CapÃtulo 1 : Ingeniería electrónica
La ingeniería electrónica es una subdisciplina de la ingeniería eléctrica que surgió a principios del siglo XX. Se diferencia de la ingeniería eléctrica por el uso adicional de componentes activos, como dispositivos semiconductores, para amplificar y regular el flujo de corriente eléctrica. Hasta hace poco, el campo de la ingeniería eléctrica dependía solo de dispositivos pasivos como interruptores mecánicos, resistencias, inductores y condensadores.
La electrónica analógica, la electrónica digital, la electrónica de consumo, los sistemas integrados y la electrónica de potencia son algunos de los subcampos que se cubren aquí. Además de esto, está involucrado en una amplia variedad de otros campos que están estrechamente relacionados con él, como la física del estado sólido, la ingeniería de radio, las telecomunicaciones, los sistemas de control, el procesamiento de señales, la ingeniería de sistemas, la ingeniería informática, la ingeniería de instrumentación, el control de energía eléctrica y la robótica.
La Institución de Ingeniería y Tecnología del Reino Unido es el organismo equivalente al Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) de los Estados Unidos. El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) es uno de los organismos profesionales más importantes para los ingenieros electrónicos en los Estados Unidos (IET). La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) es la organización responsable de la publicación de las normas eléctricas, incluidas las de ingeniería electrónica.
El descubrimiento del electrón en 1897 y la posterior invención del tubo de vacío, capaz de amplificar y rectificar pequeñas señales eléctricas, fueron los catalizadores del nacimiento del campo de la electrónica, que llevó al desarrollo de la ingeniería electrónica como profesión en la década siguiente. Los usos prácticos comenzaron con la creación del diodo por Ambrose Fleming y el triodo por Lee De Forest a principios de 1900. Estos dispositivos hicieron factible que un dispositivo no mecánico detectara voltajes eléctricos diminutos, como señales de radio provenientes de una antena para una estación de radio. La expansión de la industria electrónica fue vertiginosa. A principios de la década de 1920, la radiodifusión comercial y las comunicaciones se estaban volviendo más comunes, y los amplificadores eléctricos se empleaban en una variedad de aplicaciones, incluido el servicio telefónico de larga distancia y el negocio de grabación de música.
El extenso desarrollo de sistemas electrónicos, como el radar y el sonar, que tuvo lugar durante la Segunda Guerra Mundial, y la consiguiente revolución de los consumidores que tuvo lugar durante los tiempos de paz después de la guerra, contribuyeron al avance continuo del campo.
Son varios los subcampos que componen la ingeniería electrónica. En esta sección se analizan algunos de los ejemplos más conocidos.
El examen y la modificación de señales es el foco del campo del procesamiento electrónico de señales. Las señales pueden ser analógicas, en cuyo caso la señal cambiará de acuerdo con la información de manera continua, o digitales, en cuyo caso la señal cambiará de acuerdo con un conjunto de valores discretos que representarán la información de manera discreta.
La amplificación y el filtrado de señales de audio para equipos de audio y la modulación y demodulación de señales de radiofrecuencia para telecomunicaciones son dos ejemplos de los tipos de procesamiento de señales que se pueden realizar en señales analógicas durante el procesamiento de señales. El procesamiento de señales puede incluir compresión, comprobación de errores, detección y corrección de errores, y detección y corrección de errores para señales digitales.
El campo de la ingeniería de telecomunicaciones se centra en el proceso de envío de datos a través de un medio, que puede ser algo tan simple como un cable coaxial o tan complejo como una fibra óptica. El proceso a través del cual la información se codifica en una onda portadora y luego se transmite se conoce como modulación, y es necesario para que las transmisiones tengan lugar en el espacio vacío. Los métodos populares de modulación analógica incluyen modulación de amplitud y modulación de frecuencia.
Los ingenieros de telecomunicaciones son responsables del diseño de los transmisores y receptores necesarios para diversos tipos de sistemas una vez que se han establecido las características de transmisión del sistema. Estos dos componentes pueden combinarse para hacer lo que se conoce como un transceptor, que es un dispositivo para comunicarse en ambas direcciones. El consumo de energía es un aspecto importante a tener en cuenta a la hora de diseñar transmisores, ya que tiene una relación directa con la intensidad de la señal transmitida. Si la potencia de la señal de un transmisor es inadecuada, la información contenida en la transmisión se verá confundida por el ruido.
Tanto la ingeniería aeronáutica-electrónica como la aeronáutica-telecomunicaciones se centran en la aplicación de la electrónica y la tecnología de las comunicaciones a la industria aeronáutica. El término "ingeniero de aviación-telecomunicaciones" se refiere a una categoría amplia que incluye tanto a los generalistas como a los expertos que trabajan en aviónica terrestre o aérea. El conocimiento de computadoras, redes, tecnología de la información y sensores es el conjunto de habilidades principales requeridas por los especialistas en esta profesión. Estas clases se pueden encontrar en instituciones como colegios que se especializan en tecnología de aviación para la aviación civil.
La ingeniería de control se puede aplicar a un conjunto diverso de dominios electrónicos, que van desde los sistemas de vuelo y propulsión de aviones comerciales hasta el control de crucero que se puede encontrar en muchos vehículos contemporáneos. Además, es un componente esencial en el proceso de automatización industrial. Al construir sistemas de control, los ingenieros de control a menudo utilizan el uso de retroalimentación.
La disciplina de la ingeniería de instrumentación se centra en la concepción de instrumentos que pueden medir magnitudes físicas como la presión, el caudal y la temperatura. Es necesario tener un sólido conocimiento de la ingeniería eléctrica y de la física para desarrollar este tipo de aparatos. Por ejemplo, los cañones de radar estiman la velocidad de los coches que se aproximan utilizando el efecto Doppler. De manera similar, los termopares aprovechan el fenómeno de Peltier-Seebeck para medir la diferencia de temperatura que existe entre dos sitios.
Con bastante frecuencia, la instrumentación no se utiliza por sí sola, sino que sirve como sensores de sistemas eléctricos más grandes. Por ejemplo, se puede usar un termopar para ayudar a mantener una temperatura constante dentro de un horno. Debido a esto, la ingeniería de instrumentación a menudo se considera como la disciplina complementaria a la ingeniería de control.
El campo de la ingeniería informática se centra en la creación de ordenadores y la infraestructura que los soporta. Esto puede requerir la creación de nuevo hardware informático, el desarrollo de asistentes digitales personales o la implementación de tecnología informática en el sistema de control de una instalación industrial. Este tema también incluye la creación de sistemas integrados, que son sistemas diseñados para realizar una función particular (por ejemplo, teléfonos móviles). El microcontrolador y todas sus aplicaciones entran dentro del ámbito de esta disciplina. El desarrollo de software es otra área en la que los ingenieros informáticos podrían centrarse. Por otro lado, el desarrollo de sistemas de software complicados es a menudo el ámbito de la ingeniería de software, que tradicionalmente se considera un tema distinto.
Ingeniería de diseño VLSI Integración a gran escala es lo que se entiende por la abreviatura VLSI. Se centra en la fabricación de circuitos integrados, así como otros tipos de componentes electrónicos. Los expertos en electrónica comienzan el proceso de diseño de un circuito integrado construyendo primero diagramas de circuitos. Estos esquemas detallan los componentes eléctricos que se utilizarán en el circuito, así como las conexiones que se realizarán entre ellos. Una vez terminados, los ingenieros de VLSI convierten los esquemas en diseños físicos, que mapean las capas de los diferentes materiales conductores y semiconductores que se requieren para hacer el circuito.
La electrónica es un tema académico que se enmarca dentro de la materia general de la ingeniería eléctrica. Los ingenieros electrónicos a menudo tienen un título universitario con especialización en ingeniería electrónica de una institución acreditada. La cantidad de tiempo que se dedica a estudiar para obtener un título de este tipo suele ser de entre tres y cuatro años, y el premio final conferido puede denominarse Licenciatura en Ingeniería, Licenciatura en Ciencias, Licenciatura en Ciencias Aplicadas o Licenciatura en Tecnología, dependiendo de la institución educativa donde se obtuvo. A nivel de posgrado, varias instituciones en el Reino Unido también confieren el título de Maestría en Ingeniería (MEng).
Algunas personas que trabajan en el campo de la ingeniería electrónica deciden ampliar su educación obteniendo un título de posgrado, como una Maestría en Ciencias, un Doctorado en Filosofía en Ingeniería o un Doctorado en Ingeniería. Algunas universidades en Europa y Estados Unidos han comenzado a ofrecer la maestría...
