Промышленная электроника что это такое

Введение в предмет

Основы промышленной электроники

По дисциплине

Краткий конспект лекций

Специальность: 2-36 03 31 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования»

Программой предмета «Основы промышленной электроники» пред­усматривается изучение учащимися устройства, принципа действия, па­раметров и характеристик радиоэлементов и электронных приборов, аналоговых и цифровых устройств обработки сигналов, приборов отображения информации, преобразователей электрической энергии и других типовых узлов, приме­няемых в системах управления производственными процессами.

В результате изучения предмета учащиеся должны знать:

— важнейшие направления развития и применения промышленной электроники;

— устройство, принцип действия, схемное обозначение, характери­стики, область применения элементов электронных устройств, полупроводниковых и фотоэлектрических приборов, интегральных микросхем, приборов для отображения инфор­мации;

— принципы построения типовых узлов, применяемых в автоматике, преобразовательной и вычислительной технике;

— пути повышения надежности функционирования устройств с ис­пользованием промышленной электроники.

Учащиеся должны уметь:

— собирать схемы для проведения лабораторных работ и выполнять эксперименты по исследованию электронных приборов и устройств;

— обрабатывать результаты лабораторных исследований, анализи­ровать их;

— пользоваться контрольно-измерительными приборами, инстру­ментами при проведении лабораторных работ с учетом требований тех­ники безопасности;

— пользоваться технической и справочной литературой.

Изучение предмета основывается на знаниях, полученных учащи­мися по общеобразовательным предметам, а также по предметам «Тео­ретические основы электротехники», «Электротехнические материалы”, «Электрические измерения».

В свою очередь данный предмет является базой для изучения про­филирующих предметов, выполнения курсового и дипломного проек­тов.

Электроника охватывает обширный раздел науки и техники, связанный с изучением и использованием различных физических явлений, а также разработкой и применением устройств, основанных на протекании электрического тока в вакууме, газе и твердом теле.

Промышленная электроника является одним из направлений технической электроники, которое связано с применением электронных приборов и устройств в промышленности, на транспорте, в электроэнергетике.

В промышленную электронику входят:

1) информационная электроника, к которой относятся электронные системы и устройства, связанные с измерением, контролем и управлением промышленными объектами и технологическими процессами;

2) энергетическая электроника (преобразовательная техника), связанная с преобразованием вида электрического тока для целей электропривода, электрической тяги, электротермии, электроэнергетики.

Электронные приборы можно разделить на три группы:

1) электровакуумные – используются явления, связанные с движением электронов в вакууме;

3) полупроводниковые– основаны на свойствах полупроводниковых материалов.

Промышленная электроника постоянно развивается. Это определяется в первую очередь непрерывным совершенствованием ее элементной базы. Элементная база промышленной электроники прошла несколько этапов развития.

Начало развития промышленной электроники было положено созданием электровакуумных и газоразрядных приборов. Низкая надежность, сложность эксплуатации, большая потребляемая мощность, громоздкость реализации явились в последующем тормозящими факторами расширения областей применения электроники. Электровакуумные приборы в настоящее время находят ограниченное применение в промышленной электронике, а газоразрядные приборы используются преимущественно в виде элементов индикации.

Современный этап развития информационной электроники характеризуется широким использованием компонентов микроэлектроники – аналоговых и цифровых интегральных микросхемам, микропроцессоров, микроконтроллеров и д.р.

Развитие энергетической электроники стимулируется всевозрастающим требованием повышения удельного веса электроэнергии, потребляемой на постоянном токе и на переменном токе нестандартной частоты, а также непрерывным совершенствованием элементной базы (увеличением единичной мощности силовых полупроводниковых приборов, улучшением их динамических показателей, появлением приборов новых типов).

На сегодняшний день электроника также делится на аналоговую и цифровую, причем последняя практически по всем позициям вытеснила аналоговую.

Аналоговая электроника изучает устройства, формирующие и обрабатывающие непрерывные во времени сигналы.

Цифровая электроника использует дискретные во времени сигналы, выраженные чаще всего в цифровой форме.

На сегодняшний день практически не осталось областей деятельности человека, в которые бы не проникла электроника.

Источник

Глава 11. ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

11.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Электроника — область науки и техники, изучающая электрофизические явления в вакууме, газе, твердом теле и на границе сред; приборы и системы, основанные на этих явлениях.

Современная электроника, опираясь на достижения в различных областях знаний, в свою очередь, обогащает и способствует развитию других наук и производств, вооружая их новыми техническими средствами и методами. Электроника оказывает существенное влияние на жизнь человека, его образ мышления и поведение, на состояние среды обитания.

Можно рассматривать и характеризовать электронику в различных аспектах. Первый из этих аспектов предполагает рассмотрение электроники как части фундаментальной науки — физики. Электроника — это наука, изучающая взаимодействие заряженных частиц между собой, с электромагнитными полями и с веществом. Эта часть науки решает теоретические проблемы и задачи экспериментальных исследований. Второй аспект подразумевает область техники, включающую прикладные применения названного взаимодействия потоков заряженных частиц между собой, с электромагнитными полями и с веществом. Поэтому в качестве содержательного термина используется понятие «электронная техника».

Электроника как фундаментальная наука и ее прикладной аспект развивались в непрерывном взаимодействии. Результат тонкого физического эксперимента в короткий срок приводил к созданию и серийному выпуску нового класса электронных приборов. В свою очередь, электронные приборы позволили реализовать методы наблюдения, измерения процессов в микромире, неосуществимые иными средствами.

Электроника как наука зародилась на рубеже XIX и XX столетий. Ее предметом и по сей день является прежде всего изучение законов взаимодействия свободных и связанных электронов и других заряженных частиц между собой и с электромагнитными полями; разработка принципов, методов и технологий создания электронных приборов, использующих эти взаимодействия для преобразования электромагнитной энергии в собственном рабочем объеме прибора и заполняющей его среде для обеспечения требуемых условий и результатов функционирования. Во второй половине XX в. с большей или меньшей степенью условности оформились три основных направления электроники как науки: электровакуумная (включая плазменную); твердотельная (полупроводниковая); квантовая электроника.

Электроника как область техники решает вопросы создания на основе электронных приборов аппаратуры, систем и комплексов различных видов и поколений для выполнения функциональных задач в многочисленных разветвлениях энергетики, радиотехники, информатики; технологии разработки и производства различной вещественной и информационной продукции; доведения ее до потребителей; прогнозирования и оценки результатов (в том числе побочных) этого потребления и предотвращения (а то и ликвидации) нежелательных последствий.

В зависимости от степени развитости той или иной сферы науки, производства и применения, от доминирующего предназначения и специфичности условий, от удобства классификации, изучения, описания и преподавания, наконец, просто от складывающегося восприятия понятий (в том числе на бытовом уровне) уже появилось и продолжает появляться множество производных терминов от термина «электроника».

Эти производные более или менее адекватно отражают:

частные направления в собственно электронной науке и технике, например: катодная электроника, СВЧ-электроника, микроэлектроника, функциональная электроника, криоэлектроника, релятивистская электроника и т.д.;

доминирующий признак, объединяющий разнообразные направления электронной науки и техники (например, радиоэлектроника);

особую область применения, например: космическая электроника, авиационная электроника (авионика), бытовая электроника и пр.

Особое место по распространенности, профессиональному уровню, степени влияния на другие области техники и производства, развитию различных структур занимает промышленная электроника. Промышленная электроника как направление электронной техники зародилась в 40-х годах XX в. Ее появление было своего рода велением времени и неслучайно соответствующие направления с их проблематикой и терминологией появились на разных языках в технической литературе различных стран.

В последние годы определились три основных направления промышленной электроники: энергетическая (силовая) электроника (преобразование электрической энергии), информационная электроника (электронные средства получения информации, ее преобразования, отображения, использования в управлении), технологическая электроника (воздействие на вещество потоками частиц, электромагнитным излучением).

Впервые содержание промышленной электроники было сформулировано основателем кафедры промышленной электроникой МЭИ И.Л. Кагановым в 1947 г. За прошедшие десятилетия по этой дисциплине были подготовлены тысячи специалистов. Помимо МЭИ кафедры промышленной электроники существуют и готовят специалистов более чем в 20 вузах России и бывших республик Советского Союза. Само понятие промышленной электроники оказалось динамичным, и его содержание изменяется с каждым новым шагом технического прогресса.

В 60-х годах, термин «промышленная электроника» получил более широкое содержательное наполнение, охватывающее преобразовательные электронные устройства и источники электропитания (с соответствующими схемотехническими элементами, электровакуумными и полупроводниковыми приборами), а также информационные системы для электроэнергетики, технологии и управления промышленными объектами.

Промышленная электроника в вышеприведенном ее понимании охватывает все отрасли промышленности. Доминирующими направлениями в ее развитии являются:

1) преобразование тока промышленной (50 Гц) или иной частоты в постоянный (выпрямление) и преобразование постоянного тока в переменный с заданной частотой (инвертирование), а также преобразование переменного тока одной частоты в переменный ток иной частоты;

2) электропитание (вторичные источники) любых промышленных, в том числе радиотехнических, установок с выполнением регулирующих, стабилизирующих, защитных, коммутирующих и других функций; управляемый энергообмен между различными источниками энергии (например, сеть и солнечная батарея) либо между источниками и накопителями энергии (например, сеть и конденсаторная батарея); первое и второе направления объединяют названием «силовая (энергетическая) электроника»;

3) электронные средства систем управления, регулирования, контроля, сбора и отображения информации о состоянии промышленных объектов. В последние годы в связи с широким распространением промышленных микроконтроллеров электронные средства управления включают в себя комплекс аппаратных и программных средств; это направление называют «информационной электроникой»;

4) создание установок и устройств, обеспечивающих технологическое воздействие на материалы, детали машин, биологические и другие объекты и среды за счет использования потоков электронов и ионов, потоков электромагнитного излучения, включая излучение оптического диапазона (в том числе лазерного); это направление называют «технологической электроникой».

Несмотря на всю условность такого подхода, он достаточно полно отражает области применения промышленной электроники и в значительной мере ее элементную базу — электровакуумные (включая газоразрядные) и полупроводниковые электронные приборы, электронные источники, генерирующие потоки заряженных частиц и электромагнитные излучения (включая высокочастотные (ВЧ), ультравысокочастотные (УВЧ), сверхвысокочастотные (СВЧ) и излучения оптического диапазона).

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

4.3. Молекулярная электроника

4.3. Молекулярная электроника При размышлениях о смене парадигмы в вычислительной технике и новых материалах на следующий период развития (его можно назвать посткремниевым) сразу вспоминается молекулярная электроника, которая постепенно становится нанотехнологической

6. ОХРАНА ТРУДА И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

6. ОХРАНА ТРУДА И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ В промышленную безопасность входят мероприятия по созданию наиболее благоприятных условий для сохранения здоровья работников, исключения несчастных случаев и травматизма.Федеральная служба по технологическому надзору, ее

6.2. Промышленная безопасность при эксплуатации оборудования

6.2. Промышленная безопасность при эксплуатации оборудования 6.2.1. На все основное оборудование в обязательном порядке должны иметься паспорта. В них должны быть указаны устройство, назначение, техническая характеристика, требования безопасности при эксплуатации и

6.3 Промышленная безопасность при монтаже и ремонте оборудования

6.3 Промышленная безопасность при монтаже и ремонте оборудования 6.3.1. Рациональная организация рабочего места при монтаже и ремонте должна предусматривать их мобильность и соблюдение всех требований безопасности: свободные проходы, пути доставки деталей, инструментов и

6. ОХРАНА ТРУДА И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

6. ОХРАНА ТРУДА И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ В промышленную безопасность входят мероприятия по созданию наиболее благоприятных условий для сохранения здоровья работников, исключения несчастных случаев и травматизма.Местные органы Ростехнадзора в пределах возложенных

6.2. Промышленная безопасность при эксплуатации оборудования

6.2. Промышленная безопасность при эксплуатации оборудования 6.2.1. На все основное оборудование в обязательном порядке должны иметься паспорта. В них должны быть указаны устройство, назначение, техническая характеристика, требования безопасности при эксплуатации и

6.3. Промышленная безопасность при монтаже и ремонте оборудования

6.3. Промышленная безопасность при монтаже и ремонте оборудования 6.3.1. Рациональная организация рабочего места при монтаже и ремонте должна предусматривать их мобильность и соблюдение всех требований безопасности: свободные проходы, пути доставки деталей, инструментов

Часть 4 ЭЛЕКТРОНИКА И ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ В БТР

Часть 4 ЭЛЕКТРОНИКА И ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ В БТР День, когда мы узнаем, что такое электричество, вероятно, станет ещё более величайшим событием в летописи человечества, чем любое другое происшествие, отражённое в нашей истории. Придёт время, когда комфорт, возможно, даже само

§ 4.9 Лазеры и квантовая электроника

§ 4.9 Лазеры и квантовая электроника Никто не оспаривает тот факт, что я сделал первый лазер… Если они сделали это, то где же тогда, чёрт возьми, их лазер? Теодор Мейман об учёных-кванторелятивистах Лазеры стали важнейшей составляющей современной науки, техники и быта.

11. КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА И ОПТОЭЛЕКТРОНИКА

11. КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА И ОПТОЭЛЕКТРОНИКА В этой главе вас ожидает рассказ о видимых и невидимых лучах, о светящихся кристаллах, о красном луче, позволяющем разговаривать тысяче человек, и о тоненькой ниточке, по которой все сказки «Тысячи и одной ночи» можно передать

12. КОСМИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

12. КОСМИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА В этой главе мы не будем обращаться к истории, поскольку космическая эра продолжается всего три десятилетия, а расскажем о том, как радиоэлектроника, которой стало тесно на огромной Земле, завоевывает просторы Солнечной системы. О том, как

2.15. Техника безопасности и промышленная санитария при литейных работах

2.15. Техника безопасности и промышленная санитария при литейных работах Она подразделяется на правила ТБ до начала работы и во время работы.Начинается все с самого простого. До начала литейных работ необходимо надеть и привести в порядок рабочую одежду, осмотреть рабочее

11.2. СИЛОВАЯ (ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ) ЭЛЕКТРОНИКА

11.2. СИЛОВАЯ (ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ) ЭЛЕКТРОНИКА 11.2.1. ПЕРВЫЕ РТУТНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ Силовая электроника была и остается наиболее энергоемким направлением развития промышленной электроники. Функции этого направления — регулируемое преобразование электрической энергии.

11.3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

11.3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА Под технологической электроникой обычно понимается совокупность методов и средств для создания и использования электронных и ионных пучков или электромагнитных волн с целью непосредственного воздействия на объект, подвергающийся

11.4. ИНФОРМАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

11.4. ИНФОРМАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА Разработка информационных средств производилась структурами, для которых промышленные устройства были побочным продуктом, основные лежали в оборонной сфере. Это затрудняет восстановление исторических данных о творцах новой техники в

Источник

Промышленная электроника

Электроника изучает принцип действия, устройство и применение электронных, ионных и полупроводниковых приборов.

Электроника что это такое

Электронными называются приборы, в которых явление тока связано с движением только электронов, при наличии в приборах высокого вакуума, исключающего возможность столкновения их с атомами газа. К этой группе приборов относятся, например, двух- и трехэлектродные электронные лампы, некоторые фотоэлементы, электроннолучевые трубки и др.

Электронные приборы применяются в выпрямителях, усилителях, генераторах, приемных устройствах высокой частоты, а также в автоматике, телемеханике, измерительной и вычислительной технике.

Ионными называются приборы, в которых явление тока связано с движением электронов и ионов, полученных при ионизации газа или паров ртути летящими электронами. К ним относятся газотроны, тиратроны, ртутные вентили и др. в современное время их заменили на антологичные по свойствам и действиям радиокомпонентами, в свою очередь они имеют более меньшие размеры и более высокие показатели в сравнении с предыдущими приборами.

Ионные приборы отличаются от электронных значительной инерцией вследствие огромной массы иона по сравнению с массой электрона. Поэтому ионные приборы применяются в установках с частотой, не превышающей нескольких килогерц, в выпрямителях средней и большой мощности, в схемах автоматического управления механизмами и др. Полупроводниковыми называются приборы, в которых. ток создается движением электронов и дырок и используются некоторые особенности полупроводников.

За последний период непрерывно растет применение полупроводниковых приборов вследствие ряда преимуществ их перед электронными и ионными приборами. Главные из них: малый расход энергии, малые размеры, вес и стоимость, значительная механическая прочность, большой срок службы и простота эксплуатации. В ряде областей радиотехники, энергетики, автоматики, телемеханики и вычислительной техники полупроводниковые приборы с успехом вытеснили электронные и ионные приборы.

Статья на тему Промышленная электроника

Похожие страницы:

Понравилась статья поделись ей

Источник

Промышленная электроника

Вы будете перенаправлены на Автор24

Отрасли промышленной электроники

Промышленная электроника – это часть электроники, которая занимается использованием полупроводниковых, ионных и электронных устройств в промышленности.

Промышленная электроника делится на две обширные области:

Высокая скорость и сложность процессов в энергосистемах требует активного внедрения электронно-вычислительных машин, связанных со сложными электронными устройствами, для управления и расчета режима их работы. Современные полупроводниковые преобразователи представляют собой один из основных элементов нагрузочных сетей, таким образом они определяют режим работы всей сети в целом. Электронные устройства являются сложными компонентами электромеханических и энергетических установок, поэтому для их разработки привлекаются высококвалифицированные специалисты в области автоматики, вычислительной техники и промышленной электроники.

Направления развития промышленной электроники

Доминирующими направлениями в развитии промышленной электроники являются:

Готовые работы на аналогичную тему

Полупроводниковые приборы и оптоэлектроника

В современной промышленной электронике наиболее широкое распространение получили полупроводниковые приборы, имеющие следующие преимущества: долговечность, высокий коэффициент полезного действия, высокая степень надежность, а также малые масса и габариты. Одно из основных направлений развития полупроводниковой электроники является интегральная микроэлектроника. В больших интегральных схемах может содержаться несколько сот тысяч элементов (диоды, транзисторы и т.п.), а их размеры при этом могут составлять 2-3 микрометра. Высокая скорость действия больших интегральных схем способствовала быстрому развитию микрокомпьютеров и микропроцессоров.

Оптоэлектроника – это раздел электроники, который занимается использованием электрических и оптических средств передачи, обработки и хранения данных.

Оптоэлектроника охватывает исследования взаимодействия между электронами твердых тел и других субстанций с электромагнитными полями оптического диапазона (длина волны от 1 нанометра до 1 миллиметра). Основными направлениями ее развития являются преобразование электрической энергии в оптическую (или наоборот) или использование оптических сигналов в качестве носителей информации. По назначению оптоэлектронные устройства делятся на устройства для изоляции электрических цепей (оптопары), для преобразования света в электрический ток (фотодиоды, фототиристоры, фоторезисторы, фотоэлектронные умножители и т.п.), для преобразования электрического тока в свет (светодиоды, лазеры и т.п.).

Источник

Забродин Ю.С. Промышленная электроника

Забродин Ю.С. Промышленная электроника

Предисловие

«Промышленная электроника» относится к числу наиболее важных курсов для подготовки современных инженеров — электриков, электромехаников, злектроэнергетиков и инженеров других электротехнических специальностей. В этом курсе, сгоящем в учебных планах указанных специальностей почти сразу за курсом «Теоретические основы электротехники», будущие специалисты изучают: основные типы приборов и схем, используемых в электронике; принцип действия и особенности линейных, импульсных и цифровых устройств для обработки сигналов в электронных системах управления и отображения информации; принцип действия и особенности выпрямителей, инверторов и других преобразователей электрической энергии, применяемых в электроприводе, электрической тяге, элекrротехнологии, электроэнергетике и т. д. Даже из этого краткого общего перечня видно, что промышленная электроника является базой дальнейшего прогресса, в частности основой автоматизации многих областей промышленности, транспорта и энергетики.

В то же время для большинства перечисленных специальностей промышленную электронику можно отнести скорее к общеинженерным, чем к специальным дисциплинам. Из этого следует, что главная цель данного курса — не столько научить студента разрабатывать те или иные функционально законченные электронные устройства (изучение электроники в таком объеме предусмотрено для подготовки инженеров соответствующего профиля в рамках специальности «Промышленная электроника»), сколько научить его понимать принцип действия этих устройств, уметь грамотно эксплуатировать их и формулировать задание на разработку нового устройства. Это и отражено в названиях указанной дисциплины «Промышленная электроника (общий курс)» или «Основы электроники», под которыми она значится в учебных планах большинства электротехнических специальностей.

Предлагаемый учебник написан в соответствии с действующими типовыми программами по курсу «Промышленная электроника» для ряда специальностей.

При написании учебника по этому курсу автор неизбежно сталкивается с трудной задачей, обусловленной, с одной стороны, разнообразием и быстрым развитием современных электронных устройств, существенно различающихся назначением, принципом действия, уровнем мощности и иными признаками, с другой — ограниченным числом лекционных часов и соответственно ограниченным объемом книги.

Эти два фактора определяют и некоторое различие в программах данного курса для отдельных групп специальностей. Так, для спrцнальностей, связанных с системами управления и контроля (автоматизация энергосистем и релейная защита, энергетическая кибернетика и др.), повышенное внимание уделяется информационной электронике — усилителям, генераторам сигналов, логическим схемам, импульсной и цифровой технике, индикаторным приборам, электронным блокам питания аппаратуры. В то же время для таких специальностей, как автоматизированный электропривод, электрификация железнодорожного транспорта, электротермические установки, электрические сети и системы, электрические машины, более важны разделы силовой преобразовательной техники — выпрямители средней и большой мощности, ведомые сетью и автономные инверторы, преобразователи частоты и т.д.

Необходимость учета вcex этих факторов заставила несколько расширить объем учебника, чтобы обеспечить возможность выборочного использования материала в соответствии с конкретными требованиями тех или иных специальностей.

Источник