X
تبلیغات
آموزش میکروکنترلرها - آموزش مفاهیم الکترونیک 2

آموزش میکروکنترلرها

دیودها :

 

 دیود های نورانی                        دیود های یکسوساز                  دیود های زنر  ...

 

 

   

 دیود های نورانی :

 

 

 از این دیود ها برای اعلام وضعیت عملکرد دستگاه در حال کار استفاده میشود : مواردی رو که باید موقع کار با این دیود ها رعایت کنید اینه که این دیود ها درسته که مانند یک لامپ معمولی نور تولید می کنند ولی باید به پلاریته انها دقت کرد اگه یک دیود به طور صحیح  ( رعایت خطوط مثبت و منفی ) به ولتاژی مناسب وصل شود میگند در بایاس مستقیم قرار گرفته که بر روی آن مقداری ولتاژ افت می کند که به اون افت ولتاژ در بایاس مستقیم  میگند .(همانطوری که در کلاس توضیح داده بودم پایه مثبت پایه آند هست و بلعکس پایه کاتد پایه منفی همون کوتاهتره  قسمت لبه دار دیود !)

متداول ترین نوع این دیود ها نوع گرد ۵ میلیمتری اونهاست امروزه انواع مختلفی از این دیود ها توسط شرکتهای مختلف تولید میشود ولی در کل حداکثر مقدار افت پتانسیل شان بین ۲ - ۵ ولت می باش.اینو بگم که برای راه اندازی این دیود ها با ولتاژ ۵ ولت مستقیم یک مقاومت۳۳۰ اهمی رو سری کنید.

 

دیود های یکسوساز:

 

 این دیود ها ساختار مشابه دیود های نورانی دارنداما کاربرد انن دیود ها بیشتر به عنوان یکسو سازی در مدارهای AC هست مهروف ترین این دیود ها سری 1N4148  1N4007  میباشد هر دوی این دیود ها از نوع سیلیکونی هستند.یک دیود وقتی در بایاس مستقیم در مدار به کار رفته باشه اگه اختلاف پتانسیل دو سر دیود از مقدار افت ولتاژ مربوط به اون دیود که در  Data sheet (دفترچه راهنمای قطعه) توسط کار خانه سازنده قید شده کمتر باشه هیچ جریانی از دیود عبور نمی کند اما اگه (در مورد دیود ۴۱۴۸ افت ولتاژ در بایاس مستقیم برابر ۷. ولت است ) ولتاژ از این مقدار بیشتر بشه در عمل مقاوت دیود به صفر میرسد یعنی چه ؟ یعنی اینکه جریان از داخل دیود به راحتی عبور میکند.

اما رسیدیم به بایاس معکوس :همانطور ک میدونید در این حالت هیچ جریانی از دیود عبور نمیکنه اما باید مواظب باشیم که ولتاژ قابل تحمل دیود در بایاس معکوس  محدودیتی داره این محدودیت برای :

 1N 4148  75 V      1N4007 1KV   هست (بنا به دلایلی برای اینکه فهم مطالب آسون بشه از شرح استثنا ها صرف نظر میکنم اما به موقش حتما به اونها اشاره خواهم کرد)

یعنی اینکه اگه از این بیشتر به دیود ولتاژ وصل کنیم باعث گذر از منطقه شکست شده و  دیودخراب می شود .

 دیود های زنر :

 

این دیود ها از لحاظ ظاهری تفاوت چندانی با دیود های قبلی ندارند اما طراحی اونها به گونهای است که بتوانند ولتاژ شکست معکوسی رو به صورت متناوب ارائه کنند. به این صورت که وقتی یک دیود زنر در بایاس معکوس در مدار قرار میگیره ( دیود زنر ۵.۱ ولتی ) با افزایش ولتاژ تا ۵.۱ ولت هیچ جریانی از دیود عبور نمی کند در حقیقت دارای مقاومت بینهایت هستش  ولی با افزایش مداوم ولتاژ  مثلا تا حد ۶ ولت به اندازه ۵.۱ ولت در دیود افت پتانسیل خواهیم داشت و ولتاژ خروجی دارای اختلاف  پتانسیل ۹. ولت نسبت به قطب منفی باتری رو داراست

حالا برای اینکه در اصطلاح قاطی نکنید یه مقایسه ای بین دیود های یکسو ساز معمولی و دیود های زنر انجام میدیم:

طراحی دیود زنر به گونه ای است که بر خلاف اغلب دیود ها که فقط در بایاس مستقیم کار میکنند می تواند در بایاس معکوس نیز کار کند . اکر ولتاژ معکوس در دیود زنر به حد معینی موسوم به ولتاژ شکست برسد دیود به حالت هدایت میرود . اینو هم بدونید که ولتاژ شکست در دیود های معمولی بسیار بالاست ونزدیک شدن به این ناحیه برای مدت طولانی باعث آسیب دیدگی دیود  می شود اما دیود زنر ولتاژ شکست پایینی داشته و قادر است این وضعیت رو به خوبی تحمل کند.

در نهایت اینکه عملکرد دیود زنر در حالت بایاس مستقیم همانند دیود معمولی است

از این دیود برای کنترل ولتاژ یک قسمت از مدار استفاده میشود.

 

 

 

اینم فیلم آموزشی مربئط به نحوه عملکرد دیود ها:

 

شبیه سازی عملکرد دیود یکسوساز

 

 

سون سگمنت :

 

 

سون سگمنت هانمایشگر هایی هستند که در اکثر لوازم دستگاه های الکترونیکی به کار میرن و در دو نوع کاتد مشترک و آند مشترک تولید میشوند همانطور که از اسم آنها مشخص است این قطعه از ۷ تا دیود نورانی که قسمت های مختلف یک عدد دیجیتال رو کامل میکنند تشکیل شده است با روشن کردن انتخابی این دیود ها می تونیم اعداد مختلف رو نشون بدیم مثل شکل زیر:

 

 

حالا از کجا باید بدونیم که چه جوری باید سیم هارو وصل کنیم (این مورد رو توکلاس ها خیلی توضیح دادم ولی برای اینکه بقیه هم با ما همراه بشن یکم توضیح میدم)

اول اینکه در سون سگمنت های کاتد مشترک پایه کاتد تمام دیود های نورانی داخل سون سگمنت به  هم متصل شده که با عنوان common cathode  شناخته میشه و به GND یا همون قطب منفی منبع تغذیه وصل میشه حالا اگه به پایه های دیگه سون سگمنت ولتاژ مثبت بدهیم میتوانیم تک تک سگمنتها رو روشن بکنیم در در سون سگمنت های آند مشترک پایه آند تمام دیود های نورانی داخل سون سگمنت به  هم متصل شده که با عنوان  common Anode شد  شناخته میشه و به vcc یا همون قطب مثبت منبع تغذیه وصل میشه حالا اگه به پایه های دیگه سون سگمنت رو به قطب منفی منبع تغذیه وصل کنیم میتوانیم تک تک سگمنتها رو روشن بکنیم

 

 

 برای مثال اگه بخواهیم عدد ۸  رو در سون سگمنت های کاتد مشترک روشن کنیم طبق شکل های زیر (بهتره از تصویر های زیر یه پرینت داشته باشید چون خودم کلی وقت گذاشتم تا تونستم این ها رو آماده کنم و فکر نکنم بتونید از هیچ کتابی مشابه انها رو پیدا کنید!) چون سطح منطقی تمام سگمنت ها رو  تو جدول یک نوشته بنا باین باید به تمام سگمنت ها ولتاژ تغذیه مثبت بدهیم یادتون باشه که تو سون سگمنت های آند مشترکاین قضیه کاملا برعکس میشه!   در ضمن یادتون باشه با مقاومت ۳۳۰ اهمی ولتاژ  ۵ ولت رو به تک تک سگمنت ها به صورت جداگانه وصل کنید در غیر این صورت امکان آسیب دیدگی دیود های نورانی داخل سون سگمنت وجود داره .

جدول سون سگمنت های کاتد مشترک:

 

جدول سون سگمنت های آند مشترک :

 

 

     

اینم یه پروژه جالب دقت کنید که به چه نحوی سیم ها رو به سون سگمنت ها وصل کردن:

 

 

 ترانزیستورها:

 

ترانزیستور ها انواع مختلفی دارند ولی ما با نوع ساده تر آنها  که در کاربرد های معمولی رواج بیشتری دارند آشنا خواهیم شد. این قطعه یک المان سه قطبی است که از سه کریستال  نیمه هادی نوع n و p تشکیل شده است

در نتیجه دو نوع ترانزیستور خواهیم داشت: NPN   PNP  نوع اولی رو ترانزیستور مثبت و نوع دومی رو ترانزیستور منفی می نامیم

اما چه عملکردی دارند:

به جرات میتوان گفت پایه و اساس و مرکز تحولات علم الکترونیک در ترانزیستور است چرا که تمامی گیتهای داخلی آی سی ها و حتی خود میکرو کنترلر ها از ترکیب  مدارهای پیچیده ای از ترانزیستور ها تشکیل شده اند. حالا بیایید بررسی کنیم که این ترازیستور ......

ترانزیستور ها در تقویت ولتاژ و در تقویت جریان به کار برده میشوند. همچنین می توانند به نقش کلید را نیز بازی کنند . ترانزیستور میتونه یک جریان بسیار ضعیف رو  به چندین صد برابر تبدیل بکنه!

هر ترانزیستور  سه پایه داره به اسامی :              بیس           کلکتور            امیتر

در ترانزیستور های منفی اگه یک ولتاژ مثبت کوچک وارد پایه بیس اون بشود دریچه کلکتور به امیتر باز می شود یعنی  برعکس اگه ترانزیستور خاموش باشه  اولا ولتاژی وارد پایه بیس نشده ثانیا مقاومت بین دو پایه کلکتور و امیتر تقریبا بینهایته!

این تصویر شماتیک یک ترانزیستور رو نشون میده:

 

اما به تصویر زیر دقت کنید به این شکل مدل آبی ترانزیستور میگویند این سوال این هفته است که حدس بزنید چه ارتباطی به نحوه عملکرد خود ترانزیستور منفی دارد؟(جواب سوالتون رو در قسمت نظرات بنویسید. )

 

 

 

 

 

اینها هم فیلم های آموزشی نحوه عملکرد ترانزیستورها :

۱- فیلم شبیه سازی نحوه عملکرد ترانزیستور ها

۲-شبیه سازی عملکرد ترکیب مقاومت و ترانزیستور

۳-شبیه سازی عملکرد ترکیب خازن و ترانزیستور

۴-شبیه سازی عملکرد ترکیب خازن و ترانزیستور2

۵-این فیلم...؟ رو حتما ببینید...! این یکی از قبلی ها یکم سخته !!!!!!

 

گیت ها و آی سی های منطقی:

آی سی یا مدار مجتمع همانطور که در تصویر بالایی می بینید نوعی از قطعات هستند که عملکرد اونها با تعداد و نوع گیت های داخلی شان تعریف می شود مهمترین کاربرد کلمه سطح منطقی در اینجاست البته این بحث برای خودش یک کتاب دارد به نام طراحی دیجیتال درس ترم ۵

خب حالا به این تصاویر با دقت نگاه کنین و علامت گیت ها رو به خاطر بسپارید:

 

در بعضی از آی سی های منطقی چند تا واحد مستقل گیت AND وجود دارد  :

 

 

فیلم آموزشی شبیه سازی عملکرد گیت AND

 

در بعضی از آی سی های منطقی چند تا واحد مستقل گیت OR وجود دارد:

 

  

 

فیلم آموزشی شبیه سازی عملکرد گیت OR

 

در بعضی از آی سی های منطقی چند تا واحد مستقل گیت NOT وجود دارد  :

 

 

فیلم آموزشی شبیه سازی عملکرد گیت NOT 

 

خب این تصویرپایینی  از دیتا شیت آی سی ۴۰۱۱ برداشته شده است همانطور  که میبینید نحوه اتصال ورودی ها و خروجی های گیت ها کاملا مشخص است و در این آی سی از ۴ تا گیت اند استفاده شده و نکته دیگه اینکه این آی سی از نوع CMOS بوده که برای تکمیل عملکرد خود به ولتاژ تغذیه احتیاج دارد.حداکثر تا ۱۵ ولت

 

  

 

رگولاتور ها یا تثبیت گر های ولتاژ :

                          

به منظور تثبیت (ثابت نگه داشتن) ولتاژ مورد نظر یا کاهش ولتاژ و بدست آوردن مقدار ولتاژ دلخواه مورد نیاز قسمتی از مدار ( به عنوان مثال تغذیه میکروکنترلر ها " ۵ ولت  )  تثبیت به اين منظور انجام مي شود كه ما در مداري نياز به يك ولتاژ ثابت، مثلا 5 ولت dc دايم ولي نوساناتي در ولتاژ ورودي به مدار ما وجود دارد كه بر عملكرد مدار تاثير مي گذارد از اين رو از آي سي رگولاتور به منظور تثبيت كننده ولتاژ استفاده مي كنيم.

 

   این نوع SMD هستش که بیشتر تو مادر برد کامپیوتر ها ازش استفاده میکنن:

حالا نحوه ی ارتباط دهی و ورود و خروج ولتاژ :

 

 

اینم نحوه بستن روی برد بورد آزمایشگاهی :