قطعات تشکیل دهنده ربات مسیریاب
• مطالب تکميلي مقاومت ها:
مقاومت پرکاربردترين قطعه ي مدارهاي ما خواهد بود. چون ما بوسيله ي اين قطعه مي توانيم شدت جريان را در قسمت هاي مختلف مدار کنترل کنيم. مقاومت ها در حالت کلي به 2 دسته ي ثابت و متغير تقسيم مي شوند. مقاومت هاي نوري دسته اي از مقاومت هاي متغير هستند که نسبت به نور محيط مقاومت انها تغيير مي کند، يعني در محيط هاي پر نور مقاومت آنها کمتر و در محيط هاي کم نور مقاومت آنها بيشتر مي شود.
دسته ي ديگري از مقاومت هاي متغير وجود دارند که به صورت دستي مقاومت آنها تنظيم مي شود که به آنها پتانسيومتر نيز گفته مي شود.
• کدخواني مقاومت ها:
کارخانه هاي سازنده مقاومت ها براي سهولت در توليد، اندازه هاي استانداردي را براي ساخت مقاومت ها تعيين مي کنند و با نوار هاي رنگي دور آنها اندازه ي مقاومت ها را مشخص مي کنند. در انتها نيز با يک نوار نقره اي يا طلايي درصد خطا(تلرانس) را مشخص مي کنند. چون ماده ي اصلي ساخت اين مقاومت ها کربن مي باشد ،به انها مقاومت کربني نيز گفته مي شود.
براي خواندن ميزان مقاومت کربني،آن را جوري دست مي گيريم که حلقه ي طلايي يا نقره اي در سمت راست قرار بگيرد. حالا به ترتيب رنگ اولين حلقه از سمت چپ کد رقم اول، دومين حلقه از سمت چپ رقم دوم، و سومين حلقه از سمت چپ رقم n مي باشد یعنی به تعداد n صفر می گذاریم.(اگر 5 حلقه داشتيم، حلقه ي سوم رقم سوم مي باشد و حلقه ي چهارم n است، حلقه ي پنجم هم همان درصد خطا یا تلرانس است.)
جدول کد رنگ ها بدين صورت مي باشد:
رنگ ظرفیت
مشکی 0
قهوه ای 1
قرمز 2
نارنجی 3
زرد 4
سبز 5
آبی 6
بنفش 7
خاکستری 8
سفید 9
به عنوان مثال اگر روي يک مقاومت به ترتيب از چپ به راست نوار قهوه اي، سياه و قرمز باشد اندازه ي مقاومت عبارتست از: يعني اين مقاومت 1000 اهم يا 1 کيلواهم (1K )مي باشد.
حلقه ي آخر که معمولاً طلايي يا نقره ايست حلقه ي تلورانس نيز نام دارد که در کار ما خيلي اهميت زيادي ندارد.
به مثال زير توجه کنيد:
نقره اي 4 7 2
پس اين مقاومت 270کیلو اهم يا 270000 اهم مي باشد.
به شکل زير دقت کنيد:
مقاومت ها را در مدار بر حسب نوع کاربرد مي توانيم به 3 صورت سري و موازي و ترکیبی ببنديم:
1-مقاومت هاي سري يا متوالي:
اگر چند مقاومت را در مدار به صورت پشت سرهم ببنديم، يعني هر2مقاومت متوالي در يک سر با هم مشترک باشند (به شکل دقت کنيد)، آنگاه مي گوييم مقاومت ها را با هم سري کرده ايم.(سری یعنی یک سر مشترک داشته باشد.)
"مقاومت معادل" يعني مقاومت نهايي کل مجموعه.(T مخخف Total به معنی کل می باشد.)
*نکته:در مدارهای سری جریان در کل مدار برابر و ولتاژ بین مقاومت ها تقسیم می شود.*
2-مقاومت هاي موازي:
اگر چند مقاومت را در مدار به شکلي ببنديم که ابتدا و انتهاي همه ي آنها به همديگر متصل باشند(به شکل دقت کنيد)، آنها را با يکديگر موازي کرده ايم.(دو سر مشترک)
*نکته: در مدار های موازی ولتاژ در کل مدار برابر و جریان بین مقاومت ها تقسیم می شود.*
3- مقاومت های ترکیبی:
مدارهاي الکترونيکي ممکن است ترکيبي از مقاومت هاي سري و موازي باشند، در اين صورت براي به دست آوردن مقاومت معادل بايد سعي کنيم مساله را به قسمت هاي کوچکتر تبديل کنيم و مقاومت هر قسمت را جداگانه محاسبه و با قسمت ديگر جمع کنيم.
• خازن:
خازن يک قطعه ي الکتريکي مي باشد که مي تواند مقداري بار الکتريکي در خود ذخيره کند و در هنگام نياز به مدار باز گرداند(ميزان عبور بار الکتريکي در واحد زمان از يک نقطه را همان جريان الکتريکي آن نقطه مي گويند.بار الکتريکي همان الکترون هايي آزادي هستند که وقتي بين 2 قطب حرکت مي کنند موجب به وجود آمدن جريان الکتريکي مي شوند ). خازن ها انواع گونگوني دارند، از جمله خازن هاي عدسي، الکتروليتي، سراميکي و... .
خازن ها از پرکابردترين قطعات الکتريکي هستند که در مدارهاي مختلف مورد استفاده قرار مي گيرند.
ميزان باري که در خازن ها ذخيره مي شود به ظرفيت انها بستگي دارد.
• ظرفيت خازن:
ظرفيت خازن عبارتست از نسبت بار ذخيره شده در خازن به اختلاف پتانسيل 2 سر خازن : که (C)نماد ظرفيت خازن و (q) هم همان بار الکتريکي ذخيره شده در خازن مي باشد.
به پاس خدمات فراوان مايکل فارادي ، فيزيکدان انگليسي، يکاي ظرفيت «فاراد» ناميده شده است.
نکته ي مهم اينکه خازن ها بعد از پر شدن(قرار گرفتن بار الکتريکي تا حد ظرفيت در آنها را پر شدن مي گوييم) ديگر هيچ جرياني را از خود عبور نمي دهند. ما از اين خاصيت خازن استفاده هاي فراواني خواهيم کرد.
ثابت زمانی: خازن در 5 مرحله شارژ می شود که در مرحله ی اول 63 درصد و در 4 مرحله ی باقیمانده ادامه ی آن شارژ می شود.
*نکته: خازن در برابر ولتاژ DC پس از شارژ مانند کلید باز عمل می کند(یعنی خازن ولتاژ DC را از خود عبور نمیدهد.)و در برابر ولتاژ AC مانند کلید بسته عمل می کند.
• کد خواني خازن ها:
ظرفيت خازن و ولتاژ مناسب براي خازن ها را کارخانه هاي سازنده معمولاً روي بدنه ي آنها مي نويسند. معمولاً 3 سيستم کد گذاري براي خازن ها وجود دارد:
1- بر روي خازن هاي بزرگ (معمولاً الكتروليتي) ظرفيت و ولتاژ به صورت مستقيم و واضح نوشته شده، مثلاً ظرفیت خازنی 10V و 1000ميكروفاراد است.
میلی فاراد Mf
میکرو فاراد Uf
نانو فاراد nF
پیکو فاراد Pf
**نکته ي مهم: همان طور که مي بينيد روي بدنه ي خازن هاي الكتروليت، يک نوار کشيده شده که به وسيله ي آن پايه ي – مشخص شده، در اين خازن هاي اگر جاي + و - را اشتباه وصل کنيم در اثر پديده ي فرو شکست خازن مي ترکد! در خازن هاي الكتروليتي نيز، خازن ذوب مي‌شود!**
2- در خازن هاي کوچک مثل خازن هاي عدسي به خاطر کمبود مکان اطلاعات را به صورت خلاصه تر مي نويسند. مثلاً روي يك خازن عدد 103 را مي بينيد، اين سيستم مشابهت زيادي با سيستم کد گذاري مقاومت ها دارد، يعني 2 رقم اول از سمت چپ ، ارقام اول و دوم ،و رقم سوم نيز يک ضريب می باشد.
حرف لاتيني که در آخر نوشته مي شود نيز تلورانس يا ضريب خطا مي باشد(در خيلي از خازن ها اصلاً نوشته نمي شود).
2رقم اول ،ضربدر ضريبي كه رقم سوم آن را نشان ميدهد، مي‌شود ظرفيت خازن بر حسب پيكوفاراد
عدد نوشته شده روی خازن رقم سوم ظرفیت خازن
100 0 1
101 1 10
102 2 100
103 3 1000
104 4 10000
105 5 100000
3- اين سيستم کد گذاري خازن ها دقيقاً مشابه همان مقاومت هاست، يعني ظرفيت خازن با حلقه ها رنگي نمايش داده مي شود. اين سيستم بسيار کم کاربرد مي باشد و لذا ما وارد جزئيات بيشتر آن نمي شويم.
• انواع به هم بستن خازن ها
خازن ها نيز مانند مقاومت ها به 2 صورت به هم بسته مي شوند: سري و موازي
1-خازن هاي سري
نکته: در خازن هاي سري ، باري که روي همه ي خازن ها ذخيره مي شود با هم برابر است(ظرفيت خازن اهميتي ندارد).
2-خازن هاي موازي
در به هم بستن موازي خازن ها، ظرفيت خازن ها به صورت مستقيم با هم جمع مي شوند، يعني:
C=4+3+12=19
نکته: همونطور که مي بينيد در حالت سري، ولتاژي که بر روي پايه هاي همه ي خازن ها قرار مي گيرد مساويست.
اگر در يک مدار چندين خازن به صورت سري و موازي قرار گرفته بودند، ابتدا خازن هاي موازي را حذف و آنگاه ظرفيت معادل بقيه ي خازن ها را محاسبه مي کنيم.
يكي از كاربرد‌هاي بسيار مهم خازن‌ها در كار ما حذف Noiseها و امواج زايد ميباشد، اين روش نسبتاً پيچيده ميباشد ،
• ديود:
ديودها جريان الکتريکي را در يک جهت از خود عبور مي‌‌دهند و در جهت مخالف در مقابل عبور جريان از خود مقاومت نشان مي‌‌دهند(اين مقاومت آنقدر زياد است که تقريباً عايق مي شوند و جرياني عبور نمي دهند).جالب است که به همين دليل در سالهاي اوليه ساخت اين وسيله الکترونيکي، به آن دريچه(Valve )هم مي گفتند.
هنگامي که پايه ي مثبت ديود به قطب + منبع تغذيه(باطري يا هر مولد ديگر) و پايه ي منفي آن به قطب – متصل شود، ديود جريان را عبور داده و اگر برعکس وصل شود تقريباً جريان قطع مي شود.
براي فعال شدن ديود بايد بين 2 سر آن حداقل 0.6 الي 0.7 ولت اختلاف پتانسيل برقرار شود، يعني اگر کمتر از اين مقدار ولتاژ بر روي آن قرار گيرد، ديود هيچ جرياني را از خود عبور نمي دهد. اين ولتاژ را ولتاژ آستانه(Forward Voltage Drop) مي گويند.
هنگامي که شما ولتاژ معکوس به ديود متصل مي کنيد(- به + ، + به -)، ديود جرياني بسيار کوچک از خود عبور مي دهد، ولي اين مقدار آنقدر کم است که هيچ تاثيري بر مدارهاي ما نخواهد داشت.
**نکته ي مهم: ديودها يک آستانه(Limit) براي حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس از آن بالاتر رود، ديود بر اثر پديده ي فروشکست مي‌‌سوزد و جريان را در هر دو جهت عبور ميدهد. اين ولتاژ را آستانه شکست (Break Down) مي گويند.**
پايه ي منفي ديودها را با يک نوار سفيد يا خاکستري رنگ در کنار آن مشخص مي کنند.
دسته ي ديگري از ديود ها به نام ديودهاي زنر(Zener) وجود دارند که از آنها براي تثبيت ولتاژ استفاده مي کنيم. به عنوان مثال با استفاده از اين ديودها مي توان ولتاژ را روي 5V ثابت نگه داشت. ولي ما براي تثبيت ولتاژ از اين قطعه استفاده نخواهيم کرد، زيرا محدوديت هايي دارد که بهتر است به جاي آن از قطعات ديگري مثل رگولاتور استفاده شود. در مورد رگولاتور در قسمت های آينده توضيح کاملتري داده خواهد شد.
• رگولاتور:
رگولاتورهاي ولتاژ، نوعي از نيمه رساناها هستند که براي تنظيم ولتاژ طراحي شده اند.
رگولاتورها در يک دسته بندي کلي به 3بخش زير تقسيم ميشوند:
1-رگولاتورهاي ولتاژ خروجي ثابتِ مثبت: که خروجي انها يک عدد ثابت و غير قابل تغيير + مي باشد که نام گذاري انها هم به صورت 78XX يا L78XX يا M78XX مي باشد.2 رقم سمت راست که به صورت XXنشان داده شده نشان دهنده ي ولتاژ خروجي است. مثلاً ولتاژ خروجي رگولاتور 7805 ، 5 ولت مي باشد. L يا Mهم نشان دهنده ي حداکثر جريان دهي آن است(L= تا 1 آمپر،=Mتا 1.5 امپر)
2- رگولاتورهاي ولتاژ خروجي ثابتِ منفي: که خروجي آنها يک عدد ثابت منفي و غير قابل تغيير – مي باشد که نامگذاري انها به صورت 79XX مي باشد.
3- رگولاتورهاي ولتاژ خروجي متغير: به وسيله ي اين رگولاتورها مي توان ولتاژ خروجي را کنترل کرد. معروف ترين و پر کاربردترين نوع خروجي + آنها LM317 و LM138 وLM338 و خروجي – انهاLM337 مي باشد. اين قطعه براي ره اندازي نياز به يک مدار جانبي مختصر دارد که در جلسات آزمايشگاه در اين مورد توضيح کامل داده مي شود.
اين رگولاتورها 3 پايه دارند.مثبت + ، خروجي، زمين يا - ( قطب – منبع تغذيه را زمين نيز مي گوييم(Gnd)). به شکل نگاه کنيد.
در رگولاتورهاي سري 78XX ولتاژ ورودي بايد حداقل 2.3 ولت بيشتر از خروجي آنها باشد. حداقل ولتاژ ورودي و همچنين ولتاژ خروجي آنها در جدول زير آمده است:
• بافر:
بسياري از المانهاي الکترونيکي و به خصوص IC هاي ديجيتالي، قابليت جريان دهي محدودي دارند و قطعاتي مانند موتور، لامپ ، رله و ... که مصرف جريان زيادي دارند را نمي توان مستقيم به آن ها متصل نمود.
علاوه بر اين در بعضي مدارات ممکن است خروجي يک IC به ورودي چند IC ديگر داده شود. براي هر IC پارامتري به نام Fan-Out تعريف مي شود که مشخص مي کند خروجي IC به ورودي چند IC مي تواند داده شود. در بعضي موارد که تعداد اتصالات بيشتر از Fan-out آي سي باشد، IC نمي تواند جريان لازم براي تغذيه ي تمام خروجي هايش را فراهم کند و خروجي اش افت مي کند. در چنين مواردي مي بايست از ICهاي بافر استفاده نمود. به عبارت ديگر Fan-out بافر ها بسيار زياد است.
بافرها 2 وظيفه ي مهم را انجام مي دهند:
1- منطقي کردن ولتاژ ورودي: اگر ولتاژ ورودي بين 2.5-0 ولت باشد، بر روي خروجي مربوطه ولتاژ 0 قرار گرفته و اگر بين 5-2.5 ولت باشد، 5 ولت روي آن قرار مي گيرد. در حقيقت بر روي پايه هاي خروجي همواره ولتاژ 0 يا 5 ولت (وابسته به ولتاژ ورودي) قرار مي گيرد.(درباره ي ولتاژ منطقي در بخش ديجيتال توضيح خواهيم داد).
2- تقويت جريان ورودي ها بر روي خروجي ها
پرکاربردترين بافر در کار ما آي سي 74245 مي باشد که يک آي سي 20 پايه بوده و در آن 8 بافر مجزا تعبيه شده.
ترتيب پايه هاي اين IC در شکل زير آمده است.(هر فلش 2طرفه يک بافر را نشان مي دهد)
پايه ي 19 پايه ي"Enable" يا فعال ساز نام دارد، اگر اين پايه به زمين (0 منبع تغذيه) وصل شود، بافرها فعال مي شوند و اگر به 5ولت متصل شود، بافرها خاموش مي شوند.(در شکل بالا، مثلاً A0 و B0 يک بافر هستند)
پايه ي 1 نيز که پايه ي جهت يا "Direction" نام دارد، جهت بافرها را نشان مي دهد. مثلاً اگر DIR به زمين متصل شود، جهت بافر ازB به A (يعني B ورودي و A خروجي است)و اگر به 5 ولت متصل شود، جهت بافر A به B مي شود(يعني A ورودي و B خروجي است).
پايه ي 20هم به 5ولت و پايه ي 10 هم به زمين يا 0ولت متصل مي شود.
• ICهاي راه انداز(Driver)
براي راه اندازي بسياري از قطعات مانند موتورهاي الکتريکي پرتوان، پمپ آب و...،معمولاً جريان خروجي المان هاي الکترونيکي(حتي بافرها) نا کافي بوده و نياز به تقويت جريان دارد. قبلاً آموخته بوديم به وسيله ي ترانزيستور مي توان اين کار را انجام داد. در اين جلسه با آي سي L298 آشنا مي شويم که قابليت راه اندازي 2 قطعه(مثلاً 2موتور) را به صورت همزمان دارد.
همان طور که در شکل مي بينيد، يک قطعه فلز در پشت اين IC تعبيه شده تا از با انتقال گرما از IC به محيط، مانع گرم شدن بيش از حد IC شود. اين قطعه Heat sink نام دارد. گاهي براي اطمينان بيشتر از يک Heat sink کمکي نيز استفاده مي کنيم، به اين صورت که Heat sink به وسيله ي پيچ بهHeat sink خود IC بسته مي شود.
اين IC يک پايه ي وروديِ ولتاژ دارد که هر ولتاژي به اين پايه وصل شود، مستقيماً به موتور يا هر الماني که به IC متصل شده باشد منتقل مي شود. اين پايه VPS نيز نام دارد (Variable Power Supply).
ترتيب پايه هاي اين IC در شکل زير توضيح داده شده است
اين آي سي 15 پايه مي باشد.
پايه هاي 1 و 15: اين پايه ها "Current sensing" نام دارند و بايد هر 2 به – متصل شوند.
پايه هاي 2 و 3: همانطور که مي دانيد اين آي سي مي‌تواند 2 موتور را همزمان و به صورت مستقل از يکديگر راه‌‌اندازي و کنترل کند (2 موتور را A , B مي‌ناميم). اين 2 پايه بايد به موتور A متصل شوند. (خروجي براي موتور A)
پايه‌ي 4: هر ولتاژي بر روي اين پايه قرار گيرد براي راه اندازي موتورها استفاده مي شود. مثلاً اگر موتورهاي شما 12 ولت است، بايد اين پايه به 12 ولت متصل شود.
پايه هاي 5 و 7: اين 2 پايه، ورودي براي کنترل موتور A هستند. اين 2 پايه بايد توسط کاربر يا مدار کنترل کننده‌ي ربات کنترل شوند.
اگر اين 2 پايه هر 2، 0 يا 1 منطقي باشند، موتور بدون حرکت مي ايستد. اگر اين 2 پايه به ترتيب 0 و 1 شوند، موتور به يک جهت مشخص مي‌چرخد و اگر 1 و 0 شوند(يعني ورودي برعکس شود)، موتور عکس جهت قبلي خواهد چرخيد.
پايه ي 6 و 11: اين 2 پايه به ترتيب فعال ساز موتورهاي A و B هستند. براي استفاده از هر 2 موتور بايد هر 2 پايه 1 شوند.(براي فعال‌سازي هر موتور بايد پايه‌ي مربوط به آن 1 شود).
پايه ي 8: بايد به – متصل شود.
پايه ي 9: اين پايه بايد به ولتاژ 5 ولت متصل شود.
پايه‌هاي 10 و 12: اين 2 پايه، ورودي براي کنترل موتور B هستند. کار با اين 2 پايه نيز مانند پايه‌هاي 5 و 7 (ورودي‌هاي موتور A) ميباشد.
پايه‌هاي 13 و 14: اين 2 پايه بايد به موتور B متصل شوند. (خروجي براي موتور B).
• رگولاتور LM317:
رگولاتورهایی که ما تا به حال با آن ها آشنا شده‌ایم همگی ولتاژ خروجی ثابتی داشتند، مثلاً 7805 خروجی ثابت 5 ولت به ما می‌دهد و 7809 خروجی ثابت 9 ولت!!! اما با رگولاتور LM317 و به کمک یک مقاومت ثابت و یک پتانسیومتر، می توانیم سطح ولتاژ خروجی را به دلخواه خود تنظیم کنیم. البته طبیعتاً سطح ولتاژ خروجی نمی تواند از ولتاژ ورودی بیشتر باشد!
همانطور که در شکل مي‌بينيد، خود آي سي يک هيت سينک دارد، ولي معمولاً براي پايين‌تر آوردن دماي آي سي در مدارهايي که نياز به جريان دهي بالا دارند، هيت سينک آي سي، به وسيله‌ي يک پيچ، به يک هيت سينک کمکي بزرگتر متصل مي‌شود. هيت سينک يک قطعه فلزي است که گرما را به خوبي انتقال ميدهد و نمي‌گذارد دماي آي سي بيش از حد بالا رود. اين قطعه به صورت آماده در اندازه‌هاي مختلف موجود است.
حداقل ولتاژ خروجي در اين آي سي 1.25 ولت مي تواند باشد، و حداکثر ولتاژ خروجي نيز، 37 ولت!.
• مادون قرمز:
سنسورهاي نوري انواع گوناگوني دارند كه هر كدام در موارد خاصي كاربرد دارند، پركاربردترين آنها فتوترانزيستورهاي 3mm يا 5mm هستند. اين سنسورها جزو دسته‌ي سنسورهاي مقاومتي محسوب ميشوند، زيرا با تغيير ميزان نور محيط مقاومت آنها تغيير مي‌كند. ميزان مقاومت الكتريكي اين نوع سنسورها در محيطهاي پرنور معمولاً حدود 4K و در محيطهاي بسيار كم نور تا حدود 200K? مي باشد. حساسيت اين سنسورها فقط به امواج الكترومغناطيس در ناحيه‌ي مادون قرمز(infrared) (كه به اختصار "IR" ناميده مي‌شود) ميباشد. اين اموج در ناحيه‌ي امواج مرئي نيستند و با چشم غير مسلّح نمي‌توان آنها را ديد، اما دوربين هاي فيلم برداري معمولي مثل دوربين تلفن‌‌هاي همراه، مي‌توانند آنها را نمايش دهند. نكته بسيار مهم اين است كه لامپهاي مهتابي معمولي و لامپهاي كم مصرف هيچگونه امواج (IR)ي از خود نمي تابانند و نمي‌توان از آنها به عنوان منبع نور براي آزمايش‌هاي مختلف استفاده كرد. در نور خورشيد و لامپهاي رشته‌اي معمولي به صورت گسترده IR وجود دارد. همچنين نوعي فرستنده‌‌هاي مادون قرمز در بازار موجود است كه از لحاظ ظاهري شباهت زيادي با همين سنسورهاي مادون قرمز دارد. همانطور كه مي‌بينيد اين گيرنده و فرستنده‌ها شباهت بسيار زيادي با LED هاي 3 يا 5 ميليمتري معمولي دارند. رنگ آنها هم الزاماً بي رنگ نيست، ممكن است سياه يا آبي هم باشند.
• ديجيتــــال:
در بحث ديجيتال ما همه چيز را فقط در 2 حالت 0 يا 1 در نظر مي‌گيريم. به عنوان مثال مي‌دانيم كه همواره يك لامپ يا روشن است يا خاموش. در اينجا حالت خاموش را 0 و حال روشن را 1 در نظر مي‌گيريم. يعني وضعيت هر سيستم (مانند لامپ) را با 0 يا 1 توصيف كنيم.
پس براي توصيف وضعيت يك لامپ ما فقط نيازمند يك عدد 0 يا 1 هستيم ( يك عدد در مبناي 2 ) . يك عدد در مبناي 2 را در زبان لاتين Bit مي‌گويند(Binary digit ) . پس ما براي گزارش وضعيت يك لامپ فقط به 1 بيت اطلاعات نياز داريم.
ما در بحث الكترونيك ديجيتال 0و1 را با 0 و 5 ولت شبيه سازي مي كنيم، يعني هنگامي كه يك پايه‌ي يك آي-سي خروجي 5ولت ميدهد مي‌گوييم خروجي 1 است و وقتي 0 ولت ميدهد خروجي 0 است.
عملگر(Operator) و عملوند(Operand):
جمع"+" ، منها"–" ، ضرب"×" ، تقسيم "÷" و... ساده‌ترين عملگر‌هايي هستند كه شما تا كنون با آنها آشنا شده‌ايد. اين عملگرها هر كدام وظايفي دارند، مثلاً عملگر "+" دو عدد را با يكديگر جمع مي‌كند و حاصل را در خروجي ذخيره مي‌كند. اين دو عدد را كه عمليات ( در اين مثال عمليات جمع) روي آنها اجرا مي‌شود، عملوند مي‌گويند.
عملگر AND "&":
اين عملگر مانند عملگر جمع 2 عملوند دارد و يك خروجي. اين عملگر 2 عملوند منطقي (يعني فقط 0 يا 1 هستند) خود را چك مي‌كند و اگر هر دو 1 باشند، خروجي را 1 ميدهد. در غير اين صورت(يعني اگر يكي از 2 عملوند، يا هر دو، 0 باشند) خروجي 0 است.
عملگر AND را در مدارهاي شماتيک به صورت که پايه‌هاي 1 و2 ورودي ها و پايه‌ي 3 خروجي است که به اين مجموعه يک گيتِ AND مي گويند.(AND Gate)
آي سي 7408 داراي 4 گيت مجزاي AND ميباشد، يعني مي‌تواند همزمان 4 عمل AND را انجام دهد. اين آي سي 14 پايه دارد .
Q=A.B
Q B A
0 0 0
0 1 0
0 0 1
1 1 1
عملگر "||" OR:
اين عملگر نيز مانند عملگر جمع 2 عملوند دارد و يك خروجي. اين عملگر 2 عملوند منطقي (يعني فقط 0 يا 1 هستند) خود را چك مي‌كند و اگر يكي از آن دو، يا هر 2 عملوند، 1 باشند، خروجي را 1 ميدهد. در غير اين صورت(يعني اگر هر دو 2 عملوند، 0 باشند) خروجي 0 است.
عملگر OR را در مدارهاي شماتيک به صورت که پايه هاي 1 و2 ورودي‌ها و پايه ي 3 خروجي است که به اين مجموعه يک گيتِ OR مي گويند.(OR Gate)
آي سي 7432 نيز داراي 4 گيت مجزاي OR مي باشد، يعني مي تواند همزمان 4 عمل OR را انجام دهد. اين آي سي نيز، همانند 7408 داراي 14 پايه است .
Q=A+B
Q B A
0 0 0
1 1 0
1 0 1
1 1 1
عملگر " ! " Not:
اين عملگرتنها يك عملوند و يك خروجي دارد. اين عملگر، عملوند منطقي (يعني فقط 0 يا 1 هستند) خود را چك مي‌كند و اگر1 بود، خروجي 0 ميدهد و اگر 0 بود، خروجي 1 ميدهد.
Q=
Q A
1 0
0 1
گيت NAND:
Q=
Q B A
1 0 0
1 1 0
1 0 1
0 1 1
گيت NOR:
Q=
Q B A
1 0 0
0 1 0
0 0 1
0 1 1
گيت XNOR :
Q=
Q B A
1 0 0
0 1 0
0 0 1
1 1 1
گيت XOR:
Q=AB
Q B A
1 0 0
0 1 0
0 0 1
1 1 1
منابع:
1- http://fa.wikipedia.org
مقاومت پرکاربردترين قطعه ي مدارهاي ما خواهد بود. چون ما بوسيله ي اين قطعه مي توانيم شدت جريان را در قسمت هاي مختلف مدار کنترل کنيم. مقاومت ها در حالت کلي به 2 دسته ي ثابت و متغير تقسيم مي شوند. مقاومت هاي نوري دسته اي از مقاومت هاي متغير هستند که نسبت به نور محيط مقاومت انها تغيير مي کند، يعني در محيط هاي پر نور مقاومت آنها کمتر و در محيط هاي کم نور مقاومت آنها بيشتر مي شود.
دسته ي ديگري از مقاومت هاي متغير وجود دارند که به صورت دستي مقاومت آنها تنظيم مي شود که به آنها پتانسيومتر نيز گفته مي شود.
• کدخواني مقاومت ها:
کارخانه هاي سازنده مقاومت ها براي سهولت در توليد، اندازه هاي استانداردي را براي ساخت مقاومت ها تعيين مي کنند و با نوار هاي رنگي دور آنها اندازه ي مقاومت ها را مشخص مي کنند. در انتها نيز با يک نوار نقره اي يا طلايي درصد خطا(تلرانس) را مشخص مي کنند. چون ماده ي اصلي ساخت اين مقاومت ها کربن مي باشد ،به انها مقاومت کربني نيز گفته مي شود.
براي خواندن ميزان مقاومت کربني،آن را جوري دست مي گيريم که حلقه ي طلايي يا نقره اي در سمت راست قرار بگيرد. حالا به ترتيب رنگ اولين حلقه از سمت چپ کد رقم اول، دومين حلقه از سمت چپ رقم دوم، و سومين حلقه از سمت چپ رقم n مي باشد یعنی به تعداد n صفر می گذاریم.(اگر 5 حلقه داشتيم، حلقه ي سوم رقم سوم مي باشد و حلقه ي چهارم n است، حلقه ي پنجم هم همان درصد خطا یا تلرانس است.)
جدول کد رنگ ها بدين صورت مي باشد:
رنگ ظرفیت
مشکی 0
قهوه ای 1
قرمز 2
نارنجی 3
زرد 4
سبز 5
آبی 6
بنفش 7
خاکستری 8
سفید 9
به عنوان مثال اگر روي يک مقاومت به ترتيب از چپ به راست نوار قهوه اي، سياه و قرمز باشد اندازه ي مقاومت عبارتست از: يعني اين مقاومت 1000 اهم يا 1 کيلواهم (1K )مي باشد.
حلقه ي آخر که معمولاً طلايي يا نقره ايست حلقه ي تلورانس نيز نام دارد که در کار ما خيلي اهميت زيادي ندارد.
به مثال زير توجه کنيد:
نقره اي 4 7 2
پس اين مقاومت 270کیلو اهم يا 270000 اهم مي باشد.
به شکل زير دقت کنيد:
مقاومت ها را در مدار بر حسب نوع کاربرد مي توانيم به 3 صورت سري و موازي و ترکیبی ببنديم:
1-مقاومت هاي سري يا متوالي:
اگر چند مقاومت را در مدار به صورت پشت سرهم ببنديم، يعني هر2مقاومت متوالي در يک سر با هم مشترک باشند (به شکل دقت کنيد)، آنگاه مي گوييم مقاومت ها را با هم سري کرده ايم.(سری یعنی یک سر مشترک داشته باشد.)
"مقاومت معادل" يعني مقاومت نهايي کل مجموعه.(T مخخف Total به معنی کل می باشد.)
*نکته:در مدارهای سری جریان در کل مدار برابر و ولتاژ بین مقاومت ها تقسیم می شود.*
2-مقاومت هاي موازي:
اگر چند مقاومت را در مدار به شکلي ببنديم که ابتدا و انتهاي همه ي آنها به همديگر متصل باشند(به شکل دقت کنيد)، آنها را با يکديگر موازي کرده ايم.(دو سر مشترک)
*نکته: در مدار های موازی ولتاژ در کل مدار برابر و جریان بین مقاومت ها تقسیم می شود.*
3- مقاومت های ترکیبی:
مدارهاي الکترونيکي ممکن است ترکيبي از مقاومت هاي سري و موازي باشند، در اين صورت براي به دست آوردن مقاومت معادل بايد سعي کنيم مساله را به قسمت هاي کوچکتر تبديل کنيم و مقاومت هر قسمت را جداگانه محاسبه و با قسمت ديگر جمع کنيم.
• خازن:
خازن يک قطعه ي الکتريکي مي باشد که مي تواند مقداري بار الکتريکي در خود ذخيره کند و در هنگام نياز به مدار باز گرداند(ميزان عبور بار الکتريکي در واحد زمان از يک نقطه را همان جريان الکتريکي آن نقطه مي گويند.بار الکتريکي همان الکترون هايي آزادي هستند که وقتي بين 2 قطب حرکت مي کنند موجب به وجود آمدن جريان الکتريکي مي شوند ). خازن ها انواع گونگوني دارند، از جمله خازن هاي عدسي، الکتروليتي، سراميکي و... .
خازن ها از پرکابردترين قطعات الکتريکي هستند که در مدارهاي مختلف مورد استفاده قرار مي گيرند.
ميزان باري که در خازن ها ذخيره مي شود به ظرفيت انها بستگي دارد.
• ظرفيت خازن:
ظرفيت خازن عبارتست از نسبت بار ذخيره شده در خازن به اختلاف پتانسيل 2 سر خازن : که (C)نماد ظرفيت خازن و (q) هم همان بار الکتريکي ذخيره شده در خازن مي باشد.
به پاس خدمات فراوان مايکل فارادي ، فيزيکدان انگليسي، يکاي ظرفيت «فاراد» ناميده شده است.
نکته ي مهم اينکه خازن ها بعد از پر شدن(قرار گرفتن بار الکتريکي تا حد ظرفيت در آنها را پر شدن مي گوييم) ديگر هيچ جرياني را از خود عبور نمي دهند. ما از اين خاصيت خازن استفاده هاي فراواني خواهيم کرد.
ثابت زمانی: خازن در 5 مرحله شارژ می شود که در مرحله ی اول 63 درصد و در 4 مرحله ی باقیمانده ادامه ی آن شارژ می شود.
*نکته: خازن در برابر ولتاژ DC پس از شارژ مانند کلید باز عمل می کند(یعنی خازن ولتاژ DC را از خود عبور نمیدهد.)و در برابر ولتاژ AC مانند کلید بسته عمل می کند.
• کد خواني خازن ها:
ظرفيت خازن و ولتاژ مناسب براي خازن ها را کارخانه هاي سازنده معمولاً روي بدنه ي آنها مي نويسند. معمولاً 3 سيستم کد گذاري براي خازن ها وجود دارد:
1- بر روي خازن هاي بزرگ (معمولاً الكتروليتي) ظرفيت و ولتاژ به صورت مستقيم و واضح نوشته شده، مثلاً ظرفیت خازنی 10V و 1000ميكروفاراد است.
میلی فاراد Mf
میکرو فاراد Uf
نانو فاراد nF
پیکو فاراد Pf
**نکته ي مهم: همان طور که مي بينيد روي بدنه ي خازن هاي الكتروليت، يک نوار کشيده شده که به وسيله ي آن پايه ي – مشخص شده، در اين خازن هاي اگر جاي + و - را اشتباه وصل کنيم در اثر پديده ي فرو شکست خازن مي ترکد! در خازن هاي الكتروليتي نيز، خازن ذوب مي‌شود!**
2- در خازن هاي کوچک مثل خازن هاي عدسي به خاطر کمبود مکان اطلاعات را به صورت خلاصه تر مي نويسند. مثلاً روي يك خازن عدد 103 را مي بينيد، اين سيستم مشابهت زيادي با سيستم کد گذاري مقاومت ها دارد، يعني 2 رقم اول از سمت چپ ، ارقام اول و دوم ،و رقم سوم نيز يک ضريب می باشد.
حرف لاتيني که در آخر نوشته مي شود نيز تلورانس يا ضريب خطا مي باشد(در خيلي از خازن ها اصلاً نوشته نمي شود).
2رقم اول ،ضربدر ضريبي كه رقم سوم آن را نشان ميدهد، مي‌شود ظرفيت خازن بر حسب پيكوفاراد
عدد نوشته شده روی خازن رقم سوم ظرفیت خازن
100 0 1
101 1 10
102 2 100
103 3 1000
104 4 10000
105 5 100000
3- اين سيستم کد گذاري خازن ها دقيقاً مشابه همان مقاومت هاست، يعني ظرفيت خازن با حلقه ها رنگي نمايش داده مي شود. اين سيستم بسيار کم کاربرد مي باشد و لذا ما وارد جزئيات بيشتر آن نمي شويم.
• انواع به هم بستن خازن ها
خازن ها نيز مانند مقاومت ها به 2 صورت به هم بسته مي شوند: سري و موازي
1-خازن هاي سري
نکته: در خازن هاي سري ، باري که روي همه ي خازن ها ذخيره مي شود با هم برابر است(ظرفيت خازن اهميتي ندارد).
2-خازن هاي موازي
در به هم بستن موازي خازن ها، ظرفيت خازن ها به صورت مستقيم با هم جمع مي شوند، يعني:
C=4+3+12=19
نکته: همونطور که مي بينيد در حالت سري، ولتاژي که بر روي پايه هاي همه ي خازن ها قرار مي گيرد مساويست.
اگر در يک مدار چندين خازن به صورت سري و موازي قرار گرفته بودند، ابتدا خازن هاي موازي را حذف و آنگاه ظرفيت معادل بقيه ي خازن ها را محاسبه مي کنيم.
يكي از كاربرد‌هاي بسيار مهم خازن‌ها در كار ما حذف Noiseها و امواج زايد ميباشد، اين روش نسبتاً پيچيده ميباشد ،
• ديود:
ديودها جريان الکتريکي را در يک جهت از خود عبور مي‌‌دهند و در جهت مخالف در مقابل عبور جريان از خود مقاومت نشان مي‌‌دهند(اين مقاومت آنقدر زياد است که تقريباً عايق مي شوند و جرياني عبور نمي دهند).جالب است که به همين دليل در سالهاي اوليه ساخت اين وسيله الکترونيکي، به آن دريچه(Valve )هم مي گفتند.
هنگامي که پايه ي مثبت ديود به قطب + منبع تغذيه(باطري يا هر مولد ديگر) و پايه ي منفي آن به قطب – متصل شود، ديود جريان را عبور داده و اگر برعکس وصل شود تقريباً جريان قطع مي شود.
براي فعال شدن ديود بايد بين 2 سر آن حداقل 0.6 الي 0.7 ولت اختلاف پتانسيل برقرار شود، يعني اگر کمتر از اين مقدار ولتاژ بر روي آن قرار گيرد، ديود هيچ جرياني را از خود عبور نمي دهد. اين ولتاژ را ولتاژ آستانه(Forward Voltage Drop) مي گويند.
هنگامي که شما ولتاژ معکوس به ديود متصل مي کنيد(- به + ، + به -)، ديود جرياني بسيار کوچک از خود عبور مي دهد، ولي اين مقدار آنقدر کم است که هيچ تاثيري بر مدارهاي ما نخواهد داشت.
**نکته ي مهم: ديودها يک آستانه(Limit) براي حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس از آن بالاتر رود، ديود بر اثر پديده ي فروشکست مي‌‌سوزد و جريان را در هر دو جهت عبور ميدهد. اين ولتاژ را آستانه شکست (Break Down) مي گويند.**
پايه ي منفي ديودها را با يک نوار سفيد يا خاکستري رنگ در کنار آن مشخص مي کنند.
دسته ي ديگري از ديود ها به نام ديودهاي زنر(Zener) وجود دارند که از آنها براي تثبيت ولتاژ استفاده مي کنيم. به عنوان مثال با استفاده از اين ديودها مي توان ولتاژ را روي 5V ثابت نگه داشت. ولي ما براي تثبيت ولتاژ از اين قطعه استفاده نخواهيم کرد، زيرا محدوديت هايي دارد که بهتر است به جاي آن از قطعات ديگري مثل رگولاتور استفاده شود. در مورد رگولاتور در قسمت های آينده توضيح کاملتري داده خواهد شد.
• رگولاتور:
رگولاتورهاي ولتاژ، نوعي از نيمه رساناها هستند که براي تنظيم ولتاژ طراحي شده اند.
رگولاتورها در يک دسته بندي کلي به 3بخش زير تقسيم ميشوند:
1-رگولاتورهاي ولتاژ خروجي ثابتِ مثبت: که خروجي انها يک عدد ثابت و غير قابل تغيير + مي باشد که نام گذاري انها هم به صورت 78XX يا L78XX يا M78XX مي باشد.2 رقم سمت راست که به صورت XXنشان داده شده نشان دهنده ي ولتاژ خروجي است. مثلاً ولتاژ خروجي رگولاتور 7805 ، 5 ولت مي باشد. L يا Mهم نشان دهنده ي حداکثر جريان دهي آن است(L= تا 1 آمپر،=Mتا 1.5 امپر)
2- رگولاتورهاي ولتاژ خروجي ثابتِ منفي: که خروجي آنها يک عدد ثابت منفي و غير قابل تغيير – مي باشد که نامگذاري انها به صورت 79XX مي باشد.
3- رگولاتورهاي ولتاژ خروجي متغير: به وسيله ي اين رگولاتورها مي توان ولتاژ خروجي را کنترل کرد. معروف ترين و پر کاربردترين نوع خروجي + آنها LM317 و LM138 وLM338 و خروجي – انهاLM337 مي باشد. اين قطعه براي ره اندازي نياز به يک مدار جانبي مختصر دارد که در جلسات آزمايشگاه در اين مورد توضيح کامل داده مي شود.
اين رگولاتورها 3 پايه دارند.مثبت + ، خروجي، زمين يا - ( قطب – منبع تغذيه را زمين نيز مي گوييم(Gnd)). به شکل نگاه کنيد.
در رگولاتورهاي سري 78XX ولتاژ ورودي بايد حداقل 2.3 ولت بيشتر از خروجي آنها باشد. حداقل ولتاژ ورودي و همچنين ولتاژ خروجي آنها در جدول زير آمده است:
• بافر:
بسياري از المانهاي الکترونيکي و به خصوص IC هاي ديجيتالي، قابليت جريان دهي محدودي دارند و قطعاتي مانند موتور، لامپ ، رله و ... که مصرف جريان زيادي دارند را نمي توان مستقيم به آن ها متصل نمود.
علاوه بر اين در بعضي مدارات ممکن است خروجي يک IC به ورودي چند IC ديگر داده شود. براي هر IC پارامتري به نام Fan-Out تعريف مي شود که مشخص مي کند خروجي IC به ورودي چند IC مي تواند داده شود. در بعضي موارد که تعداد اتصالات بيشتر از Fan-out آي سي باشد، IC نمي تواند جريان لازم براي تغذيه ي تمام خروجي هايش را فراهم کند و خروجي اش افت مي کند. در چنين مواردي مي بايست از ICهاي بافر استفاده نمود. به عبارت ديگر Fan-out بافر ها بسيار زياد است.
بافرها 2 وظيفه ي مهم را انجام مي دهند:
1- منطقي کردن ولتاژ ورودي: اگر ولتاژ ورودي بين 2.5-0 ولت باشد، بر روي خروجي مربوطه ولتاژ 0 قرار گرفته و اگر بين 5-2.5 ولت باشد، 5 ولت روي آن قرار مي گيرد. در حقيقت بر روي پايه هاي خروجي همواره ولتاژ 0 يا 5 ولت (وابسته به ولتاژ ورودي) قرار مي گيرد.(درباره ي ولتاژ منطقي در بخش ديجيتال توضيح خواهيم داد).
2- تقويت جريان ورودي ها بر روي خروجي ها
پرکاربردترين بافر در کار ما آي سي 74245 مي باشد که يک آي سي 20 پايه بوده و در آن 8 بافر مجزا تعبيه شده.
ترتيب پايه هاي اين IC در شکل زير آمده است.(هر فلش 2طرفه يک بافر را نشان مي دهد)
پايه ي 19 پايه ي"Enable" يا فعال ساز نام دارد، اگر اين پايه به زمين (0 منبع تغذيه) وصل شود، بافرها فعال مي شوند و اگر به 5ولت متصل شود، بافرها خاموش مي شوند.(در شکل بالا، مثلاً A0 و B0 يک بافر هستند)
پايه ي 1 نيز که پايه ي جهت يا "Direction" نام دارد، جهت بافرها را نشان مي دهد. مثلاً اگر DIR به زمين متصل شود، جهت بافر ازB به A (يعني B ورودي و A خروجي است)و اگر به 5 ولت متصل شود، جهت بافر A به B مي شود(يعني A ورودي و B خروجي است).
پايه ي 20هم به 5ولت و پايه ي 10 هم به زمين يا 0ولت متصل مي شود.
• ICهاي راه انداز(Driver)
براي راه اندازي بسياري از قطعات مانند موتورهاي الکتريکي پرتوان، پمپ آب و...،معمولاً جريان خروجي المان هاي الکترونيکي(حتي بافرها) نا کافي بوده و نياز به تقويت جريان دارد. قبلاً آموخته بوديم به وسيله ي ترانزيستور مي توان اين کار را انجام داد. در اين جلسه با آي سي L298 آشنا مي شويم که قابليت راه اندازي 2 قطعه(مثلاً 2موتور) را به صورت همزمان دارد.
همان طور که در شکل مي بينيد، يک قطعه فلز در پشت اين IC تعبيه شده تا از با انتقال گرما از IC به محيط، مانع گرم شدن بيش از حد IC شود. اين قطعه Heat sink نام دارد. گاهي براي اطمينان بيشتر از يک Heat sink کمکي نيز استفاده مي کنيم، به اين صورت که Heat sink به وسيله ي پيچ بهHeat sink خود IC بسته مي شود.
اين IC يک پايه ي وروديِ ولتاژ دارد که هر ولتاژي به اين پايه وصل شود، مستقيماً به موتور يا هر الماني که به IC متصل شده باشد منتقل مي شود. اين پايه VPS نيز نام دارد (Variable Power Supply).
ترتيب پايه هاي اين IC در شکل زير توضيح داده شده است
اين آي سي 15 پايه مي باشد.
پايه هاي 1 و 15: اين پايه ها "Current sensing" نام دارند و بايد هر 2 به – متصل شوند.
پايه هاي 2 و 3: همانطور که مي دانيد اين آي سي مي‌تواند 2 موتور را همزمان و به صورت مستقل از يکديگر راه‌‌اندازي و کنترل کند (2 موتور را A , B مي‌ناميم). اين 2 پايه بايد به موتور A متصل شوند. (خروجي براي موتور A)
پايه‌ي 4: هر ولتاژي بر روي اين پايه قرار گيرد براي راه اندازي موتورها استفاده مي شود. مثلاً اگر موتورهاي شما 12 ولت است، بايد اين پايه به 12 ولت متصل شود.
پايه هاي 5 و 7: اين 2 پايه، ورودي براي کنترل موتور A هستند. اين 2 پايه بايد توسط کاربر يا مدار کنترل کننده‌ي ربات کنترل شوند.
اگر اين 2 پايه هر 2، 0 يا 1 منطقي باشند، موتور بدون حرکت مي ايستد. اگر اين 2 پايه به ترتيب 0 و 1 شوند، موتور به يک جهت مشخص مي‌چرخد و اگر 1 و 0 شوند(يعني ورودي برعکس شود)، موتور عکس جهت قبلي خواهد چرخيد.
پايه ي 6 و 11: اين 2 پايه به ترتيب فعال ساز موتورهاي A و B هستند. براي استفاده از هر 2 موتور بايد هر 2 پايه 1 شوند.(براي فعال‌سازي هر موتور بايد پايه‌ي مربوط به آن 1 شود).
پايه ي 8: بايد به – متصل شود.
پايه ي 9: اين پايه بايد به ولتاژ 5 ولت متصل شود.
پايه‌هاي 10 و 12: اين 2 پايه، ورودي براي کنترل موتور B هستند. کار با اين 2 پايه نيز مانند پايه‌هاي 5 و 7 (ورودي‌هاي موتور A) ميباشد.
پايه‌هاي 13 و 14: اين 2 پايه بايد به موتور B متصل شوند. (خروجي براي موتور B).
• رگولاتور LM317:
رگولاتورهایی که ما تا به حال با آن ها آشنا شده‌ایم همگی ولتاژ خروجی ثابتی داشتند، مثلاً 7805 خروجی ثابت 5 ولت به ما می‌دهد و 7809 خروجی ثابت 9 ولت!!! اما با رگولاتور LM317 و به کمک یک مقاومت ثابت و یک پتانسیومتر، می توانیم سطح ولتاژ خروجی را به دلخواه خود تنظیم کنیم. البته طبیعتاً سطح ولتاژ خروجی نمی تواند از ولتاژ ورودی بیشتر باشد!
همانطور که در شکل مي‌بينيد، خود آي سي يک هيت سينک دارد، ولي معمولاً براي پايين‌تر آوردن دماي آي سي در مدارهايي که نياز به جريان دهي بالا دارند، هيت سينک آي سي، به وسيله‌ي يک پيچ، به يک هيت سينک کمکي بزرگتر متصل مي‌شود. هيت سينک يک قطعه فلزي است که گرما را به خوبي انتقال ميدهد و نمي‌گذارد دماي آي سي بيش از حد بالا رود. اين قطعه به صورت آماده در اندازه‌هاي مختلف موجود است.
حداقل ولتاژ خروجي در اين آي سي 1.25 ولت مي تواند باشد، و حداکثر ولتاژ خروجي نيز، 37 ولت!.
• مادون قرمز:
سنسورهاي نوري انواع گوناگوني دارند كه هر كدام در موارد خاصي كاربرد دارند، پركاربردترين آنها فتوترانزيستورهاي 3mm يا 5mm هستند. اين سنسورها جزو دسته‌ي سنسورهاي مقاومتي محسوب ميشوند، زيرا با تغيير ميزان نور محيط مقاومت آنها تغيير مي‌كند. ميزان مقاومت الكتريكي اين نوع سنسورها در محيطهاي پرنور معمولاً حدود 4K و در محيطهاي بسيار كم نور تا حدود 200K? مي باشد. حساسيت اين سنسورها فقط به امواج الكترومغناطيس در ناحيه‌ي مادون قرمز(infrared) (كه به اختصار "IR" ناميده مي‌شود) ميباشد. اين اموج در ناحيه‌ي امواج مرئي نيستند و با چشم غير مسلّح نمي‌توان آنها را ديد، اما دوربين هاي فيلم برداري معمولي مثل دوربين تلفن‌‌هاي همراه، مي‌توانند آنها را نمايش دهند. نكته بسيار مهم اين است كه لامپهاي مهتابي معمولي و لامپهاي كم مصرف هيچگونه امواج (IR)ي از خود نمي تابانند و نمي‌توان از آنها به عنوان منبع نور براي آزمايش‌هاي مختلف استفاده كرد. در نور خورشيد و لامپهاي رشته‌اي معمولي به صورت گسترده IR وجود دارد. همچنين نوعي فرستنده‌‌هاي مادون قرمز در بازار موجود است كه از لحاظ ظاهري شباهت زيادي با همين سنسورهاي مادون قرمز دارد. همانطور كه مي‌بينيد اين گيرنده و فرستنده‌ها شباهت بسيار زيادي با LED هاي 3 يا 5 ميليمتري معمولي دارند. رنگ آنها هم الزاماً بي رنگ نيست، ممكن است سياه يا آبي هم باشند.
• ديجيتــــال:
در بحث ديجيتال ما همه چيز را فقط در 2 حالت 0 يا 1 در نظر مي‌گيريم. به عنوان مثال مي‌دانيم كه همواره يك لامپ يا روشن است يا خاموش. در اينجا حالت خاموش را 0 و حال روشن را 1 در نظر مي‌گيريم. يعني وضعيت هر سيستم (مانند لامپ) را با 0 يا 1 توصيف كنيم.
پس براي توصيف وضعيت يك لامپ ما فقط نيازمند يك عدد 0 يا 1 هستيم ( يك عدد در مبناي 2 ) . يك عدد در مبناي 2 را در زبان لاتين Bit مي‌گويند(Binary digit ) . پس ما براي گزارش وضعيت يك لامپ فقط به 1 بيت اطلاعات نياز داريم.
ما در بحث الكترونيك ديجيتال 0و1 را با 0 و 5 ولت شبيه سازي مي كنيم، يعني هنگامي كه يك پايه‌ي يك آي-سي خروجي 5ولت ميدهد مي‌گوييم خروجي 1 است و وقتي 0 ولت ميدهد خروجي 0 است.
عملگر(Operator) و عملوند(Operand):
جمع"+" ، منها"–" ، ضرب"×" ، تقسيم "÷" و... ساده‌ترين عملگر‌هايي هستند كه شما تا كنون با آنها آشنا شده‌ايد. اين عملگرها هر كدام وظايفي دارند، مثلاً عملگر "+" دو عدد را با يكديگر جمع مي‌كند و حاصل را در خروجي ذخيره مي‌كند. اين دو عدد را كه عمليات ( در اين مثال عمليات جمع) روي آنها اجرا مي‌شود، عملوند مي‌گويند.
عملگر AND "&":
اين عملگر مانند عملگر جمع 2 عملوند دارد و يك خروجي. اين عملگر 2 عملوند منطقي (يعني فقط 0 يا 1 هستند) خود را چك مي‌كند و اگر هر دو 1 باشند، خروجي را 1 ميدهد. در غير اين صورت(يعني اگر يكي از 2 عملوند، يا هر دو، 0 باشند) خروجي 0 است.
عملگر AND را در مدارهاي شماتيک به صورت که پايه‌هاي 1 و2 ورودي ها و پايه‌ي 3 خروجي است که به اين مجموعه يک گيتِ AND مي گويند.(AND Gate)
آي سي 7408 داراي 4 گيت مجزاي AND ميباشد، يعني مي‌تواند همزمان 4 عمل AND را انجام دهد. اين آي سي 14 پايه دارد .
Q=A.B
Q B A
0 0 0
0 1 0
0 0 1
1 1 1
عملگر "||" OR:
اين عملگر نيز مانند عملگر جمع 2 عملوند دارد و يك خروجي. اين عملگر 2 عملوند منطقي (يعني فقط 0 يا 1 هستند) خود را چك مي‌كند و اگر يكي از آن دو، يا هر 2 عملوند، 1 باشند، خروجي را 1 ميدهد. در غير اين صورت(يعني اگر هر دو 2 عملوند، 0 باشند) خروجي 0 است.
عملگر OR را در مدارهاي شماتيک به صورت که پايه هاي 1 و2 ورودي‌ها و پايه ي 3 خروجي است که به اين مجموعه يک گيتِ OR مي گويند.(OR Gate)
آي سي 7432 نيز داراي 4 گيت مجزاي OR مي باشد، يعني مي تواند همزمان 4 عمل OR را انجام دهد. اين آي سي نيز، همانند 7408 داراي 14 پايه است .
Q=A+B
Q B A
0 0 0
1 1 0
1 0 1
1 1 1
عملگر " ! " Not:
اين عملگرتنها يك عملوند و يك خروجي دارد. اين عملگر، عملوند منطقي (يعني فقط 0 يا 1 هستند) خود را چك مي‌كند و اگر1 بود، خروجي 0 ميدهد و اگر 0 بود، خروجي 1 ميدهد.
Q=
Q A
1 0
0 1
گيت NAND:
Q=
Q B A
1 0 0
1 1 0
1 0 1
0 1 1
گيت NOR:
Q=
Q B A
1 0 0
0 1 0
0 0 1
0 1 1
گيت XNOR :
Q=
Q B A
1 0 0
0 1 0
0 0 1
1 1 1
گيت XOR:
Q=AB
Q B A
1 0 0
0 1 0
0 0 1
1 1 1
منابع:
1- http://fa.wikipedia.org
+ نوشته شده در سه شنبه بیست و ششم آذر ۱۳۹۲ ساعت 21:47 توسط
|