O desenvolvimento da base de componentes eletrônicos

Em 1898, no jornal semanal ilustrado The Journal of Newest Discoveries and Inventions, foi publicado um artigo intitulado Home-Based Wireless Wiring Experiments. O transmissor foi fabricado em uma bobina Rumkorf e o receptor, de fato, era muito semelhante ao A.S. Popova. Usando o receptor e o transmissor descritos, foi possível transmitir um sinal a uma distância de até 25 m, o que durante esse tempo foi uma grande conquista.

Já em 1924, foi publicada a primeira edição da revista de radioamadores. Em meados de 1930, a revista recebeu o nome de "Radio Front" e, com esse nome, foi publicada até julho de 1941. Durante os anos da Segunda Guerra Mundial, a revista, é claro, não foi publicada. A primeira edição da revista no pós-guerra foi publicada em janeiro de 1946. Foi a partir dessa edição de janeiro que a revista passou a se chamar Rádio. Sua capa é mostrada na figura.

O mais impressionante nesta questão é que, após os circuitos dos receptores detectores, é dada a marcação colorida dos resistores, como é hoje! É verdade que também diz que esta é uma nova marca americana. Na Rússia, resistores "listrados" apareceram apenas no final do século XX e, mesmo assim, dentro de gravadores de rádio e televisores importados. Mas o "nosso" conseguiu os semicondutores codificados por cores: tentando atender às necessidades da indústria de defesa, eles classificaram tudo a tal ponto que se tornou simplesmente impossível entender que tipo de transistor ou diodo era. Essa marcação em cores começou a ser totalmente publicada somente no momento, apenas transistores domésticos praticamente deixaram de ser utilizados.

Fig. 1. Capa da primeira edição da revista Radio

A princípio, a revista descreveu o design de receptores de tubo, transmissores e amplificadores de áudio. Desde as primeiras edições, a revista Radio publicou dados de referência para tubos eletrônicos e outros componentes de rádio. Também estavam sendo decididas questões sobre por onde começar os experimentos de rádio amador: estudando a teoria ou pegando imediatamente um ferro de solda?

A base de elementos de rádio amador

Um fato histórico interessante: quando ainda não era ferro de solda elétrico, a moeda de cinco copeck usual foi resgatada. Ela foi afiada de certa maneira e presa a um fio de ferro com cabo de madeira. Sendo aquecida pela chama de uma lâmpada de álcool, a moeda lidava completamente com a função de um ferro de soldar. Agora, é claro, esse conselho parece simplesmente ridículo, mas foi!

Com uma moderna base de elementos, que é constantemente atualizada com novos microcircuitos e transistores, simplesmente não há nada a ver com esse "ferro de soldar", porque em alguns casos é necessário usar um microscópio para reparar equipamentos eletrônicos. Assim, a base elementar determina não apenas o design dos dispositivos eletrônicos, mas também quais ferramentas esses dispositivos serão montados ou reparados.

De maneira simples e clara, o desenvolvimento da base de elementos pode ser rastreado em várias gerações de computadores, de acordo com a terminologia moderna dos computadores. Há quase quarenta anos, o crescente mercado de computadores pessoais, como locomotiva, arrasta a tecnologia do silício para trás, o que causa o aparecimento de mais e mais componentes eletrônicos.

Computadores eletromecânicos

Mesmo antes da criação dos computadores, eram usados ​​dispositivos de computação eletromecânica - separadores. O primeiro tabulador foi inventado em 1890 por Hermann Hopperit, nos EUA, para calcular os resultados de um censo. As informações foram inseridas usando cartões perfurados e os resultados do processamento foram emitidos na forma de impressões em papel.

Os tabuladores eram o principal equipamento das estações de contagem de máquinas - MSS. Na URSS, os MSS sobreviveram aos anos setenta do século XX, pelo menos como parte de grandes empresas estatais. O principal objetivo da MCC era a folha de pagamento.Foi a partir daí que surgiram as folhas de assentamento, que ainda são chamadas de "raízes".

A aparência do tabulador "moderno" é mostrada na figura (o quadrado do lado direito é o programa de trabalho digitado por fios no painel de remendo). O peso dessa tecnologia de computador atingiu 600 kg.

Fig. 2. Guia

O "programa" é mostrado na figura a seguir. Fios coloridos conectavam os soquetes, que do outro lado do painel textolite terminavam com contatos para conexão ao tabulador.

Fig. 3. painel da guia Patch

Em 1939, nos EUA, por ordem das forças armadas, a IBM desenvolveu o computador Mark 1. Sua base elementar eram relés eletromecânicos. Ela completou a adição de dois números em 0,3 segundos e a multiplicação em 3. A marca 1 foi projetada para calcular tabelas balísticas. O computador Mark 1 continha cerca de 750 mil peças, cuja conexão exigia 800 km de fios. Suas dimensões: altura 2,5 m, comprimento 17 m.

Gerações de computadores e base de elementos

A primeira geração de computadores foi construída em tubos eletrônicos. Então, no Reino Unido, em 1943, o computador Colossus foi criado. É verdade que era altamente especializado, seu objetivo era decifrar códigos alemães enumerando diferentes opções. O dispositivo continha 2000 lâmpadas, enquanto a velocidade era de 500 caracteres por segundo.

O primeiro computador de tubo universal é o ENIAC, criado em 1946 nos Estados Unidos por ordem das forças armadas. As dimensões deste computador são impressionantes: 25 m de comprimento e quase 6 m de altura. A máquina continha 17.000 tubos de elétrons e realizou cerca de 300 operações de multiplicação por segundo, o que é muito mais do que a máquina de relés Mark 1. O consumo de energia foi de cerca de 150 kW. Usando cálculos computacionais, o ENIAC provou a possibilidade teórica de criar uma bomba de hidrogênio.

Na União Soviética, no período de 1948 a 1952, também foi realizado o desenvolvimento de computadores de tubo, como nos Estados Unidos, utilizados principalmente pelos militares. Um dos melhores computadores de tubo fabricados na União Soviética deve ser reconhecido como as máquinas da série BESM (grande máquina de calcular eletrônica). No total, seis modelos BESM-1 ... BESM-2 (tubo) BESM-3 ... BESM-6 já foram fabricados com transistores. No momento da criação, cada modelo desta série era o melhor do mundo na classe de computadores universais.

A segunda geração de computadores 1955 - 1970

A base elementar da segunda geração foram transistores e diodos semicondutores. Comparado com os computadores de tubo, os transistores eram menores, o consumo de energia também era muito menor. O desempenho dos computadores de segunda geração atingiu até meio milhão de operações por segundo; surgiram dispositivos de memória externa em mídia magnética - foram criadas fitas magnéticas e tambores magnéticos, linguagens algorítmicas e sistemas operacionais.

A terceira geração de computadores 1965 - 1980

Para a terceira geração, microcircuitos de pequeno e médio grau de integração foram usados ​​como base do elemento - até várias dezenas de elementos semicondutores estavam contidos em um compartimento. Primeiro de tudo, eles eram microcircuitos das séries K155, K133. A velocidade de tais computadores atingiu 1 milhão de operações por segundo, surgiram terminais de vídeo alfanuméricos monocromáticos (teletipos e máquinas de escrever especiais foram usadas em máquinas de segunda geração).

O desenvolvimento adicional da base do elemento levou à criação de microcircuitos de integração grande (LSI) e ultra-grande (VLSI). Em um caso de tais microcircuitos contém várias centenas de elementos. Esses microcircuitos na URSS foram representados pela série K580.

Fourth Generation Computer 1980 - o momento

Esta geração nasceu graças à criação pela Intel de um microprocessador em 1971, que foi simplesmente revolucionário. O chip Intel 4004 com um tamanho de cristal de 3,2 * 4,2 mm, continha 2300 transistores e tinha uma frequência de clock de 108 KHz. Seu poder de computação era equivalente ao computador ENIAC. Com base neste dispositivo, um novo tipo de microcomputador foi criado.Os primeiros computadores pessoais (PCs) foram lançados em 1976 pela Apple, mas em 1980 a IBM assumiu a liderança criando seu próprio PC IBM, cuja arquitetura se tornou o padrão internacional para PCs profissionais. Os atuais processadores Core i7 de segunda geração da Intel contêm mais de um bilhão de estruturas de transistor.

Fig. 4. Mecroprocessor intel

Microcontroladores

Uma história sobre o desenvolvimento dos componentes eletrônicos da rádio eletrônica seria incompleta, se não mencionar microcontroladores tão popular agora em projetos de rádio amador. De acordo com a terminologia antiga, eles eram chamados de microcomputadores de chip único.

Um microprocessador, memória de programa e RAM, portas de entrada / saída são combinadas em um gabinete de vários pinos. Para calcular os intervalos de tempo, os microcontroladores possuem temporizadores, muitos modelos possuem entradas analógicas, o que permite que você não precise usar dispositivos ADC externos. Controladores com um módulo PWM (PWM) são utilizados em circuitos de máquinas de solda inversora e acionamentos ajustáveis ​​de motores elétricos assíncronos. Existem até controladores com um canal de rádio embutido, o que permite a conexão sem fio.

O primeiro microcontrolador da família MCS-48 da Intel 8048 foi lançado em 1976. Tinha 27 linhas de E / S, um timer de oito bits, memória de dados e memória de programa e, é claro, um microprocessador. Atualmente, esses microcontroladores se tornaram história.

Veja este tópico: Programação por microcontrolador para iniciantes

8051 controllers

Em 1980, a família Intel 8051 (MCS-51) nasceu. A arquitetura dessa família acabou sendo tão bem-sucedida que os microcontroladores dessa família ainda são usados ​​hoje. É claro que, durante esse período, várias empresas (cerca de uma dúzia) desenvolveram muitos modelos dessa família. Um fato interessante: o sistema de instruções do microprocessador nunca mudou desde o início, o que não impediu o desenvolvimento de novos modelos de microcontroladores. Com o tempo, o MCS-51 abre caminho para famílias mais novas.

Um deles se tornou Microcontroladores Microchip PIC. Sua popularidade foi causada, em primeiro lugar, por portas convenientes e de baixo preço, alta velocidade. Portanto, os MK PICs se tornaram os melhores quando você deseja criar um sistema de controle barato e bastante simples.

A enorme popularidade dos microcontroladores entre os presuntos é causada não apenas pelo baixo preço desses microcircuitos, mas também pelo fato de que, para criar um novo dispositivo, basta escrever outro programa no MK. Mesmo sem alterar nada no circuito, você pode, por exemplo, criar um relógio ou um temporizador multicanal a partir de um medidor de frequência.

Computador de quinta geração

De fato, a luta por sua criação entre as empresas começou em 1981. A quinta geração de computadores deve parecer um cérebro humano controlado pela voz. A criação dessa inteligência artificial exigirá o desenvolvimento de tecnologias completamente diferentes, soluções técnicas completamente diferentes e a criação de uma base elementar completamente nova. Grandes esforços nesse sentido foram feitos pelo Japão, mas o resultado ainda não foi alcançado. Os EUA também não querem ficar para trás do Japão - a IBM também realiza pesquisas nessa área. Mas conquistas especiais também ainda não são visíveis.

Fig. 5. Microprocessador moderno

Consumer Electronics

Como mencionado acima, o mercado de PCs em rápido crescimento tornou-se a locomotiva para o desenvolvimento de eletrônicos. Graças a isso, os eletrodomésticos modernos se assemelham a um computador especializado. TVs, cinema em casa, aparelhos de DVD possuem parâmetros operacionais que, há vinte anos, era simplesmente impossível imaginar.

Mesmo máquinas de lavar, geladeiras, simples guirlanda de ano novo controlado por microcontroladores. Brinquedos infantis modernos de canto e conversação fabricados na China, também com controle por microcontrolador.A propósito, um fato marcante: nos anos sessenta do século XX, os chineses não podiam sequer lançar a produção de receptores detectores e agora quase todos os eletrônicos são fabricados na China.

Na indústria, também qualquer dispositivo de controle de processo tecnológico moderno, mesmo que não seja muito complexo, é baseado em microcontroladores e, via de regra, possui uma interface para conexão a um PC. Essa interface é, por exemplo, medidores de eletricidade eletrônicaque permite usá-los em sistemas de medição automática.

A confiabilidade dos componentes eletrônicos modernos é bastante alta. No entanto, não é incomum que qualquer equipamento eletrônico se torne inutilizável ou precise de reparo. Em caso de avaria de equipamentos eletrônicos domésticos nem sempre é possível levar o dispositivo defeituoso para uma oficina especializada, apenas não está em todos os lugares em que eles estão. Em seguida, os radioamadores vêm em socorro, consertando equipamentos em suas oficinas domésticas.

As qualificações desses mestres domésticos, em regra, são muito altas, porque uma ampla gama de equipamentos eletrônicos está sendo reparada: desde campainhas simples a sistemas de televisão por satélite. A organização e organização de tais oficinas em casa serão discutidas no próximo artigo.

Boris Aladyshkin 

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Oficina de radioamadores - ferramentas, materiais e instrumentos de medição para o trabalho