniczne: bezpieczniki blokujące, dynamiczne, kinetyczne, bezpieczniki termiczne, bezpiecznik przeciwpożarowy.

Cena radia była niska

Po wynalezieniu telefonu, prace nad nowymi rozwiązaniami trwały nadal. Najważniejszym wydarzeniem przełomu dziewiętnastego i dwudziestego wieku było odkrycie elektronu. Badania Thomsona udowodniły, iż istnieją cząstki mniejsze od atomu o bardzo małej masie i ujemnym ładunku. Odkrycie to pozwoliło na wyjaśnienie wielu zjawisk fizycznych, których wcześniej wytłumaczyć naukowo nie było można. Odkrycie to spowodowało lawinę wynalazków i doprowadziło do wynalezienia triody de Foresta. Dzięki triodzie powstało radio. Był to wynalazek który umożliwił ludziom kontakt ze światem. Mogli słuchać muzyki, opowieści o ciekawych miejscach oraz wiadomości z całego świata. Cena radia była niska, i pozwolić sobie na nie mógł praktycznie każdy. Następnym krokiem było wynalezienie telewizora. Był on jednak dużo droższy w produkcji, a co za tym idzie trudniej dostępny dla większości ludzi. Odkrycie tranzystora w 1948 roku przez Brattaina, Bardeena oraz Shockleya pozwoliło na konstruowanie złożonych układów elektronicznych. Było to przełomem dla całej elektroniki. Naukowcy dostali do ręki narzędzie, dzięki któremu mogli projektować i wykonywać coraz to bardziej skomplikowane struktury elektroniczne. Koszt produkcji znacznie się zmniejszył. Powstawały coraz mniejsze elementy elektroniczne co pozwoliło na produkcją coraz mniejszych i ładniejszych rzeczy.

Robot jest naszpikowany elektroniką

Robot jest urządzeniem wykonującym automatycznie pewne zadania. Działanie robota może być sterowane przez człowieka, przez wprowadzony wcześniej program, bądź przez zbiór ogólnych reguł, które zostają przełożone na działanie robota przy pomocy technik sztucznej inteligencji. Robot jest naszpikowany elektroniką od stóp, aż po czubek głowy. Roboty często zastępują człowieka przy powtarzających się czynnościach, które mogą wykonywać znacznie szybciej. Domeną ich zastosowań są też te zadania, które są niebezpieczne dla człowieka. Roboty są wykorzystywane przez policję do przenoszenia niebezpiecznych ładunków, albo przy pracach związanych z manipulacją szkodliwymi dla zdrowia substancjami lub przebywaniem w nieprzyjaznym środowisku. Kiedy robot się uszkodzi można naprawić jego części, wymienić układy i płytki elektroniczne i jest prawie jak niwy, niestety u ludzi takiej możliwości nie ma. Roboty takie budowane są przez badaczy zajmujących się sztuczną inteligencją lub kognitywistyką w celu modelowania zdolności poznawczych, sposobu myślenia lub zachowania zwierząt bądź ludzi. Mimo ogromnego postępu w tych dziedzinach stworzenie robota co najmniej dorównującego człowiekowi, wciąż wydaje się bardzo odległy.