Technika fogalomgyűjtemény

Gimnázium I-II.

Készítette: Görbe Mihály

Mátészalka, 1985.

Bevezetés

Az emberré válás legfontosabb mozzanata:

Az embert a közösségben, a közösségért végzett munka tette emberré. Az ember gondolkodó társas lény.

Az ember környezetei:

- természeti,

- társadalmi,

- mesterséges.

Megjegyzés:

A környezetek a felsorolás sorrendjében alakultak ki és váltak meghatározóvá az ember számára. Manapság a környezetek egyenrangúaknak tekinthetők.

A technika szó három értelmezése:

- a mesterséges környezet,

- a mesterséges környezetekre vonatkozó ismeretek összessége,

- mint tantárgy: amit tanítunk (tanulunk) a mesterséges környezetekre vonatkozó ismeretekből.

Az általános műveltség:

Az embert körülvevő környezetekre vonatkozó ismeretek olyan összessége, mely révén az ember képes:

- környezetében tájékozódni (térben és időben),

- környezetéhez alkalmazkodni (aktívan és passzívan),

- környezetét megóvni és fejleszteni,

- új ismereteket szerezni.

A technikai műveltség:

A mesterséges környezetre vonatkozó ismeretek olyan összessége, mely révén az ember képes:

- mesterséges környezetében tájékozódni: eligazodni a fogalmak és eszközök között, eszközöket célszerűen tud alkalmazni,

- mesterséges környezetéhez alkalmazkodni (lehetőleg aktívan),

- környezetét a technika segítségével is óvni és fejleszteni,

- új eljárásokat, módszereket, anyagokat és eszközöket megismerni.

Megjegyzés: Így a technikai műveltség az általános műveltség szerves része.

A technika alap kategóriái:

- tömeg,

- energia,

- információ, (m, E és I együttesen: az anyag),

- rendszer,

- modell,

- állapot,
- folyamat.

A technika alapelvei:

- célszerűség (miért és mit --> célkitűzés),

- tervszerűség (mit és hogyan --> gyártmányterv,

--> gyártásterv),

- gazdaságosság (hogyan és mennyiért --> döntés),

- szervezés (mennyiért és kivel --> team),

- rendszerszemlélet.

Folyamatok jellemzése:

- célja,

- feladata,

- megoldása.

Anyag-átalakítás:

Tömeg (input) --> Rendszer --> Tömeg (output)

Energia (input) --> --> Energia (output)

Információ (input) --> M0 , E0 , I0 --> Információ (output)

ZAVAR Mt , Et , It t: tároló,

0: belső.

FOLYAMATOK: RENDSZEREK:

anyag-átalakítás bányák, gyárak, üzemek

energiatermelés erőművek, hőközpontok

anyag- és energiatárolás tárolók

mérés mérőrendszerek

erősítés erősítők

vezérlés vezérlő rendszerek

szabályozás szabályozó rendszerek
szerszámfejlesztés szerszámok

építkezés lakás
közlekedés közlekedési eszközök, utak

termelés termelési eszközök

modellezés modellek

információ-átalakítás számítógépek

hírközlés hírközlő rendszerek

CÉL, FELADAT --------> MEGOLDÁSA : A RENDSZEREK

MŰKÖDTETÉSE.

RENDSZERSZINTÉZIS <---> RENDSZERANALÍZIS.

(összeállítás) (elemzés, részekre bontás)

1. A technikai rendszerek fejlődése

Az eszközfejlesztés folyamata:

Az ember miközben használja meglévő eszközeit, összehasonlítja az igényeivel. Ha az igény a nagyobb akkor eszközfejlesztés révén új eszközt hoz létre és az összehasonlítás tovább folytatódik. Ha az összehasonlításnál az igény nem nagyobb, akkor az igények fejlődésére kell várnunk, hogy újra eszközfejlesztés következzen be.

A technikai rendszerek fejlődése:

------Ismeretek bővülése <----------------------------------------------------

! !

---->Technikai megoldás \ !

\ ! igen

\ !

Összehasonlítás -------------------------> Megfelelő?

/ !

/ ! nem

----> Igény ------------------/ !

! !

----- Igény növekedése <--------------------------------------------------------

Az eszközfejlesztés kezdeti lépései:

- egyelemű eszközök: marokkő, szakóca,

- kételemű szerszámok: nyelezett szerszámok (balta, lándzsa);
- mozgásirány váltó szerszámok: forgatás, görgő, kerék.

Az anyagok kiválasztása:

- az anyagtól a funkcióig,

- a funkciótól az anyagig.

Az anyagtól a funkcióig:

Anyag	Tulajdonság	Funkció
Fa	Szilárdság	Íj, nyíl
	Rugalmasság	Tartógerenda
	Alakíthatóság	Áthidaló gerenda
	Kis fajsúly	Bútor
	Úszik a vízen	Vízi jármű
	Éghető	Energiaforrás.

A funkciótól az anyagig:

Funkció	Tulajdonság	Anyag
Repülőgép	Kis fajsúly	Fa
vázszerkezet	Szilárdság	papír
	Rugalmasság	Alumínium-
	Nagyobb teherbírás	ötvözet
	A nagy sebesség miatt	Titán, magnézium,
	fokozott igénybevétel	kerámiák.

Az anyag tulajdonságait meghatározó tényezők:

Az anyag sajátosságait, fizikai és kémiai viselkedését alapvetően az anyag összetétele, szerkezete és állapota határozza meg.

Összetétel:

Az anyag elemi részekből, atomokból és molekulákból épül fel. A részek szerveződése nagyban befolyásolja a keletkező anyag tulajdonságait.

Szerkezet:

- A egyes kémiai elemek atomjai egymással kötéseket hoznak létre, s így molekulák alakulnak ki.

- A molekulákon belül az atomok adott térbeli elrendeződésben helyezkednek el.

- A részecskék adott térszerkezetű kristályokat alkothatnak.

- Így ugyanolyan összegképletű vegyület, vagy elem lényegesen különböző tulajdonságokat mutathatnak (pl.: szén - gyémánt, szőlőcukor - gyümölcscukor).

Állapot:

Az anyagok különböző állapotaihoz (nyomás, gravitáció, hő, elektromos és mágneses mező hatása alatt) eltérő tulajdonságok tartoznak. Ennek okát elsősorban abban kereshetjük, hogy a különféle körülmények hatására az anyag szerkezete változik, s ez nyilvánul meg a sajátságok átalakulásában.

Megjegyzés:

Egy konkrét anyag adott tulajdonságait az összetétel, a szerkezet és az állapot együttesen, egymással összefüggésben határozza meg. A sajátosságok kialakulásának törvényszerűségeit a szaktudományok vizsgálják. A technika feladata: az olyan módszerek kimunkálása, amelyek segítségével előre tervezetten, célszerűen, gazdaságosan az egyes anyagokban a megfelelő tulajdonságok létrehozhatók, fenntarthatók, és a gyakorlatban megvalósíthatók. Mindezeket az eljárásokat összefoglaló néven a technológiákhoz soroljuk

Rendszertechnika:

A rendszertechnika (vagy rendszerszintézis) azon módszerek összessége, amelyek segítségével meglévő elemekből új (illetve előírt) igényeket kielégítő rendszert hozunk létre.

Egy új rendszer létrehozásának lehetséges fázisai:

A rendszer használata közben az ember a saját igényeit és az adott rendszer lehetőségeit mindig összehasonlítja, ha a rendszer az igényeknek nem felel meg akkor eszközfejlesztést hajt végre. Megvizsgálja a következő lehetőségeket:

- az egyes részek átrendezése elegendő-e, vagy:

- elég-e egyes részek helyett újakat tenni, vagy:

- elég-e új részekkel bővíteni a rendszert.

Ha ezen kérdések valamelyikére (vagy akár többre is) a válasz igenlő, akkor eszközfejlesztést hajt végre az ember. Ha a válasz mindegyikre nem akkor egy egészében új rendszer létrehozása jelenti a továbblépést.

2. Az anyagok elektromos jellemzői

Áramlás intenzitása:

Az átáramlott extenzív mennyiség és a hozzá szükséges idő hányadosa, amely természetesen függhet az időintervallum megválasztásától. Ha az áramlás intenzitása az időtől független, akkor az áramlás stacioner, egyébként instacioner.

Az elektromos áram:

A szabad töltéshordozók rendezett áramlását elektromos áramnak nevezzük. Megkülönböztethetünk egyenáramot és váltakozó áramot. Az áramlás intenzitását az áramerősséggel jellemezzük, mely töltés/idő dimenziójú.

Az ellenállás:

Az elektromágneses hullámok vákuumbeli terjedésén kívül minden áramlás valamilyen közvetítő anyagban (közegben) történik.

Az anyagoknak azt a tulajdonságát, hogy akadályozzák a bennük áramló tömeg, energia és információ áramlását, az anyag ellenállásának nevezzük.

Az intenzív mennyiségek különbsége és az általuk létesített áramlás intenzitása (elég kis különbséget véve) egymással egyenesen arányos, hányadosuk az anyag állapotára jellemző állandó, neve: ellenállás.

Így az áramlás intenzitását meghatározza: az intenzív mennyiségek különbsége és az áramlásban résztvevő közeg állapota, véső soron az ellenállása.

Azokat az anyagokat, amelyekben az intenzív mennyiségek különbsége és az általa létesített áramlás intenzitása széles intervallumon egyenesen arányos (azaz igaz rájuk az Ohm törvény: melynek matematikai alakja R = U/I), lineáris (vagy ohmikus) ellenállásoknak nevezzük.
Az ellenállás reciprokát vezetőképességnek nevezzük.

Fajlagos ellenállás:

Egyenlő az adott anyagból készült, 1 m hosszú, 1 mm² keresztmetszetű huzalnak az ellenállásával. Mértékegysége: ohm*mm²/m.

Az anyagok csoportosítása:

A rendszerekbe beépített közvetítő anyagok rendeltetésük (pillanatnyi működésük) szerint három csoportba oszthatók (elektromos vezetőképességük alapján):

- vezetők: azok az anyagok, amelyeknek a fajlagos ellenállása 10^-3 és 10^-1 ohm*mm²/m közötti érték. Feladata: biztosítani az áramlást a megfelelő irányban a lehető legnagyobb (az intenzív mennyiségek különbsége által meghatározott mértékű) intenzitással. Kialakításában az a cél, hogy ellenállása a lehető legkisebb legyen.

- ellenállások: azok az anyagok, amelyeknek a fajlagos ellenállása 10^-3 és 10^-25 ohm*mm²/m közötti érték. Feladata: az áramlást megfelelő mértékben csökkenteni, magában a vezetőben intenzív mennyiség különbséget létrehozni (ugyanis az intenzív mennyiség - legalábbis rövid idő alatt - nem tud kiegyenlítődni). Pl.:elektromos ellenállás, nyomáscsökkentő.

- szigetelők: azok az anyagok, amelyeknek a fajlagos ellenállása 10¹ és 10²⁵ ohm*mm²/m közötti érték. Feladata: az áramlás megakadályozása bizonyos irányokban, bizonyos feltételek esetén.

Szigetelők:

Szigetelőknek nevezzük azokat az anyagokat, amelyek meghatározott feltételek mellett végtelen nagy ellenállásként viselkednek (vezetőképességük nulla).

Félvezetők:

Vezetési szempontból a vezetők és a szigetelők között foglalnak helyet, fajlagos ellenállásuk 1 és 10¹² ohm*mm²/m közötti érték. Két jellegzetes képviselőjük a germánium és a szilícium.

Szennyezés:

A tiszta félvezető kristály szoba hőmérsékleten elég jó szigetelő. A hómérséklet növelésével a vezetőképesség javul (ellentétben a fémes vezetőkkel). De nem csak hőmérséklet növeléssel érhetünk el ellenállás csökkenést, hanem szennyező atomok bejuttatásával is. Két féle szennyezést ismerünk:

- Ha az eredetileg 4 vegyértékű elemet 5 vegyértékű atomokkal szennyezzük, akkor n-típusú félvezetőt kapunk. Itt a töltéshordozók a könnyen elmozduló elektronok.

- Ha az eredetileg 4 vegyértékű elemet 3 vegyértékű atomokkal szennyezzük, akkor p-típusú félvezetőt kapunk. Itt a töltéshordozók a helyhez kötött lyukak, melyek mint elektronhiányos helyek, pozitív töltésűek.

Félvezető eszközök:

- egyrétegű eszközök: termisztor (hőmérséklet emelkedésekor az ellenállása csökken),

fotoellenállás (fény hatására a szabad töltéshordozók száma
megnövekszik, ellenállása csökken),

- kétrétegű félvezetők: diódák (p-n átmenet szerepe, nyitó- és záróirányú kapcsolás),

- háromrétegű félvezetők: tranzisztorok.

Diódák típusai:

- vákuum és félvezető diódák (n és p típusú szennyezés),
- Si és GE alapanyagú diódák,
- két vagy több rétegű diódák,
- kis és nagy teljesítményű diódák - kis és nagy frekvenciás diódák,

- fényemittáló diódák: LED-ek,
- Zener diódák ... stb.

Diódák alkalmazásai:

- polaritás védelem,
- egy utas egyenirányítás,
- két utas egyenirányítás (Graetz-híd),
- szűrt egyenirányítás.

Tranzisztorok típusai:

- három (emitter, bázis, kollektor) és több rétegű (multiemitteres) tranzisztor,
- pnp és npn tranzisztorok,
- kis és nagy teljesítményű tranzisztorok,
- kis és nagy frekvenciás tranzisztorok,
- térvezérlésű tranzisztorok (FET-ek) ... stb.

Biztosítékok működésének alapjai:

- nincs tökéletes szigetelő: szigetelőből vezetővé lesz a biztosíték a működése közben (pl.:kukta, boyler) .

- nincs tökéletes vezető: vezetőből szigetelő lesz a biztosíték működése közben (olvadó biztosíték, megszakító biztosíték).

3. A vas- és acélgyártás folyamata

Vasércek:

- Mágnesvasérc (magnetit, Fe₃O₄, vastartalma 50-70%),

- Vörös vasérc (hematit, Fe₂O₃, 40-60%),

- Barna vasérc (limonit, Fe₂O₃ * n H₂O, 30-35%),

- Vaspát (sziderit, FeCO₃, 30-40%).

Ércelőkészítés (káros anyagok eltávolítása, relatív vastartalom növelése):

- aprítás,

- pörkölés,

- dúsítás,

- osztályozás,

- brikettezés.

Nyersvasgyártás:

Eszköze a nagyolvasztó. A nagyolvasztó belsejében a hőmérséklet fentről lefelé, 250 foktól 1500 fokig nő, hasonlóképpen fentről lefelé nő az anyag sűrűsége és a vas koncentrációja. A nagy fajsúlyú anyagok (vasérc, vas, koksz, salakképző) lefelé haladnak, a kis fajsúlyúak (levegő, torokgázok) felfelé. Adagolásuk is ennek megfelelően történik.

Bemenő anyagok:

- vasérc,

- koksz: a megfelelő hőmérséklet és a CO előállítása végett, amely redukálja a vas-oxidot, előny a likacsos szerkezet, ugyanakkor a salak szilárd, nyomásálló,

- mészkő: salakképző anyag, az olvadt vas felületén úszva megakadályozza a másodlagos oxidációt,

- meleg levegő: az égés táplálásához.

Keletkező anyagok:

- torokgázok: magas hőmérsékletű, éghető szén-monoxidot tartalmaz, a levegő előmelegítésére használják,

- salak: építőanyag, cementgyártás, salakgyapot (hőszigetelésre),

- nyersvas: szürke és fehér (vas-karbid miatt) nyersvas, magas széntartalom miatt rideg, törékeny, csak korlátozott a használhatósága, pl.: öntvények.

Acélgyártás:

- 1,7 ... 2 % szenet tartalmaz,

- legfontosabb cél: a nyersvas széntartalmának csökkentése,

- a vasat újra megolvasztják, a szenet kiégetik belőle,

- ötvöző elemekkel a kívánt tulajdonságú acélt hoznak létre,

- felhasználják az összegyűjtött vas hulladékot is.

Acélfajták:

Acélfajta	Ötvözőelemek	Tulajdonságok	Felhasználás
Nikkelacél	C, Ni	Szívós, edzhető, saválló, szilárd	Turbinalapát, tengely, kazánlemez
Krómacél	C, Cr	Kemény, hő- és kopásálló, nem mágneses, saválló	Szerszámalkatrész, golyóscsapágy, órarugó
Nikkelkrómacél	C, Ni, Cr, Si, Mn	Rozsdaálló, kemény, szívós, nem mágneses	Turbinalapát, fogas-kerék, tengely, evőeszköz
Volfrámacél	C, W	Hőálló, kemény, kovácsolható, jól mágnesezhető	Szerszámkések: főrész, fúró, véső, maró
Mangánacél	C, Mn	Jó szakítószilárdságú, kovácsolható, kopásálló	Sín, vasúti kocsik kereke, gázpalack
Mangán-vanádium acél	C, Mn, V	Rugalmas, kemény szívós	Rugó, csavarkulcs
Molibdénacél	C, Ni, Cr, Si, Mn, Mo	Edzhető, korrózióálló, szilárd, hőálló, saválló	Gépalkatrész, borotvapenge, saválló berendezés
Gyorsacél	C, Cr, W, V, Mo, Co	Kemény, éltartó, kopás- és hőálló	Gyorsan dolgozó szerszámok: esztergakés, maró, fúró

A fémmegmunkálás lehetőségei:

- meleg megmunkálás: (lágyulási hőmérséklet felett) öntés, sajtolás, húzás, hengerelés, kovácsolás, hegesztés, lézeres megmunkálás;

- hideg megmunkálás: (folyási határ feletti igénybevétellel) hajlítás, vágás, fűrészelés, kalapálás, reszelés, fúrás, köszörülés, marás, gyalulás, húzás, hengerlés, forgácsolás, esztergálás, (Hooke törvénye: rugalmas feszültség = relatív megnyúlás*rugalmassági együttható, terhelési görbe szakaszai: rugalmas, megfolyás, folyási határ, szakadás).

- hőkezelések: (meghatározó a kezelés hőmérséklete, a hőmérsékleten tartás ideje, a hűtés sebessége) edzés (rövid ideig meleg, aztán hirtelen hűtik), megeresztés (kevésbé melegítik, majd lassan hűtik), lágyítás (hosszan tartják magas hőmérsékleten és lassan hűtik).

Az eszterga funkciója:

Az eszterga funkciója sima vagy menetes forgásszimmetrikus felületek kialakítása. A megmunkáláskor a munkadarab forog, a megmunkáló szerszám egyenes vonalú mozgást végez.

Az eszterga fontosabb részei:

Főhajtómű, tokmány, mellékhajtómű, vezérorsó, vonóorsó, hossz-szán, keresztszán, késszán, késtartó, fogas léc, szegnyereg, ágy.

Az eszterga energiaellátásának típusai:

- transzmissziós tengely (egyetlen erőforrásról),
- egyedi meghajtás.

Az eszterga irányítása:

- kézi irányítású,
- másoló eszterga,
- automata eszterga,
- számjegyvezérlésű (NC) eszterga,
- számítógéppel vezérelt (CNC) eszterga.

4. Anyagtechnológiák

Állapotjellemzés:

Minden technikai rendszernek bármely pillanatban van állapota, melyet végtelen sok adat, tulajdonság jellemez. Az állapot jellemzésénél a végtelen sok tulajdonságból véges sokat kiválasztunk - ezek lesznek az állapothatározók - és csak ezeket vizsgáljuk, az összes többi tulajdonság változását elhanyagolhatónak vesszük. Ilyen állapothatározók lehetnek például: a tömeg, az energia, a térfogat, a sűrűség, a hőmérséklet ... stb.

Az anyag átalakulásának fajtái:

- állapotváltozás (spontán természeti folyamat)
- állapotváltoztatás (tudatos tervszerű emberi tevékenység: munka).

Az állapotváltoztatás (anyagtechnológiák) fajtái:

- átalakítás,
- állapotmegóvás.

Az anyag-átalakítás fajtái:

- fizikai, pl.: hideg- és meleg-átalakítás, szállítás,
- kémiai, pl.: kohászati, vegyipari eljárások,
- biológiai, pl.: élő szervezetekkel végzett tevékenységek,
- atommag-átalakítás, pl.: radioaktív besugárzás.

Az állapotmegóvás fajtái:

- tárolás: az anyag tulajdonságainak megőrzése (pl.: zöldség és gyümölcs),

- karbantartás: rendszeres, tervszerű állapotmegóvó tevékenység (pl.:műszaki vizsgáztatás),

- felújítás: szükségszerű tevékenység, anyagok pótlása, cseréje.

Biológiai technológiák:

- mikroszervezetek,

- növények,

- állatok.

Mikroszervezetek:

- erjesztő mikroorganizmusok: serkentés (erjesztőgombák: tej alvadás, sör, bor, élesztő),

gátlás (tartósítás: füstölés, sózás, szárítás, aszalás,

fagyasztás, hőkezelés, alkoholos tartósítás),

- anyagcseretermékek: Penicillin, Streptomycin, B₁₂ vitamin,

- génsebészet.

Növények:

- nemesítés: besugárzással változtatnak az örökítő anyagon (búza, kukorica, cukorrépa), klónozás (egyetlen sejtből való tenyésztéssel teljes növényt állítanak elő, pl.: vírusmentes burgonya),

- termesztés: vetésforgó, monokultúra, kemikáliák,

- keresztezés: hibridek (kukorica, cukorrépa, paprika).

Állatok:

- spermabank: egy kiváló egyed kedvező tulajdonságait az állat életén túl is megőrizzük,

- hibrid állatok: tojóhibridek, sertéshibridek,

- fajtakeresztezés: egyik fajta tulajdonságait a szaporítóanyaggal a másikba átvisszük,

- nagyüzemi állattartó telepek.

5. Az energia termelésének, tárolásának és elosztásának rendszerei

Az állapot-változások jellemzése:

- minden folyamat állapotváltozást eredményez,

- minden állapotváltozás energiaváltozással jár együtt,

- az állapotváltozás típusa attól függ, hogy az energián kívül még milyen állapothatározók változnak.

Az energia:

Az energia a legfontosabb állapothatározó, nemcsak minden folyamatnál, hanem az egyensúly állapotában is, amely mindig valamilyen energia szélsőértékkel illetve energia-egyensúllyal függ össze.

Energiafajták:

Mechanikai (magassági, mozgási, rugalmas), belső, kémiai, elektromos, mágneses, mag, biológiai, tömeg-energia ekvivalencia.

Energiák áramlása:

Mechanikai: mozgó tömeggel együtt,
hullámmozgással.
Belső: vezetéssel,
áramlással,
sugárzással.
Elektromos: vezetéssel,
sugárzással

Megjegyzés:

A sugárzás (hullámmozgás) az energiaterjedés legfontosabb módja.

Az energiahordozók:

Azok az anyagok, amelyek célszerű állapotváltoztatása során energia szabadul fel. Ezt az energiát használja fel az ember más anyagok átalakítására.

Néhány energia-felszabadító állapotváltoztatás:

- exoterm fizikai átalakítás,
- exoterm kémiai átalakítás,
- lefékeződés,
- elnyelődés,
- fókuszálás,
- biológiai folyamatok,
- fényelektromos hatás,
- gerjesztés,
- magátalakítás,
- nyugalmi és mozgási indukció.

Az energiahordozókat csoportosíthatjuk:

- helyhez kötöttség,
- halmazállapot,
- szállítási mód,
- Magyarországon találhatóság,

- salakmentesség,

- primer és szekunder,
- megújuló-nem megújuló szerint.

Primer energiahordozó:

Azokat az energiahordozókat, amelyeket a természetben található formájuk lényeges megváltoztatása nélkül használhatunk fel, primer energiahordozóknak nevezzük. Ilyen a szél, a víz, a Nap, a hőforrások energiája, a szén, a kőolaj és a földgáz.

Szekunder energiahordozó:

A primerek átalakításával nyerhető szekunder energiahordozók például a villamos energia vagy a forró víz.

Megújuló energiahordozók:

Amelyek keletkezési sebessége nem kisebb mint a fogyási sebessége: Nap, szél, víz, árapály, földhő, fa, nukleáris energia.

Nem megújuló energiahordozók:

Amelyek keletkezési sebessége kisebb mint a fogyási sebessége: szén, földgáz, kőolaj.

Energia-felszabadító berendezések (erőgépek) :

Vízikerék, vízi turbina, vitorla, szélkerék, tükrök, lencsék, fényelem, kollektor, duzzasztógát, magreaktor, külső égésű motorok (gőzgépek), belső égésű motorok (benzin: kétütemű, négyütemű, Diesel motor), villanymotor (egyenáramú, váltóáramú, egyfázisú, háromfázisú, szinkron, asszinkron), gázturbina, reaktív hajtómű, hűtőgép, hőszívattyú.

Energiatermelés:

Olyan folyamat, amelynek során energia-felhasználás céljára energiát szabadít fel.

Az energiatárolás célja:

Az energiatermelés és energia-felhasználás időbeni összehangolása.

Az energiatárolás feladata:

Lehetővé tenni egy adott időpontban meglévő energiának egy későbbi időpontban történő felhasználását.

A tárolók kapacitása:

A teljesen feltöltött és a kimerült állapot energiája közötti különbség. Kimerült energiatároló nem azonos az üres energiatárolóval.

Az energiaszállítás feladata:

Az energiatermelés és energia-felhasználás térbeli összehangolása.

Az energiaszállítás feladata:

Az energiahordozónak a termelés helyétől a fogyasztóhoz való eljuttatása.

Az energiaszállítás típusai:

- vezetékes: csővezeték (kompresszor állomások), elektromos vezeték (transzformátorok),

- vízi: tankerek,

- közúti: tartálykocsik (drága),

- vasúti: tartálykocsik.

6. Villamos energia termelése

Villamos erőművek:

Azokat a technikai rendszereket, amelyeknek bemenete valamilyen nem villamos energiahordozó, kimenete pedig villamos energia, erőműveknek nevezzük.

Az erőmű fontosabb részei:

- turbógenerátor: turbina és generátor,

- munkaközeg: ami a turbinát meghajtja, lehet folyékony vagy légnemű,

- az mozgási indukció révén a generátorban elektromos áram jön létre.

Erőműtípusok:

- hőerőmű (kémiai -> belső -> mozgási -> forgási -> elektromos energia, 35%),
- vízerőmű (helyzeti -> mozgási -> forgási -> elektromos energia, 95%),
- atomerőmű (mag -> mozgási -> belső -> mozgási -> forgási ->elektromos energia, 45%),

- szélerőmű (mozgási -> forgási -> elektromos energia, 95%),
- naperőmű (fény -> belső -> mozgási -> forgási -> elektromos energia, 45%),
- árapály erőmű (helyzeti -> mozgási -> forgási -> elektromos energia, 95%),
- geotermikus erőmű (belső -> mozgási -> forgási -> elektromos energia, 35%).

Erőművek csoportosítása működtetés szerint:

- Alaperőmű: állandó teljesítménnyel üzemel, pl.: atomerőmű,

- Csúcserőmű: fogyasztási csúcsidőben üzemel maximális teljesítménnyel, pl.: vízerőmű.

7. A lakás villamosítása

A villamosítás kezdete és vége:

- 1881, USA, Pensylvania, Philadelpia,

- 1888, Magyarország, Mátészalka, Malom, Rákóczi u, Kossuth u. 16.

- 1963, Magyarország, Bátorliget (Aporliget).

A villamos energia hálózat részei:

- erőművek,
- villamos vezetékek,
- transzformátorok,
- elektromos fogyasztók.

A villamos energia hálózat jellemzése:

- Az erőművekben 3...10 kV feszültségen jön létre az elektromos energia,

- A nagy távolságra való szállítás csak úgy gazdaságos, ha nagy feszültségen történi, ugyanis a vezetéken keletkezett hő az áramerősség négyzetével arányos, így ha nagy a feszültség, akkor kicsi lesz a hőveszteség (szállítási költség),

- A hálózat hálós szerkezetű, a biztonság növelése érdekében (így egy hely több irányból látható el energiával).

- Az elektromos hálózat nemzetközi méretű: ugyanis nincs olyan technikai rendszer, amellyel a csúcsterhelés és a fogyasztási minimum közötti hatalmas villamosenergia-különbözet tárolása megoldható lenne, így a csúcsidő eltolódást kihasználva kölcsönösen segíti egymást a két ország. Ezt segíti a csúcserőmű és a tározós erőmű is.

- Feszültségviszonyok: országos távvezetékek: 1 MV ... 220 kV, városok közötti távvezetékek, nagyobb fogyasztók: 120 kV ... 10 kV, kis fogyasztók: 380/220 V.

- A magyar elektromos hálózat háromfázisú, 50 Hz-es, a 0 vezetéke földelt. Így a távvezetékek csak 3 eresek. A csillagpontnak megfelelő potenciál a föld vezető rétege. A fázisvezetékek érintése ezért veszélyes.

- A lakásban ha három fázis van bevezetve, akkor minden fázisvezeték és a 0 vezeték között 220 V feszültség van, bármely két fázis között a feszültség 380 V.

8. Környezetkímélő energiaforrások

Hagyományos energiatermelés:

- földgáz, kőolaj elégetése,

- magreakciók,

- vízenergia.

Mindhárom megoldás veszélyeket rejt magában, környezetszennyezés miatt. Ugyanakkor főleg nem megújuló energiahordozók, a készletek rohamosan csökkennek.

Környezetkímélő energiaforrások:

- napsugárzás,

- szél energiája,

- geotermikus energia,

- biogáz.

Sajnos jelenleg még egyikük sem alkalmas hálózatra kapcsolt villamosenergia-termelésre.

Napenergia:

- naperőmű, napkohó: parabola tükör fókuszálja a napsugarakat, 4000 fok körüli hőmérséklet előállítására képes, magas olvadáspontú anyagokat olvasztanak vele, villamosáram-termelésre Franciaországban van példa.

- napkollektor: fekete belsejű zárt dobozok, melynek egyik oldala üveg, a bejutó fény energiáját a doboz elnyeli, a hősugarakat az üveg viszont már nem engedi ki (üvegházhatás), lakóházak fűtésére alkalmas.

- napelem: olyan félvezetőből készül, melynek p-n átmenetén a fény hatására 1V körüli feszültség jön létre, így közvetlen villamos áram termelhető, legfontosabb felhasználása a mesterséges égitestek villamos energiával való ellátása.

Szélenergia:

A legnagyobb gond az, hogy folyamatos energiatermelés nem valósítható meg vele. Kis teljesítményű szélmotorokból álló telep készíthető csak, ezért legelterjedtebb alkalmazása a hálózattól távol eső tanyák és vidékek kis teljesítményű generátorainak meghajtása.

Biogáz:

Szerves anyagoknak levegőtől elzárt (anaerob) erjedésekor keletkező gáz, mely szintén hasznosítható energiaforrás. Nagyüzemi állattartó telepen a keletkező trágyalé bomlásával keletkezik (fermentorban), baktériumok segítik az átalakulást, a keletkező biogázt tartályokba vezetik, fűtésre használják, a visszamaradó iszap talajjavításra kiválóan alkalmas.

Geotermikus energia:

A Föld köpenyének 3000 - 4000 fok hőmérséklete a forrása a geotermikus energiának. Az energiát a repedéseken a mélybe szivárgó víz szállítja a felszínre, amikor is a hatalmas gőznyomás következtében a felszínre tör, vagy fúrás következtében felszabadul. A meleg vízzel lakások, melegházak fűthetők. Egyetlen hátránya, hogy sok oldott ásványt tartalmaz, így a szállító rendszer hamar vízkövesedik és használhatatlanná válik.

A jövő energiaforrásai:

- tüzelőanyag-elem technológia: elektrolitba gázelektródák merülnek, amelyeken keresztül hidrogén illetve levegő (oxigén) áramlik a rendszerbe, az elektródák között lévő elektrolitban játszódik le a reakció, mely töltésszétválasztással jár, így az elektródákról feszültség vehető le.

- magfúzió: a napban lejátszódó, és az ember által a hidrogénbombában megvalósított reakció megszelídítése. Lényege, hogy magas hőmérsékleten a hidrogén héliummá egyesül, amely reakció exoterm, sőt tömegegységre nézve a maghasadáskor felszabaduló energiánál is sokkal több energiát ad. Megvalósítási nehézségek: magas hőmérséklet létrehozása, a hőmérséklet fenntartása, a keletkező plazma tárolása, a keletkező energia elvezetése, az egész folyamat szabályozása. Jelenleg már önfenntartóan, impulzus-üzemben kísérleti reaktor működik.

9. Az információ

Információ:

A közvetlen tapasztalat vagy tanulás útján szerzett minden olyan ismeret, amely valamilyen meglévő bizonytalanságot oszlat el, információnak nevezzük.

A bit:

Egy bit (az információ alapegysége) az az információ, amely két egymást kizáró, egyformán valószínű esemény egyikének bekövetkezéséről tudósít. pl.: pénzfeldobás eredménye, nem ikerszülés esetén a gyermek neme.

Az információ mérése:

Ha egy esemény egyformán valószínű lehetséges kimeneteleinek száma N, akkor a tényleges bekövetkezésről szóló információ mennyiségét úgy határozzuk meg, hogy az N-1 -et átírjuk kettes számrendszerbe, ahány jegyű kettes számrendszerbeli számot kaptunk annyi bit.

Az információ nagyobb egységei:

1 byte = 8 bit,
1 kbyte = 1024 byte,
1 Mbyte = 1024 kbyte,

1 Gbyte = 1024 Mbyte.

Az információáramlás folyamata:

Információ forrás, adó -> kódoló -> információtovábbítás, csatorna (zaj: az információ deformálódhat) -> dekódoló -> információtárolás, vevő.

A kódolás:

A kódolásnál a minél kevesebb kódjelre kell törekedni, hogy a csatorna zaja miatt deformálódott jel minél biztonságosabban dekódolható legyen (Morse, 2-es számrendszer).

Az információs rendszer elemei:

- információk forrása,
- információk gyűjtése,
- információ kiválasztása,
- információ továbbítása,
- információ tárolása,
- információk feldolgozása,
- tároló lekérdezése (kiválasztás, csoportosítás),
- reprodukció (megjelenítés, nyomtatás),
- információk hasznosítása.

Az információs rendszer típusai:

- hagyományos (kézi),
- automatizált (gépi).

Megjegyzés:

Az automatizált információs rendszerrel sokkal több adatot, sokkal gyorsabban és sokkal biztonságosabban kezelhetünk, mint hagyományos rendszerrel.

10. Az érzékelés és korlátai

Technikai rendszer működésének ellenőrzése:

- érzékeléssel: rendszer -> ember (nagy mértékben szubjektív),

- méréssel: rendszer -> mérőműszer -> ember (objektív).

Érzékelés:

Az ember közvetlenül érzékelheti egy rendszer működését és arról véleményt alkothat. Az érzékelés olyan átalakítási (transzfer) folyamat, amelynek a bemenete a vizsgált rendszer (vagy a rendszerből kilépő anyagnak) valamely tulajdonsága, kimenete az ember agyában kialakult kép (információ a rendszerről vagy annak valamilyen tulajdonságáról).

Az érzékelés típusai:

- látás (szem --> fény),

- hallás (fül --> hang),

- egyensúlyozás (félkörös ívjáratok --> gyorsulás),

- szaglás (orr --> illóanyagok),

- ízlelés (nyelv, szájüreg --> sós‚ édes, savanyú, keserű),

- tapintás (bőr --> nyomás, hő ,infravörös- és ultraibolya sugarak).

Az érzékelés korlátai:

- abszolút (A) korlát (fiziológiai okokra vezethető vissza),

- relatív (R) korlát (az érzékszerv előéletétől függő, vagy több inger fellépése esetén

jelentkező).

A korlátozottság fajtái:

- energiaáramban: - kis intenzitású áram --> alsó ingerküszöb (A),

- nagy intenzitású áram --> felső ingerküszöb (A),

- kis energiaáram-különbség --> érzékenység (R),

- frekvenciában: - látásnál: infravörös <--> ultraibolya (A),

- hallásnál: infrahang <--> ultrahang (A),

- kontrasztságban: - zajból egy adott hang kiválasztása (R),

- környezetébe színben és formában beolvadó tárgyak vagy élőlények

érzékelése (R),

- előéletben: - hidegről(ből) melegre(be) és viszont(R),

- világosról sötétre és viszont (R),

- hangos helyről csendesre és viszont (R),

- érzéki csalódás (R), (délibáb, hosszanti vagy keresztbe csíkos tárgyak méretviszonyai).

11. A mérés

A mérőeszközök szükségessége:

- az érzékelés korlátainak átlépése,

- pontosság növelése.

A mérés:

Az a tevékenység,amely során valamely fizikai jellemző mérőszámát mértékegységével való közvetlen vagy közvetett összehasonlítás útján meghatározzuk.

A mértékegység:

A fizikai jellemző értékének meghatározásához egységül választott mennyiség. A mértékegység egynemű a mérési jellemzővel. Magyarországon az SI (System International) használata kötelező.

Az SI alapmennyiségek:

- hosszúság: 1 méter (m),

- tömeg: 1 kilogramm (kg),

- idő: 1 másodperc (s),

- áramerősség: 1 amper (A),

- hőmérséklet: 1 kelvin (K),

- anyagmennyiség: 1 mól (mól),

- fényerősség: 1 candela (cd).

1 méter:

A kripton 86-os tömegszámú izotópjának a 2p/10 --> 5d/5 nem pertubált pályáihoz tartozó átmenet esetén sugárzott fény hullámhosszának: 1 650 763,73 szorosa. (Régi: a Föld egyenlítője/40 millió = ősméter.)

1 kilogramm:

A nemzetközi, platina-irídium ötvözetből készült kilogramm-prototípus tömege. Ez kb.: 1,000028 köbdeciméter 4 Celsius fokos víz tömege 101 325 Pascal nyomáson.

1 másodperc:

A cézium 133-as izotópjának két (nem perturbált) meghatározott energiaszintje közötti átmenetből származó sugárzás periódusidejének a 9 192 631 770 -szerese. (Régi: középnap/86400.)

1 amper:

Két egymással párhuzamos, végtelen hosszú, elhanyagolhatóan kis keresztmetszetű vezetőben, amelyek vákuumban egymástól 1 méter távolságra vannak, akkor folyik 1 amper erősségű állandó áram, ha méterenként 2*10 E-7 Newton erő hat rájuk. (Régi: ha az ezüstnitrát vizes oldatából másodpercenként 1,118 mg ezüstöt választ ki. 1 A(SI)=0.99985 A(régi).)

1 kelvin:

A víz hármas pontjához (0,01 Celsius) rendelt termodinamikai hőmérséklet 273,16 -ad része.

1 mól:

1 mól anyagban ugyanannyi részecske van mint a szén 12-es izotópjából 12,000 g-ban, vagyis 6,023*10 E-23 darab (Avogadró-szám).

1 candela:

A platina dermedési hőmérsékletén (2067 K) izzó fekete test 1/600 000 négyzetméternyi sík felületének fényerőssége a felületre merőleges irányban, 101 325 Pa nyomáson. (Fényerősség = fényáram sűrűség, a fényáram egysége a lumen (1m), 1 cd fényerejű pontszerű sugárzó 1sr (steradian) egységnyi térszögbe 1 lm fényáramot bocsát ki.)

Az alapegységek (mint az a definíciókból is látszik) szoros kapcsolatban vannak egymással. Pl.: fénnyel távolságot és időt egyszerre mérhetünk. Az 1 A, 1 mól és 1 cd definíciója felhasználja a többi alapegységet, sőt még leszármaztatott mennyiségeket is.

Néhány leszármaztatott mennyiség:

- erő (1 newton),

- energia (1 joule),

- teljesítmény (1 watt),

- töltés (1 coulomb),

- feszültség (1 volt),

- ellenállás (1 ohm),

- frekvencia (1 hertz),

- kapacitás (1 farad).

Prefixumok:

- pikó- (p) (10^-12),

- nano- (n) (10^-9),

- mikro- (u) (10^-6),

- mili- (m) (10^-3),

- kilo- (k) (10³),

- mega- (M) (10⁶),

- giga- (G) (10⁹),

- tera- (T) (10¹²).

A mérőszám:

Az a szám, amely megmutatja, hogy a mérendő jellemző értéke hányszorosa a kiválasztott mértékegységnek. A mérendő mennyiség mérőszámát vagy ennek kiszámításához szükséges leolvasott értéket szolgáltatják a mérőműszerek. A mérőszám és a mértékegység egymással fordítottan arányos.

A mérés célja:

Információszerzés valamely vizsgált rendszer állapotáról, szerkezetéről, működéséről. Gyakran az ember nem közvetlenül használja fel a mérés eredményét, hanem azt más rendszerek bemenő jeleként hasznosítja.

A mérés feladata:

A vizsgált rendszer valamely jellemzője (adott mértékegységhez tartozó) mérőszámának meghatározása.

A mérés típusai:

- közvetlen összehasonlítással: - nulla idejű,

- a mérőműszer és a rendszer között energiaátadás nincs,
- extenzív mennyiségeket mérünk így,
- kölcsönhatással: - nem nulla idejű,
- a mérőműszer és a rendszer között energiaátadás van,
- intenzív mennyiségeket mérünk így.

Intenzív mennyiségek:

Azokat a mennyiségeket, amelyeknek különbsége előidézi az energiaáramot, meghatározza az energiaáram irányát (és vele arányos az energiaáram nagysága is), jellemzik az energiaforrás erősségét (intenzitását) intenzív mennyiségnek nevezzük.

Az intenzív mennyiségek tulajdonságai:

- áramlást előidéző,
- kiterjedéstől független (lokális: pontbeli tulajdonság),
- kiegyenlítődő,
- minőségi jellemző,
- az energiaváltozás kiszámításánál arányossági tényező.

Extenzív mennyiségek:

Az anyagok azon tulajdonságait, amelyek az anyag kiterjedésével arányosak, az energiával együtt áramlanak (mintegy az energia hordozói), extenzív mennyiségeknek nevezzük.

Extenzív mennyiségek tulajdonságai:

- áramló,
- kiterjedéssel arányosak (globális: a rendszer egészét jellemzi) ,
- összegződő,
- mennyiségi jellemző,
- megváltozásával az energiaváltozás arányos.

Megjegyzés:

Két extenzív mennyiség hányadosa mindig intenzív, pl.: m/V, sűrűség.

Intenzív - extenzív mennyiség párok:

nyomás - tömeg, térfogat
hőmérséklet - belső energia
elektromos potenciál - elektromos töltés.

Mérési rendszer elemei:

- a mérendő rendszer,
- mérőműszer vagy mérőrendszer,
- a mérést végző személy,
- a köztük illetve a környezettel való kapcsolatok (zavaró hatás).

A mérőrendszer:

A mérőrendszer bemenete a vizsgált jellemző, kimenete az ember számára közvetlenül érzékelhető jellemző. A mérőrendszer bemenő és kimenő jellemzőit jeleknek tekintjük. A mérőrendszer tehát jelátalakító (transzfer) folyamatot valósít meg. A kimenő és a bemenő jelek változásának hányadosa a mérőrendszer transzferparamétere.

A mérőrendszer elemei:

- érzékelhető: bemeneti egység, a rendszerrel való kapcsolatot biztosítja,

- jelátalakító: funkcionális egység, vagy az ember, vagy a felhasználói rendszer számára érzékelhető jelet hoz létre, lehet erősítő funkciója is, meghatározza a mérőrendszer karakterisztikáját a fizika tulajdonságai alapján, ha a mérési tartományt változtatni szeretnénk, ebben kell új elemeket alkalmazni,

- kijelző: kimeneti egység, az emberrel vagy a felhasználói rendszerrel való kapcsolatot biztosítja.

Jelátalakítók típusai:

- mechanikai -> mechanikai,
- mechanikai -> elektromos,
- elektromos -> mechanikai,
- termikus -> mechanikai ... stb.

Mérőrendszerek csoportosítása karakterisztikájuk szerint:

- lineáris (pl.: rugós erőmérő, óra ... stb.) (Olyan mérőműszer nem létezik - vagy ha igen, akkor azt nem lehet mérésre használni mert elromlott -, amelynek konstans volna a karakterisztikája.)

- nem lineáris (pl.: zárt csövű manométer, ellenállásmérő, ...stb.)

Megjegyzés:

Általában arra törekszenek a mérőrendszerek készítésénél, hogy lineáris karakteresztikájú legyen, mert a leolvasás szempontjából azokat könnyebb használni.

Jelátalakítás szerinti csoportosítás: (digitális = diszkrét, analóg = folytonos)

- digitális input -> digitális output (pl.: darabszámláló) ,
- digitális input -> analóg output (pl.: D/A átalakító) ,
- analóg input -> digitális output (pl.: A/D átalakító) ,
- analóg input -> analóg output (pl.: Deprez-műszer) .

Mérőrendszerek mérési tartománya:

A mérőrendszernek - mint minden rendszernek - van működőképes és működésképtelen állapot tartománya. A mérőrendszer működőképes állapottartományát mérési tartománynak nevezzük, amit az alsó és felső méréshatárral jellemeznek. Az alsó mérési határ alatt még, a felső mérési határ felett már nem alkalmas a rendszer a mérésre. A mérési rendszer esetén is van átmeneti tartomány (a mérési határértékek közvetlen környezete), amelyben ugyan a rendszer még nem működésképtelen, de működése bizonytalan. Az átmeneti tartományban mért értékek megbízhatatlanok.

A mérés folyamata:

- tervezés,
- mérés előkészítése,
- mérési rendszer összeállítása,
- mérési próbák,
- mérések,
- kiértékelések.

Méréssorozatok fajtái:

- statikus: egy állandó mennyiség meghatározásához többször végrehajtjuk a mérést,
- dinamikus: ha egy mennyiség térben és időben nem állandó, akkor több helyen vagy egymásután többször mérünk, annak érdekében, hogy a kérdéses mennyiség térbeli vagy időbeli változását megismerjük, az adatokat ekkor célszerű grafikonon ábrázolni.

Mérési jegyzőkönyv tartalma:

- a mérés helye és ideje,

- a mérést végző személy neve,
- a vizsgált rendszer leírása, rajza,
- a mérési helyek és a mérendő jellemzők,

- a mérőeszközök azonosítói,
- az alkalmazott mérési módszerek leírása,

- a mérési táblázatok.

A mérési jegyzőkönyv szükségessége:

- mérési eredmények rögzítése,

- adatok felhasználása,

- további számítások,
- értékelések,
- a mérés ellenőrző megismétlése.

A mérésnél fellépő mennyiségek:

- valódi érték (becsüljük),
- mért érték (ismerjük),
- mérési hiba (számítjuk).

Statikus méréssorozat esetén a mért értékek a valódi értékek körül szóródnak. Abszolút pontos mérés nem létezik.

Mérési hibák típusai:

- műszerhiba (szisztematikus hiba),

- felhasználó által elkövetett hibák: - beállítási hiba,

- beolvasási hiba,

- durva hiba.

A mérési hibák okai:

- zavar,
- ember,
- mérési eljárás.

A mérési hibák csökkentésének lehetőségei:

- hitelesítés (etalon),
- beállítás (jusztírozás),
- szigetelés, árnyékolás, tükrös skála alkalmazása,
- zavar szűrése,
- a megfelelő mérési eljárás kiválasztása,
- jó műszerismeret, precíz munka,
- megfelelő tulajdonságú mérőműszerek alkalmazása.

A mérőműszerek jellemzői:

- mérési tartomány,
- pontosság, stabilitás,
- érzékenység, csillapítás,
- energiaigény, terhelhetőség,
- tehetetlenség, működési sebesség.

Hibaszámítás:

- abszolút hiba,
- relatív hiba,
- közepes relatív hiba.

12. Az erősítő

Az erősítő:

Az erősítő olyan rendszer, amely bemenő jelének hatására, segédenergia felhasználásával bemenő jelnél nagyobb energiatartalmú kimenő jelet ad.

Az erősítés célja:

Az adott jel energiájának növelése, speciálisan az ember fizikai munkájának kiváltása.

Az erősítés feladata:

Kis energiájú jellel nagy energia-felhasználás irányítása.

Megjegyzés:

Az erősítő belső vagy külső energiatárolóval rendelkezik.

Egyszerű gépek:

Emelő típusúak: - egyoldalú emelő,
- kétoldalú emelő,
- hengerkerék,
- csiga,
- csigasor.

Lejtő típusúak: - lejtő,
- csavar,
- ék.

Megjegyzés:

Az egyszerű gépekben nincs energiatároló ezért nem nevezhetjük őket erősítőknek. Az erőgépek viszont általában erősítőknek tekinthetők.

Erősítési tényező:

Kimenő és bemenő teljesítmények hányadosa. Általában nagyobb mint egy, amely nem mond ellent az energia megmaradás törvényének, mivel a többletenergia az energia tárolóból származik.

Az erősítő csoportosítása jelhordozók szerint:

- pneumatikus (gáz: p, V, T),

- hidraulikus (folyadék: p, V),

- elektromos (elektromos áram: U, I) : - elektromechanikus,

- elektronikus.

Elektronikus erősítők:

Olyan elektronikus rendszer, amely kisebb energiatartalmú elektromos jelből nagyobb energiatartalmú elektromos jelet állít elő, elektronikus erősítőnek nevezzük. (U*I).

Elektronikus jelek fajtái:

- általános,

- szimmetrikus és aszimmetrikus négyszög,

- szimmetrikus és aszimmetrikus háromszög,

- lefutó és felfutó fűrészfog,

- sinusjel.

Elektromos energiatárolók:

- részrendszer részére: kondenzátor és tekercs,

- teljes erősítő részére: elem, akkumulátor, hálózat.

Elektronikus erősítő pereme:

- elektromos szigetelő,
- elektromos vezető,
- impulzus szigetelő,
- hűtőbordák, nyílások.

Elektronikus erősítő környezete:

- ember,
- jelforrás,
- levegő,
- elektromos energiatároló vagy elektromos hálózat.

Elektronikus erősítők elemei:

- passzív elemek: ellenállás, tekercs, kondenzátor,

- aktív elemek: elektroncső, félvezető dióda, tranzisztor, integrált áramkör,

- kapcsolatok: vezeték, szerelőlap, forrasztás, kapcsolók, dobozok.

Megjegyzés:

Általában a kapcsolatok törvényszerűek. Szokáson alapuló általában a forma, a szín, vagy az, hogy a sok törvényszerű lehetséges megoldásból a megvalósításnál melyiket választjuk ki.

Az elektronikus erősítő funkciója:

Input/output átalakítás vagy output szinten tartás.

Megjegyzés:

Az elektronikus erősítő tulajdonságainál fogva univerzálisan alkalmazható. Az erősítés végrehajthatósága miatt a jeleket elektromos jelekké kell átalakítani. Ezért azok a jelátalakítók, amelyek a különböző jeleket elektromos jellé alakítják, nagyon fontosak.

Az elektronikus erősítők zavarai:

- az energiatároló feszültségének ingadozása,
- elektromágneses rezgések és hullámok.

Zaj-jel viszony:

Az elektronikus erősítők nagyon fontos jellemzője a (zaj teljesítmény / jel teljesítmény). Cél: ennek a hányadosnak a csökkentése. A zaj eredete: - zavar (csökkentés: árnyékolással, szűréssel), - elemek zaja (csökkentés: precíz beállítás, jobb minőségű elemek alkalmazásával).

Elektronikus erősítő transzferparamétere:

A legfontosabb transzferparaméter az erősítés. Ha az I(be) = I(ki), akkor az erősítési tényező =U(ki)/U(be), U(ki) =A*U(be) - feszültség-erősítés. Így az erősítési tényező negatív is lehet, ami fázisfordítást jelent.

Elektronikus erősítők karakterisztikája:

Általában az a jó, ha a karakterisztika lineáris, ekkor ugyanis minden bemenő jelet ugyanolyan mértékben erősít (a transzformációs függvény konstans), ezt nevezhetjük ideális esetnek. A reális (valós, megépített) erősítők karakterisztikája főleg túl kicsi, vagy elég nagy jel esetén eltér az ideálistól. Ezeken a helyeken az erősítő torzít (pl.: sinusos jelből nem sinusos jelet készít, megjelennek a felharmónikusok). Ha egy hangerősítő torzítása kisebb mint 5%, akkor szokás magas hanghűségűnek (HI-FI) mondani.

Megjegyzés:

Az elektronikus erősítő működése nagyban függ az elektromos energiatároló állapotától, azaz a telepfeszültségtől. Egy adott feszültség alatt az erősítő nem működik, egy bizonyos feszültség felett esetleg tönkremegy, köztes értékekre pedig biztonságos a működése. Az elektronikus erősítőkben általában polaritás védő és túláram védő kapcsolásokat is találunk.

Differenciál erősítők:

A differenciál erősítőnek van egy nem invertáló és egy invertáló bemenete valamint egy kimenete. Működtetéséhez kettős tápegység szükséges. A differenciál erősítő kimenetét a bemeneteire adott feszültségek különbségével arányos jel jelenik meg. Pontosan: U(ki)= A*(U(be+)-U(be-)).

Kettős tápegység készítése:

Két ugyanolyan egyenfeszültségű feszültségforrást sorba kapcsolunk.

Pozitív kivezetése a pozitív pólus, negatív kivezetése a negatív pólus, a köztük lévő vezeték pedig a föld lesz.

Ha a tápegységnek szimmetrikusnak kell lenni, akkor a két feszültségforrás feszültségének és belső ellenállásának meg kell egyezni.

Visszacsatolás:

Ha a rendszer kimenetén megjelenő jel energiájának egy részét a bemenetre egy visszacsatoló elemen keresztül visszavezetjük, visszacsatolást hoztunk létre.

A visszacsatolás fajtái:

- Pozitív a visszacsatolás, ha eredménye a kimenő jel változásának növekedése.

- Negatív a visszacsatolás, ha eredménye a kimenő jel változásának csökkenése.

A differenciálerősítő kapcsolásai:

- használhatjuk nem invertáló erősítőként: a negatív bemenetet 0-ra kell kötni,

- használhatjuk invertáló erősítőként: a pozitív bemenetet 0-ra kell kötni,

- ha differenciálerősítést akarunk, akkor az egyik feszültséget az egyik bemenetre (a kivonandót az invertálóra), a másik feszültséget a másik bemenetre kötjük,

- differenciálerősítővel úgy valósíthatunk meg pozitív visszacsatolást, hogy az invertáló bemenetet 0-ra kötjük és a kimenetről a jelet egy ellenállás segítségével a nem invertáló bemenetre visszavezetjük, bemenetként a nem invertáló bemenetet használjuk; ekkor az erősítési tényező a bemeneti és a visszacsatoló ellenállás értékétől függ: A= R(v)/R(0),

- differenciálerősítővel úgy valósíthatunk meg negatív visszacsatolást, hogy a nem invertáló bemenetet 0-ra kötjük és a kimenetről a jelet egy ellenállás segítségével az invertáló bemenetre visszavezetjük, bemenetként az invertáló bemenetet használjuk; ekkor az erősítési tényező a bemeneti és a visszacsatoló ellenállás értékétől függ: A= -R(v)/R(0).

Pozitív visszacsatolású elektronikus erősítők tulajdonságai:

- erősítési tényező nő,

- jelátviteli tulajdonságok romlanak,

- instabil működés, gerjedés (pl.:mikrofon hangszóróval szembefordítva).

Gerjedés feltétele:

Ha a bemenetre adott jel energiája olyan nagy, hogy az általa létrehozott visszacsatoló jel már képes őt helyettesíteni, akkor az erősítő bemenő jel nélkül is jeleket ad, gerjed (oszcillál). A gerjedésben nagyon fontos szerepe van az erősítő működési sebességének is.A jelátfutási idő reciproka az erősítő saját frekvenciája, melyet váltakozó feszültségű felhasználáskor nem hagyhatunk figyelmen kívül. Egy oszcilláló rendszert megfelelő bemenő jellel be kell indítani (elektronikus rendszereknél gyakran a maradékáramok erre megfelelőek), majd a rendszert magára hagyva az elektronikus rendszer elemeinek ellenállása határozza meg a kialakult maximális áramokat (általában az áramló energiákat).

Negatív visszacsatolású elektronikus erősítők tulajdonságai:

- erősítési tényező csökken,

- jelátviteli tulajdonságok javulnak,

- stabil működés.

Megjegyzés:

Negatív visszacsatolásra a kimenet szinten tartása a jellemző. Negatív visszacsatolás segítségével valósul meg a rádiókban az automatikus hangerősség szabályozás (AHSZ) és az automatikus frekvencia kalibrálás (AFC). A legtöbb elektronikus erősítőben negatív visszacsatolás található.

Elektronikus erősítők irányítása:

- kezelő potenciométerek,
- külső jelforrás (pl.:magnó, lemezjátszó, mikrofon).

Az elektronikus erősítők egymáshoz kapcsolása:

- sorosan: erősítési tényezők összeszorzódnak,

- párhuzamosan: erősítési tényezők összeadódnak.

Az elektronikus erősítők csoportosítása:

1. elemtípusok szerint: - csöves,

- tranzisztoros

- IC-s és hibrid.

2. jel frekvenciája szerint: - egyenáramú,

- hangfrekvenciás,

- rádiófrekvenciás,

- mikrohullámú.

3. frekvenciatartomány szélessége szerint: - szelektív,

- széles sávú.

4. szerepe szerint: - mérő-,

- elő-,

- keverő-,

- végerősítő.

5. jel folytonossága szerint: - analóg,

- digitális.

Analóg erősítés:

Az analóg erősítőkben az információt a jelhordozó értéke vagy annak változása közvetlenül képviseli.

A tranzisztor használata:

Ha a tranzisztort földelt emitteres kapcsolásban erősítésre használjuk, akkor a kollektoron (mint invertáló kimeneten) , a bázisra adott feszültséggel arányos (az erősítési tényezőtől függő) feszültség jelenik meg. Ekkor a tranzisztor analóg erősítőként dolgozik. Ez azonban csak akkor van így, ha a bázisra adott feszültség nagyobb kb. 0,4V-nál. Ha ugyanis a bázisra adott feszültség ennél kisebb akkor nincs emitter-kollektor áram, a tranzisztor lezár, kapcsolóként működik, kétállapotú rendszerként használható.

Analóg IC felépítése:

Sok tranzisztort, diódát, ellenállást, kondenzátort tartalmaz. Benne a jel energiatartalma hasonlóan nő mint a tranzisztorban.

Digitális erősítés:

A digitális erősítésben az információt a jelhordozónak számjegyekben való kifejezése (KÓDJA) tartalmazza. Az erősítés műveletek végzésében nyilvánul meg.

Digitális IC (TTL) felépítése:

Olyan tranzisztorelemekből felépített integrált áramkörök, melyek a bemenő feszültségértékeket logikai 0-nak vagy 1-nek veszik és belső felépítésüktől függően logikai műveleteket végeznek és kimenetük is logikai 0 vagy 1.

Megjegyzés:

Vannak olyan integrált áramkörök, melyekben olyan nagy számú logikai áramkört képeztek ki, hogy összetettebb feladatokat egyedül képesek ellátni, pl.: összead, kivon, szoroz, oszt stb.

A digitális erősítés folyamata:

- ADC: analóg/digitális átalakító (konverter) --> kódolás,
- DAC: digitális/analóg átalakító (konverter) --> dekódolás.

analóg jel --> ADC --> digitális jel --> digitális IC --> digitális jel --> DAC --> analóg jel.

13. A vezérlés

Az irányítás:

Olyan tevékenység, amely valamilyen folyamatot elindít, fenntart, megváltoztat vagy leállít.

Az irányítás szükségessége:

- zavarás,

- elhasználódás,

- meghibásodás.

Az irányítás célja:

A rendszerek célszerű működtetése.

Az irányítás fajtái:

- vezérlés,

- szabályozás.

A vezérlés:

Olyan irányítási folyamat, amely során a rendszer kimenő jellemzője nem hat vissza az irányító berendezésre vagy személyre.

A vezérlés feladata:

Úgy befolyásolni a rendszer bemenetét, hogy kimenete az előre ismert (várható) viszonyok között rendeltetésszerű legyen.

A vezérlés hatásvázlatának elemei:

- alapjel, vezérlési program, vezérlő rendszer, vezérlő jel, vezérelt rendszer,

- a vezérlő rendszer bemenete a vezérlési program, kimenete pedig az a jellemző, amellyel az adott rendszer bemenetét befolyásoljuk.

- a vezérlés folyamatában nincs visszacsatolás, ezért a vezérlés hatásvázlata nyitott.

A vezérlés típusai:

- kézi vezérlés: - kormányzás

- vezénylés

- önműködő vezérlés: - időterv (időtől függő),

- lefutó (helytől függő).

Kézi vezérlés:

A kézi vezérlés olyan vezérlési művelet, amelyben a rendelkező jelet a kezelő személy tevékenysége váltja ki.

Kormányzás:

Olyan kézi vezérlés, amelyben a kezelő személy a vezérelt berendezés haladási, mozgási sebességét, irány t is befolyásolja.

A vezénylés:

Olyan kézi vezérlés, amelyben több kézi vezérlésű művelet határozza meg a rendelkezést (pl. erőmű központi vezérlőterme).

Önműködő vezérlés:

Olyan vezérlési művelet, amelyben nem az ember, hanem érzékelő és ítéletalkotó szervek adják ki a rendelkezést. Ehhez természetesen előre rögzíteni kell azokat a feltételeket, amelyek teljesülése a rendelkezést kiváltja.

Példák vezérlésre:

- forgalomirányító lámparendszer (időterv),

- csengő, kakukkos óra, zenélő doboz (helytől függő),

- automata mosógép (időtől függő),

14. A szabályozás

Az irányítás:

Olyan tevékenység, amely valamilyen folyamatot elindít, fenntart, megváltoztat vagy leállít.

Az irányítás szükségessége:

- zavarás,

- elhasználódás,

- meghibásodás.

Az irányítás célja:

A rendszerek célszerű működtetése.

Az irányítás fajtái:

- vezérlés,

- szabályozás.

A szabályozás:

Olyan irányítási folyamat, amely során a rendszer kimenő jellemzője visszahat az irányító berendezésre vagy személyre.

A szabályozás feladata:

A kimenőjellemző és a folyamat állapotjellemzőinek ellenőrzése alapján úgy befolyásolni a rendszer bemenetét, hogy kimenete az esetleg megváltozott viszonyok között is rendeltetésszerű legyen.

A szabályozási kör elemei:

- vezetőjel, alapjel képző, alapjel (KELL szint),

- érzékelő, ellenőrző jel (VAN szint),

- különbségképző (differenciál erősítő),

- rendelkező jel, jelformáló, erősítő,

- végrehajtójel és végrehajtó, beavatkozó jel, beavatkozó,

- módosító jel, szabályozott rendszer.

- a szabályozás folyamatában az érzékelő és az ellenőrző jel a rendszer kimenetéről a különbségképzőhöz visszacsatolást létesít. Így a szabályozás zárt hatásláncú. Szabályozási körben a visszacsatolás mindig negatív.

A szabályozás típusai:

- kézi,

- önműködő: értéktartó és menetrendi vagy programszabályozás.

A kézi szabályozás:

Olyan szabályozási művelet, amelyben a rendelkezést - a műszerek jelzése alapján - a kezelő személy adja ki.

Az önműködő szabályozás:

Olyan szabályozási művelet, amelyben az irányítás valamennyi mozzanatát (érzékelés, ítéletalkotás, rendelkezés, beavatkozás) a kezelő személy nélkül, a szabályozó-berendezés önmaga látja el.

Értéktartó szabályozás:

Értéktartó szabályozás esetén a szabályozó-berendezés feladata, hogy a környezet zavaró hatásai ellenére a szabályozott rendszer meghatározott jellemzőinek értékét az előre megszabott (KELL) szinten tartsa.

Menetrendi szabályozás:

A menetrendi szabályozás esetén az alapjel előre meghatározott program szerint változik.

Példák szabályozásra:

- rendőri forgalomirányítás (kézi),

- fűtés szabályozás (értéktartó),

- hűtőszekrény, boyler, hősugárzó,

- automata mosógépnél: vízbeengedés, vízmelegítés, szivattyúzás.

- CNC-eszterga, számítógép (program).

15. A rendszeranalízis alapvető szempontjai

1. Rendszer - perem - környezet,

2. Szerkezet: részrendszerek - elemek - kapcsolatok,

3. Input - output - zavar - zaj - funkció - állapottartományok - transzferparaméter -karakterisztika - transzformációs függvény,

4. Irányítás, folyamatok, részfolyamatok,

5. Energiaellátás - energiatárolók - hatásfok.

A rendszeranalízis legfontosabb módszerei:

- az irányítás,
- a mérés (vagy erősítés és mérés),
- az érzékelés.

Technikai rendszer:

A rendszer a világnak az ember által körülhatárolt és átalakított része, amely maga is részekből áll, de környezetével az emberi céloknak megfelelően van - egységes egészként -kölcsönhatásban.

A technikai rendszernek három ismertető jegye van:

- megfelelően kialakított,

- kapcsolatban álló,

- célszerűen együttműködő részek összessége.

Perem:

A rendszernek az a része, amely a környezettel kölcsönhatást tud létesíteni.

Kölcsönhatások típusai:

jellemzője: feltétele:

mechanikai: lendületváltozás különböző sebesség
termikus: belsőenergia változás különböző hőmérséklet
elektromos: elektromos eloszlás változás különböző potenciál
kémiai: kémiai összetétel változás kémiai aktivitás
magkölcsönhatás: atommagátalakulás távolság

A perem tulajdonságai:

- a bemenet és a kimenet csak a perem célszerű megválasztásával jöhet létre.

- olyan anyagok, amelyek bizonyos áramlásokat megengednek, másokat nem.

- a perem egyrészt elválasztja e rendszert környezetétől (szigetel), másrészt a rendszert összeköti környezetével (vezet).

A környezet fogalma:

A kiválasztott rendszerünkkel kapcsolatban álló rendszerek összessége.

Részrendszer:

Azokat a részeket, amelyek maguk is egymással összefüggő elemekből állnak, részrendszereknek nevezzük. (Az autó részrendszere a motor.)

Elem:

Elemnek nevezzük egy rendszernek az adott vizsgálat szempontjából legkisebbnek tekintett részeit.

A vizsgálat célja általában függ:

- a vizsgálatot végző személy és a rendszer viszonyától,

- a vizsgálatot végző személy ismereteitől.

Megjegyzések:

Az elem legfontosabb tulajdonsága a funkciója.

Az elem tekinthető fekete doboznak.

Elemek csoportosítása:

Az elemek rendszerezése azt jelenti, hogy képesek vagyunk a megszámlálhatatlanul sokféle egyedi elemet - az adott szempontból - lényeges tulajdonságok szerint csoportosítani.

A jellemzésnél a lényeges tulajdonságok mellett (azaz a funkció mellett) további tulajdonságokat említhetünk:

- anyag,

- méret, forma,

- felületi kiképzettség,

- szín.

A rendszerezés célja:

- kapcsolatok feltárása (ok-okozati),

- rendszerek fejlesztése (pl.: új elemek alkalmazása).

Megjegyzés:

Így a részrendszer és az elem között csak a vizsgálat szempontjának megválasztásában lehet különbség.

Felosztás:

Valamely halmaz egy felosztásának (partíciójának) nevezzük olyan részhalmazokra való bontását, amelynek összege (uniója) az egész halmazt adja (a felosztás teljes) és bármely két részhalmaz metszete üres (nincs közös része).

Felosztási szint:

A felosztási szint a felosztás mélységét jelenti (a részrendszerekre való bontását a részrendszereken tovább folytatjuk egészen az elemekig). A felosztás egyes lépcsőit felosztási szinteknek nevezzük.

Hierarchia séma:

A felosztási szinteket ábrázolva a rendszer egyfajta szerkezeti ábráját kapjuk, amely az egyes részeket alá-, illetve fölé rendeltség viszonyát tünteti fel. Ezt az elrendezést hierarchia sémának nevezzük. A hierarchia tehát érdekrangsort jelent, az egyes szintek között így alárendeltségi viszony van:

- a magasabb szinten lévő részrendszerek tartalmazzák az alatta lévő részrendszereket,

- a vonal összekötés tartalmazási relációt jelent,

- az egy téglalapban felsorolt részrendszerek mellérendelő viszonyban vannak, az ezen a szinten jelölt részrendszerek más csoportokba tartoznak, de a felettük lévő részrendszereknek ezek is részei.

Így a hierarchia séma megmutatja, hogy rendszerünk milyen részekből tevődik össze, milyen nagyobb rendszernek a része és azt, hogy a nagyobb rendszer milyen további részekből áll.

A hierarchia séma nem egyértelmű, tartalma mindig a vizsgálati szemponttól függ. Ezt az elemző tevékenységet jellemzi a típusa és a mélysége.

Ahhoz, hogy egy rendszer rendeltetésszerűen működjön szükséges, hogy a rendszer hibátlan legyen, célszerű kapcsolatban legyen környezetével és a környezeti rendszerek is hibátlanok legyenek.

Elemek kapcsolata:

Az elemek csak a köztük lévő kapcsolatokkal képeznek rendszert, az elemek halmaza még nem rendszer. A kapcsolatok típusai:

- szerkezeti: - szerkezeti ábra szemlélteti (vonalas,síkbeli, térbeli ), térbeliséget tükröz, az elemek között mellérendelő kapcsolat van.

- folyamat kapcsolat: ezt folyamatábra szemlélteti (soros, párhuzamos, visszacsatolt), időbeliséget tükröz, az elemek között alá- és fölérendelő kapcsolat van.

Szerkezeti ábra:

A szerkezeti ábra a szerkezeti összeköttetést - a rendszer struktúráját szemlélteti.

- térbeliség tükröződik benne,

- elemei között mellérendelő kapcsolat van.

A szerkezeti ábra elemei:

- kör, benne pl. szám: az elem , azonosító jele,

- ------------------ : összeköttetést jelentő szakasz.

Szerkezeti ábra típusai:

- vonalas : ha bármely elemből legfeljebb két szakasz indul ki és pontosan kettő olyan van, amelyből egy indul ki,

- síkbeli : a vonalastól eltekintve azok a szerkezeti ábrák, amelyekben a szerkezeti összeköttetést jelentő vonalak (szakaszok) metszés nélkül síkba rajzolhatók,

- térbeli : a nem vonalas és nem síkbeli szerkezeti ábrákat térbeli szerkezeti ábráknak nevezzük (mint gráf síkba nem rajzolható).

Az állapotváltozások sorozatát szemléltető ábrák:

- folyamatábra,

- tevékenységháló.

Folyamatábra:

Ha a rendszeren belül, vagy a rendszer és környezete között lejátszódó extenzív mennyiségek áramlásait szemléltetjük, folyamatábrát kapunk. A folyamatábra a rendszer működését, a folyamatkapcsolatokat szemlélteti (időbeliséget tükröz). A folyamatábra elemei közül a kör az elemeket vagy részrendszereket jelöli, míg a nyilak az áramlások irányát és az áramló mennyiségeket szemlélteti.

Tevékenységháló:

Ha a rendszer  állapotait eseményeknek és a köztük lejátszódó folyamatokat tevékenységeknek tekintjük, majd az események és tevékenységek sorozatát folyamatábra segítségével ábrázoljuk, akkor tevékenységhálót kapunk. A tevékenységháló a rendszer állapotváltozásait, a rendszer használatát szemlélteti (ez is időbeliséget tükröz). A tevékenységháló elemei közül a kör az eseményeket, a nyíl a tevékenységeket szemlélteti.

Folyamatábrák típusai:

- soros: elágazást nem tartalmaz,

- párhuzamos: az áramlás valamely elemnél elágazik, majd egy későbbi elemnél a két áramlás újra találkozik,

- visszacsatolt : az áramlás úgy ágazik el, hogy az áramlás egy már korábban érintett elemnél önmagába kapcsolódik vissza.

Tevékenységhálók típusai:

- soros: nincs két vagy több egyidejű tevékenység, az események sorrendje idősorrendet is jelent, minden eseményből csak egy nyíl indul ki és a lánc nyitott,

- párhuzamos: van legalább két egyidejű tevékenység és egy-egy olyan esemény, amelyből (illetve amelybe) egynél több tevékenység indul ki (illetve érkezik),

- ciklikus tevékenység: tevékenységháló azon szakasza, mely egy többször végrehajtandó tevékenységet (vagy tevékenységsort) csak egyszer tüntet fel, de nyíllal jelöli a tevékenység újra kezdését, és az ábrából az ismétlések száma is megállapítható.

Részek kapcsolatának fajtái:

- törvényszerű (egyenáramú áramkörben a polaritás),

- megszokáson alapuló (írógép billentyűzet),

- nagyobb rendszerhez való kapcsolódást biztosító (jobbra tartási közlekedési rendszerben baloldalon van a kormány).

Input:

A környezet ismert hatása a rendszerre.

Output:

A rendszer várható hatása a környezetre.

Zavar:

A környezet váratlan hatása a rendszerre.

Zaj:

A rendszer váratlan hatása a környezetre.

A rendszer funkciója:

- input/output átalakítás (I/O),

- az output előírt (KELL) szinten való tartása,

- a rendszer állapotának megfelelő szintek között tartása.

A működési tartományok:

- megbízható (célszerű a kimenet): optimális és biztonságos,

- bizonytalan (nem célszerű,nem kívánatos a kimenet),

- működésképtelenség (nincs kimenet): átmeneti (pl.: elfogyott az energia), végleges.

Hibakeresés lépései:

Amennyiben a rendszer átmeneti működési tartományba került, elkerülhetetlen a hibák feltárása, a meghibásodott elemeknek az újakra való kicserélése.

1.az energiatároló és a rendszer kapcsolatának vizsgálata,
2.a részrendszerek vizsgálata és a köztük lévő kapcsolatok,
3.az elemek vizsgálata és a köztük lévő kapcsolatok.

Egy új rendszer felépítésének lépései:

A hiba kijavítása közben, az új elemek beépítésekor lényegében a rendszer összeállításának lépéseit is végre kell hajtani.

1.az elemek vizsgálata és összekapcsolásuk,
2.a részrendszerek vizsgálata és összekapcsolásuk,
3.a rendszer és az energiatároló összekapcsolása.

Primer mennyiségek:

Azokat a mennyiségeket, amelyeknek a rendszer működésében kitüntetett szerepük van, primer mennyiségeknek nevezzük. Megkülönböztetünk: primer intenzív és primer extenzív mennyiségeket.

Transzferparaméter:

Kimenő jellemző változás osztva a bemenő jellemző változással (pl. hatásfok, erősítési tényező). Pontosabban: A primernek tekintett kimeneti mennyiség változásának és az ezt a változást előidéző bemenő mennyiség változásának a hányadosát transzferparaméternek nevezzük.

A transzferparaméter a rendszer átalakító hatását jellemzi.

Karakterisztika:

Olyan összefüggés, mely megmutatja, hogy hogyan függ a kimenet a bemenettől.

Transzformációs függvény:

Olyan összefüggés, amely megmutatja, hogy hogyan függ a transzferparaméter a bemenettől.

Megjegyzések:

A karakterisztika valamely pontbeli meredeksége a rendszer ezen karakterisztikához és állapothoz tartozó transzferparamétere.

Ha a karakterisztika differenciálható függvény, akkor a transzformációs függvény a kérdéses bemenő változó szerinti deriváltja.

Ha a karakterisztika lineáris, akkor a hozzá tartozó transzformációs függvény konstans.

Ha a karakterisztika konstans, akkor a hozzá tartozó transzformációs függvény azonosan nulla.

Megjegyzés:

A karakterisztika és a transzformációs függvény a rendszer működési tartományának kiválasztásához adnak hathatós segítséget.

Időbeni változás:

- stacioner: időben állandó,
- instacioner: időben változó,
- periodikus: időben szabályosan ismétlődő,
- tranziens: két stacioner állapot közötti átmenet.

Diszkrét kimenet (bemenet) :

Diszkrét a rendszer kimenete, ha csak véges számú, egymástól jól megkülönböztethető értéket vehet fel.

Folytonos kimenet (bemenet) :

Folytonos a rendszer kimenete, ha két értékhatár között bármilyen értéket felvehet (a felvehető értékek száma végtelen).

Folyamat:

A rendszer állapotváltozásainak sorozatát folyamatnak nevezzük. A folyamatok közben a rendszeren belül vagy a rendszer és környezete között tömeg, energia és információáramlás figyelhető meg, közben a rendszer különböző állapotokat vesz fel.

Részfolyamatok:

Különböző mennyiségeket tekintve (pontosabban: különböző extenzív mennyiségek áramlását elkülönítve) kapjuk az összetett folyamatok részfolyamatokra való bontását.

A részfolyamatok egymással szoros kölcsönhatásban mennek végbe. A részfolyamatok nem állíthatók rangsorba (nincs hierarchiájuk). A részfolyamatokat nem lehet (tartalmazási reláció szerint) szétválasztani sem térben sem időben.

Részfolyamatok egymáshoz kapcsolódása:

- keresztirányú,
- egyirányú.
- ellentétes irányú.

Az energiaveszteség okai:

- csúszási súrlódás, közegellenállás, belső súrlódás, nincs tökéletesen rugalmas test,
- nincs tökéletes hőszigetelő és hővezető,
- nincs tökéletes elektromos szigetelő és elektromos vezető,
- porózus fal, hiányos tömítés (anyag távozik a rendszerből).

Megjegyzés:

Ma már egyre magasabb hőmérsékletű szupravezetőt képesek a tudósok előállítani.

Hatásfok:

A rendszer által hasznosított és az összesen felvett energia hányadosa.

Teljesítmény:

A felhasznált energiának és a felhasználás időtartalmának hányadosa.

A termodinamika 0. főtétele:

Két rendszer közötti egyensúly szükséges és elégséges feltétele a jellemző intenzív mennyiségek homogén eloszlása.

A termodinamika 1. főtétele:

Zárt rendszer extenzív mennyiségei állandók. (Az energia megmaradás törvénye.)

A termodinamika 2. főtétele:

Zárt rendszerben magától csak olyan folyamatok játszódnak le, melyek során a rendszer rendezetlensége (entrópiája) nem csökken. (Pl.: az egy szabadsági fokra jutott nagy energia az összes szabadsági fokra egyenletesen szétoszlik - disszipálódik.)

A termodinamika 3. főtétele:

100 %-os hatásfokú erőgép nem létezik.

A termodinamika 4. főtétele:

Az abszolút 0 fok el nem érhető.

16. A lakás

Lakástörténet:

Emlékeztető: barlang, sátor, vályogház, cölöpház, kunyhó, vár, kastély, felhőkarcoló.

Építőanyagok:

Fa, kő, vályog, beton, üveg, mész, cement, beton, tégla, cserép.

Fontosabb épületelemek:

Alapzat, nyílászárók, falak, födém, gerendázat, tetőszerkezet, boltív, dongaboltozat, keresztboltozat, kupola.

Építkezés típusai:

- egyedi kivitelezés vagy nagyüzemi előállítás (házgyár),

- egyfázisú vagy háromfázisú.

Egyfázisú:

Mindent az épület környékéről szereznek be.

Háromfázisú:

Az épületelemek gyártása, szállítás és az építés.

Lakás funkciói:

- alapfunkciók: védelem, kényelem, komfort, tárolás.

- különleges igények (mozgássérült lakása, művész lakása, cipész lakása)

- egyéni igények: szín, forma, stílus stb.

Lakás minőségi csoportosítása:

- komfort nélküli: van villany,

- félkomfort: van víz,

- komfort: van fürdőszoba (hideg-meleg víz),

- összkomfort: van központi fűtés,
- luxus: pl. légkondicionáló, szauna.

A lakáshoz kapcsolódó közművek és biztonsági berendezései:

- villany (kismegszakító biztosíték),

- víz (visszacsapó szelep),

- csatorna (szifonok),

- távhő (táv melegvizet és távfűtést jelent, biztonsági szelep),

- gáz (nyomáscsökkentő),

- telefon (védőföld),

- szemétszállítás (szemétledobó, lengő ajtó).

17. A közlekedés

A közlekedés fogalma:

Szűkebb értelemben emberek helyváltoztatása, tágabb értelemben anyagok és élőlények (általában a közlekedés tárgyának szállítása).

A közlekedés célja:

Közlekedés esetén eseménynek a közlekedés tárgyának meghatározott helyen való tartózkodását tekintjük. A közlekedés célja, hogy a két esemény közötti tevékenység (szállítás) meghatározott követelményeknek (költség, gyorsaság, kényelem, biztonság, környezetvédelem) eleget tegyen.

A közlekedés elemei:

- az ember,

- a szállítóeszköz,

- az út,

- a szállítás tárgya.

A közlekedésben kialakuló kapcsolatok:

- az emberek között (vezető és utas),

- a járművek között (baleset, KRESZ-szabályok),

- azutak között (kereszteződések, aluljárók),

- az ember és jármű (irányítója, utas),

- az ember és út (vezető, KRESZ-szabályok),

- a jármű és út (súrlódás, közegellenállás).

A szállítási útvonal szerkezeti típusai:

- vonalas (egyutcás falu),

- sugaras (Magyarország főútvonal rendszere),

- körgyűrűs (Budapest körútrendszere),

- kombinált (USA közút- és vasútrendszere).

Útvonaltípusok a föld felszínhez viszonyított helyzet szerint:

- magas vezetésű (elektromos távvezeték, hegyi felvonó),

- felszíni (közút, vasút),

- kéreg alatti (Pesten a kis földalatti, árkolással készül),

- mélyvezetésű (metró, alagút, bányászati eljárással készül).

Útvonaltípusok a szállítási irányok szerint:

- egyirányú (kőolaj és földgáz távvezetékek),

- kétirányú (közutak),

- váltakozó irányú (vasút),

- párhuzamos (az autópálya egyik sávja).

A szállítás csoportosítása pályák szerint:

- közúti,

- vasúti,

- légi,

- vízi,

- vezetékes.

Biztonsági berendezések:

- aktív: olyan eszközök, berendezések, amelyek a balesetek megelőzését szolgálják.

- passzív: olyan eszközök, amelyek a bekövetkezett balesetek következményeinek csökkentését szolgálják.

A közlekedési útvonal jellemzői:

- az útvonal hossza,
- a megtételéhez szükséges idő,
- a biztonság,
- az elfogyasztott üzemanyag.

Az útvonal kiválasztásának szempontjai:

- legrövidebb,
- leggyorsabb,
- legbiztonságosabb,
- legolcsóbb.

A döntés:

A döntés mindig bizonyos szempontok előtérbe helyezését és / vagy a szempontok szerinti optimumok bizonyos kompromisszumát jelenti.

18. A termelés

Az anyag átalakulásának fajtái:

- állapotváltozás (spontán természeti folyamat),

- állapotváltoztatás (tudatos, tervszerű emberi tevékenység: munka).

A termelés célja:

- a közvetlen fogyasztás vagy egy másik termelési folyamat szükségleteinek kielégítése. A szükségletek megállapítása a piackutatás feladata. A termékek értékesítését a reklám segíti.

A termelés feladata:

- a bemenő anyagoknak (a munkatárgyának) kimenő anyagokká (termékekké, félkész termékekké, energiává) való  átalakítása minél hatékonyabban és gazdaságosabban.

A termelés alapvető tényezői, bementi oldal:

- az anyag (amiből a termék készül),

- az energia,

- a munka,

- a termelési eszközök.

Kimeneti oldal:

- a termékek, a félkész termékek,

- a hulladék,

- az energiaveszteség.

A termelési szervezet fontosabb részei:

- Van olyan közös cél, melynek eléréséhez funkcionális munkamegosztás szükséges.

- A különböző funkciójú rendszerek egymással kommunikációs kapcsolatban vannak.

- Legalább egy részrendszer rendszer szabályzó funkciót lát el.

A termelés formái:

- kisipari műhely,

- nagyüzem vagy gyár.

A termelési folyamat transzfer paraméterei:

1. termelékenység = termék / munkaidő,

2. fajlagos energia-felhasználás = energiafogyasztás / termék,

3. gyártási kapacitás = termékmaximum / idő,

4. fajlagos termelési költség = összköltség / termék .

Szűk keresztmetszet:

Egy termelési rendszer legkisebb kapacitású részrendszerét a termelés szűk keresztmetszetének nevezzük. A termelés bővítésekor ennek ismerete nélkülözhetetlen.

A termelési szervezet környezete:

- természeti: nyersanyag, energia, hulladékok.

- társadalmi: szakképzett munkaerő, termelés feladata.

- mesterséges: együttműködő gyárak, elosztási rendszerek.

Termelési rendszer irányítása:

A termelési rendszer szabályozott folyamat. A termelési rendszert szabályozási körök hierarchikus (egymásra épülő) felépítése jellemzi.

Minőség:

Minőségen a termék állapotát, vagyis tulajdonságainak (pontosabban: a további felhasználás szempontjából lényeges) összességét értjük.

Tolerancia:

Vagy tűrés, az előírt értékektől való megengedett eltérés.

A termelési rendszer szabályozási szintjei:

1. szint: a gép,

2. szint: a műhely,

3. szint: a MEO (minőség ellenőrző osztály).

A termelésirányítás automatizálásának lépcsőfokai:

- részleges automatizáció: automatikus ellenőrző és jelző- berendezés, automatikus védőberendezés, automatikus szabályozó-berendezés.

- teljes automatizáció: az automatikus szabályozó-berendezések és a számítógépek rendszerbe kapcsolása.

19. Környezetvédelem

Az ember létfenntartásának feltétele:

Legalapvetőbb szükségleteinek rendszeres kielégítése. Ezek: a levegő, a víz, az élelem, a megfelelő hőmérséklet, a fény, a pihenés (mint biológiai), a társ, a család, a munka, a lakás (mint társadalmi), tudás, gyakorlat, ügyesség, szórakozás, kikapcsolódás (mint kulturális szükséglet).

Az emberi munka:

Az ember olyan tudatos és tervszerű tevékenysége, mely révén a munka tárgyából - átalakítással - az ember számára használhatóbb (célszerűbb) terméket állít elő. Az ember munkája révén teremti meg a létfenntartásához szükséges feltételeket. Munkavégzése közben kisebb-nagyobb mértékben a környezetét is átalakítja, szennyezi.

Környezetszennyezés eredete:

A környezet szennyezése elsősorban a helytelen (összességében célszerűtlen) használat, a nem kellően átgondolt döntések, általában: a hibás emberi magatartás következménye.

Környezetszennyezés:

Szennyező anyagoknak a természetbe való oly nagy mértékű kijuttatása, amelyeket a természeti folyamatok a szennyezéssel azonos (vagy nagyobb) intenzitással lebontani már nem tudják, ezáltal azok felhalmozódnak és így kisebb vagy rosszabb életteret biztosítanak az élővilág számára. A természeti folyamatok útján le nem bomló anyagoknak a legkisebb mértékű természetbe való juttatása a környezet szennyezését jelenti (pl.: DDT).

Környezetvédelem:

Az embert körülvevő természet elemeinek (levegő, víz, talaj, világűr és élővilág) védelme a különféle hulladékok és káros hatások, vegyi anyagok, valamint a nem kellően átgondolt emberi beavatkozások ellen. A környezetvédelem a mesterséges környezet (települések, közlekedési hálózatok) esetén, az urbanizációs ártalmak csökkentését jelenti.

Természetes anyagok:

A természetben megtalálható anyagok, vagy azok fizikai átalakításai.

Mesterséges anyagok:

Természetben meg nem található anyagok, melyeket kémiai (szintetikus) úton állítunk elő.

Környezet szennyezés típusai:

- aszerint, hogy mire irányul: levegő, víz, talaj, világűr, stb.,
- a szennyező anyag típusa szerint: m, E, I.
m : szerves - szervetlen, lebomló - nem lebomló, szintetikus anyagok,
E : hang, rezgések, fény, hő, radioaktív sugárzás,
I : hibás vagy téves információ.

Megjegyzés:

A legtöbb gyógyszer (vegyszer és vegyi anyag) valamilyen szintetikus úton előállított vegyület. Ezek forgalomba hozatala előtt nemcsak hatásosságáról, hanem maradéktalan lebomlásáról is meg kell győződni. Ellenkező esetben alkalmazásának az élővilágra (az emberre) nézve káros következményei lehetnek (DDT). Egy vegyület aktivitását, bomlási és beépülési tulajdonságát az összegképlete még nem határozza meg, legalább ilyen fontosak molekuláinak (atomjainak) térbeli orientációja és egymáshoz kapcsolódása.

20. Modellezés

Absztrakció:

Az ember csodálatos tulajdonsága, hogy képes absztrahálni (elvonatkoztatni): a végtelenül sokoldalú jelenségek, tárgyak észlelésekor kiemelni az adott körülmények közül a számára lényeges tulajdonságokat, elhanyagolva az megfigyelés szempontjából lényegtelen elemeket.

Modell:

Olyan berendezés, rajz, szöveg vagy matematikai összefüggés, amelynek bizonyos lényeges tulajdonságai között, ugyanolyan összefüggés áll fenn, mint az alapját képező valóságos tárgy, jelenség vagy folyamat meghatározott lényeges tulajdonságai között.

Megjegyzések:

- a modell és a modellezett meghatározott szempontból hasonló,

- a modellezésnél nemcsak azt fontos tudni, hogy két rendszer miben hasonló, hanem azt is, hogy miben nem.

- összetett rendszereket modellek rendszerével modellezünk.

- minden kutatás sikere attól függ, hogy helyesen választjuk-e ki a legfontosabb tulajdonságokat, valamint azokat amelyeket elhanyagolhatunk.

A hasonlóság alapja:

- formai,

- szerkezeti,

- működési.

Megjegyzés:

- a működési hasonlóságnak nem feltétele, sőt néha kizáró oka a formai hasonlóság,

- a rendszerek hasonlósága nem tranzitív (ha A hasonló B-hez és B hasonló C-hez, akkor nem biztos, hogy A hasonló C-hez).

A modellezés célja:

- leíró (tájleíró költemény),

- szemléltető (Babilon készlet),

- előíró, elemző (ház tervrajza),

- problémamegoldó (város makettje),

- ismeretterjesztő, ill. oktató (térkép),

- kutató ill. ismeretszerző (repülőgépmodell),

Megjegyzés:

A modellezés a tudományos megismerésnek nagyon fontos fázisa. A számítógépek elterjedésével előtérbe kerültek a matematikai modellek.

A modell szerkezete:

- anyagi: - fizikai (statikus és dinamikus),

- számítógépes.

- gondolati: - matematikai (számítógépes, determinisztikus( meghatározott), statisztikus),

- verbális (szavakban megfogalmazott),

- ikonikus (képi: piktogramok (nemzetközileg elfogadott ábrák, jelek, rajzok)).

21. Tervezés

Gondolkodási módok:

- divergens (széttartó, szokatlan, sok mindenre figyelő),

- konvergens (összetartó, szigorú törvényszerűséget követő, koncentrált).

Tervezés:

Az elérendő célok előrelátó, módszeres átgondolása, egyértelmű megfogalmazása és rögzítése.

Tervek típusai:

- gyártmányterv,

- gyártásterv.

Gyártmányterv:

A megvalósítandó rendszer elemeinek, ill. részrendszereinek, valamint a köztük lévő szerkezeti kapcsolatoknak egyértelmű leírása ill. rajza. (Szoros kapcsolata van a szerkezeti ábrával.)

Megjegyzés:

Mindenféle tervezésnek szem előtt kell tartania a vonatkozó szabványokat.

Szabvány:

Meghatározott tárgykörben ismétlődő feladatok egységesen és következetesen alkalmazandó megoldásának írásba foglalt és közzétett előírása (a szabvány lehet tárgy, de lehet folyamat is).

A szabvány kiterjed:

- a követelményekre,

- a minősítési módra, feltételeire,

- a termék nevére megjelölésére,

- a metrikus jellemzőkre,

- a szabványos kezelésre (csomagolás, tárolás, szállítás),

- számokra, kifejezésekre, fogalmakra, jelölésekre, ábrázolásra, dokumentálásra, rendszerezésre, ügyvitelre.

A szabványosítás célja:

Biztosítani a rendszernek nagyobb rendszerhez való kapcsolódását.

Megjegyzések:

A történelem folyamán az egyedi (kézműves) gyártást felváltotta a sorozatgyártás, megjelent a tartalék alkatrész. Ez tette szükséges‚ és lehetővé a szabványosítást.

A szabvány nagyban segít a technika alapelveinek érvényesítésében is.

Általában előnyökkel jár, ha rendszereinkben szabványosított elemeket használunk, de olyan is lehetséges, hogy a szabványtól eltérő elemek alkalmazásából előny származik (pl. : háború esetén egy országnak).

Szabványok típusai :

- házi (üzemi),

- ágazatai,

- országos,

- nemzetközi.

Megjegyzés:

Megkülönböztethetünk még ajánlott és kötelező szabványokat.

Az ergonómia:

Az ergonómia - mint műszaki tudomány - a munkaeszközöket és a technológiai folyamatokat vizsgálja, de csak abból a szempontból, hogy ezek milyen követelményeket támasztanak az ember pszichológiai tulajdonságaival szemben.

Az ergonómia - mint pszichológiai tudomány - az emberi tulajdonságokat vizsgálja, de csak abból a szempontból, hogy ezek milyen követelményeket támasztanak a munkaeszközök és a technológia kialakításával szemben.

Gyártásterv:

A megvalósítási folyamategyes eseményeinek, valamint a köztük lévő tevékenység kapcsolatoknak (a gyártási technológiának) egyértelmű leírása ill. rajza. (Szoros kapcsolatban van a tevékenységhálóval.

Tevékenységháló:

Áttekintő képet ad a gyártás folyamatáról a munka megkezdésétől a befejezésig. Tartalmazza az események sorrendjét, egymáshoz kapcsolódásukat, a tevékenységek időigényét, a folyamatok tervezését és irányítását.

A tevékenység típusai:

- tényleges tevékenység: n, E, I, t igény.

- várakozás: információ, idő.

- fiktív tevékenység: információ.

Tényleges tevékenység:

Mindig munkavégzés, amely energia befektetéssel állapotváltozást hoz létre az anyagon.

Várakozás:

A tevékenységháló passzív szakasza, melynek során munkavégzés nem történik, de a szükséges állapotváltozás időt vesz igénybe.

Fiktív tevékenység:

Valójában nem tevékenység, nincs időszükséglete, csak azt fejezi ki, hogy egy korábbi esemény bekövetkezése feltétele egy későbbi eseménynek.

Tevékenységháló jellemzése:

- csak egy kezdő- és végesemény lehet, (vagyis csak egy olyan esemény, amelybe nem érkezik, és csak egy olyan, amelyből nem indul ki nyíl),

- nem fordulhat elő visszacsatolás, (vagyis egyetlen olyan tevékenység vagy tevékenységsor sem lehet, amely egy későbbi eseményt egy korábbival köt össze),

- két eseményt nem köthet össze egynél több tevékenység, (vagyis nem lehet két olyan tevékenység, amelynek azonosítója - a tevékenység kiindulási és befejezési eseményének sorszáma - megegyezik) .

- a tevékenységháló eseményeinél feltüntetjük az esemény sorszámát vagy jelét, a kezdő eseménytől a kérdéses eseményig tartó kritikus út hosszát, és azt, hogy az esemény a kritikus úthoz tartozik vagy sem.

Az út:

A tevékenységhálóban útnak nevezzük az események és tevékenységek egy olyan sorozatát, amely a kezdő eseménytől a végeseményig tart.

Kritikus út:

A tevékenységhálóban a lehetséges utak közül azt, amelyiknek időigénye a legnagyobb, kritikus útnak nevezzük. Ismerete a végesemény előrehozatalánál nagyon fontos.

Algoritmus:

Utasítások olyan sorozatát, mely minden lépésben determinált (egyértelmű), a választási lehetőségekre nézve teljes és véges sok lépésben megadja valamely feladat megoldását vagy eldönti annak megoldhatatlanságát, algoritmusnak nevezzük.

Egy algoritmus általában több, csak kezdeti feltételekben különböző feladat megoldására használható.

Példák algoritmusra:

- matematikai műveletek,
- számrendszerek közötti átírás osztással,
- Eratosztenész szitája,
- Euklidesz algoritmusa két szám legnagyobb közös osztójának meghatározására,
- elemcsere,
- sorba rendezés,
- számoltatás.

Blokkdiagram:

Az algoritmus geometriai megfelelője (folyamatábrája). A blokkdiagram Neumann János által bevezetett olyan szemléletes írásmód algoritmus és számítógépes programokra, amely megkönnyíti a programozást, áttekinthetővé teszi az eljárások gondolatmenetét. Lényege, hogy az utasítások, műveletek egyes önálló részeit (az úgynevezett blokkokat) keretbe foglaljuk és nyilakkal jelöljük a blokkok közötti végrehajtási sorrendet.

Egy blokkdiagramnak pontosan egy START és legalább egy STOP utasítást kell tartalmaznia.
Egyazon feladatnak létezhet több, különböző mélységű blokkdiagramja.

A blokkdiagramok fontosabb elemei:

- határoló utasítások: ellipszisbe elhelyezett START és STOP utasítások,
- bemeneti és kimeneti utasítások: paralelogramma,
- értékadó és műveleti utasítások: téglalap,
- feltételes elágazások: rombusz,
- csatlakozási pontok: körök, azonosítási számmal,
- folyamatvonal: nyíllal ellátott vonal.

22. A számítógép története

A számítógép előtti fejlődés:

- kavicsok: Egyiptom,

- abakusz: római, orosz, kínai, japán,

- 1614 - 1620: logaritmus: Napier, Briggs, Bürgi,

- 1620- Gunter megalkotta a logarlécet,

- 1623- fogaskerekes összeadó: Schickard,

- 1642- ben ugyanilyen rendszert készített Pascal, ezen a 4 alapműveletet lehetett végrehajtani,

- 1673- fogaskerekes szorzó: Leibnitz,

- 1733- differenciagép: Babbage,

- 1808- lyukkártyákkal vezérelt szövőgép: Jacquoard, egészen sokáig használták, mint adattároló eszközt,

- 1889- adatrendező gép: Hollerith,

- 1939- jelfogós gép, (relé): Kozma László,

- 1941- elektromechanikus számológép: Zuse,

- 1942- Mark I., Mark II.: Aiken,

Mai értelemben vett komputerek:

- 1940- ENIAC: Bell- laboratórium, Philadelphia,

- 1946- EDVAC: Neumann János,

- 1946- EDSAC: Vilkes,

- 1949- UNIVAC: Neumann János,

- 1951- MESZM: Lebegyev,

- 1953- BESZM: Lebegyev,

- 1958- MESZ (Műszaki Egyetem Számítógépe): Kozma László,

- 1960- tranzisztoros számítógép,

- 1968- IBM 360/ 370,

- 1970- 1975: ESZR, R10, R15, R45, R55, R60, R65, (VIDEOTON),

- 1965- első integrált áramkörös számítógép (IC),

- 1975- mikroprocesszor,

- 1982- IBM: PC/ XT/ AT.

A számítógépek csoportosítása:

Működési alapelv szerint: - analóg,

- digitális,

- hibrid.

Felépítése szerint: - mechanikus,

- elektromechanikus,

- elektronikus.

Digitális számítógépek tulajdonságai:

- működési alapja a kettes számrendszer,

- véges sok különböző állapota van (véges állapotú),

- soros működésű,

- programozható,

- véges működési sebességű,

- tetszőleges pontosságú,

- determinisztikus,

- univerzális,

- szétvált a gépek gyártása és a programkészítés: HARDWARE és SOFTWARE.

Analóg és hibrid számítógépek tulajdonságai:

- a működés alapja fizikai folyamatok,

- végtelen sok különböző állapota van,

- tartalmazhat párhuzamos működésű részeket,

- nem, vagy csak mikro-programozható,

- a program bonyolultsága nem áll arányban a végrehajtási idővel,

- véges pontosságú,

- a végeredményt véletlen folyamatok is befolyásolhatják,

- célgépek ( egy feladatra készültek).

23. A személyi számítógépek felépítése

Elektronikus számítógépek generációi:

1. generáció: elektroncső (egyedi gépek, nagy méret és energiaigény, bizonytalan működés, csak gépi kódban programozható),

2. generáció: tranzisztor (sorozat gyártásúak, szekrény nagyságúak, a biztos működés időtartalma egy évnyi volt, megjelent a magas szintű nyelv),

3. generáció: integrált áramkör (asztali gépek voltak, a működési biztonsága évtizedben mérhető, megjelent az operációs rendszer, több nyelvű programozhatóság),

4. generáció: nagy integráltságú áramkör (IC) és mikroprocesszor (nagyon hosszú ideig működőképesek, táska- és zsebkomputerek is vannak, stb.),

5. generáció: ? Optikai információkezelés, biocsip, kvantumcsipp, párhuzamos működés, mesterséges intelligencia ?

Hardware:

Hardwaren a számítástechnikában a fizikailag látható, megfogható berendezést értjük. Viszonylag gyors fejlődése révén igen magas bonyolultsági fokot ért el. A belső felépítésének ismerete a felhasználónak csak annyira indokolt, amennyire a programozásban az segítségére lehet.

A Hardware részei:

- bemeneti egység: billentyűzet

- CPU: Central Processing Unit - Központi Vezérlő Egység,

- vezérlőmű,

- számolómű: ALU: Aritmetikai Logikai Unit (összead,előjelet vált, bit forgatás, adatmozgatás).

- Operatív tár,

- kimeneti egység: képernyő, monitor,

- perifériák: háttértár (magnó, diskdrive) , modem, printer, rajzgép, egér, botkormány, érintőernyő, scanner.

Az operatív memória részei:

- ROM: az operatív memóriának az a része, mely csak olvasható, átírni nem lehet. Legtöbbször itt található a gép fordító programja, amellyel valamely magasabb szintű nyelvet megért, valamint az operációs rendszer rutinjai.

- RAM: véletlen elérésű tár, az operatív memóriának az a része, mely olvasható és írható, a felhasználó által készített program illetve a program által használt adatok is.

24. A személyi számítógépek kezelése

A rendszer összeállítása, üzembe helyezése:

Áramellátás biztosítása, megfelelő csatlakozások létrehozása, (pl.: billentyűzet) bekapcsolás, várakozás amíg a DOS feléled. A gépet a felhasználó parancsokkal irányítja.

DOS parancsok csoportosítása:

- környezeti parancsok,

- lemezkezelő parancsok,

- könyvtárkezelő parancsok,

- file kezelő parancsok.

Környezeti parancsok:

- CLS: képernyőtörlés,

- VER: a DOS verziószáma,

- TIME: óra / perc beállítása,

- DATE: dátum beállítása,

- MEM: memória lekérdezése.

Lemezkezelő parancsok:

- a:, b:, c: : meghajtók váltása / kiválasztása,

- FORMAT: lemezek formálása,

- SYS: rendszerlemez készítése,

- DISKCOPY: lemezmásolás

- LABEL: a lemez címkéjének megtekintése / átírása.

Könyvtárkezelő parancsok:

- DIR: könyvtártartalom listája,

- CD: könyvtár cseréje,

- MD: könyvtár létrehozása,

- RD: könyvtár törlése,

- TREE: könyvtárszerkezet kirajzolása.

File kezelő parancsok:

- COPY: file másolása,

- COPY CON: file létrehozása,

- TYPE: file tartalmának megtekintése,

- MOVE: file mozgatása könyvtárak között,

- DEL: file törlése,

- UNDELETE: törölt file visszaállítása,

- PRINT: file tartalmának kinyomtatása.

Software:

A számítógépes hardware önmagában nem alkalmas a felhasználó problémáinak megoldására. Ahhoz, hogy feladatokat tudjunk megoldani számítógéppel, algoritmusok alapján készített, megfelelő utasítássorozatokra van szükség. A számítógépes program egy adott feladat megoldásához szükséges utasítássorozat. A leírásához használható jelek alkalmazására szolgáló előírások összessége a programozási nyelv. Az utasítássorozat végrehajtását a számítógépes program futtatásának nevezzük. A software az adott számítógépen futtatható programok összessége. Az utasítások a számítógépen fizikai jelek formájában jelennek meg. Ez természetesen csak másodlagos jellemző, a software ugyanis lényegét tekintve szellemi termék.

Software típusai:

- gépi nyelv,
- assembly nyelv,
- magas szintű programozási nyelv (ALGOL, COBOL, FORTAN, BASIC, PL1, FORTH, PASCAL, PROLOG, LOGO, C) .

Programvégrehajtás lehetőségei:

- interpreter (értelmező) : lassú, az éppen végrehajtandó utasítást még értelmezni kell, meg kell állapítania a hozzá tartozó gépi rutinokat, iteraktív,
- compiler (fordító): gyors, először a teljes programnak létrehozza a gépi (vagy gépközeli) kódját, aztán lát a végrehajtáshoz, kevésbé vagy egyáltalán nem iteraktív. A programnak ekkor három formáját különböztethetjük meg:

1. forrásprogram (a magas szintű nyelven),
2. /*/ tárgyprogram (csak a compilerrel együtt futtatható formában a RAM-ban),
3. /**/ tárgyprogram (a compiler nélkül is futtatható formában a lemezen).

---