Controles De Vuelo Fluídicos: Aviación del futuro donde rodar y cabecear sin superficies de control

Por Fouad Sabry

Qué son los controles de vuelo fluídicos

El uso de un fluido para realizar operaciones analógicas o digitales de forma análoga a la que se realiza con dispositivos eléctricos se conoce como fluídica o lógica fluídica.

Cómo se beneficiará

(I) Perspectivas y validaciones sobre los siguientes temas:

Capítulo 1: Fluidos

Capítulo 2: Electrónica

Capítulo 3: Oscilador electrónico

Capítulo 4: Amplificador

Capítulo 5: Retroalimentación

Capítulo 6: Transistor

Capítulo 7: Tubo de vacío

Capítulo 8: Lógica transistor-transistor

Capítulo 9: Tetrode

Capítulo 10: Neumática

Capítulo 11: Ventilador

Capítulo 12: Lista de patentes de Nikola Tesla

Capítulo 13: Oscilador Hartley

Capítulo 14: Válvula de retención

Capítulo 15: Sistema de control de vuelo de la aeronave

Capítulo 16: Maquinaria hidráulica

Capítulo 17: Componente electrónico

Capítulo 18: Circuito electrónico

Capítulo 19: Válvula Tesla

Capítulo 20: Ingeniería electrónica

Capítulo 21: Glosario de ingeniería eléctrica y electrónica

(II) Respondiendo a las principales preguntas del público sobre los controles de vuelo fluídicos.

(III) Mundo real ejemplos para el uso de controles de vuelo fluídicos en muchos campos.

(IV) 17 apéndices para explicar, brevemente, 266 tecnologías emergentes en cada industria para tener una comprensión completa de 360 ​​grados de las tecnologías de controles de vuelo fluídicos.

Para quién es este libro

Profesionales, estudiantes de pregrado y posgrado, entusiastas, aficionados y aquellos que desean ir más allá del conocimiento básico o la información de cualquier tipo. de controles de vuelo fluídicos.

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 28 oct 2022

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Derechos de autor

Fluidic Flight Controls Copyright © 2022 por Fouad Sabry. Todos los derechos reservados.

Todos los derechos reservados. Ninguna parte de este libro puede ser reproducida en cualquier forma o por cualquier medio electrónico o mecánico, incluyendo sistemas de almacenamiento y recuperación de información, sin permiso por escrito del autor. La única excepción es por un revisor, que puede citar extractos cortos en una revisión.

Portada diseñada por Fouad Sabry.

Este libro es una obra de ficción. Los nombres, personajes, lugares e incidentes son productos de la imaginación del autor o se usan ficticiamente. Cualquier parecido con personas reales, vivas o muertas, eventos o lugares es completamente coincidencia.

Sobresueldo

Puede enviar un correo electrónico a [e-mail] con el asunto Fluidic Flight Controls: Future aviation where rolling and pitching without any control surfaces, y recibirá un correo electrónico que contiene los primeros capítulos de este libro.

Fouad Sabry

Visite el sitio web de 1BK en

www.1BKOfficial.org

Prefacio

¿Por qué escribí este libro?

La historia de escribir este libro comenzó en 1989, cuando era estudiante en la Escuela Secundaria de Estudiantes Avanzados.

Es notablemente como las escuelas STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas), que ahora están disponibles en muchos países avanzados.

STEM es un plan de estudios basado en la idea de educar a los estudiantes en cuatro disciplinas específicas: ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas, en un enfoque interdisciplinario y aplicado. Este término se usa típicamente para abordar una política educativa o una elección de currículo en las escuelas. Tiene implicaciones para el desarrollo de la fuerza laboral, las preocupaciones de seguridad nacional y la política de inmigración.

Había una clase semanal en la biblioteca, donde cada estudiante es libre de elegir cualquier libro y leer durante 1 hora. El objetivo de la clase es animar a los estudiantes a leer materias distintas al currículo educativo.

En la biblioteca, mientras miraba los libros en los estantes, noté libros enormes, un total de 5,000 páginas en 5 partes. El nombre del libro es La Enciclopedia de la Tecnología, que describe todo lo que nos rodea,desde el cero absoluto hasta los semiconductores, casi todas las tecnologías, en ese momento, se explicaban con ilustraciones coloridas y palabras simples. Comencé a leer la enciclopedia y, por supuesto, no pude terminarla en la clase semanal de 1 hora.

Así que convencí a mi padre para que comprara la enciclopedia. Mi padre compró todas las herramientas tecnológicas para mí al comienzo de mi vida, la primera computadora y la primera enciclopedia tecnológica, y ambas tienen un gran impacto en mí y en mi carrera.

He terminado toda la enciclopedia en las mismas vacaciones de verano de este año, y luego comencé a ver cómo funciona el universo y cómo aplicar ese conocimiento a los problemas cotidianos.

Mi pasión por la tecnología comenzó hace más de 30 años y aún así el viaje continúa.

Este libro es parte de La Enciclopedia de Tecnologías Emergentes, que es mi intento de dar a los lectores la misma experiencia increíble que tuve cuando estaba en la escuela secundaria, pero en lugar de las tecnologías del siglo 20, estoy más interesado en las tecnologías emergentes del siglo 21, las aplicaciones y las soluciones de la industria.

La Enciclopedia de Tecnologías Emergentes constará de 365 libros, cada libro se centrará en una sola tecnología emergente. Puede leer la lista de tecnologías emergentes y su categorización por industria en la parte de Próximamente, al final del libro.

365 libros para dar a los lectores la oportunidad de aumentar su conocimiento sobre una sola tecnología emergente todos los días en el transcurso de un período de un año.

Introducción

¿Cómo escribí este libro?

En cada libro de La Enciclopedia de las Tecnologías Emergentes, estoy tratando de obtener información de búsqueda instantánea y cruda, directamente de las mentes de las personas, tratando de responder a sus preguntas sobre la tecnología emergente.

Hay 3 mil millones de búsquedas en Google todos los días, y el 20% de ellas nunca se han visto antes. Son como una línea directa a los pensamientos de la gente.

A veces eso es '¿Cómo elimino el atasco de papel?'. Otras veces, son los miedos desgarradores y los anhelos secretos que solo se atreverían a compartir con Google.

En mi búsqueda por descubrir una mina de oro sin explotar de ideas de contenido sobre Fluidic Flight Controls, utilizo muchas herramientas para escuchar los datos de autocompletar de motores de búsqueda como Google, luego rápidamente saco cada frase y pregunta útil, la gente pregunta sobre la palabra clave Fluidic Flight Controls.

Es una mina de oro de conocimiento de las personas, que puedo usar para crear contenido, productos y servicios frescos y ultra útiles. La gente amable, como tú, realmente quiere.

Las búsquedas de personas son el conjunto de datos más importante jamás recopilado sobre la psique humana. Por lo tanto, este libro es un producto en vivo, y constantemente actualizado por más y más respuestas para nuevas preguntas sobre Controles de vuelo fluídico, hechas por personas, como usted y yo, que se preguntan sobre esta nueva tecnología emergente y les gustaría saber más sobre ella.

El enfoque para escribir este libro es obtener un nivel más profundo de comprensión de cómo las personas buscan en torno a Fluidic Flight Controls, revelando preguntas y consultas que no necesariamente pensaría en la parte superior de mi cabeza, y respondiendo estas preguntas en palabras súper fáciles y digeribles, y navegar por el libro de una manera directa.

Entonces, cuando se trata de escribir este libro, me he asegurado de que sea lo más optimizado y específico posible. El propósito de este libro es ayudar a las personas a comprender mejor y aumentar su conocimiento sobre Controles de vuelo fluídicos. Estoy tratando de responder a las preguntas de la gente lo más cerca posible y mostrando mucho más.

Es una manera fantástica y hermosa de explorar preguntas y problemas que tienen las personas y responderlos directamente, y agregar perspicacia, validación y creatividad al contenido del libro, incluso lanzamientos y propuestas. El libro descubre áreas ricas, menos concurridas y, a veces, sorprendentes de demanda de investigación que de otro modo no alcanzaría. No hay duda de que, se espera que aumente el conocimiento de las mentes de los lectores potenciales, después de leer el libro utilizando este enfoque.

He aplicado un enfoque único para hacer que el contenido de este libro sea siempre fresco. Este enfoque depende de escuchar las mentes de las personas, mediante el uso de las herramientas de escucha de búsqueda. Este enfoque me ayudó a:

Conozca a los lectores exactamente donde están, para que pueda crear contenido relevante que toque la fibra sensible y genere una mayor comprensión del tema.

Mantén mi dedo firmemente en el pulso, para que pueda obtener actualizaciones cuando la gente hable sobre esta tecnología emergente de nuevas maneras y monitorear las tendencias a lo largo del tiempo.

Descubra tesoros ocultos de preguntas que necesitan respuestas sobre la tecnología emergente para descubrir ideas inesperadas y nichos ocultos que aumentan la relevancia del contenido y le dan una ventaja ganadora.

El bloque de construcción para escribir este libro incluye lo siguiente:

(1) He dejado de perder el tiempo en ideas viscerales y conjeturas sobre el contenido deseado por los lectores, llené el contenido del libro con lo que la gente necesita y dije adiós a las infinitas ideas de contenido basadas en especulaciones.

(2) He tomado decisiones sólidas, y he tomado menos riesgos, para obtener asientos de primera fila para lo que la gente quiere leer y quiere saber, en tiempo real, y usar los datos de búsqueda para tomar decisiones audaces, sobre qué temas incluir y qué temas excluir.

(3) He simplificado mi producción de contenido para identificar ideas de contenido sin tener que examinar manualmente las opiniones individuales para ahorrar días e incluso semanas de tiempo.

Es maravilloso ayudar a las personas a aumentar su conocimiento de una manera directa simplemente respondiendo a sus preguntas.

Creo que el enfoque de escribir este libro es único, ya que recopila y rastrea las preguntas importantes que hacen los lectores en los motores de búsqueda.

Reconocimientos

Escribir un libro es más difícil de lo que pensaba y más gratificante de lo que podría haber imaginado. Nada de esto hubiera sido posible sin el trabajo realizado por prestigiosos investigadores, y me gustaría reconocer sus esfuerzos para aumentar el conocimiento del público sobre esta tecnología emergente.

Dedicación

Para los iluminados, los que ven las cosas de manera diferente y quieren que el mundo sea mejor, no les gusta el status quo o el estado existente. Puedes estar demasiado en desacuerdo con ellos, y puedes discutir con ellos aún más, pero no puedes ignorarlos, y no puedes subestimarlos, porque siempre cambian las cosas ... Empujan a la raza humana hacia adelante, y mientras algunos pueden verlos como locos o aficionados, otros ven genios e innovadores, porque los que están lo suficientemente iluminados como para pensar que pueden cambiar el mundo, son los que lo hacen, y llevan a la gente a la iluminación.

Epígrafe

El uso de un fluido para llevar a cabo operaciones analógicas o digitales de manera análoga a la que se lleva a cabo con dispositivos eléctricos se conoce como fluidos o lógica fluídica.

Tabla de contenidos

Derechos de autor

Sobresueldo

Prefacio

Introducción

Reconocimientos

Dedicación

Epígrafe

Tabla de contenidos

Capítulo 1: Fluídica

Capítulo 2: Electrónica

Capítulo 3: Oscilador electrónico

Capítulo 4: Amplificador

Capítulo 5: Comentarios

Capítulo 6: Transistor

Capítulo 7: Tubo de vacío

Capítulo 8: Lógica del transistor

Capítulo 9: Tetrode

Capítulo 10: Neumática

Capítulo 11: Ventilador

Capítulo 12: Lista de patentes de Nikola Tesla

Capítulo 13: Oscilador Hartley

Capítulo 14: Válvula de retención

Capítulo 15: Sistema de control de vuelo de aeronaves

Capítulo 16: Maquinaria hidráulica

Capítulo 17: Batería atómica

Capítulo 18: Circuito electrónico

Capítulo 19: Válvula Tesla

Capítulo 20: Ingeniería electrónica

Capítulo 21: Glosario de ingeniería eléctrica y electrónica

Epílogo

Sobre el autor

Próximamente

Apéndices: Tecnologías emergentes en cada industria

Capítulo 1: Fluídica

El uso de un fluido para realizar operaciones analógicas o digitales de una manera análoga a la que se logra con la electrónica se conoce como fluidos, a veces conocida como lógica fluídica.

La neumática y la hidráulica proporcionan la base teórica para la dinámica de fluidos, que a su vez sirve como base para la base física de la fluidos. Fluidics es una palabra que a menudo se reserva para situaciones en las que el dispositivo en cuestión no tiene partes móviles; Por lo tanto, los componentes hidráulicos comunes, como las válvulas de carrete y los cilindros hidráulicos, no se reconocen ni se denominan dispositivos fluídicos.

Si un chorro más pequeño de fluido golpea un chorro más grande de fluido desde el costado, el chorro más grande puede desviarse. Esto da como resultado una amplificación no lineal, que es análoga a la función del transistor en la lógica digital electrónica. La mayoría de las aplicaciones para este tipo de lógica incluyen configuraciones en las que la lógica digital electrónica sería inestable, como en sistemas que están sujetos a altas cantidades de interferencia electromagnética o radiación ionizante.

La fluídica es uno de los instrumentos que la nanotecnología cree que es una de sus herramientas. En este campo, los efectos de las fuerzas de interfaz entre fluidos y sólidos, así como fluidos y fluidos son a menudo bastante sustanciales. El ejército también ha hecho uso de la fluidos en una variedad de aplicaciones.

Nikola Tesla recibió una patente para un conducto valvular, a veces conocido como válvula Tesla, en el año 1920. Esta válvula funciona como un diodo fluídico. Es un diodo con fugas, lo que significa que el flujo inverso no es cero para ninguna diferencia de presión que se le suministre. La válvula Tesla también exhibe una respuesta no lineal, debido al hecho de que la diodicidad de la válvula depende de la frecuencia. En circuitos de fluidos, como un rectificador de onda completa, podría utilizarse para convertir la corriente alterna en corriente continua. Cuando Billy M. Horton de los Laboratorios Harry Diamond (que más tarde se convirtió en parte del Laboratorio de Investigación del Ejército) se dio cuenta de que podía redirigir la dirección de los gases de combustión utilizando un pequeño fuelle, tuvo la idea inicial del amplificador fluídico en 1957. A Billy M. Horton se le atribuye ser el inventor del amplificador fluídico.

Es posible construir puertas lógicas cuya función de compuerta es alimentada por agua en lugar de electricidad.

Estos solo funcionan correctamente cuando se colocan en una determinada orientación, que debe mantenerse en todo momento.

Simplemente conectar dos corrientes separadas juntas es lo que hace una puerta OR, y una puerta NOT (inversor) consiste en A desviando una corriente de suministro para producir Ā.

La figura incluye un dibujo aproximado tanto de la puerta AND como de la puerta XOR.

La puerta XOR también se puede usar para construir un inversor, si se desea, como A XOR 1 = Ā.

En un amplificador fluídico, un suministro de fluido, puede ser solo aire, agua o fluido hidráulico, llega a la parte superior desde la parte inferior.

La presión aplicada a los puertos de control C 1  o C 2 desvía la corriente, de modo que sale a través del puerto O1 u O2.

Es posible que el flujo que se está desviando sea significativamente más fuerte que el flujo que está entrando en los puertos de control, por lo tanto, el aparato tiene ganancia.

Este aparato fundamental se puede utilizar en la construcción de otros componentes de lógica fluídica, así como osciladores para circuitos fluídicos que funcionan de una manera similar a la de las chanclas. Por lo tanto, los sistemas lógicos digitales simples son capaces de ser construidos.

Los amplificadores fluídicos a menudo tienen anchos de banda en la región de kilohercios bajos, lo que hace que los sistemas que se crean a partir de ellos sean bastante lentos en comparación con los dispositivos eléctricos.

También se han producido diodos fluidos, un oscilador de fluidos y una variedad de circuitos hidráulicos, incluido uno que no tiene un equivalente eléctrico. El triodo fluídico, un dispositivo de amplificación que emplea un fluido para transportar la señal, es otro de los inventos que se ha realizado.

Dado que la computadora MONIAC, que fue creada en 1949 y utilizada para enseñar conceptos económicos, era una computadora analógica basada en fluidos, fue capaz de replicar simulaciones complicadas de una manera que las computadoras digitales no podían en ese momento. Se construyeron aproximadamente de doce a catorce y las corporaciones e instituciones educativas los compraron.

1964 vio la construcción de la computadora FLOFAC, que sirvió como prueba de concepto para una computadora digital fluida.

Algunos sistemas hidráulicos y neumáticos, como algunos tipos de cajas de cambios automáticas en automóviles, incluyen y utilizan componentes fluídicos. La importancia de la fluidos en el control industrial ha disminuido como resultado de la creciente prevalencia de la lógica digital en el campo del control industrial.

En el mercado de consumo, los dispositivos controlados fluídicamente están creciendo en popularidad y presencia. Estos productos se están instalando en una variedad más amplia de productos, desde pistolas de pulverización de juguete hasta cabezales de ducha y chorros de jacuzzi; Todos ellos entregan corrientes oscilantes o pulsantes de aire o agua.

El uso de la lógica de fluidos permite la creación de una válvula que no tiene ningún componente móvil, como los que se ven en algunas máquinas anestésicas. Para aplicaciones como estas, la fluidez es deseable debido a su menor masa, costo (hasta un 50 por ciento menos), arrastre (hasta un 15 por ciento menos durante el uso), inercia (para una respuesta de control más rápida y fuerte), complejidad (mecánicamente más simple, menos o ninguna pieza o superficie móvil, menos mantenimiento) y sección transversal de radar para sigilo. Todos estos beneficios se suman para hacer de la fluidos una opción atractiva. Es probable que esto se utilice en una gran cantidad de vehículos aéreos no tripulados (UAV), aviones de combate de la 6ª generación y barcos.

Dos aviones no tripulados controlados fluídicamente han sido sometidos a pruebas por BAE Systems, el primero de los cuales comenzó en 2010 y recibió el apodo de Demon,

{Fin del capítulo 1}

Capítulo 2: Electrónica

El estudio de la emisión, el comportamiento y las consecuencias de los electrones a través del uso de dispositivos electrónicos es el foco de la disciplina de la electrónica, que es un subcampo de la física y la ingeniería eléctrica. A diferencia de la ingeniería eléctrica tradicional, que se basa únicamente en efectos pasivos como resistencia, capacitancia e inductancia para regular el flujo de corriente eléctrica, la electrónica hace uso de dispositivos activos para controlar el flujo de electrones a través de la amplificación y rectificación. Esto lo diferencia del campo de la ingeniería eléctrica conocido como clásico.

La invención de la electrónica tuvo un impacto significativo en el crecimiento de la civilización contemporánea. El descubrimiento del electrón en 1897 y el posterior desarrollo del tubo de vacío, que tenía la capacidad de amplificar y corregir impulsos eléctricos débiles, marcó el comienzo del campo de la electrónica y la era de los electrones. A principios de 1900, Ambrose Fleming y Lee De Forest inventaron el diodo y el triodo, respectivamente. Estas invenciones hicieron posible que un dispositivo no mecánico detectara voltajes eléctricos diminutos, como señales de radio que emanan de una antena de radio. Esto allanó el camino para el comienzo de las aplicaciones prácticas.

Permitieron la construcción de equipos que utilizaban amplificación y rectificación de corriente, lo que nos dio radio, televisión, radar, telefonía de larga distancia y mucho más. Los tubos de vacío, también conocidos como válvulas termoónicas, fueron los primeros componentes electrónicos activos. Controlaban el flujo de corriente influyendo en el flujo de electrones individuales. En la década de 1920, la radiodifusión comercial y las comunicaciones se estaban generalizando, y los amplificadores electrónicos se estaban utilizando en aplicaciones tan diversas como la telefonía de larga distancia y la industria de grabación de música. El crecimiento temprano de la electrónica fue rápido, y en la década de 1920, la radiodifusión comercial y las comunicaciones se estaban generalizando.

El posterior avance significativo en la tecnología no tuvo lugar durante algunas décadas, y no fue hasta 1947 que John Bardeen y Walter Houser Brattain de Bell Labs crearon el primer transistor de contacto punto operativo. Sin embargo, hasta mediados de la década de 1980, los tubos de vacío eran la tecnología dominante en los campos de microondas y transmisión de alta potencia, así como receptores de televisión. Este fue el caso en ambos campos. Desde entonces, los productos que utilizan tecnología de estado sólido se han apoderado casi totalmente del mercado. Algunas aplicaciones especializadas, como amplificadores de RF de alta potencia, tubos de rayos catódicos, equipos de audio especializados, amplificadores de guitarra y algunos dispositivos de microondas, continúan haciendo uso de tubos de vacío.

Se cree que la IBM 608, que fue lanzada en abril de 1955, fue la primera calculadora totalmente transistorizada que se construyó para la venta en el mercado comercial. El IBM 608 fue el primer dispositivo creado por IBM para emplear circuitos de transistores en lugar de tubos de vacío. Este problema se resolvió cuando Jack Kilby y Robert Noyce desarrollaron el circuito integrado. En su diseño, el chip y todos los componentes electrónicos se fabricaron a partir de un solo bloque (o monolito) de material semiconductor. Tanto el tamaño de los circuitos como el proceso de fabricación podrían reducirse, lo que permite la posibilidad de automatización. Esto dio lugar al concepto de integrar todos los componentes en una oblea de silicio monocristalino, lo que a su vez condujo al desarrollo de la integración a pequeña escala (SSI) a principios de la década de 1960, seguida de la integración a mediana escala (MSI) a fines de la década de 1960 y, finalmente, la integración a gran escala (VLSI). 2008 fue el año en que miles de millones de procesadores de transistores estuvieron disponibles para uso comercial.

La siguiente es una lista de los principales subcampos de la electrónica en 2022:

Electrónica digital

Electrónica analógica

Microelectrónica

Diseño de circuitos

Circuitos integrados

Electrónica de potencia

Optoelectrónica

Dispositivos semiconductores

Sistemas embebidos

Electrónica de audio

Telecomunicaciones

Nanoelectrónica

Bioelectrónica

Cualquier parte de un sistema electrónico, ya sea activa o pasiva, puede considerarse un componente del sistema electrónico. Para producir un circuito electrónico que sea capaz de realizar una determinada tarea, sus componentes individuales primero deben unirse. Esto a menudo se logra soldando los componentes a una placa de circuito impreso (PCB). Los componentes individuales pueden empaquetarse o pueden empaquetarse juntos en agrupaciones más complicadas para formar circuitos integrados. Los componentes electrónicos como condensadores, inductores y resistencias son ejemplos de componentes pasivos. Los componentes electrónicos activos, por otro lado, incluyen dispositivos semiconductores como transistores y tiristores, que regulan el flujo de corriente a nivel de electrones.

Analógico y digital son las dos categorías que se pueden utilizar para categorizar la funcionalidad de un circuito electrónico. Una o ambas formas de circuitos pueden incluirse en un solo dispositivo, o el dispositivo puede consistir en una combinación de los dos. A medida que más de sus operaciones se convierten a formatos digitales, los circuitos analógicos se utilizan cada vez menos en la electrónica moderna.

La gran mayoría de los dispositivos electrónicos que utilizan señales analógicas, como los receptores de radio, se ensamblan utilizando muchas permutaciones de sólo unos pocos tipos de circuitos fundamentales. A diferencia de los circuitos digitales, que utilizan cantidades discretas de voltaje o corriente, los circuitos analógicos hacen uso de un espectro continuo de estas cantidades.

Debido a que un circuito puede definirse como cualquier cosa, desde un solo componente hasta sistemas que incluyen miles de componentes, el número de diversos circuitos analógicos que se han inventado hasta este punto es bastante alto.

Aunque varios efectos no lineales se utilizan en circuitos analógicos, como mezcladores, moduladores y otros componentes similares, los circuitos analógicos se denominan con frecuencia circuitos lineales. Los amplificadores construidos con tubos de vacío y transistores, así como los amplificadores y osciladores operacionales, son excelentes ejemplos de circuitos analógicos.

En el mundo actual, los circuitos analógicos pueden hacer uso de la tecnología digital o incluso de microprocesador para aumentar su rendimiento. Los circuitos completamente analógicos son algo poco comunes en el mundo tecnológico actual. En lugar de los términos analógico o digital, el término señal mixta se utiliza a menudo para referirse a este tipo de circuito.

Debido a que los modos de operación lineales y no lineales están presentes tanto en circuitos analógicos como digitales, no siempre es fácil distinguir la diferencia entre los dos tipos de circuitos. Los comparadores son un tipo de convertidores de analógico a digital que toman un rango de voltaje continuo pero solo emiten uno de dos valores, similar a cómo funcionan los circuitos digitales. En una línea similar, un amplificador de transistores sobrecargado puede asumir las propiedades de un interruptor controlado con básicamente dos niveles de salida. Estas características incluyen: De hecho, muchos circuitos digitales se implementan realmente como variantes de circuitos analógicos similares a este ejemplo. Teniendo en cuenta que la mayoría de las características del mundo físico real son analógicas, los efectos digitales solo se pueden lograr restringiendo el comportamiento de los componentes analógicos.

Los circuitos digitales son circuitos eléctricos basados en una serie de valores de voltaje discretos. La representación física más común del álgebra de Boole se llama circuito digital, y los circuitos digitales sirven como base para todas las computadoras digitales modernas. Cuando se habla de circuitos digitales, las frases circuito digital, sistema digital y lógica son, en la mente de la gran mayoría de los ingenieros, conceptos sinónimos. La gran mayoría de los circuitos digitales implementan un sistema binario, que consiste en dos niveles de voltaje denotados como 0 y 1. El valor lógico 0 a menudo tendrá un voltaje más bajo y se denominará Bajo, mientras que el valor lógico 1 se denominará Alto. Por otro lado, algunos sistemas operan sobre una base actual, mientras que otros utilizan una definición en la que 0 representa Alto. En muchos casos, el diseñador lógico cambiará estas definiciones de un circuito a otro a medida que avanzan en el proceso de diseño para facilitar las cosas. No hay rima o razón para cómo los niveles se definen como 0 o 1.

Se han realizado tres investigaciones (con tres estados) sobre lógica y se han desarrollado prototipos de computadoras.

Los circuitos digitales son los bloques de construcción para dispositivos electrónicos como computadoras, relojes electrónicos y controladores lógicos programables, que se utilizan para regular diversos procesos industriales. Otra ilustración de esto serían los procesadores de señal digital.

Bloques de construcción:

Transistor de efecto de campo hecho de óxido metálico y semiconductores (MOSFET)

Puertas lógicas

Serpientes

Chanclas

Contadores

Registros

Multiplexores

Disparadores Schmitt

Maquinaria y equipos altamente integrados:

Chip de memoria

Microprocesadores

Microcontroladores

circuito integrado adaptado a una aplicación particular (ASIC)

Procesador de señal digital (DSP)

Matriz de puertas programables en campo (FPGA)

Matriz analógica programable en campo (FPAA)

Sistema integrado en un chip (SOC)

Es necesario eliminar el calor producido por los circuitos electrónicos para evitar una falla instantánea y aumentar la confiabilidad a largo plazo. La mayor parte de la disipación de calor se logra mediante el uso de conducción pasiva y convección. Se puede lograr una disipación mayor mediante el uso de disipadores de calor y ventiladores para la refrigeración por aire, así como mediante el uso de tipos alternativos de refrigeración por computadora, como la refrigeración por agua. Estos métodos aprovechan tres formas diferentes en que se puede transferir la energía térmica: convección, conducción y radiación.

El término ruido electrónico se refiere a las interrupciones que no son deseables que se superponen sobre una señal útil y tienen una tendencia a ofuscar el contenido de información de la señal. La distorsión de la señal que puede ser creada por un circuito no es lo mismo que el ruido. Siempre hay algún nivel de ruido presente en los circuitos eléctricos. La temperatura de trabajo del circuito puede reducirse para reducir la cantidad de ruido que se produce, que puede haber sido causado por la actividad electromagnética o térmica. Otras formas de ruido, como el ruido de disparo, no pueden eliminarse debido a las limitaciones impuestas por sus características físicas subyacentes.

El estudio de la electrónica requiere el uso de principios matemáticos en todas partes. Para obtener dominio de la electrónica, se requiere además adquirir dominio en las matemáticas involucradas en el análisis de circuitos.

El estudio de técnicas para resolver sistemas lineales con variables desconocidas, como el voltaje en un nodo particular o la corriente que fluye a través de una rama particular de una red, se conoce como análisis de circuitos. El simulador de circuito SPICE es una herramienta analítica típica para este propósito en particular.

El estudio y la comprensión de la teoría de campos electromagnéticos también son muy importantes para el tema de la electrónica.

Los experimentos realizados en laboratorios son un componente esencial del proceso de diseño de dispositivos eléctricos debido a la naturaleza intrincada de la teoría detrás de la electrónica. Estos experimentos se llevan a cabo con el propósito de probar o verificar el diseño del ingeniero y localizar cualquier defecto que se haya podido cometer. Tradicionalmente, los laboratorios de electrónica han sido ubicaciones físicas que albergan dispositivos y equipos eléctricos. Sin embargo, en años más recientes, ha habido un cambio hacia el uso de software de simulación para laboratorios de electrónica. Algunos ejemplos de este software son CircuitLogix, Multisim y PSpice.

Los ingenieros electrónicos de hoy tienen la capacidad de diseñar circuitos con el uso de bloques de construcción prefabricados como la fuente de alimentación, los semiconductores (que se refiere a dispositivos semiconductores como los transistores) y los circuitos integrados. Los programas que se consideran incluidos en la categoría de software de automatización de diseño electrónico incluyen programas para la captura esquemática y programas para el diseño de placas de circuito impreso. Los nombres NI Multisim, Cadence (ORCAD), EAGLE PCB y Schematic, Mentor (PADS PCB y LOGIC Schematic), Altium (Protel), LabCentre Electronics (Proteus), gEDA, KiCAD y muchos más son bien conocidos en el campo del software de automatización de diseño electrónico (EDA).

A lo largo de la historia, se ha utilizado una amplia variedad de enfoques para unir componentes. Por ejemplo, en los primeros días de la electrónica, el cableado punto a punto se empleaba a menudo para hacer circuitos, y los componentes generalmente se sujetaban a placas de madera. La construcción con madera de cordón y la envoltura de objetos con alambre fueron otros dos enfoques. La mayoría de la electrónica actual está construida con placas de circuito impreso hechas de materiales como FR4, o el menos costoso (pero menos duradero) papel adherido de resina sintética (SRBP, también conocido como Paxoline / Paxolin (marcas comerciales) y FR2), que se puede identificar por el color marrón de su superficie. En los últimos años, los riesgos para la salud y el medio ambiente relacionados con el montaje electrónico han recibido cada vez más atención, especialmente para los artículos que se van a vender en Europa.

Los desafíos de diseño multidisciplinarios planteados por dispositivos y sistemas electrónicos sofisticados, como teléfonos móviles y computadoras, son el foco del campo del diseño de sistemas electrónicos. El tema abarca una amplia gama de temas, que van desde el diseño y desarrollo de un sistema electrónico (desarrollo de nuevos productos) hasta el aseguramiento de su correcto funcionamiento, vida útil y eliminación después de su vida útil. Por lo tanto, el diseño de sistemas electrónicos es el proceso de definir y diseñar dispositivos electrónicos complicados para satisfacer las necesidades que se establecen por el usuario.

Los siguientes son algunos de los métodos más comunes para montar componentes eléctricos:

un orificio pasante (también conocido como orificio pasante) es un orificio que permite que los pines pasen a través de él.

Montaje en superficie

Montaje en chasis

Montaje en rack

Toma LGA/BGA/PGA

Hay varias subindustrias que conforman la industria electrónica. El sector de la industria de semiconductores es el principal factor motivador detrás de la industria electrónica en general,

{Fin del capítulo 2}

Capítulo 3: Oscilador electrónico

Un oscilador electrónico es un circuito que crea una señal electrónica periódica y oscilante. Esta señal es más a menudo una onda sinusoidal, aunque también puede ser una onda cuadrada o una onda triangular.

Los osciladores a menudo se clasifican de acuerdo con la frecuencia de la señal que envían:

Un oscilador electrónico se conoce como oscilador de baja frecuencia, o LFO para abreviar. Este tipo de oscilador produce una frecuencia que es inferior a alrededor de 20 Hz. Esta frase se utiliza principalmente en el área de síntesis de audio, y se utiliza para diferenciar un oscilador de frecuencia de audio de un oscilador de síntesis de sonido.

Un oscilador de audio genera frecuencias en el espectro audible, que abarca de 16 hercios a 20 kilohercios.

Un oscilador de RF es un dispositivo que genera señales en el espectro de radiofrecuencia (RF), que abarca alrededor de 100 kHz a 100 GHz. A pesar del hecho de que la frase se usa actualmente con mayor frecuencia para referirse a los convertidores reductores CC-CC.

El oscilador lineal o armónico y el oscilador no lineal o de relajación son las dos variedades principales de oscilador que se pueden encontrar en dispositivos eléctricos.

Los osciladores de cristal son extremadamente comunes en la electrónica contemporánea y pueden generar frecuencias que van desde 32 kHz hasta más de 150 MHz. Los cristales con una frecuencia de 32 kHz se usan típicamente para mantener el tiempo, mientras que los cristales con frecuencias más altas se usan típicamente para aplicaciones de generación de reloj y RF.

La salida sinusoidal es producida por el oscilador armónico o lineal. Hay dos variedades distintas:

Un amplificador electrónico, como un transistor o amplificador operacional, acoplado en un bucle de retroalimentación es el tipo más común de oscilador lineal. Este tipo de oscilador tiene su salida retroalimentada a su entrada a través de un filtro electrónico selectivo de frecuencia para generar retroalimentación positiva. Después de encender la fuente de alimentación del amplificador por primera vez, el ruido eléctrico en el circuito generará una señal que no es cero, lo que hará que comiencen las oscilaciones. El ruido se amplifica y filtra hasta que converge muy rápidamente en una onda sinusoidal a una sola frecuencia a medida que se abre paso alrededor del bucle.

El tipo de filtro selectivo de frecuencia que se utiliza en el bucle de retroalimentación se puede utilizar para categorizar los circuitos osciladores de retroalimentación:

El filtro en un circuito que contiene un oscilador RC está hecho de una red de resistencias y condensadores. La mayoría de las veces, los osciladores RC se utilizan para crear frecuencias más bajas, como las que se encuentran en el espectro audible. El oscilador de desplazamiento de fase y el oscilador de puente de Wien son ejemplos de tipos comunes de circuitos que incluyen osciladores RC. También existen osciladores LR, que emplean filtros de inductor y resistencia; Sin embargo, son mucho menos frecuentes debido al tamaño de un inductor que es necesario para alcanzar un valor que sea adecuado para su uso a frecuencias más bajas.

Un inductor (L) y un condensador (C) que están acoplados entre sí y funcionan como un resonador constituyen el circuito sintonizado que sirve como filtro en un circuito oscilador LC. Este tipo de circuito a veces se conoce como circuito de tanque. además de circuitos Clapp.

Un cristal piezoeléctrico sirve como filtro del circuito en un ejemplo de un oscilador de cristal (comúnmente un cristal de cuarzo).

Los osciladores lineales se pueden construir utilizando dispositivos de un puerto (dos terminales) con resistencia negativa, como tubos de magnetrón, diodos de túnel, diodos IMPATT y diodos Gunn. Además de los osciladores de retroalimentación descritos anteriormente, que utilizan elementos activos amplificadores de dos puertos, como transistores y amplificadores operacionales, los osciladores lineales también se pueden construir utilizando los osciladores de retroalimentación descritos anteriormente. A altas frecuencias, a menudo en el rango de microondas y más altas, los osciladores de retroalimentación funcionan mal debido al cambio de fase severo en el circuito de retroalimentación. Esta es la razón por la cual los osciladores de resistencia negativa se emplean típicamente en lugar de osciladores de retroalimentación en estas frecuencias.

Un circuito resonante, como un circuito LC, cristal o resonador de cavidad, está vinculado a través de un dispositivo con resistencia diferencial negativa para crear osciladores de resistencia negativa. Además, se agrega un voltaje de polarización de CC para proporcionar la energía necesaria. Si se activa, un circuito resonante puede almacenar energía en forma de oscilaciones electrónicas; Pero, debido a la presencia de resistencia eléctrica y otras pérdidas, las oscilaciones se amortiguan y eventualmente mueren a cero. Un circuito resonante por sí mismo es casi un oscilador. La resistencia a la pérdida interna del resonador tiene un valor positivo, pero la resistencia negativa del dispositivo activo cancela ese valor, generando así un resonador sin amortiguación y haciendo que cree oscilaciones continuas espontáneas a su frecuencia de resonancia.

El modelo de oscilador de resistencia negativa no está restringido a dispositivos de un puerto como diodos; Los circuitos osciladores de retroalimentación con dispositivos amplificadores de dos puertos como transistores y tubos también tienen resistencia negativa. Los dispositivos de un puerto no son el único tipo de componente electrónico que puede tener resistencia negativa.

La siguiente es una lista de algunos de los diversos circuitos de osciladores armónicos:

Oscilador Armstrong, también conocido como Oscilador Meissner

Oscilador Clapp

Oscilador Colpitts

Oscilador de acoplamiento cruzado

Oscilador Dynatron

Oscilador Hartley

Oscilador optoelectrónico

Oscilador Pierce

Oscilador con desplazamiento de fase

Oscilador Robinson

Oscilador Tri-tet

Vackář oscilador

Oscilador de puente Wien

Un oscilador no lineal, también conocido como oscilador de relajación, genera una forma de onda que no es sinusoidal, como un cuadrado, diente de sierra o triángulo. Un componente de almacenamiento de energía, como un condensador o, con menos frecuencia, un inductor, y un dispositivo de conmutación no