वैद्युतयांत्रिकी

अभियांत्रिकी (इंजीनियरिंग) में, वैद्युतयांत्रिकी (इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग)   विद्युत अभियन्त्रण और यांत्रिक अभियांत्रिकी (मैकेनिकल इंजीनियरिंग) से तैयार की गई प्रक्रियाओं और कार्यविधियों को जोड़ती है। वैद्युतयांत्रिकी संपूर्ण रूप से विद्युत और यांत्रिक प्रणाली की परस्पर क्रिया पर ध्यान केंद्रित करता है और दोनों सिस्टम एक दूसरे के साथ कैसे परस्पर प्रभाव करते हैं। यह प्रक्रिया विशेष रूप से उन डीसी या एसी घूर्णन विद्युत मशीनों जैसी प्रणालियों में प्रमुख है, जिन्हें एक यांत्रिक प्रक्रिया (जनरेटर) से बिजली उत्पन्न करने के लिए डिजाइन और संचालित किया जा सकता है या यांत्रिक प्रभाव (मोटर) को शक्ति देने के लिए उपयोग किया जाता है। इस संदर्भ में विद्युत अभियांत्रिकी भी इलेक्ट्रॉनिक्स अभियांत्रिकी को शामिल करता है।

इलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरण वे होते हैं जिनमें इलेक्ट्रिकल और मैकेनिकल दोनों प्रक्रियाएँ होती हैं। कड़ाई से बोलते हुए, एक नियमावली रूप से संचालित स्विच एक विद्युत उत्पादन के कारण यांत्रिक आंदोलन के कारण एक विद्युत यांत्रिक घटक है। हालांकि यह सच है, यह शब्द आमतौर पर उन उपकरणों को संदर्भित करने के लिए समझा जाता है जिनमें यांत्रिक आंदोलन बनाने के लिए एक विद्युत संकेत शामिल होता है, या इसके विपरीत विद्युत संकेत बनाने के लिए यांत्रिक आंदोलन। अक्सर विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत जैसे कि रिले में, जो एक वोल्टेज या धारा को दूसरे को नियंत्रित करने की अनुमति देता है, आमतौर पर अलग-अलग परिपथ वोल्टेज या धारा  को यंत्रवत् रूप से संपर्कों के स्विचिंग सेट और सोलनॉइड्स द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जिसके द्वारा एक वोल्टेज सोलनॉइड वाल्व के रूप में एक गतिशील कड़ी  को सक्रिय कर सकता है।

आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास से पहले, इलेक्ट्रिक टाइपराइटर, टेलीप्रिंटर, घड़ियां, प्रारंभिक टेलीविजन सिस्टम और बहुत शुरुआती इलेक्ट्रोमेकैनिकल डिजिटल कंप्यूटर सहित भागों के जटिल उप-प्रणालियों में विद्युत-यांत्रिक उपकरणों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था। कई अनुप्रयोगों में सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रॉनिक्स ने इलेक्ट्रोमैकेनिक्स को बदल दिया है।

इतिहास
पहली विद्युत मोटर का आविष्कार 1822 में माइकल फैराडे द्वारा किया गया था। हंस क्रिश्चियन ऑर्स्टेड की खोज के एक साल बाद ही मोटर विकसित किया गया था कि विद्युत प्रवाह का प्रवाह एक आनुपातिक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। यह प्रारंभिक मोटर केवल एक तार था जो नीचे एक चुंबक के साथ पारे के गिलास में आंशिक रूप से डूबा हुआ था। जब तार को बैटरी से जोड़ा गया तो एक चुंबकीय क्षेत्र बनाया गया और चुंबक द्वारा छोड़े गए चुंबकीय क्षेत्र के साथ इस संपर्क के कारण तार घूमने लगा।

दस साल बाद पहले विद्युत जनरेटर का आविष्कार फिर से माइकल फैराडे ने किया। इस जनरेटर में तार के तार के माध्यम से गुजरने वाला एक चुंबक शामिल होता है और गैल्वेनोमीटर द्वारा मापा गया करंट उत्पन्न होता है। फैराडे के अनुसंधान और बिजली में प्रयोग आज ज्ञात अधिकांश आधुनिक इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिद्धांतों के आधार हैं।

लंबी दूरी के संचार में अनुसंधान के साथ विद्युत यांत्रिकी में रुचि बढ़ी। औद्योगिक क्रांति के उत्पादन में तेजी से वृद्धि ने अंतर्महाद्वीपीय संचार की मांग को जन्म दिया, जिससे इलेक्ट्रोमैकेनिक्स को सार्वजनिक सेवा में अपना रास्ता बनाने की अनुमति मिली। रिले की उत्पत्ति टेलीग्राफी से हुई क्योंकि इलेक्ट्रोमैकेनिकल डिवाइस का उपयोग टेलीग्राफ सिग्नल को पुन: उत्पन्न करने के लिए किया जाता था। स्ट्रॉगर स्विच, पैनल स्विच और इसी तरह के उपकरणों का व्यापक रूप से प्रारंभिक स्वचालित टेलीफोन एक्सचेंजों में उपयोग किया गया था। स्वीडन, संयुक्त राज्य अमेरिका, कनाडा और ग्रेट ब्रिटेन में 20 वीं शताब्दी के मध्य में पहली बार क्रॉसबार स्विच व्यापक रूप से स्थापित किए गए थे, और ये जल्दी ही दुनिया के बाकी हिस्सों में फैल गए।

इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम ने 1910-1945 से बड़े पैमाने पर प्रगति देखी, क्योंकि दुनिया को दो बार वैश्विक युद्ध में डाल दिया गया था। प्रथम विश्व युद्ध में सभी देशों द्वारा स्पॉटलाइट और रेडियो के रूप में नए इलेक्ट्रोमैकेनिक्स का विस्फोट देखा गया था। द्वितीय विश्व युद्ध तक, देशों ने विद्युतयांत्रिकी की बहुमुखी प्रतिभा और शक्ति के इर्द-गिर्द अपनी सेना का विकास और केंद्रीकरण कर लिया था। इनमें से एक उदाहरण आज भी उपयोग किया जाता है अल्टरनेटर, जिसे 1950 के दशक में सैन्य उपकरणों को बिजली देने के लिए बनाया गया था और बाद में 1960 के दशक में ऑटोमोबाइल के लिए फिर से तैयार किया गया। युद्ध के बाद के अमेरिका को इलेक्ट्रोमैकेनिक्स के सैन्य विकास से बहुत फायदा हुआ क्योंकि घरेलू काम जल्दी से इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम जैसे माइक्रोवेव, रेफ्रिजरेटर और वाशिंग मशीन द्वारा बदल दिया गया। 19वीं सदी के उत्तरार्ध के इलेक्ट्रोमैकेनिकल टेलीविजन सिस्टम कम सफल रहे।

इलेक्ट्रिक टाइपराइटर, 1980 के दशक तक, "पावर-असिस्टेड टाइपराइटर" के रूप में विकसित हुए। उनमें एक एकल विद्युत घटक, मोटर था। जहां कीस्ट्रोक ने पहले एक टाइपबार को सीधे स्थानांतरित किया था, अब यह मैकेनिकल लिंकेज लगाती है जो मोटर से टाइपबार में यांत्रिक शक्ति को निर्देशित करती है। यह बाद के आईबीएम सेलेक्ट्रिक के लिए भी सही था। बेल लैब्स में, 1946 में, बेल मॉडल V कंप्यूटर विकसित किया गया था। यह एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले-आधारित उपकरण था। 1968 में एक विमान उड़ान नियंत्रण कंप्यूटर के लिए इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम अभी भी गंभीर विचाराधीन थे, जब तक कि केंद्रीय वायु डेटा कंप्यूटर (सेंट्रल एयर डेटा कंप्यूटर) में बड़े पैमाने पर एकीकरण इलेक्ट्रॉनिक्स पर आधारित एक उपकरण को अपनाया नहीं गया था।

माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (एमईएमएस)
सिलिकॉन क्रांति में   माइक्रोइलेक्ट्रोमेकेनिकल सिस्टम  (एमईएमएस) की जड़ें हैं, जिन्हें दो महत्वपूर्ण   सिलिकॉन    सेमीकंडक्टर  आविष्कार 1959 से वापस किया जा सकता है:   मोनोलिथिक इंटीग्रेटेड सर्किट  (आईसी) रिप   रॉबर्ट नोयस  से चट्टान   फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर, और   मेटल-ऑक्साइड-सेमिकॉन्डक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर  (MOSFET)   मोहम्मद एम। अटला  और   डावन काहंग  द्वारा   बेल लैब्स  पर।   MOSFET स्केलिंग , IC चिप्स पर MOSFETS के लघुकरण,   इलेक्ट्रॉनिक्स  के लघुकरण का नेतृत्व किया (जैसा कि   मूर के कानून  और   डेनर्ड स्केलिंग  द्वारा भविष्यवाणी की गई थी)। इसने सिलिकॉन   सेमीकंडक्टर डिवाइसेस  पर आधारित माइक्रोमैचिनिंग तकनीक के विकास के साथ, मैकेनिकल सिस्टम के लघुकरण के लिए नींव रखी, क्योंकि इंजीनियरों ने महसूस करना शुरू कर दिया कि सिलिकॉन चिप्स और मोसफेट्स   रसायन , जैसे कि वातावरण और प्रक्रियाओं के साथ बातचीत कर सकते हैं और संवाद कर सकते हैं, ]], ]],   गतियों  और   लाइट । पहले सिलिकॉन   प्रेशर सेंसर  एस में से एक 1962 में   हनीवेल  द्वारा आइसोट्रोपिक रूप से माइक्रोक्रिनेटेड था

एक MEMS डिवाइस का एक प्रारंभिक उदाहरण गुंजयमान-गेट ट्रांजिस्टर है, जो MOSFET का एक अनुकूलन है, जिसे  हार्वे सी। नाथनसन  द्वारा 1965 में विकसित किया गया है 1970 के दशक से 1980 के दशक की शुरुआत में,    भौतिक,    केमिकल ,   जैविक  और   पर्यावरण  पैरामीटर को मापने के लिए MOSFET   माइक्रोसेंसर  एस की एक संख्या विकसित की गई थी 21 वीं सदी की शुरुआत में,   नैनोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम  (एनईएमएस) पर शोध किया गया है।

आधुनिक अभ्यास
आज, इलेक्ट्रोमैकेनिकल प्रक्रियाओं का उपयोग मुख्य रूप से बिजली कंपनियों द्वारा किया जाता है। सभी ईंधन आधारित जनरेटर यांत्रिक आंदोलन को विद्युत शक्ति में परिवर्तित करते हैं।   पवन  और    हाइड्रोइलेक्ट्रिक  जैसी कुछ अक्षय ऊर्जा यांत्रिक प्रणालियों द्वारा संचालित होती है जो आंदोलन को बिजली में भी परिवर्तित करती हैं।

20 वीं शताब्दी के पिछले तीस वर्षों में, उपकरण जो आम तौर पर इलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरणों का उपयोग करते थे, वे कम महंगे हो गए। यह उपकरण सस्ता हो गया क्योंकि इसने  माइक्रोकंट्रोलर  सर्किट का उपयोग किया, जिसमें अंततः कुछ मिलियन ट्रांजिस्टर, और    प्रोग्राम  शामिल थे, जो तर्क के माध्यम से एक ही कार्य को पूरा करने के लिए। इलेक्ट्रोमैकेनिकल घटकों के साथ केवल चलते हुए भाग थे, जैसे कि मैकेनिकल   इलेक्ट्रिक एक्ट्यूएटर  एस। इस अधिक विश्वसनीय तर्क ने अधिकांश इलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरणों को बदल दिया है, क्योंकि एक प्रणाली में कोई भी बिंदु जो उचित संचालन के लिए यांत्रिक आंदोलन पर भरोसा करना चाहिए, अनिवार्य रूप से यांत्रिक पहनने और अंततः विफल हो जाएगा। चलती भागों के बिना उचित रूप से डिज़ाइन किए गए इलेक्ट्रॉनिक सर्किट लगभग अनिश्चित काल के लिए सही ढंग से संचालित करते रहेंगे और अधिकांश सरल प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणालियों में उपयोग किए जाते हैं। चलती भागों के बिना सर्किट   ट्रैफिक लाइट  एस से   वॉशिंग मशीन  एस से बड़ी संख्या में आइटम दिखाई देते हैं।

एक अन्य इलेक्ट्रोमैकेनिकल डिवाइस   पीजोइलेक्ट्रिक डिवाइसेस  है, लेकिन वे विद्युत चुम्बकीय सिद्धांतों का उपयोग नहीं करते हैं। पीज़ोइलेक्ट्रिक डिवाइस एक विद्युत संकेत से ध्वनि या कंपन पैदा कर सकते हैं या ध्वनि या यांत्रिक कंपन से एक विद्युत संकेत बना सकते हैं।

एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंजीनियर बनने के लिए, विशिष्ट कॉलेज पाठ्यक्रमों में गणित, इंजीनियरिंग, कंप्यूटर विज्ञान, मशीनों की डिजाइनिंग और अन्य मोटर वाहन वर्ग शामिल हैं जो मशीनों के साथ समस्याओं का निवारण और विश्लेषण करने में कौशल प्राप्त करने में मदद करते हैं। एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंजीनियर बनने के लिए एक स्नातक की डिग्री की आवश्यकता होती है, आमतौर पर विद्युत, यांत्रिक या इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंजीनियरिंग में। अप्रैल 2018 तक, केवल दो विश्वविद्यालय,   मिशिगन टेक्नोलॉजिकल यूनिवर्सिटी  और   वेंटवर्थ इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी, इलेक्ट्रोमैकेनिकल इंजीनियरिंग के प्रमुख की पेशकश करते हैं ।एक प्रवेश स्तर के तकनीशियन के रूप में इलेक्ट्रोमैकेनिकल क्षेत्र में प्रवेश करने के लिए, एक साहचर्य डिग्री सभी की आवश्यकता है।

2016 तक, लगभग 13,800 लोग अमेरिका में इलेक्ट्रो-मैकेनिकल तकनीशियनों के रूप में काम करते हैं।तकनीशियनों के लिए 2016 से 2026 के लिए नौकरी का दृष्टिकोण 4% वृद्धि है जो 500 पदों के रोजगार परिवर्तन के बारे में है।यह दृष्टिकोण औसत से अधिक धीमा है