Akışkan Uçuş Kontrolleri: Herhangi bir kontrol yüzeyi olmadan yuvarlanma ve yunuslamanın olduğu geleceğin havacılığı

By Fouad Sabry

Akışkan Uçuş Kontrolleri Nedir?

Elektrikli cihazlarla gerçekleştirilene benzer bir şekilde analog veya dijital işlemleri gerçekleştirmek için bir akışkanın kullanılması olarak bilinir. akışkanlar veya akışkanlar mantığı.

Nasıl Yararlanacaksınız

(I) Aşağıdaki konularla ilgili bilgiler ve doğrulamalar:

Bölüm 1: Akışkanlar

Bölüm 2: Elektronik

Bölüm 3: Elektronik osilatör

Bölüm 4: Amplifikatör

Bölüm 5: Geri bildirim

Bölüm 6: Transistör

Bölüm 7: Vakum tüpü

Bölüm 8: Transistör-transistör mantığı

Bölüm 9: Tetrode

Bölüm 10: Pnömatik

Bölüm 11: Ventilatör

Bölüm 12: Nikola Tesla patentlerinin listesi

Bölüm 13: Hartley osilatörü

Bölüm 14: Çek valf

Bölüm 15: Uçak uçuş kontrol sistemi

Bölüm 16: Hidrolik makineler

Bölüm 17: Elektronik bileşen

Bölüm 18: Elektronik devre

Bölüm 19: Tesla valfi

Bölüm 20: Elektronik mühendisliği

Bölüm 21: Elektrik ve elektronik mühendisliği sözlüğü

(II) Akışkan uçuş kontrolleriyle ilgili en sık sorulan soruları yanıtlama.

(III) Gerçek dünya birçok alanda akışkan uçuş kontrollerinin kullanımına örnekler.

(IV) Kısaca açıklamak için 17 ek, 360 derece akışkan uçuş kontrol teknolojilerine sahip olmak için her sektörde 266 gelişmekte olan teknoloji.

Bu Kitap Kimler İçin

Profesyoneller, lisans ve lisansüstü öğrenciler, meraklılar, hobiler ve her türlü temel bilgi veya bilginin ötesine geçmek isteyenler akışkan uçuş kontrolleri.

• Language: Türkçe
• Publisher: Bir Milyar Bilgili [Turkish]
• Release date: Nov 5, 2022

Book preview

Telif hakkı

Fluidic Flight Controls Telif Hakkı © 2022 Fouad Sabry tarafından. Tüm Hakları Saklıdır.

Tüm hakları saklıdır. Bu kitabın hiçbir bölümü, yazarın yazılı izni olmaksızın, herhangi bir biçimde veya bilgi depolama ve alma sistemleri de dahil olmak üzere herhangi bir elektronik veya mekanik yolla çoğaltılamaz. Bunun tek istisnası, bir incelemede kısa alıntılar yapabilen bir hakem tarafından yapılır.

Fouad Sabry tarafından tasarlanan kapak.

Bu kitap bir kurgu eseridir. İsimler, karakterler, yerler ve olaylar ya yazarın hayal gücünün ürünleridir ya da kurgusal olarak kullanılır. Gerçek kişilere, yaşayan veya ölülere, olaylara veya mekanlara herhangi bir benzerlik tamamen tesadüfidir.

Bonus

[e-mail] adresine Akışkan Uçuş Kontrolleri: Herhangi bir kontrol yüzeyi olmadan yuvarlanma ve atış yapan gelecekteki havacılık konu satırıyla bir e-posta gönderebilirsiniz ve bu kitabın ilk birkaç bölümünü içeren bir e-posta alacaksınız.

Fouad Sabry

1BK web sitesini ziyaret edin

www.1BKOfficial.org

Önsöz

Bu kitabı neden yazdım?

Bu kitabı yazma hikayesi 1989 yılında İleri Düzey Öğrenciler Ortaokulu'nda öğrenciyken başladı.

Şu anda birçok gelişmiş ülkede mevcut olan STEM (Bilim, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik) Okulları gibidir.

STEM, öğrencileri dört özel disiplinde (bilim, teknoloji, mühendislik ve matematik) disiplinlerarası ve uygulamalı bir yaklaşımla eğitme fikrine dayanan bir müfredattır. Bu terim genellikle okullarda bir eğitim politikasını veya müfredat seçimini ele almak için kullanılır. İşgücünün gelişimi, ulusal güvenlik endişeleri ve göç politikası üzerinde etkileri vardır.

Kütüphanede, her öğrencinin herhangi bir kitabı seçmekte ve 1 saat boyunca okumakta özgür olduğu haftalık bir ders vardı. Sınıfın amacı, öğrencileri eğitim müfredatı dışındaki konuları okumaya teşvik etmektir.

Kütüphanede, raflardaki kitaplara bakarken, 5 bölümden oluşan toplam 5.000 sayfalık devasa kitaplar fark ettim. Kitapların adı Teknoloji Ansiklopedisi, etrafımızdaki her şeyi tarif eden,yarı iletkenlere mutlak sıfır, o zamanlar hemen hemen her teknoloji, renkli illüstrasyonlar ve basit kelimelerle anlatıldı. Ansiklopediyi okumaya başladım ve tabii ki haftalık 1 saatlik derste bitiremedim.

Bu yüzden babamı ansiklopediyi satın almaya ikna ettim. Babam hayatımın başında benim için tüm teknoloji araçlarını, ilk bilgisayarı ve ilk teknoloji ansiklopedisini satın aldı ve her ikisinin de kendim ve kariyerim üzerinde büyük etkisi oldu.

Tüm ansiklopediyi bu yılın aynı yaz tatilinde bitirdim ve sonra evrenin nasıl çalıştığını ve bu bilgiyi günlük sorunlara nasıl uygulayacağımı görmeye başladım.

Teknolojiye olan tutkum 30 yıldan daha uzun bir süre önce başladı ve hala yolculuk devam ediyor.

Bu kitap, okuyuculara lisedeyken yaşadığım aynı şaşırtıcı deneyimi verme girişimim olan Gelişen Teknolojiler Ansiklopedisi nin bir parçası, ancak 20. yüzyıl teknolojileri yerine, 21.  yüzyılın gelişmekte olan teknolojileri, uygulamaları ve endüstri çözümleriyle daha çok ilgileniyorum.

Gelişen Teknolojiler Ansiklopedisi 365 kitaptan oluşacak, her kitap tek bir gelişen teknolojiye odaklanacak. Gelişmekte olan teknolojilerin listesini ve endüstriye göre kategorize edilmelerini kitabın sonundaki Çok Yakında bölümünde okuyabilirsiniz.

365 kitap, okuyuculara bir yıllık süre içinde her gün gelişen tek bir teknoloji hakkındaki bilgilerini artırma şansı veriyor.

Giriş

Bu kitabı nasıl yazdım?

Yükselen Teknolojiler Ansiklopedisinin her kitabında, insanların zihinlerinden anında, ham arama içgörüleri elde etmeye çalışıyorum, ortaya çıkan teknoloji hakkındaki sorularını cevaplamaya çalışıyorum.

Her gün 3 milyar Google araması var ve bunların% 20'si daha önce hiç görülmedi. İnsanların düşüncelerine doğrudan bir çizgi gibidirler.

Bazen bu 'Kağıt sıkışmasını nasıl gideririm' şeklindedir. Diğer zamanlarda, yalnızca Google ile paylaşmaya cesaret edebilecekleri can sıkıcı korkular ve gizli özlemlerdir.

Akışkan Uçuş Kontrolleri hakkında kullanılmayan bir içerik altın madeni fikri keşfetme arayışımda, Google gibi arama motorlarından otomatik tamamlama verilerini dinlemek için birçok araç kullanıyorum, ardından her yararlı cümleyi ve soruyu hızla kranklıyorum, insanlar Akışkan Uçuş Kontrolleri anahtar kelimesi etrafında soruyorlar.

İnsanların içgörüsü olan bir altın madeni, taze, ultra yararlı içerik, ürün ve hizmetler oluşturmak için kullanabilirim. Sizin gibi nazik insanlar gerçekten istiyor.

İnsan aramaları, insan ruhunda şimdiye kadar toplanan en önemli veri kümesidir. Bu nedenle, bu kitap canlı bir üründür ve tıpkı sizin ve benim gibi, bu yeni ortaya çıkan teknolojiyi merak eden ve bu konuda daha fazla bilgi edinmek isteyen insanlar tarafından sorulan Akışkan Uçuş Kontrolleri ile ilgili yeni sorular için giderek daha fazla cevapla sürekli güncellenmektedir.

Bu kitabı yazmanın yaklaşımı, insanların Akışkan Uçuş Kontrolleri etrafında nasıl arama yaptıklarını, kafamın tepesinden düşünmeyeceğim soruları ve sorguları ortaya çıkardıklarını ve bu soruları süper kolay ve sindirilebilir kelimelerle cevapladıklarını daha derin bir anlayış seviyesine getirmek ve kitapta basit bir şekilde gezinmektir.

Bu yüzden, bu kitabı yazmaya gelince, mümkün olduğunca optimize edilmiş ve hedeflenmiş olmasını sağladım. Bu kitabın amacı, insanların Akışkan Uçuş Kontrolleri hakkındaki bilgilerini daha iyi anlamalarına ve geliştirmelerine yardımcı olmaktır. İnsanların sorularını mümkün olduğunca yakından cevaplamaya ve çok daha fazlasını göstermeye çalışıyorum.

İnsanların sahip olduğu soruları ve sorunları keşfetmenin ve onlara doğrudan cevap vermenin ve kitabın içeriğine içgörü, onaylama ve yaratıcılık eklemenin harika ve güzel bir yoludur - hatta sahalar ve teklifler. Kitap, başka türlü ulaşamayacağım zengin, daha az kalabalık ve bazen şaşırtıcı araştırma taleplerini ortaya çıkarıyor. Hiç şüphe yok ki, bu yaklaşımı kullanarak kitabı okuduktan sonra, potansiyel okuyucuların zihinlerinin bilgisini arttırması beklenmektedir.

Bu kitabın içeriğini her zaman taze kılmak için benzersiz bir yaklaşım uyguladım. Bu yaklaşım, arama dinleme araçlarını kullanarak insanların zihinlerini dinlemeye bağlıdır. Bu yaklaşım bana şu konularda yardımcı oldu:

Okuyucularla tam olarak bulundukları yerde tanışın, böylece bir akor vuran ve konuya daha fazla anlayış kazandıran alakalı içerik oluşturabilirim.

Parmağımı sıkıca nabızda tutun, böylece insanlar bu gelişmekte olan teknoloji hakkında yeni yollarla konuştuklarında güncellemeler alabilir ve zaman içindeki eğilimleri izleyebilirim.

İçeriğin alaka düzeyini artıran ve kazanan bir avantaj sağlayan beklenmedik içgörüleri ve gizli nişleri keşfetmek için ortaya çıkan teknoloji hakkında cevaplara ihtiyaç duyan soruların gizli hazinelerini ortaya çıkarın.

Bu kitabı yazmak için yapı taşı aşağıdakileri içerir:

(1) Okuyucuların istediği içerikle ilgili cesaret ve tahminde bulunmak için zaman harcamayı bıraktım, kitap içeriğini insanların ihtiyaç duyduğu şeylerle doldurdum ve spekülasyonlara dayanan sonsuz içerik fikirlerine veda ettim.

(2) İnsanların okumak istedikleri ve bilmek istedikleri şeylere - gerçek zamanlı olarak - ön sıralarda yer almak için sağlam kararlar aldım ve daha az risk aldım ve hangi konuların dahil edileceği ve hangi konuların hariç tutulacağı konusunda cesur kararlar almak için arama verilerini kullandım.

(3) Günlerce ve hatta haftalarca zaman kazanmak için bireysel görüşleri manuel olarak elemek zorunda kalmadan içerik fikirlerini tanımlamak için içerik üretimimi kolaylaştırdım.

İnsanların sadece sorularını cevaplayarak bilgilerini basit bir şekilde artırmalarına yardımcı olmak harikadır.

Bu kitabın yazma yaklaşımının harmanlandığı ve okuyucular tarafından arama motorlarında sorulan önemli soruları izlediği için benzersiz olduğunu düşünüyorum.

Teşekkür

Bir kitap yazmak düşündüğümden daha zor ve hayal edebileceğimden daha ödüllendirici. Bunların hiçbiri prestijli araştırmacılar tarafından tamamlanan çalışmalar olmadan mümkün olmazdı ve halkın bu gelişen teknoloji hakkındaki bilgisini artırma çabalarını kabul etmek isterim.

Özveri

Aydınlanmışlara, olayları farklı gören ve dünyanın daha iyi olmasını isteyenlere göre, statükoya veya mevcut devlete düşkün değiller. Onlarla çok fazla aynı fikirde olmayabilirsiniz ve onlarla daha da fazla tartışabilirsiniz, ancak onları görmezden gelemezsiniz ve onları küçümseyemezsiniz, çünkü her zaman bir şeyleri değiştirirler ... insan ırkını ileriye doğru iterler ve bazıları onları çılgın veya amatör olarak görürken, diğerleri dahi ve yenilikçiler olarak görür, çünkü dünyayı değiştirebileceklerini düşünecek kadar aydınlanmış olanlar, bunu yapan ve insanları aydınlanmaya yönlendirenlerdir.

Epigraf

Elektrikli cihazlarla yapılana benzer şekilde analog veya dijital işlemleri gerçekleştirmek için bir akışkanın kullanılması, akışkanlar veya akışkan mantık olarak bilinir.

İçindekiler

Telif hakkı

Bonus

Önsöz

Giriş

Teşekkür

Özveri

Epigraf

İçindekiler

Bölüm 1: Akışkanlar

Bölüm 2: Elektronik

Bölüm 3: Elektronik osilatör

Bölüm 4: Amplifikatör

Bölüm 5: Geri bildirim

Bölüm 6: Transistör

Bölüm 7: Vakum tüpü

Bölüm 8: Transistör transistör  mantığı

Bölüm 9: Tetrode

Bölüm 10: Pnömatik

Bölüm 11: Vantilatör

Bölüm 12: Nikola Tesla patentlerinin listesi

Bölüm 13: Hartley osilatör

Bölüm 14: Çek valf

Bölüm 15: Uçak uçuş kontrol sistemi

Bölüm 16: Hidrolik makineler

Bölüm 17: Atomik pil

Bölüm 18: Elektronik devre

Bölüm 19: Tesla valfi

Bölüm 20: Elektronik mühendisliği

Bölüm 21: Elektrik-elektronik mühendisliği sözlüğü

Epilogue

Yazar Hakkında

Çok yakında

Ekler: Her Sektörde Gelişen Teknolojiler

Bölüm 1: Akışkanlar

Analog veya dijital işlemleri elektronikle elde edilene benzer bir şekilde yürütmek için bir akışkanın kullanılması, bazen akışkan mantık olarak bilinen akışkanlar olarak bilinir.

Pnömatik ve hidrolik, akışkanlar dinamiği için teorik bir temel oluşturur ve bu da akışkanların fiziksel temelinin temelini oluşturur. Akışkanlar, genellikle söz konusu cihazın hareketli parçalara sahip olmadığı durumlar için ayrılmış bir kelimedir; Bu nedenle, makara valfleri ve hidrolik silindirler gibi yaygın hidrolik bileşenler akışkan cihazlar olarak tanınmaz veya adlandırılmaz.

Daha küçük bir sıvı jeti yandan daha büyük bir sıvı jetine çarparsa, daha büyük jet saptırılabilir. Bu, transistörün elektronik dijital mantıktaki işlevine benzer doğrusal olmayan amplifikasyonla sonuçlanır. Bu tür bir mantık için uygulamaların çoğu, yüksek miktarda elektromanyetik girişime veya iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalan sistemlerde olduğu gibi, elektronik dijital mantığın kararsız olacağı ayarları içerir.

Akışkanlar, nanoteknolojinin araçlarından biri olduğuna inandığı araçlardan biridir. Bu alanda, akışkanlar ve katılar arasındaki arayüz kuvvetlerinin yanı sıra akışkanlar ve akışkanlar arasındaki etkileri genellikle oldukça önemlidir. Ordu ayrıca çeşitli uygulamalarda akışkanlardan yararlandı.

Nikola Tesla, 1920 yılında bazen Tesla valfi olarak bilinen bir kapak kanalı için patent aldı. Bu valf akışkan bir diyot olarak işlev görür. Sızdıran bir diyottur, yani ters akış, kendisine sağlanan herhangi bir basınç farkı için sıfır değildir. Tesla valfi ayrıca, valfin diodisitesinin frekansa bağlı olması nedeniyle doğrusal olmayan bir tepki sergiler. Tam dalga doğrultucu gibi akışkan devrelerde, alternatif akımı doğru akıma dönüştürmek için kullanılabilir. Harry Diamond Laboratuvarları'ndan Billy M. Horton (daha sonra Ordu Araştırma Laboratuvarı'nın bir parçası oldu) küçük bir körük kullanarak baca gazlarının yönünü yönlendirebileceğini fark ettiğinde, 1957'de akışkan amplifikatör için ilk fikri vardı. Billy M. Horton, akışkan amplifikatörün mucidi olarak kabul edilir.

Geçit işlevi elektrikten ziyade su ile çalışan mantık kapıları inşa etmek mümkündür.

Bunlar yalnızca her zaman korunması gereken belirli bir yöne yerleştirildiğinde düzgün çalışır.

Sadece iki ayrı akışı birbirine bağlamak, bir ameliyathane kapısının yaptığı şeydir ve bir NOT kapısı (invertör), Ā üretmek için bir besleme akışını saptıran A dan oluşur.

Şekil, hem AND kapısının hem de XOR kapısının kaba bir çizimini içerir.

XOR kapısı, istenirse, A XOR 1 = Ā olarak bir invertör oluşturmak için de kullanılabilir.

Akışkan bir amplifikatörde, bir sıvı beslemesi, sadece hava, su veya hidrolik sıvı olabilir, alttan üste ulaşır.

C1 veya C2 kontrol portlarına uygulanan basınç, akışı saptırır, böylece O 1 veya O2 portlarından çıkar.

Saptırılan akışın, kontrol portlarına giren akıştan önemli ölçüde daha güçlü olması mümkündür, bu nedenle, cihazın kazancı vardır.

Bu temel aparat, diğer akışkan mantık bileşenlerinin yanı sıra parmak arası terliklerinkine benzer şekilde işlev gören akışkan devreler için osilatörlerin yapımında da kullanılabilir. Bu nedenle, basit sayısal mantık sistemleri inşa edilebilir.

Akışkan amplifikatörler genellikle düşük kilohertz bölgesinde bant genişliklerine sahiptir, bu da onlardan oluşturulan sistemlerin elektrikli cihazlara kıyasla oldukça yavaş olmasına neden olur.

Akışkan diyotlar, bir akışkan osilatör ve elektriksel eşdeğeri olmayan da dahil olmak üzere çeşitli hidrolik devreler de üretilmiştir. Sinyali taşımak için bir sıvı kullanan bir amplifikasyon cihazı olan akışkan üçlüsü, yapılan icatlardan bir diğeridir.

1949 yılında oluşturulan ve ekonomik kavramları öğretmek için kullanılan MONIAC Bilgisayar, akışkan tabanlı bir analog bilgisayar olduğundan, karmaşık simülasyonları o zamanlar dijital bilgisayarların yapamayacağı şekilde çoğaltabildi. Yaklaşık on iki ila on dört tane inşa edildi ve şirketler ve eğitim kurumları bunları satın aldı.

1964, akışkan bir dijital bilgisayar için bir konsept kanıtı olarak hizmet veren FLODAC Bilgisayarı'nın yapımını gördü.

Otomobillerdeki bazı otomatik şanzıman türleri gibi bazı hidrolik ve pnömatik sistemler, akışkan bileşenleri hem içerir hem de kullanır. Endüstriyel kontrolde akışkanların önemi, endüstriyel kontrol alanında dijital mantığın artan yaygınlığının bir sonucu olarak azalmıştır.

Tüketici pazarında, akışkan olarak kontrol edilen cihazların popülaritesi ve varlığı artmaktadır. Bu ürünler, oyuncak püskürtme tabancalarından duş başlıklarına ve sıcak küvet jetlerine kadar daha geniş bir ürün yelpazesine monte edilmektedir; hepsi salınımlı veya darbeli hava veya su akışları sağlar.

Akışkan mantığının kullanılması, bazı anestezi makinelerinde görülenler gibi hareketli bileşenlere sahip olmayan bir valfin oluşturulmasına izin verir. Bu gibi uygulamalar için, akışkanlar daha düşük kütlesi, maliyeti (yüzde 50'ye kadar daha az), sürtünmesi (kullanım sırasında yüzde 15'e kadar daha az), atalet (daha hızlı, daha güçlü kontrol tepkisi için), karmaşıklığı (mekanik olarak daha basit, daha az hareketli parça veya yüzey yok, daha az bakım) ve gizlilik için radar kesiti nedeniyle arzu edilir. Bu avantajların tümü, akışkanları çekici bir seçim haline getirmek için toplanır. Bu muhtemelen çok sayıda insansız hava aracında (İHA), 6. nesil savaş uçaklarında ve gemilerde kullanılacak.

Akışkan olarak kontrol edilen iki insansız uçak, ilki 2010 yılında başlayan ve Demon takma adı verilen BAE Systems tarafından test edildi.

{Bölüm 1'i Sonlandır}

Bölüm 2: Elektronik

Elektronik cihazların kullanımı yoluyla elektronların emisyonunun, davranışlarının ve sonuçlarının incelenmesi, hem fizik hem de elektrik mühendisliğinin bir alt alanı olan elektronik disiplininin odak noktasıdır. Elektrik akımının akışını düzenlemek için yalnızca direnç, kapasitans ve endüktans gibi pasif etkilere dayanan geleneksel elektrik mühendisliğinin aksine, elektronik, elektron akışını amplifikasyon ve düzeltme yoluyla kontrol etmek için aktif cihazlardan yararlanır. Bu, onu klasik olarak bilinen elektrik mühendisliği alanından ayırır.

Elektroniğin icadı, çağdaş uygarlığın büyümesi üzerinde önemli bir etkiye sahipti. 1897'de elektronun keşfi ve zayıf elektriksel darbeleri yükseltme ve düzeltme yeteneğine sahip olan vakum tüpünün ardından geliştirilmesi, elektronik alanının ve elektron çağının başlangıcını işaret etti. 1900'lerin başında, Ambrose Fleming ve Lee De Forest sırasıyla diyot ve üçlüyü icat etti. Bu icatlar, mekanik olmayan bir cihazın, bir radyo anteninden çıkan radyo sinyalleri gibi dakika elektrik voltajlarını tespit etmesini mümkün kıldı. Bu, pratik uygulamaların başlamasının yolunu açtı.

Bize radyo, televizyon, radar, uzun mesafeli telefon ve çok daha fazlasını veren akım amplifikasyonu ve düzeltmeyi kullanan ekipmanların yapımını sağladılar. Termoonik valfler olarak da bilinen vakum tüpleri, ilk aktif elektronik bileşenlerdi. Tek tek elektronların akışını etkileyerek akım akışını kontrol ettiler. 1920'lerde, ticari radyo yayıncılığı ve iletişimi yaygınlaşıyordu ve elektronik amplifikatörler uzun mesafeli telefon ve müzik kayıt endüstrisi gibi çeşitli uygulamalarda kullanılıyordu. Elektroniğin erken büyümesi hızlıydı ve 1920'lerde ticari radyo yayıncılığı ve iletişimi yaygınlaşıyordu.

Teknolojideki müteakip önemli ilerleme birkaç on yıl boyunca gerçekleşmedi ve Bell Labs'den John Bardeen ve Walter Houser Brattain'in ilk operasyonel nokta temaslı transistörün yaratılması 1947'ye kadar değildi. Bununla birlikte, 1980'lerin ortalarına kadar, vakum tüpleri, televizyon alıcılarının yanı sıra mikrodalga ve yüksek güç iletimi alanlarında baskın teknolojiydi. Bu iki alanda da durum buydu. O zamandan beri, katı hal teknolojisini kullanan ürünler neredeyse tamamen piyasayı ele geçirdi. Yüksek güçlü RF amplifikatörleri, katot ışın tüpleri, özel ses ekipmanları, gitar amplifikatörleri ve bazı mikrodalga cihazları gibi bazı özel uygulamalar vakum tüplerini kullanmaya devam etmektedir.

Nisan 1955'te piyasaya sürülen IBM 608'in, ticari pazarda satılmak üzere üretilen ilk tamamen transistörlü hesap makinesi olduğu düşünülmektedir. IBM 608, IBM tarafından vakum tüpleri yerine transistör devrelerini kullanmak için oluşturulan ilk aygıttı. Jack Kilby ve Robert Noyce entegre devreyi geliştirdiğinde bu sorun çözüldü. Tasarımlarında, çip ve tüm elektronik bileşenler, yarı iletken malzemenin tek bir bloğundan (veya monolitinden) üretildi. Hem devrelerin boyutu hem de üretim süreci azaltılabilir ve otomasyon imkanı sağlanabilir. Bu, tüm bileşenlerin tek kristalli bir silikon gofrete entegre edilmesi konseptiyle sonuçlandı ve bu da 1960'ların başında küçük ölçekli entegrasyonun (SSI) geliştirilmesine, ardından 1960'ların sonlarında orta ölçekli entegrasyonun (MSI) ve son olarak çok büyük ölçekli entegrasyonun (VLSI) gelişmesine yol açtı. 2008, milyarlarca transistörlü işlemcilerin ticari kullanım için mevcut olduğu yıldı.

Aşağıda, 2022 yılında elektroniğin ana alt alanlarının bir listesi bulunmaktadır:

Dijital elektronik

Analog elektronik

Mikroelektronik

Devre tasarımı

Entegre devreler

Güç elektroniği

Optoelektronik

Yarı iletken cihazlar

Gömülü sistemler

Ses elektroniği

Telekomünikasyon

Nanoelektronik

Biyoelektronik

Bir elektronik sistemin herhangi bir parçası, ister aktif ister pasif olsun, elektronik sistemin bir bileşeni olarak kabul edilebilir. Belirli bir görevi yerine getirebilen bir elektronik devre üretmek için, önce bireysel bileşenlerinin bir araya getirilmesi gerekir. Bu genellikle bileşenlerin baskılı devre kartına (PCB) lehimlenmesiyle gerçekleştirilir. Tek tek bileşenler paketlenebilir veya entegre devreler oluşturmak için daha karmaşık gruplar halinde birlikte paketlenebilirler. Kondansatörler, indüktörler ve dirençler gibi elektronik bileşenler pasif bileşenlere örnektir. Öte yandan aktif elektronik bileşenler, elektron seviyesinde akım akışını düzenleyen transistörler ve tristörler gibi yarı iletken cihazları içerir.

Analog ve dijital, bir elektronik devrenin işlevselliğini kategorize etmek için kullanılabilecek iki kategoridir. Bu devre biçimlerinden biri veya her ikisi de tek bir cihaza dahil edilebilir veya cihaz ikisinin bir kombinasyonundan oluşabilir. İşlemlerinin çoğu dijital formatlara dönüştürüldükçe, analog devreler modern elektronikte giderek daha az kullanım alanı bulmaktadır.

Radyo alıcıları gibi analog sinyalleri kullanan elektronik cihazların büyük çoğunluğu, yalnızca birkaç tür temel devrenin birçok permütasyonu kullanılarak monte edilir. Ayrık miktarlarda voltaj veya akım kullanan dijital devrelerin aksine, analog devreler bu miktarların sürekli bir spektrumunu kullanır.

Bir devre, tek bir bileşenden binlerce bileşeni içeren sistemlere kadar her şey olarak tanımlanabileceğinden, bu noktaya kadar icat edilen çeşitli analog devrelerin sayısı oldukça fazladır.

Mikserler, modülatörler ve diğer benzer bileşenler gibi analog devrelerde çeşitli doğrusal olmayan etkiler kullanılmasına rağmen, analog devreler sıklıkla doğrusal devreler olarak adlandırılır. Vakum tüpleri ve transistörlerin yanı sıra işlemsel amplifikatörler ve osilatörler kullanılarak üretilen amplifikatörler, analog devrelerin mükemmel örnekleridir.

Günümüz dünyasında, analog devreler, performansını artırmak için dijital veya hatta mikroişlemci teknolojisini kullanabilir. Tamamen analog devreler bugünün teknolojik dünyasında biraz nadirdir. Analog veya dijital terimlerinin yerine, karışık sinyal terimi genellikle bu tür devreleri ifade etmek için kullanılır.

Doğrusal ve doğrusal olmayan çalışma modları hem analog hem de dijital devrelerde bulunduğundan, iki devre türü arasındaki farkı söylemek her zaman kolay değildir. Karşılaştırıcılar, sürekli bir voltaj aralığında yer alan, ancak dijital devrelerin çalışma şekline benzer şekilde yalnızca iki değerden birini veren bir tür analog-dijital dönüştürücüdür. Benzer bir damarda, aşırı tahrikli bir transistörlü amplifikatör, temelde iki çıkış seviyesine sahip kontrollü bir anahtarın özelliklerini üstlenebilir. Bu özellikler şunları içerir: Aslında, birçok dijital devre gerçekten bu örneğe benzer analog devrelerin varyantları olarak uygulanmaktadır. Gerçek fiziksel dünyanın özelliklerinin çoğunun analog olduğu göz önüne alındığında, dijital etkiler ancak analog bileşenlerin davranışını kısıtlayarak elde edilebilir.

Dijital devreler, bir dizi ayrık voltaj değerine dayanan elektrik devreleridir. Boole cebirinin en yaygın fiziksel temsili dijital devre olarak adlandırılır ve dijital devreler tüm modern dijital bilgisayarların temelini oluşturur. Dijital devreleri tartışırken, dijital devre, dijital sistem ve mantık ifadeleri, mühendislerin büyük çoğunluğunun zihninde, eş anlamlı kavramlardır. Dijital devrelerin büyük çoğunluğu, 0 ve 1 olarak belirtilen iki voltaj seviyesinden oluşan ikili bir sistem uygular. 0 mantık değeri genellikle daha düşük bir voltaja sahip olacak ve Düşük olarak adlandırılacak, 1 mantık değeri ise Yüksek olarak anılacaktır. Öte yandan, bazı sistemler güncel olarak çalışırken, diğerleri 0 ın Yüksek i temsil ettiği bir tanım kullanır. Çoğu durumda, mantık tasarımcısı, işleri kendileri için kolaylaştırmak için tasarım sürecinden geçerken bu tanımları bir devreden diğerine çevirir. Seviyelerin 0 veya 1 olarak nasıl tanımlandığına dair bir kafiye veya neden yoktur.

Mantık üzerine üç aşamalı (üç durumlu) araştırma yapılmış ve bilgisayar prototipleri geliştirilmiştir.

Dijital devreler, çeşitli endüstriyel süreçleri düzenlemek için kullanılan bilgisayarlar, elektronik saatler ve programlanabilir mantık denetleyicileri gibi elektronik cihazların yapı taşlarıdır. Bunun bir başka örneği de dijital sinyal işlemcileri olacaktır.

Yapı taşları:

Metal oksit ve yarı iletkenlerden (MOSFET) yapılmış alan etkili transistör

Mantık kapıları

Toplayıcılar

Parmak arası terlik

Sayaç -ları

Kayd -eder

Çoğullayıcı

Schmitt tetikleyicileri

Son derece entegre makine ve ekipmanlar:

Bellek yongası

Mikroişlemciler

Mikrodenetleyiciler

Belirli bir uygulamaya uyarlanmış entegre devre (ASIC)

Dijital sinyal işlemcisi (DSP)

Sahada programlanabilir kapı dizisi (FPGA)

Sahada programlanabilir analog dizi (FPAA)

Çip üzerinde gömülü sistem (SOC)

Anlık bir arızayı önlemek ve uzun vadeli güvenilirliği artırmak için elektronik devre tarafından üretilen ısıyı uzaklaştırmak gerekir. Isı dağılımının çoğunluğu pasif iletim ve konveksiyon kullanılarak gerçekleştirilir. Hava soğutması için ısı emicilerin ve fanların kullanılmasının yanı sıra su soğutması gibi alternatif bilgisayar soğutma türlerinin kullanılmasıyla daha büyük bir dağılım sağlanabilir. Bu yöntemler, ısı enerjisinin aktarılabileceği üç farklı yoldan yararlanır: konveksiyon, iletim ve radyasyon.

Elektronik gürültü terimi, yararlı bir sinyalin üzerine bindirilen ve sinyalin bilgi içeriğini gizleme eğiliminde olan, arzu edilmeyen bozulmaları ifade eder. Bir devre tarafından oluşturulabilecek sinyal bozulması, gürültü ile aynı şey değildir. Elektrik devrelerinde her zaman bir miktar gürültü vardır. Devrenin çalışma sıcaklığı, elektromanyetik veya termal aktiviteden kaynaklanmış olabilecek üretilen gürültü miktarını azaltmak için düşürülebilir. Atış gürültüsü gibi diğer gürültü biçimleri, altta yatan fiziksel özelliklerinin getirdiği kısıtlamalar nedeniyle ortadan kaldırılamaz.

Elektronik çalışması, matematiksel ilkelerin kullanılmasını gerektirir. Elektronikte ustalık kazanmak için, devre analizinde yer alan matematikte ustalık kazanmak gerekir.

Belirli bir düğümdeki voltaj veya bir ağın belirli bir dalından akan akım gibi bilinmeyen değişkenlere sahip doğrusal sistemleri çözme tekniklerinin incelenmesi, devre analizi olarak bilinir. SPICE devre simülatörü, bu özel amaç için tipik bir analitik araçtır.

Elektromanyetik alan teorisinin incelenmesi ve anlaşılması da elektronik konusu için çok önemlidir.

Laboratuvarlarda yapılan deneyler, elektroniğin arkasındaki teorinin karmaşık doğası nedeniyle elektrikli cihazlar için tasarım sürecinin önemli bir bileşenidir. Bu deneyler, mühendisin tasarımını test etmek veya doğrulamak ve yapılmış olabilecek kusurları bulmak amacıyla gerçekleştirilir. Geleneksel olarak, elektronik laboratuvarları elektrikli cihazları ve ekipmanları barındıran fiziksel yerler olmuştur. Bununla birlikte, daha son yıllarda, elektronik laboratuvarları için simülasyon yazılımının kullanımına doğru bir kayma olmuştur. Bu yazılımın bazı örnekleri CircuitLogix, Multisim ve PSpice'dir.

Günümüzün elektronik mühendisleri, güç kaynağı, yarı iletkenler (transistörler gibi yarı iletken cihazları ifade eder) ve entegre devreler gibi prefabrik yapı taşlarını kullanarak devreler tasarlama yeteneğine sahiptir. Elektronik tasarım otomasyon yazılımı kategorisine girdiği düşünülen programlar, şematik yakalama için programları ve baskılı devre kartı tasarımı için programları içerir. NI Multisim, Cadence (ORCAD), EAGLE PCB ve Schematic, Mentor (PADS PCB ve LOGIC Schematic), Altium (Protel), LabCentre Electronics (Proteus), gEDA, KiCad ve daha birçok isim elektronik tasarım otomasyonu (EDA) yazılımı alanında iyi bilinmektedir.

Tarih boyunca, bileşen parçalarının birleştirilmesi için çok çeşitli yaklaşımlar kullanılmıştır. Örneğin, elektroniğin ilk günlerinde, devreleri yapmak için genellikle noktadan noktaya kablolama kullanıldı ve bileşenler tipik olarak ahşap breadboard'lara tutturuldu. Kordon ağacı kullanarak inşaat ve nesneleri telle sarmak iki başka yaklaşımdı. Günümüz elektroniklerinin çoğu, FR4 veya daha ucuz (ancak daha az dayanıklı) Sentetik Reçine Gümrüklü Kağıt (SRBP, Paxoline / Paxolin (ticari markalar) ve FR2 olarak da bilinir) gibi malzemelerden yapılmış baskılı devre kartları ile inşa edilmiştir. yüzeyinin kahverengi rengiyle tanımlanabilir. Son yıllarda, elektronik montajla ilgili sağlık ve çevresel riskler, özellikle Avrupa'da satılacak ürünler için giderek daha fazla dikkat çekmektedir.

Cep telefonları ve bilgisayarlar gibi sofistike elektronik cihazların ve sistemlerin ortaya çıkardığı çok disiplinli tasarım zorlukları, elektronik sistem tasarımı alanının odak noktasıdır. Konu, bir elektronik sistemin tasarımı ve geliştirilmesinden (yeni ürün geliştirme) doğru çalışmasının, hizmet ömrünün ve faydalı ömründen sonra bertaraf edilmesinin güvencesine kadar çok çeşitli konuları kapsamaktadır. Bu nedenle, elektronik sistemlerin tasarımı, kullanıcı tarafından belirtilen ihtiyaçları karşılamak için karmaşık elektronik cihazların tanımlanması ve tasarlanması sürecidir.

Aşağıdakiler, elektrikli bileşenlerin montajı için en yaygın yöntemlerden bazılarıdır:

Bir geçiş deliği (Pin-Through-Hole olarak da bilinir), pimlerin içinden geçmesine izin veren bir deliktir.

Yüzeye montaj

Şasi montajı

Raf montajı

LGA/BGA/PGA soketi

Elektronik endüstrisini oluşturan birkaç alt endüstri vardır. Yarı iletken endüstrisi sektörü, genel elektronik endüstrisinin arkasındaki birincil motivasyon faktörüdür,

{Bölüm 2'yi Sonlandır }

Bölüm 3: Elektronik osilatör

Elektronik osilatör, periyodik, salınımlı bir elektronik sinyal oluşturan bir devredir. Bu sinyal çoğunlukla bir sinüs dalgasıdır, ancak aynı zamanda bir kare dalga veya üçgen dalga da olabilir.

Osilatörler genellikle gönderdikleri sinyalin frekansına göre sınıflandırılır:

Elektronik osilatör, düşük frekanslı bir osilatör veya kısaca LFO olarak adlandırılır. Bu tür bir osilatör, yaklaşık 20 Hz'den daha düşük bir frekans üretir. Bu ifade öncelikle ses sentezi alanında kullanılır ve bir ses frekansı osilatörünü bir ses sentezi osilatöründen ayırt etmek için kullanılır.

Bir ses osilatör, 16 hertz'den 20 kilohertz'e kadar uzanan sesli spektrumda frekanslar üretir.

RF osilatör, yaklaşık 100 kHz ila 100 GHz arasında değişen radyo frekansı (RF) spektrumunda sinyaller üreten bir cihazdır. İfadenin şu anda DC-DC buck dönüştürücülerine atıfta bulunmak için daha sık kullanılmasına rağmen.

Doğrusal veya harmonik osilatör ve doğrusal olmayan veya gevşeme osilatör, elektrikli cihazlarda bulunabilecek iki ana osilatör çeşididir.

Kristal osilatörler çağdaş elektronikte son derece yaygındır ve 32 kHz ila 150 MHz arasında değişen frekanslar üretebilir. 32 kHz frekanslı kristaller tipik olarak zaman tutmak için kullanılırken, daha yüksek frekanslı kristaller tipik olarak saat üretimi ve RF uygulamaları için kullanılır.

Sinüzoidal çıkış harmonik veya doğrusal osilatör tarafından üretilir. İki farklı çeşidi vardır:

Transistör veya işlemsel amplifikatör gibi bir elektronik amplifikatör, bir geri besleme döngüsünde birleştiğinde, en yaygın doğrusal osilatör türüdür. Bu tip osilatör, pozitif geri bildirim üretmek için çıkışının frekans seçici bir elektronik filtre aracılığıyla girişine geri beslenmesini sağlar. Amplifikatöre giden güç kaynağını ilk kez açtıktan sonra, devredeki elektriksel gürültü sıfır olmayan bir sinyal üretecek ve bu da salınımların başlamasına neden olacaktır. Gürültü, döngünün etrafında ilerlerken tek bir frekansta bir sinüs dalgası üzerinde çok hızlı bir şekilde birleşene kadar yükseltilir ve filtrelenir.

Geri besleme döngüsünde kullanılan frekans seçici filtre türü, geri besleme osilatör devrelerini kategorilere ayırmak için kullanılabilir:

RC osilatör içeren bir devredeki filtre, bir direnç ve kapasitör ağından yapılır. Çoğu zaman, RC osilatörleri, duyulabilir spektrumda bulunanlar gibi daha düşük frekanslar oluşturmak için kullanılır. Faz kaydırmalı osilatör ve Wien köprü osilatörünün her ikisi de RC osilatörlerini içeren yaygın devre türlerine örnektir. İndüktör ve direnç filtreleri kullanan LR osilatörleri de mevcuttur; Bununla birlikte, daha düşük frekanslarda kullanıma uygun bir değere ulaşmak için gerekli olan bir indüktörün boyutu nedeniyle çok daha az sıklıktadırlar.

Birbirine bağlanan ve rezonatör olarak işlev gören bir indüktör (L) ve bir kondansatör (C), bir LC osilatör devresinde filtre görevi gören ayarlanmış devreyi oluşturur. Bu tür devrelere bazen tank devresi denir. Clapp devrelerine ek olarak.

Piezoelektrik kristal, bir kristal osilatör örneğinde (genellikle bir kuvars kristali) devrenin filtresi olarak işlev görür.

Doğrusal osilatörler, magnetron tüpleri, tünel diyotları, IMPATT diyotları ve Gunn diyotları gibi negatif dirence sahip tek portlu (iki terminal) cihazlar kullanılarak inşa edilebilir. Transistörler ve işlemsel yükselteçler gibi iki portlu yükseltici aktif elemanlar kullanan yukarıda açıklanan geri besleme osilatörlerine ek olarak, yukarıda açıklanan geri besleme osilatörleri kullanılarak doğrusal osilatörler de oluşturulabilir. Yüksek frekanslarda, genellikle mikrodalga aralığında ve daha yüksek hızlarda, geri besleme osilatörleri, geri besleme devresindeki ciddi faz kayması nedeniyle zayıf çalışır. Bu nedenle negatif dirençli osilatörler tipik olarak bu frekanslarda geri besleme osilatörleri yerine kullanılır.

LC devresi, kristal veya boşluk rezonatörü gibi bir rezonans devresi, negatif dirençli osilatörler oluşturmak için negatif diferansiyel dirence sahip bir cihaza bağlanır. Ek olarak, gerekli enerjiyi vermek için bir DC önyargı voltajı eklenir. Etkinleştirilirse, bir rezonans devresi enerjiyi elektronik salınımlar şeklinde depolayabilir; Ancak, elektrik direncinin ve diğer kayıpların varlığı nedeniyle, salınımlar sönümlenir ve sonunda sıfıra kadar ölür. Bir rezonans devresi kendi başına neredeyse bir osilatördür. Rezonatörün iç kayıp direnci pozitif bir değere sahiptir, ancak aktif cihazın negatif direnci bu değeri iptal eder, böylece sönümleme olmadan bir rezonatör üretir ve rezonans frekansında kendiliğinden sürekli salınımlar oluşturmasına neden olur.

Negatif dirençli osilatör modeli, diyotlar gibi tek portlu cihazlarla sınırlı değildir; transistörler ve tüpler gibi iki portlu yükselteç cihazlarına sahip geri besleme osilatör devreleri de negatif dirence sahiptir. Tek portlu cihazlar, negatif dirence sahip olabilecek tek elektronik bileşen türü değildir.

Aşağıdakiler, çeşitli harmonik osilatör devrelerinden sadece birkaçının bir listesidir:

Armstrong osilatör, aka Meissner osilatör

Clapp osilatör

Colpitts osilatör

çapraz bağlı osilatör

Dynatron osilatör

Hartley osilatör

Opto-elektronik osilatör

Delme osilatör

Faz kaydırmalı osilatör

Robinson osilatör

Tri-tet osilatör

Vackář oscillator

Viyana köprü osilatör

Gevşeme osilatör olarak da bilinen doğrusal olmayan bir