Història de la electrònica

Más manuales en: http://www.exabyteinformatica.com/manuales-y-apuntes-freeware/
© Roger Casadejús Pérez | Exatienda
Història de la electronica
Gràcies a l'electrònica es van dur a terme els descobriments científics que van tenir immediata
aplicació pràctica i viceversa, les aplicacions pràctiques van fomentar la recerca científica per
resoldre diferents problemes, la qual cosa al seu torn va obrir nous horitzons científics.
Es ressenya la curiositat científica que ha tingut l'home des de temps immemorials per les
propietats de l'electricitat.
El coneixement científic de l'electricitat va donar lloc, immediatament, a aplicacions
tecnològiques importants. Aquestes inclouen al telègraf, amb el qual l'home va poder
comunicar-se per mitjans elèctrics, i a les màquines elèctriques, o sigui, motors elèctrics i
generadors d'electricitat.
D'aquesta forma, l'home va tenir a la seva disposició fonts de corrent elèctric de gran
intensitat, fet que va canviar dràsticament la vida, donant lloc a una revolució en la forma de
vida de la humanitat, les conseqüències de la qual van ser la il·luminació elèctrica i el telèfon,
entre d’altres.
Història de l'electrònica
Cap a la fi de segle XIX ja s'havia inventat el micròfon, que transforma un senyal acústic en un
elèctric. D'altra banda, ja s'havia inventat l'audiòfon, aparell que transforma un senyal elèctric
en un acústic. En aquest sistema les veus es distorsionaven molt, l'energia amb que s'emetia
l'ona era molt petita. A més, el fet que la fracció d'energia que arribava al receptor era molt
petita, feia difícil el seu funcionament per a distàncies grans.
La solució més satisfactòria va ser aconseguida una vegada que es va inventar el tub al buit.
Des del segle XVIII alguns investigadors havien descobert que si s'escalfa una superfície
metàl·lica, aquesta emet càrregues elèctriques. No obstant això, va ser Thomas A. Edison qui
va tornar a "desenterrar" aquest efecte al 1883, quan tractava de millorar el seu llum
incandescent. Aquest efecte, que es va anomenar "efecte Edison".
Va ser el mateix Edison qui va inventar un dispositiu en el qual la càrrega elèctrica emesa per la
superfície metàl·lica calenta (anomenada càtode) és recollida per una altra superfície freda
(anomenada ànode), aconseguint-se d'aquesta forma un corrent elèctric. Edison va tancar els
dos elèctrodes, l'ànode i el càtode, dins d'un tub de vidre al buit que també utilitzava per
elaborar els seus llums d'il·luminació.
D'altra banda, l'any 1897 el físic anglès J. J. Thomson (1856-1940) va descobrir l'existència
d'una partícula elèctricament carregada, l'electró. Thomson va demostrar experimentalment
que l'electró tenia càrrega elèctrica negativa. L'any de 1906 Thomson va rebre el Premi Nobel
de Física pel seu descobriment.
El 1899 J.J. Thomson va establir que les càrregues que s'alliberaven en escalfar la superfície
metàl·lica eren electrons.
En 1903 el físic britànic John Ambrose Fleming (1849-1945) va ser el primer a trobar una
aplicació pràctica de l'efecte Edison. Fleming era assessor d'una companyia telegràfica i li
havien encomanat la tasca de trobar un millor detector d'ones electromagnètiques.

La companyia va utilitzar com a detector d'ones un cohesor, no gaire eficaç. A partir de 1900,
en alguns dissenys de receptors, s'usaven cristalls de galena o de pirita de ferro com a
detectors que per cert van ser els primers components d'estat sòlid emprats en electrònica.
Fleming va recordar el seu treball anterior sobre l'efecte Edison, i va trobar una solució en
aquest tipus de llum elèctric.
L'avanç més important en el desenvolupament de l'electrònica va ser donat pel físic nord-
americà De Forest (1873-1961), al 1906, en introduir en el tub al buit un tercer elèctrode
reticulat, anomenat reixeta, que permet el pas d'electrons. Aquesta reixeta es col·loca entre el
càtode i l'ànode. Va haver de treballar amb diferents dispositius abans d'aconseguir el tríode.
El tríode ho fa incorporar el senyal i amplificar la seva intensitat.
A partir de 1907, fins a 1912, De Forest va treballar en el disseny d'un sistema de radi, molt
rústic, el qual va tractar de vendre als aficionats de la ràdio i a les forces armades. També va
formar una companyia per poder competir amb la ATT en comunicacions de llarga distància. La
seva ràdio podia transmetre i rebre veus, però no va poder aconseguir que els seus tríodes
amplifiquessin de forma confiable.
Cap a 1912 De Forest havia aconseguit cert control en el comportament del tríode. Va reduir
l'amplificació (el voltatge de la bateria de l'ànode). Aquesta reducció la va compensar
connectant diversos tríodes.
Així va construir un amplificador, De Forest va proposar la seva venda a l'Att. Quan De Forest
va fer la demostració del seu amplificador a la ATT a l'octubre de 1912, els físics de l'empresa,
Harold D. Arnold, Frank Jewett i Edwin Colpitts immediatament es varen adonar que aquest
sistema era el que buscaven.
Dirigit per Arnold, la ATT va iniciar un projecte de recerca per entendre i dominar els principis
físics del funcionament del tríode i així poder construir-ho eficaçment. El tríode així millorat va
fer possible que el servei telefònic abastés de costa a costa a Estats Units.
Altres companyies van fer progressos significatius i l'electrònica amb tubs al buit es va
desenvolupar de manera impressionant de 1912 a 1932.
Durant la primera Guerra Mundial es va usar molt la ràdio i es van construir tubs al buit en
grans quantitats. Es van utilitzar en 1915, en la radiotelefonia transatlàntica, per comunicar a
França i Estats Units.
A principis de la dècada de 1930 es van construir tubs al buit amb més elements entre el
càtode i l'ànode.
Desenvolupament de la ràdio
Un element crucial per al desenvolupament de la ràdio va ser l'oscil·lador. Aquest circuit va ser
inventat en 1913 pel físic nord-americà Edwin Howard Armstrong (1890-1954). És un circuit
basat en un tríode, de la sortida del qual es pren una part del corrent que es torna a alimentar
a l'entrada del tríode, formant un circuit de retroalimentació.
El primer programa públic de ràdio va ser emès a Anglaterra el 23 de febrer de 1920. Així va
néixer ràdio.
En 1933 Armstrong va inventar un altre tipus d'emissió de senyals de ràdio: el de freqüència
modulada (FM).

La transmissió per FM, iniciada comercialment a Estats Units al febrer de 1941, comparada
amb l'amplitud modulada (AM), té l'avantatge que les seves transmissions no s'alteren amb les
pertorbacions, ja siguin atmosfèriques o produïdes per l'home, que afecten l'amplitud de l'ona
però no la seva freqüència.
En el sistema de FM no es presenta l'anomenat fenomen de "estàtica", que és un soroll
sistemàtic que se sent en emissions d'AM.
La ràdio com la coneixem en l'actualitat va ser la creació de tres homes: De Forest,
autoanomenat "pare de la ràdio", la invenció de la qual del tríode va fer possible el naixement
de l'electrònica moderna; Edwin Howard Armstrong, inventor del circuit retroalimentador (i de
l'oscil·lador) així com de la freqüència modulada, que formen la base de la transmissió i
recepció dels sistemes actuals de ràdio (i de televisió); finalment, David Sarnoff, qui va
encapçalar la Ràdio Corporation of America (RCA).
Desenvolupament de televisió
Fa al voltant d'un segle, diverses persones van començar a considerar la possibilitat d'enviar
imatges per mitjans elèctrics (o sigui, la qual cosa avui dia fa la televisió). Al 1884, l'alemany
Paúl Nipkow va sol·licitar una patent per a un sistema de televisió que ell va denominar
"telescopi elèctric". Aquest rústic aparell era un dispositiu electromecànic que utilitzava una
fotocel·la per transformar llum en corrent elèctric. La imatge no reproduïa els detalls fins.
Variacions d'aquest es van dissenyar fins a 1930 sense que realment tinguessin èxit.
En una reunió de la Societat Roentgen, efectuada a Anglaterra en 1911, l'enginyer elèctric A. A.
Campbell Swinton va presentar un esquema de sistema de televisió, que és el que s'usa en
l'actualitat.
L'escena que es desitja transmetre s'enfocaria sobre una placa feta de material no conductor
d'electricitat, per exemple de mica, la qual es troba dins d'un tub de rajos catòdics. Aquest tub
va ser inventat a mitjan segle XIX per William Crookes per estudiar les propietats dels corrents
elèctrics a través de gasos.
Per al receptor, Campbell Swinton va escollir un tub de rajos catòdics dissenyat en 1897 per
Ferdinand Braun, de la Universitat d'Estrasburg, en aquest llavors parteix d'Alemanya. Aquest
tub, anomenat cinescopi, és de vidre al buit i té en el seu fons una pantalla de material
fluorescent, com a fòsfor, que emet llum quan un feix d'electrons incideix sobre ell.
A mesura que el feix electrònic escombra la superfície de la pantalla, aquesta es va il·luminant
fil per randa. Aquesta va ser una idea de Campbell Swinton que gairebé descriu l'actual
tecnologia de la televisió.
Campbell Swinton va crear el disseny conceptual sobre el qual persones treballarien. Va ser
Vladimir Zworykin (1889-1982), un enginyer rus immigrat a Estats Units en 1919 qui va
construir la primera càmera pràctica. En 1924 va mostrar a la companyia Westinghouse una
versió primitiva, però que funcionava. Les imatges eren febles i vagues, gairebé ombres. Els
directius de l'empresa no es van impressionar tampoc quan Zworykin els va mostrar una versió
millorada en 1929.
A qui sí va impressionar Zworykin va ser a David Sarnoff, director d'una altra companyia, la RCA
Victor, qui creia en la promesa comercial de la televisió.
Zworykin va ser contractat en 1930 per la RCA com a director de recerca electrònica i en 1933
finalment va convèncer a Sarnoff que la seva càmera, a la qual va anomenar iconoscopi (del

grec iekon, imatge, i skopon, veure), i el seu cinescopi eren satisfactoris. Campbell Swinton
havia proposat que fos de rubi, però Zworykin va descobrir que era millor cobrir plata amb
òxid de cesi.
La RCA va provar per primera vegada un sistema complet en 1933. Va transmetre imatges de
240 línies a una distància de set quilòmetres en Colligswood, Nova Jersey. Van augmentar el
nombre de línies; actualment s'usen 525. Al 1938 la RCA va tenir llest un sistema de televisió
en funcionament. Per problemes burocràtics el govern no va aprovar la llicència de
funcionament fins a juliol de 1941.
Durant els anys de la segona Guerra mundial, científics i enginyers dirigits per Zworykin van
desenvolupar una càmera 100 vegades més sensible que l’iconoscopi, en acabar la guerra, la
RCA va reiniciar els seus treballs en el camp de la televisió.
El radar i la batalla d'Anglaterra
Des de principis de la dècada de 1980, tant Gran Bretanya com França continuaven un
programa molt important de desarmament que havien començat la dècada anterior.
Alemanya, contravenint l'estipulat en el Tractat de Versalles va iniciar, amb l'adveniment del
règim nazi, un ampli programa de rearmament. En pocs anys es va desenvolupar un arma molt
poderosa per a la seva època, el bombardeig aeri. On cada país desenvolupava un cos de
bombarders aeris, o es duia a terme un desarmament general. Gran Bretanya va optar per això
últim, però no Alemanya.
En la dècada de 1930 va ser molt popular el concepte del raig de la mort: podia causar
incapacitat física, mental i àdhuc la mort. Durant aquesta dècada va haver-hi bon nombre de
persones que van pretendre haver inventat i construït dispositius que produïen diferents tipus
de rajos. Els anàlisis mostraven que sempre hi havia algun truc.
Es va construir un petit sistema acústic, que donaria un senyal quan rebés els sons produïts
pels avions, no era funcional ja que no distingia entre el soroll produït per l'atacant i altres
sons, automòbils, animals.
H. I. Wimperis, cap de Recerca Científica i Industrial del Ministeri, va anomenar al doctor
Robert Watson Watt, físic i director del Laboratori de Recerca de Radi i li va preguntar sobre el
prospecte de desenvolupar algun raig de la mort. Watson Watt va tornar al seu laboratori i va
proposar el següent al doctor Arnold Wilkins, físic i ajudant seu: calculi la quantitat de potència
de radiofreqüència necessària per elevar la temperatura de 4 litres d'aigua de 35.5º C a 41ºC a
una distància de 5 km i a una altura d'un quilòmetre. El seu càlcul va mostrar que es
necessitava generar una potència enorme era clar que no era factible un raig de la mort per
mitjà de la ràdio.
Wilkins li va dir a Watson que els enginyers de l'Oficina de Correus s'havien adonat de
pertorbacions en la recepció de molt altes freqüències quan algun avió volava en el veïnatge
dels seus receptors. Aquesta observació (gener de 1935) va donar lloc a l'inici d'una sèrie de
fets que van culminar amb la invenció del radar.
Es va iniciar la verificació experimental, que es va encomanar a Wilkins, qui amb el seu
rudimentari equip va poder detectar i donar la trajectòria que havia seguit un avió.
Els primers aspectes que van resoldre va ser la presentació visual de la informació rebuda, van
emprar un tub de rajos catòdics .

Se li van fer moltes modificacions perquè pogués detectar tant la distància a la qual es trobava
un avió, sinó també la seva altura. La major part del sistema estava complet al setembre de
1938, quan va ocórrer la crisi de Munich.
Es van instal·lar en els avions anglesos dispositius electrònics que en rebre l'ona enviada des de
terra emetien al seu torn un senyal especial que els identificava com a amics.
A l'agost de 1939, tres setmanes abans de l'inici de la segona Guerra Mundial, Gran Bretanya
va comptar amb un sistema de detecció d'avions. Amb ajuda del radar, els anglesos podien
detectar la sortida dels avions alemanys des de les seves bases situades en països conquistats,
com França i Bèlgica.
Integració de xips, computadores...
El transistor, es va començar a utilitzar a la fi de la dècada de 1940, es va considerar en la seva
època com una meravella del compacte, comparat amb la grandària dels tubs al buit. A partir
de 1950 la grandària dels dispositius electrònics s'ha reduït. En 1960, es va començar a usar la
paraula microelectrònica, un bloc (xip) de silici d'un àrea de 0.5 cm² podia contenir de 10 a 20
transistors amb diversos díodes, resistències i condensadors. Avui dia tals blocs poden contenir
diverses dotzenes de milers de components.
A mesura que la microtecnologia electrònica es va desenvolupar, es va aplicar a computadores
comercials. Es van dissenyar diferents dispositius portàtils com les calculadores.
Cada component que s'usava en un circuit electrònic estava fet de materials que tinguessin les
característiques requerides per al seu funcionament. Es va utilitzar el tungstè per als càtodes
d'un tub al buit, ceràmica per a condensadors, carbó per a resistències.
Cap a mitjans de la dècada de 1950 es van construir circuits electrònics en laboratoris
industrials de dos companyies nord-americanes, Texas Instruments i Fairchild Semiconductor.
D'aquesta manera s'han construït un sens fi d'aparells i dispositius microelectrònics que
distingeixen l'època en què vivim: rellotges de mà, robots, microcomputadors i d’altres.
Desenvolupament de l'electrònica al món.
En computació, el maquinari configurable, les computadores òptiques i la computació
molecular. En les computadores òptiques feixos de llum substitueixen a les connexions
metàl·liques (de coure). Aquestes seran de major capacitat, més ràpides, de menor consum
energètic i ocupen menys espai.
En transport terrestre, els trens voladors MAGLEV (Magnetically Levitated Vehicles), els
automòbils elèctrics i electrònics, i els automòbils intel·ligents seran les tecnologies
responsables del desplaçament ràpid i segur de les persones. Els trens voladors són vehicles
que corren a velocitats properes als 500 Km/h. Electroimans de gran potència s'usen per
generar les forces de suspensió, conducció, tracció i frenat del tren. El tren japonès HSST amb
suspensió magnètica repulsiva, i el Transrapid alemany amb suspensió magnètica atractiva,
són dos prototips MAGLEV que en la pràctica han demostrat que velocitats properes als 500
Km/h són possibles.
En els automòbils elèctrics, els motors de combustió són substituïts per motors elèctrics
alimentats per bateries recarregables. Aquests automòbils elèctrics són més eficients (en

termes d'energia/distancia) i més nets (no emeten gasos contaminants) que els vehicles amb
motors de combustió. Aquests sorgeixen com una resposta necessària a la contaminació
ambiental i a l'esgotament de les reserves mundials de petroli.
En els automòbils electrònics, les connexions mecàniques són substituïdes per cables elèctrics
que connecten les diferents parts del vehicle. Els automòbils intel·ligents són vehicles capaços
de cooperar amb el conductor (copilot automàtic) o capaços d'assumir totes les funcions del
conductor (pilot automàtic).
Aquests vehicles vindran equipats amb sistemes de navegació basat en satèl·lits (sistemes
GPS), amb vídeo-càmeres per "veure", amb micròfons per "escoltar" i amb parlants per
"parlar".
Juntament amb els automòbils intel·ligents es tindran també les pistes intel·ligents que
s'encarreguen de conduir vehicles sense la necessitat d'un conductor. Les pistes intel·ligents
s'han plantejat com una solució a les insuportables congestions de trànsit vehicular. El Sistema
d'Autopistes Automàtiques d'Alta Velocitat (Automated Highway System) que es ve
desenvolupant a Califòrnia, EE. UU.
En el camp de les comunicacions, les xarxes completament òptiques s'imposaran com la
tecnologia més eficient per a transmissions intensives en data (veu, fax, vídeo) entre milions
de terminals. En teoria una fibra òptica simple pot transmetre a una velocitat de 100 vegades
superior a la velocitat de transmissió en cables de coure.
La tecnologia làser ha evolucionat ràpidament des del seu començament a mitjans del 1950. El
Sistema de Làser Aerotransportat (ABL) i Sistema Làser Basat en l'Espai (SBL) són precursors
d'una classe enterament nova d'armament. L'aprofitament del làser per a la desviació
d'enderrocs en òrbita és quelcom que està en recerca.
La desviació amb làsers d'asteroides, meteorits, i estels és probablement la missió espacial
internacional més important per al nostre planeta: la Terra, al segle que comença. La Terra ha
rebut impactes diverses vegades en el passat i rebrà impactes semblants en el futur.
Les màquines intel·ligents, els materials intel·ligents i el programari intel·ligent seran una
realitat considerant la gran rapidesa que tindran els futurs microprocessadors. Les màquines
intel·ligents seran capaces d'aprendre, inferir, pensar, jutjar, memoritzar, recordar i millorar de
manera molt similar a la de l'ésser humà.
Els materials intel·ligents són aquells capaços de modificar la seva estructura
interna de manera que no es danyin davant l'efecte de sobrecàrregues (com a terratrèmols).
Es tenen les càmeres i video-càmeres digitals (no més revelat de fotos), les cirurgies
lamparascópies computaritzades, els òrgans artificials, els robots que faran activitats de la llar i
indústries.
Avantatges i desavantatges de l'ús de l'electrònica
* La igualtat entre homes i dones es donaria, igualtat d'oportunitats, no hi hauria treball que
solament s'ajusti per a un sol sexe.
* Vida més fàcil.
* Major qualitat i esperança de vida.
* Major eficiència en indústries.
* Major control de problemes i amenaces.

* S'evitarien errors que es donen tant en la medicina com en altres àrees.
* Els estudis de protecció i preservació de la naturalesa tindran millors eines per protegir-la.
* Ús d'aquesta tecnologia en l'agricultura afavoreix un major control de plagues.
* Facilitat en l'extracció de recursos.
* Cerca de fonts d'energia i aprofitament al màxim d'aquesta.
* Si cau en mans irresponsables serà una amenaça per a la humanitat.
* Els joves es van fent molt depenents a aquesta tecnologia.
* Decauria la innovació a causa de la falta de creativitat.
* Una sola falla en l'elaboració d'equips provocaria seriosos danys.
* Els equips han de ser supervisats.
* Solament afavoriria a persones amb alt nivell intel·lectual.
* Les ocupacions es reduirien.
* L'espècie tendirà a reduir-se.
* Podria haver-hi contaminació amb deixalles energètiques.
* L'anterior desencadenaria catàstrofes virus o altres problemes com sobreescalfament de la
terra.
Usos comuns de l'electrònica
* Automatització d'oficina.
* Equip per a telecomunicacions .
* Circuits modulars.
* Microcomputadors .
* Robots.
* Instruments mèdics.
* Equip de control i seguretat.
* Transmissió de dades.
* Sensors per a aplicacions industrials.
* Equip de proves.
Conclusions
L'ésser humà ha fet una travessia al llarg del desenvolupament de l'electromagnetisme, en
l'època que existia una absoluta curiositat científica pels fenòmens naturals, fins a arribar a
l'actualitat, on és part substancial d'una poderosa indústria tecnològica internacional.

La indústria electromagnètica va ser la primera que es va desenvolupar a partir de bases
completament científiques.
S'ha descrit amb detall la relació que s'ha donat entre el treball científic, que consisteix en el
descobriment i estudi dels fenòmens naturals, i la tecnologia, que dóna lloc a l'aplicació
pràctica dels coneixements obtinguts per la ciència. Aquesta relació no és ni directa ni lineal, ja
que una vegada que s'intenta fer alguna aplicació, en la majoria dels casos resulta que es
presenten problemes de diversa índole que requereixen més recerca, la qual cosa al seu torn
millora la tecnologia.
Per tant, aquesta retroalimentació ha induït millors productes, i ha motivat recerques
científiques que han obert noves finestres sobre el misteri de la naturalesa.
Una característica important que ha ajudat al progrés de la branca electromagnètica és
l'existència de laboratoris industrials, que també existeixen en altres branques científico-
tecnològiques.
Podem afirmar que una característica dels països més avançats és que posseeixen laboratoris
industrials.
En l'actualitat no podríem imaginar-nos viure sense electricitat. La història de l'electrònica
constitueix una lliçó de grans proporcions sobre el desenvolupament de la humanitat...

Història de la electrònica

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Destacado

Destacado (15)

Similar a Història de la electrònica

Similar a Història de la electrònica (20)

Más de Roger Casadejús Pérez

Más de Roger Casadejús Pérez (20)

Història de la electrònica