In dit blogbericht kijken we hoe elektronica wordt toegepast in alledaagse technologieën zoals smartphones, communicatie en het internet der dingen.
Een app die realtime en vrij nauwkeurige informatie geeft over de locatie van de volgende bus bij je huidige halte, is een zeer nuttige functie voor iedereen die met het openbaar vervoer in Seoul reist. Anderen denken er misschien niet zo bij na, maar ik vraag me vaak af hoeveel technologie er achter zulke kleine gemakken schuilgaat. Hoe meer ik me erin verdiep, hoe meer ik besef hoe complex de onzichtbare technologie is, wat ik erg interessant vind.
Op basis hiervan geef ik een korte introductie tot de elektrotechniek. Elektrotechniek revolutioneert ons dagelijks leven. Zoals hierboven vermeld, wordt elektrotechniek toegepast in diverse vakgebieden, zoals communicatietechnologie die ons in staat stelt enorme hoeveelheden data te verzenden en ontvangen via smartphones, halfgeleidertechnologie die dergelijke data net zo snel verwerkt als computers, automatiseringssystemen die nauwkeurige en complexe processen mogelijk maken zonder menselijke tussenkomst, en het Internet of Things (IoT), waarmee objecten om ons heen noodzakelijke informatie kunnen verzamelen en daarop kunnen reageren of ons kunnen waarschuwen. Om deze technologieën te implementeren, leren we alles vanaf de basis op de universiteit.
Om deze technologieën te implementeren, leren we de basisbeginselen één voor één op de universiteit. Laten we eerst eens kort kijken naar de vakgebieden die momenteel in de praktijk worden toegepast en die verband houden met wat we leren. Signaalverwerking, waarbij verschillende signalen uit de natuur via sensoren worden ontvangen, deze worden verwerkt volgens hun doel en vervolgens als begrijpelijke signalen naar ons worden teruggestuurd, is in feite gebaseerd op wiskunde. Zo worden signalen uit de natuur analoge signalen genoemd, die kunnen worden gezien als een combinatie van trigonometrische functies (sinus, cosinus, enz.) met frequenties.
Bijvoorbeeld, de frequentie waarnaar in radio-uitzendingen gewoonlijk wordt verwezen, verwijst hiernaar. Licht verschijnt in verschillende kleuren, afhankelijk van de golflengte, die omgekeerd evenredig is met de frequentie, dus ook gerelateerd aan de frequentie. Evenzo varieert de toonhoogte van geluid afhankelijk van de trillingsfrequentie, en aangezien de trillingsfrequentie de reciproke is van de frequentie, is deze ook gerelateerd aan de frequentie. Zoals u kunt zien, zijn de meeste analoge signalen nauw verwant aan de frequentie. Door te specificeren welke waarde zich op welke frequentie bevindt, kunnen we het signaal identificeren, en door het om te zetten in een digitaal signaal, kan een computer uiteindelijk berekeningen uitvoeren. Het verwerkte digitale signaal wordt vervolgens weer omgezet in een analoog signaal, zodat we het kunnen herkennen. Dit is waarom we video's kunnen maken met een camera en deze op een tv kunnen bekijken. Door gebruik te maken van deze eigenschap is het mogelijk om de waarden van specifieke frequenties te versterken en gemakkelijk dingen te identificeren die met het blote oog niet te onderscheiden zijn. Bovendien zullen machines in staat zijn om objecten te identificeren, hun bewegingen te begrijpen en verschillende taken uit te voeren op basis van deze informatie.
De signaalconversiemethode die hiermee verband houdt, wordt Fouriertransformatie genoemd en wordt onderwezen in de wiskundevakken. Op basis hiervan leer je over systemen die signalen omzetten en verwerken in signaal- en systeemcursussen, en bestudeer je vervolgens nauwkeurigere en complexere signaalverwerking in cursussen digitale signaalverwerking. Circuittheorie en elektromagnetisme, die de basis vormen van de elektrotechniek, zijn ook essentiële vakken voor het begrijpen en ontwikkelen van deze technologieën.
De meeste elektronische apparaten zijn voorzien van circuits en chips. Digitale informatie wordt via circuits tussen apparaten uitgewisseld, en chips zijn verantwoordelijk voor het berekenen en verwerken van die informatie. Het belang van elektronische circuits in ons dagelijks leven zal naar verwachting in de toekomst alleen maar toenemen. In het geval van zelfrijdende auto's, waar we in de les over leerden, herkennen sensoren objecten in de omgeving en de wegomstandigheden nauwkeurig, en voeren elektronische circuits in elk onderdeel berekeningen uit om ervoor te zorgen dat de juiste acties worden ondernomen. Deze circuits zijn via Ethernet (een lokaal netwerk) met elkaar verbonden om een systematisch netwerk te vormen.
Om dergelijke geavanceerde technologie te kunnen gebruiken, leren we eerst de meest basale circuittheorie. We leren over veranderingen in stroom en spanning in schakelingen die bestaan uit basiscomponenten zoals stroom- en spanningsbronnen, weerstanden, spoelen, condensatoren en versterkers. In latere cursussen leer je over complexe componenten zoals diodes en logische poorten in elektronische schakelingen en logische schakelingen, en later probeer je eenvoudige schakelingen te bouwen die eenvoudige berekeningen en verwerkingen uitvoeren.
Communicatie is een zeer complex vakgebied, dus ik heb er nog niet direct iets over geleerd, maar het is over het algemeen gebaseerd op elektromagnetisme. U bent waarschijnlijk zeer bekend met de term "elektromagnetische golven". Communicatie kan in feite worden gezien als iets dat plaatsvindt via elektromagnetische golven. Om nauwkeurig en veilig te kunnen communiceren, is het noodzakelijk om de eigenschappen van elektrische en magnetische velden te begrijpen. Ik studeer momenteel elektromagnetisme en, afhankelijk van mijn keuze, zal ik in de toekomst dieper ingaan op communicatietheorie. Ik geloof dat communicatie een bemiddelende rol speelt in de vorming van onze geavanceerde moderne beschaving. Dit is gemakkelijk te begrijpen als je kijkt naar internet en mobiele communicatie, maar ook naar actuele kwesties zoals 5G en het Internet of Things.
Als je om je heen kijkt, zul je zien dat er veel meer elektronische technologieën dan je zou denken in alledaagse voorwerpen zoals batterijen, displays, elektrische voertuigen en kaartlezers zitten. Neem bijvoorbeeld de onlangs aangekondigde Galaxy S6-smartphone van Samsung Electronics. Deze beschikt over sneller geheugen, een verbeterde camera, vingerafdrukherkenning, Samsung Pay en andere indrukwekkende elektronische technologieën, allemaal verpakt in een klein apparaat. Elektronica speelt een belangrijke rol bij het realiseren van de dingen die we in sciencefictionfilms hebben gezien en bewonderd. Sterker nog, ik heb voor deze afdeling gekozen omdat ik een vaag idee had dat ik verschillende technologieën wilde ontwikkelen om het leven gemakkelijker te maken en de kwaliteit ervan te verbeteren. Hoewel ik pas ongeveer twee jaar studeer, heb ik het gevoel dat ik dichter bij mijn droom kom, en hoewel de inhoud enigszins ingewikkeld en moeilijk is, denk ik dat het een belangrijk vakgebied is dat meer voldoening geeft dan wat dan ook.
De aantrekkingskracht van elektrotechniek is dat er geen grenzen aan zijn. Veel van de gemakken die we in ons dagelijks leven ervaren, zijn in feite het resultaat van enorm onderzoek en technologische vooruitgang. De mogelijkheden voor toekomstige ontwikkeling zijn ook eindeloos. Verschillende technologieën die onze toekomst zullen revolutioneren, zoals zelfrijdende auto's, slimme huizen, virtual reality (VR) en augmented reality (AR), vallen allemaal onder de noemer elektrotechniek. Ik prijs mezelf gelukkig dat ik elektrotechniek mag studeren en elke dag nieuwe uitdagingen en leermogelijkheden tegenkom. Dit is niet alleen een academische bezigheid, maar ook een kans om ons leven te veranderen en bij te dragen aan een betere wereld.
