Tässä blogikirjoituksessa tarkastelemme, miten elektroniikkaa sovelletaan arkipäivän teknologioihin, kuten älypuhelimiin, viestintään ja esineiden internetiin.
Sovellus, joka tarjoaa reaaliaikaista ja melko tarkkaa tietoa seuraavan bussin sijainnista nykyisellä pysäkilläsi, on erittäin hyödyllinen ominaisuus kaikille Soulin julkista liikennettä käyttäville. Muut ihmiset eivät ehkä pidä sitä kovin tärkeänä, mutta minä usein mietin, kuinka paljon teknologiaa näiden pienten mukavuuksien takana on. Mitä enemmän opiskelen, sitä enemmän tajuan, kuinka monimutkaista näkymätön teknologia on, mikä on mielestäni erittäin mielenkiintoista.
Tämän pohjalta annan lyhyen johdannon elektroniikkatekniikkaan. Elektroniikkatekniikka mullistaa jokapäiväistä elämäämme. Kuten edellä mainittiin, elektroniikkatekniikkaa sovelletaan useilla aloilla, kuten viestintätekniikassa, jonka avulla voimme lähettää ja vastaanottaa valtavia määriä dataa älypuhelimien kautta, puolijohdetekniikassa, joka käsittelee tällaista dataa yhtä nopeasti kuin tietokoneet, automaatiojärjestelmissä, jotka mahdollistavat tarkat ja monimutkaiset prosessit ilman ihmisen puuttumista asiaan, ja esineiden internetissä (IoT), jonka avulla ympärillämme olevat esineet voivat kerätä tarvittavaa tietoa ja toimia sen mukaisesti tai ilmoittaa meille. Näiden teknologioiden toteuttamiseksi opimme kaiken perusteista alkaen yliopistossa.
Näiden teknologioiden toteuttamiseksi opettelemme yliopistossa perusteet yksi kerrallaan. Ensin tarkastellaan lyhyesti aloja, joita tällä hetkellä sovelletaan tosielämässä ja jotka liittyvät oppimaamme. Signaalinkäsittelyn ala, joka vastaanottaa erilaisia signaaleja luonnosta antureiden kautta, käsittelee ne tarkoituksensa mukaisesti ja lähettää ne sitten takaisin meille ymmärrettävinä signaaleina, perustuu itse asiassa matematiikkaan. Esimerkiksi luonnosta tulevia signaaleja kutsutaan analogisiksi signaaleiksi, jotka voidaan nähdä taajuuksisten trigonometristen funktioiden (sini, kosini jne.) yhdistelmänä.
Esimerkiksi radiolähetyksissä yleisesti käytetty taajuus viittaa tähän, ja valo näkyy eri väreissä aallonpituudestaan riippuen, joka on kääntäen verrannollinen taajuuteen, joten se liittyy myös taajuuteen. Samoin äänen korkeus vaihtelee värähtelyn taajuuden mukaan, ja koska värähtelyn taajuus on taajuuden käänteisluku, se liittyy myös taajuuteen. Kuten näette, useimmat analogiset signaalit liittyvät läheisesti taajuuteen. Siksi määrittämällä mikä arvo on milläkin taajuudella, voimme tunnistaa signaalin, ja muuntamalla sen digitaaliseksi signaaliksi tietokone voi lopulta suorittaa laskutoimituksia. Käsitelty digitaalinen signaali muunnetaan sitten takaisin analogiseksi signaaliksi, jotta voimme tunnistaa sen. Siksi voimme kuvata videoita kameralla ja katsoa niitä televisiosta. Tämän ominaisuuden avulla on mahdollista vahvistaa tiettyjen taajuuksien arvoja ja tunnistaa helposti asioita, joita ei voida erottaa paljaalla silmällä. Lisäksi koneet pystyvät tunnistamaan esineitä, ymmärtämään niiden liikkeitä ja suorittamaan erilaisia tehtäviä näiden tietojen perusteella.
Tähän liittyvää signaalinmuunnosmenetelmää kutsutaan Fourier-muunnokseksi, jota opetetaan insinöörimatematiikan kursseilla. Tämän pohjalta opit signaali- ja järjestelmäkursseilla järjestelmistä, jotka muuntavat ja käsittelevät signaaleja, ja digitaalisen signaalinkäsittelyn kursseilla opiskelet tarkempaa ja monimutkaisempaa signaalinkäsittelyä. Myös elektroniikkatekniikan perustana olevat piiriteoria ja sähkömagnetismi ovat olennaisia aineita näiden teknologioiden ymmärtämisen ja kehittämisen kannalta.
Useimmissa elektronisissa laitteissa on piirejä ja siruja. Digitaalista tietoa vaihdetaan laitteiden välillä piirien kautta, ja sirut vastaavat tiedon laskemisesta ja käsittelystä. Elektronisten piirien merkityksen jokapäiväisessä elämässämme odotetaan kasvavan edelleen tulevaisuudessa. Kuljettajattomien autojen tapauksessa, joista opimme luokassa, anturit tunnistavat tarkasti ympäröivät esineet ja tieolosuhteet, ja kunkin osan elektroniset piirit suorittavat laskelmia varmistaakseen, että asianmukaiset toimenpiteet suoritetaan. Nämä piirit on yhdistetty toisiinsa Ethernetin (lähiverkon) kautta muodostaen systemaattisen verkon.
Jotta voimme käyttää tällaista edistynyttä teknologiaa, opimme ensin perustavanlaatuisimman piiriteorian. Opimme virran ja jännitteen muutoksista piireissä, jotka koostuvat peruskomponenteista, kuten virta- ja jännitelähteistä, vastuksista, induktoreista, kondensaattoreista ja vahvistimista. Myöhemmillä kursseilla opit monimutkaisista laitteista, kuten diodeista ja logiikkaporteista elektronisissa piireissä ja logiikkapiireissä, ja myöhemmin yrität rakentaa yksinkertaisia piirejä, jotka suorittavat yksinkertaisia laskutoimituksia ja prosessointia.
Viestinnän ala on hyvin monimutkainen, joten en ole vielä oppinut siitä suoraan, mutta se perustuu yleisesti sähkömagneettisuuteen. Olet luultavasti hyvin perehtynyt termiin "sähkömagneettiset aallot". Itse asiassa viestinnän voidaan nähdä tapahtuvan sähkömagneettisten aaltojen avulla. Jotta kommunikointi olisi tarkkaa ja turvallista, on välttämätöntä ymmärtää sähkökenttien ja magneettikenttien ominaisuudet. Opiskelen tällä hetkellä sähkömagneettisuutta, ja valinnastani riippuen opiskelen viestintäteoriaa syvällisesti tulevaisuudessa. Uskon, että viestinnän alalla on välittäjärooli edistyneen modernin sivilisaatiomme muodostumisessa. Tämä on helppo ymmärtää, kun otetaan huomioon internet ja mobiiliviestintä sekä ajankohtaiset kysymykset, kuten 5G ja esineiden internet.
Jos katsot ympärillesi, huomaat, että arkipäivän esineissä, kuten akkuissa, näytöissä, sähköautoissa ja kortinlukijoissa, on paljon enemmän elektronisia teknologioita kuin ehkä luuletkaan. Otetaan esimerkiksi Samsung Electronicsin äskettäin julkistama Galaxy S6 -älypuhelin. Siinä on nopeampi muisti, parannettu kamera, sormenjälkitunnistus, Samsung Pay ja muita vaikuttavia elektronisia teknologioita, kaikki pakattuna pieneen laitteeseen. Elektroniikalla on merkittävä rooli siinä, että tieteiselokuvissa näkemämme ja ihailemamme asiat toteutuvat. Itse asiassa valitsin tämän osaston, koska minulla oli epämääräinen ajatus siitä, että halusin kehittää erilaisia teknologioita, jotka helpottavat elämää ja parantavat sen laatua. Vaikka olen opiskellut vasta noin kaksi vuotta, tunnen olevani lähempänä unelmaani, ja vaikka sisältö on hieman monimutkaista ja vaikeaa, mielestäni se on merkittävä opintoala, joka on palkitsevampi kuin mikään muu.
Elektroniikkatekniikan viehätys piilee siinä, ettei sillä ole loppua. Monet jokapäiväisessä elämässämme nauttimistamme mukavuuksista ovat itse asiassa valtavan tutkimuksen ja teknologisen kehityksen tulosta. Myös tulevaisuuden kehityspotentiaali on rajaton. Erilaiset tulevaisuuttamme mullistavat teknologiat, kuten autonomiset ajoneuvot, älykodit, virtuaalitodellisuus (VR) ja lisätty todellisuus (AR), kuuluvat kaikki elektroniikkatekniikan kategoriaan. Tunnen olevani erittäin onnekas voidessani opiskella elektroniikkatekniikkaa ja kohdata uusia haasteita ja oppimismahdollisuuksia joka päivä. Tämä ei ole vain akateeminen pyrkimys, vaan myös mahdollisuus muuttaa elämäämme ja osallistua paremman maailman luomiseen.
