ترانزیستور چیست؟ 1

اولین ترانزیستورها

در اولیــن ماههــای سـال ۱۹۴۸ نخسـتین نمـونـه از یـک ترانزیـسـتـور (Transistor) که بدنه فلزی داشت در مجموعه آزمایشگاه های Bell ساخته شد. این ترانزیستور که قرار بود جایگزین لامپهای خلاء - الکترونیک - شود Type A نام گرفت. این ترانزیستور که کاربرد عمومی داشت و بسیار خوب کار می کرد یکسال بعد به تعداد ۳۷۰۰ عدد تولید انبوه شد تا در اختیار دانشگاه ها، مراکز نظامی، آزمایشگاه ها و شرکت ها برای آزمایش قرار گیرد.

بازسازی اولین ترانزیستور جهان

اولین نمونه ترانزیستور بدنه فلزی

جالب آنکه این اختراع در زمان خود آنقدر مهم بود که هر عدد از این ترانزیستورها در بسته بندی جداگانه با شماره سریال و مشخصات کامل نگهداری می شد. همانطور که در شکل مشاهده می شود این ترانزیستور تنها دارای دو پایه بود. Collector و Emitter و پایه Base به بدنه فلزی آن متصل بود.

تولید ترانزیستورهای بدنه فلزی تا سال ۱۹۵۰ ادامه داشت تا اینکه در این سال در آزمایشگاه های Bell اولین ترانزیستور با بدنه پلاستیکی ساخته شد. طبیعی بود که در اینحالت ترانزیستور می بایست سه پایه داشته باشد. اما به دلیل مشکلاتی که در ساخت این ترانزیستور وجود داشت تولید آن به حالت انبوه نرسید و در همان سال ترانزیستور های جدید دیگری با پوشش پلاستیکی جایگزین همیشگی آن شدند.

اولین نمونه ترانزیستور بدنه پلاستیکی

لازم به ذکر است که به عقیده بسیاری از دانشمندان، ترانزیستور بزرگترین اختراع بشر در قرن نوزدهم بوده که بدون آن هیچ یک از پیشرفت های امروزی در علوم مختلف امکان پذیر نبوده است. تمامی پیشرفت های بشر که در مخابرات، صنعت حمل و نقل هوایی، اینترنت، تجهیزات کامپیوتری، مهندسی پزشکی و ... روی داده است همگی مرهون این اختراع میباشد.

نمونه اصلاح شده بدنه پلاستیکی

ترانزیستور وسیله ای است که جایگزین لامپهای خلاء - الکترونیک - شد و توانست همان خاصیت لامپها را با ولتاژهای کاری پایین تر داشته باشد. ترانزیستورها عموما" برای تقویت جریان الکتریکی و یا برای عمل کردن در حالت سوییچ بکار برده می شوند. ساختمان داخلی آنها از پیوندهایی از عناصر نیمه هادی مانند سیلیکون و ژرمانیوم تشکیل شده است.

ریزپردازنده ها به صورت یک جزء لاینفک در بسیاری از محصولاتی که ما هرروزه از آن ها استفاده می کنیم در آمده اند ، مانند تلویزیون ، اسباب بازی ها ، رادیو ، و البته کامپیوترها . ولی این ترانزیستورها هستند که اجزای اصلی ریزپردازنده ها را تشکیل می دهند .

در پایین ترین سطح خود ، ممکن است ترانزیستورها به نظر ساده برسند . اما تولید آن ها عملاً به سال های سال تحقیقات کشنده نیاز داشته است. تا پیش از ترانزیستورها ، کامپیوترها به لامپ های خلاء و کلید های مکانیکی متکی بودند. در سال 1958 تعدادی مهندس ( که یکی از آن ها به نام رابرت نویس ، بعداً پایه گذار شرکت اینتل شد ) دست به دست هم دادند تا 2 ترانزیستور را روی یک قطعه بلور سیلیکون بکارند و اولین مدار مجتمع را بسازند؛ چیزی که به ساخت ریزپردازنده منجر شد .

ترانزیستورها در واقع کلیدهای قطع و وصلِ برق در ابعاد مینیاتوری هستند . اگر ریزپردازنده را یک «ساختمان» در نظر بگیرید ، ترانزیستورها، حکم آجری را دارند که برای بنای این ساختمان باید روی هم گذاشته شوند.

درست همانند یک کلید ساده ی چراغ ، ترانزیستورها در دوحالت کار می کنند: حالت وصل، و حالت قطع. این حالت قطع یا وصل ، یا خاموش و روشنِ ترانزیستورهاست که امکان پردازش اطلاعات را فراهم می سازد .

● یک کلید ساده ی برقی چطور کارمی کند ؟

تنها چیزی که کامپیوترها از آن سردر می آورند ، سیگنال های الکتریکی است که قطع و وصل می شوند . برای درکِ بهتر ترانزیستورها ، لازم است بفهمید که یک مدار قطع و وصل الکترونیکی چه طور کار می کند . مدارات قطع و وصل الکترونیکی از اجزای مختلفی تشکیل می شود. یکی ، مسیر جریان است که جریانِ الکتریکی عموماً از طریق یک سیم در آن گردش می کند.

دیگری ، خودِ کلید یا سویچ است ؛ وسیله ای که گردش جریان الکتریکی را شروع و متوقف می کند، آن هم یا با بازگذاشتن مسیر جریان یا مسدود کردن آن. ترانزیستورها هیچ قطعه ی متحرکی ندارند و تنها با علایم الکتریکی قطع و وصل می شوند. قطع و وصل شدنِ ترانزیستورها ، کار ریزپردازنده ها را میسر می سازد .

● ترانزیستور چطور از عهده ی اطلاعات برمی آید ؟

شمارنده ی باینری چیزی است که فقط دارای دو حالت است ، درست مانند ترانزیستور. حالت «وصل» ترانزیستور را با 1 نشان می دهند و حالت قطع آن را با 0 . ردیف های مشخصی از الگوی 1ها و 0هایی که به وسیله ی ترانزیستورهای متعدد تولید می شوند ، می توانند نشان دهنده ی حروف ، اعداد ، رنگ ها ، و خطوط باشند. به این می گویند دستگاه باینری.

( دستگاه باینری ، یک روش شمارش است که فقط از دو رقم 0 و 1 تشکیل شده است و تمام اعداد فقط با این دو رقم نمایش داده می شوند .)

● اسم خود را برحسب باینری هجی کنید

هر حرف الفبا یک معادل باینری دارد . اطلاعات پیچیده تری را نیز می توان با حالت قطع و وصل یا حالتِ باینری ترانزیستور ها تولید نمود؛ مانند گرافیک ، صوت ، و ویدیو .

● نیمه هادی ها و جریان الکتریسته

با اضافه کردن چند نوع ناخالصی معین به سیلیکون یک ترانزیستور، ساختار بلورین آن تغییر می کند، و خاصیت هدایت الکتریسته ی آن بهتر می شود . اگر به سیلیکون، فلز بور اضافه کنید، سیلیکونِ مثبت یا نوعِ P ) P مخفف Positive ) تولید می شود که فاقدِ الکترون است . اگر به سیلیکون، فلز فسفر اضافه نمایند ، سیلیکونِ منفی یا نوع N ) N مخفف Negative ) به دست می آید که شامل تعداد بسیار زیادی الکترون آزاد است.

● حالت های قطع و وصل یک ترانزیستور

الف) ترانزیستورها از سه پایانه تشکیل می شوند : منبع ، گیت ، مخرج .

ب) در ترانزیستور نوع منفی ، هم منبع و هم مخرج بار منفی دارند و روی توده ای از سیلیکون نوع مثبت را گرفته اند .

ج ) هنگامی که ولتاژ مثبت به گیت وارد می شود ، الکترون های موجود در سیلیکون نوع مثبت ، جذب منطقه ی زیرینِ گیت می شوند ، و یک کانال الکترونیکی بین منبع و مخرج را شکل می دهند .

د) هنگامی که ولتاژ مثبت به مخرج وارد می شود ، الکترون ها از منبع جدا شده و به سمت مخرج می روند. در این حالت ، ترانزیستور ، وصل است.

ه) اگر ولتاژ از روی گیت برداشته شود ، الکترون ها جذبِ منطقه ی واقع بین منبع و مخرج نمی گردند . مسیر جریان از بین می رود ، و ترانزیستور به حالت قطع در می آید.

● ریزپردازنده ها چطور بر زندگی ما تاثیر می گذارند

کارکردِ باینری ترانزیستورها به پردازنده ها این قابلیت را می دهد که ماموریت های بسیاری را انجام دهند، از یک نامه نگاری ساده تا ویرایش فایل های ویدیویی. ریزپردازنده ها به نقطه ای رسیده اند که ترانزیستورها می توانند صدها میلیون دستورالعمل در ثانیه را روی یک تراشه ی واحد به اجرا در آورند . اتومبیل ها ، تجهیزات پزشکی ، تلویزیون ها ،کامپیوترها ، و حتا سفینه های فضایی از ریزپردازنده ها استفاده می کنند. همه ی آن ها متکی به گردش اطلاعات باینری هستند که به یمنِ وجودِ ترانزیستور ممکن گشته است.

ساختار و طرز کار ترانزیستور اثر میدانی ( فت )

همانگونه که از نام این المام مشخص است، پایه کنترلی آن جریانی مصرف نمی کند و تنها با اعامل ولتاژ و ایجاد میدان درون نیمه هادی ، جریان عبوری از FET کنترل می شود. به همین دلیل ورودی این مدار هیچ کونه اثر بارگذاری بر روی طبقات تقویت قبلی نمی گذارد و امپدانس بسیار بالایی دارد.

فت دارای سه پایه با نامهای درِین D - سورس S و گیت G است که پایه گیت ، جریان عبوری از درین به سورس را کنترل می نماید. فت ها دارای دو نوع N کانال و P کانال هستند. در فت نوع N کانال زمانی که گیت نسبت به سورس مثبت باشد جریان از درین به سورس عبور می کند . FET ها معمولاً بسیار حساس بوده و حتی با الکتریسیته ساکن بدن نیز تحریک می گردند. به همین دلیل نسبت به نویز بسیار حساس هستند.

نوع دیگر ترانزیستورهای اثر میدانی MOSFET ها هستند ( ترانزیستور اثر میدانی اکسید فلزی نیمه هادی - Metal-Oxide Semiconductor Field Efect Transistor ) یکی از اساسی ترین مزیت های ماسفت ها نویز کمتر آنها در مدار است.

فت ها در ساخت فرستنده باند اف ام رادیو نیز کاربرد فراوانی دارند. برای تست کردن فت کانال N با مالتی متر ، نخست پایه گیت را پیدا می کنیم. یعنی پایه ای که نسبت به دو پایه دیگر در یک جهت مقداری رسانایی دارد و در جهت دیگر مقاومت آن بی نهایت است. معمولاً مقاومت بین پایه درین و گیت از مقاومت پایه درین و سورس بیشتر است که از این طریق می توان پایه درین را از سورس تشخیص داد.

اگر ساده بخواهیم به موضوع نگاه کنیم عملکرد یک ترانزیستور را می توان تقویت جریان دانست. مدار منطقی کوچکی را در نظر بگیرید که تحت شرایط خاص در خروجی خود جریان بسیار کمی را ایجاد می کند. شما بوسیله یک ترانزیستور می توانید این جریان را تقویت کنید و سپس از این جریان قوی برای قطع و وصل کردن یک رله برقی استفاده کنید.

موارد بسیاری هم وجود دارد که شما از یک ترانزیستور برای تقویت ولتاژ استفاده می کنید. بدیهی است که این خصیصه مستقیما" از خصیصه تقویت جریان این وسیله به ارث می رسد کافی است که جریان وردی و خروجی تقویت شده را روی یک مقاومت بیندازیم تا ولتاژ کم ورودی به ولتاژ تقویت شده خروجی تبدیل شود.

اعمال ولتاژ با پلاریته موافق باعث عبور جریان از یک

پیوند PN می شود و چنانچه پلاریته ولتاژتغییر کند

جریانی از مدار عبور نخواهد کرد.

جریان ورودی ای که که یک ترانزیستور می تواند آنرا تقویت کند باید حداقل داشته باشد. چنانچه این جریان کمتر از حداقل نامبرده باشد ترانزیستور در خروجی خود هیچ جریانی را نشان نمی دهد. اما به محض آنکه شما جریان ورودی یک ترانزیستور را به بیش از حداقل مذکور ببرید در خروجی جریان تقویت شده خواهید دید. از این خاصیت ترانزیستور معمولا" برای ساخت سوییچ های الکترونیکی استفاده می شود.

همانطور که در مطلب قبل (اولین ترانزیستورها) اشاره کردیم ترانزستورهای اولیه از دو پیوند نیمه هادی تشکیل شده اند و بر حسب آنکه چگونه این پیوند ها به یکدیگر متصل شده باشند می توان آنها را به دو نوع اصلی PNP یا NPN تقسیم کرد. برای درک نحوه عملکرد یک ترانزیستور ابتدا باید بدانیم که یک پیوند (Junction) نیمه هادی چگونه کار می کند.

از لحاظ ساختاری می توان یک ترانزیستور را با دو دیود مدل کرد.

در شکل اول شما یک پیوند نیمه هادی از نوع PN را مشاهده می کنید. که از اتصال دادن دو قطعه نیمه هادی P و N به یکدیگر درست شده است. نیمه هادی های نوع N دارای الکترونهای آزاد و نیمه هادی نوع P دارای تعداد زیادی حفره (Hole) آزاد می باشند. بطور ساده می توان منظور از حفره آزاد را فضایی دانست که در آن کمبود الکترون وجود دارد.

اگر به این تکه نیمه هادی از خارج ولتاژی بصورت آنچه در شکل نمایش داده می شود اعمال کنیم در مدار جریانی برقرار می شود و چنانچه جهت ولتاژ اعمال شده را تغییر دهیم جریانی از مدار عبور نخواهد کرد (چرا؟).

این پیوند نیمه هادی عملکرد ساده یک دیود را مدل می کند. همانطور که می دانید یکی از کاربردهای دیود یکسوسازی جریان های متناوب می باشد. از آنجایی که در محل اتصال نیمه هادی نوع N به P معمولآ یک خازن تشکیل می شود پاسخ فرکانسی یک پیوند PN کاملآ به کیفیت ساخت و اندازه خازن پیوند بستگی دارد. به همین دلیل اولین دیودهای ساخته شده توانایی کار در فرکانسهای رادیویی - مثلآ برای آشکار سازی - را نداشتند.

معمولآ برای کاهش این خازن ناخاسته، سطح پیوند را کاهش داده و آنرا به حد یک نقطه می رسانند.

گفتیم که اگر به یک پیوند PN ولتاژ با پلاریته موافق متصل کنیم جریان از این پیوند عبور کرده و اگر ولتاژ را معکوس کنیم در مقابل عبور جریان از خود مقاومت نشان می دهد. برای درک دقیق نحوه کارکرد یک ترانزیستور باید با نحوه کار دیود آشنا شویم، باید اشاره کنیم که قصد نداریم تا به تفضیل وارد بحث فیزیک الکترونیک شویم و فقط سعی خواهیم کرد با بیان نتایج حاصل از این شاخه علمی ابتدا عملکرد دیود و سپس ترانزیستور را بررسی کنیم.

همانطور که می دانید دیود ها جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می دهند. این خاصیت آنها باعث شده بود تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی، به آن دریچه یا Valve هم اطلاق شود.

منحنی رفتار یک دیود در هنگام اعمال ولتاژ مثبت

از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و - به کاتد) آنرا آماده کار کنید. مقدار ولتاژی که باعث میشود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage drop) نامیده می شود که چیزی حدود 0.6 تا 0.7 ولت می باشد. به شکل اول توجه کنید که چگونه برای ولتاژهای مثبت - منظور جهت درست می باشد - تا قبل از 0.7 ولت دیود از خود مقاومت نشان می دهد و سپس به یکباره مقاومت خود را از دست می دهد و جریان را از خود عبور می دهد.

اما هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می کنید (+ به کاتد و - به آند) جریانی از دیود عبور نمی کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی یا Leakage معرف است که در حدود چند µA یا حتی کمتر می باشد. این مقدار جریان معمولآ در اغلب مدار های الکترونیکی قابل صرفنظر کردن بوده و تاثیر در رفتار سایر المانهای مدار نمیگذارد. اما نکته مهم آنکه تمام دیود ها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژمعکوس بیش از آن شود دیوید می سوزد و جریان را در جهت معکوس هم عبور می دهد. به این ولتاژ آستانه شکست یا Breakdown گفته می شود.

نماد فنی و دو نمونه از انواع دیوید

در دسته بندی اصلی، دیودها را به سه قسمت اصلی تقسیم می کنند، دیودهای سیگنال (Signal) که برای آشکار سازی در رادیو بکار می روند و جریانی در حد میلی آمپر از خود عبور می دهند، دیودهای یکسوکننده (Rectifiers) که برای یکسوسازی جریانهای متناوب بکاربرده می شوند و توانایی عبور جریانهای زیاد را دارند و بالآخره دیود های زنر (Zener) که برای تثبیت ولتاژ از آنها استفاده می شود.

در ادامه بحث نحوه کارکرد یک ترانزیستور لازم است قدری راجع به انواع دیود که در مطلب قبل به آنها اشاره کردیم داشته باشیم.

دیودهای سیگنال

این نوع از انواع دیودها برای پردازش سیگنالهای ضعیف - معمولا" رادیویی - و کم جریان تا حداکثر حدود 100mA کاربرد دارند. معروفترین و پر استفاده ترین آنها که ممکن است با آن آشنا باشید دیود 1N4148 است که از سیلیکون ساخته شده است و ولتاژ شکست مستقیم آن 0.7 ولت است.

استفاده از دیود سیگنار در مدار رله برای جلوگیری از

ایجاد ولتاژ های ناخواسته زیاد

اما برخی از دیود های سیگنال از ژرمانیم هم ساخته می شوند، مانند OA90 که ولتاژ شکست مستقیم پایینتری دارد، حدود 0.2 ولت. به همین دلیل از این نوع دیود بیشتر برای آشکار سازی امواج مدوله شده رادیویی استفاده می شود.

بصورت یک قانون کلی هنگامی که ولتاژ شکست مستقیم دیوید خیلی مهم نباشد، از دیودهای سیلیکون استفاده می شود. دلیل آن مقاومت بهتر آنها در مقابل حرارت محیط یا حرارت هنگام لحیم کاری و نیز مقاومت الکتریکی کمتر در ولتاژ مستقیم است. همچنین دیود های سیلیکونی سیگنال معمولا" در ولتاژ معکوس جریان نشتی بسیار کمتری نسبت به نوع ژرمانیم دارند.

از کاربرد دیگری که برای دیودهای سیگنال وجود دارد می توان به استفاده از آنها برای حفاظت مدار هنگامی که رله در یک مدار الکترونیکی قرار دارد نام برد. هنگامی که رله خاموش می شود تغییر جریان در سیم پیچ آن میتواند در دوسر آن ولتاژ بسیار زیادی القا کند که قرار دادن یک دیود در جهت مناسب میتواند این ولتاژ را خنثی کند. به شکل اول توجه کنید.

دیودهای زنر

همانطور که قبلا" اشاره کردیم از این دیودها برای تثبیت ولتاژ استفاده می شود. این نوع از دیود ها برای شکسته شدن با اطمینان در ولتاژ معکوس ساخته شده اند، بنابراین بدون ترس می توان آنها را در جهت معکوس بایاس کرد و از آنها برای تثبیت ولتاژ استفاده نمود. به هنگام استفاده از آنها معمولا" از یک مقاومت برای محدود کردن جریان بطور سری نیز استفاده می شود. به شکل نگاه کنید به این طریق شما یک ولتاژ رفرنس دقیق بدست آورده اید.

استفاده از دیود زنر برای تهیه ولتاژ ثابت

دیودهای زنر معمولا" با حروفی که در آنها Z وجود دارد نامگذاری می شوند مانند BZX یا BZY و ... و ولتاژ شکست آنها نیز معمولا" روی دیود نوشته می شود، مانند 4V7 که به معنی 4.7 ولت است. همچنین توان تحمل این دیود ها نیز معمولا" مشخص است و شما هنگام خرید باید آنرا به فروشنده بگویید، در بازار نوع 400mW و 1.3W آن بسیار رایج است.

حال به تشریح مختصر دیود های یکسو کننده میپردازیم :

دیود های یکسوساز عموما" در مدارهای جریان متناوب بکار برده می شوند تا با کمک آنها بتوان جریان متناوب (AC) را به مستقیم (DC) تبدیل کرد. این عملیات یکسوسازی یا Rectification نامیده می شود.

یکسو ساز نیم موج با استفاده از یک دیود

از مشهورترین این دیودها می توان به انواع دیودهای 1N400x و یا 1N540x اشاره کرد که دارای ولتاژ کاری بین 50 تا بیش از 1000 ولت هستند و می توانند جریان های بالا را یکسو کنند. این ولتاژ، ولتاژی است که دیود می تواند بدون شکسته شدن - سوختن - در جهت معکوس آنرا تحمل کند.

دیودهای یکسوساز معمولآ از سیلیکون ساخته می شوند و ولتاژ بایاس مستقیم آنها حدود 0.7 ولت می باشد.

+ نوشته شده در یکشنبه بیست و نهم شهریور 1388ساعت 23:2 توسط بیژن کی نیا , مریم پورخاتون |

ترانزیستور چیست؟ 2

یکسو سازی جریان متناوب با یک دیود

شما می توانید با قرار دادن فقط یک دیود در مسیر جریان متناوب مانع از گذر سیکل منفی جریان در جهت مورد نظر در مدار باشید به شکل اول دقت کنید که چگونه قرار دادن یک دیود در جهت موافق، فقط به نیم سیکل های مثبت اجاز خروج به سمت بار را می دهد. به این روش یکسوسازی نیم موج یا Half Wave گفته می شود.

بدیهی است برای بالابردن کیفیت موج خروجی و نزدیک کردن آن به یک ولتاژ مستقیم باید در خروجی از خازن هایی با ظرفیت بالا استفاده کرد. این خازن در نیم سیکل مثبت شارژ می شود و در نیم سیکل منفی در غیاب منبع تغذیه، وظیفه تغذیه بار را بعهده خواهد داشت.

پل دیود یا Bridge Rectifiers

اما برای آنکه بتوانیم از نیمه منفی موج ورودی که در نیمی از سیکل جریان امکان عبور به خروجی را ندارد، استفاده کنیم باید از مداری بعتوان پل دیود استفاده کنیم. پل دیود همانطور که از شکل دوم مشخص است متشکل از چهار دیود به یکدیگر متصل می باشد. جریان متناوب به قسمتی که دو جفت آند و کاتد به یکدیگر متصل هستند وصل می شود و خروجی از یک جف آند و یک جفت کاتد به یکدیگر متصل شده گرفته می شود.

یکسو ساز تمام موج با استفاده از پل دیود

روش کار به اینصورت است که در سیکل مثبت مدار دیودهای 1 و 2 عمل کرده و خروجی را تامین میکنند و در سیکل منفی مدار دیودهای 3 و 4 عمل می کند و باز خروجی را در همان وضعیت تامین می کند.

در مطالب قبل بطور خلاصه راجع به دیودها و ترانزیستورها و پیوندهای PN صحبت کرده مثالهایی از کاربرد اصلی انواع دیود ارائه کردیم. در این قسمت راجع به گونه های ساده اولین ترانزیستورها که از سه لایه نیمه هادی تشکیل شده اند صحبت خواهیم کرد.

بصورت استاندارد دو نوع ترانزیستور بصورت PNP و NPN داریم. انتخاب نامه آنها به نحوه کنار هم قرار گرفتن لایه های نیمه هادی و پلاریته آنها بستگی دارد. هر چند در اوایل ساخت این وسیله الکترونیکی و جایگزینی آن با لامپهای خلاء، ترانزستورها اغلب از جنس ژرمانیم و بصورت PNP ساخته می شدند اما محدودیت های ساخت و فن آوری از یکطرف و تفاوت بهره دریافتی از طرف دیگر، سازندگان را مجبور کرد که بعدها بیشتر از نیمه هادیی از جنس سیلیکون و با پلاریته NPN برای ساخت ترانزیستور استفاده کنند. تفاوت خاصی در عملکرد این دو نمونه وجود ندارد و این بدان معنی نیست که ترانزیستور ژرمانیم با پلاریته NPN یا سیلیکون با پلاریته PNP وجود ندارد.

نماد و شماتیک پیوندها در ترانزیستورها

برای هریک از لایه های نیمه هادی که در یک ترانزیستور وجود دارد یک پایه در نظر گرفته شده است که ارتباط مدار بیرونی را به نیمه هادی ها میسر می سازد. این پایه ها به نامهای Base (پایه) ، Collector (جمع کننده) و Emitter (منتشر کننده) مشخص می شوند. اگر به ساختار لایه ای یک ترانزیستور دقت کنیم بنظر تفاوت خاصی میان Collector و Emitter دیده نمی شود اما واقعیت اینگونه نیست. چرا که ضخامت و بزرگی لایه Collector به مراتب از Emitter بزرگتر است و این عملا" باعث می شود که این دو لایه با وجود تشابه پلاریته ای که دارند با یکدیگر تفاوت داشته باشند. با وجود این معمولا" در شکل ها برای سهولت این دو لایه را بصورت یکسان در نظر میگیردند.

نمای واقعی تری از پیوندها در یک ترانزیستور که تفاوت

کلکتور و امیتر را بوضوح نشان می دهد.

بدون آنکه در این مطلب قصد بررسی دقیق نحوه کار یک ترانزیستور را داشته باشیم، قصد داریم ساده ترین مداری که می توان با یک ترانزیستور تهیه کرد را به شما معرفی کرده و کاربرد آنرا برای شما شرح دهیم. به شکل زیر نگاه کنید.

بطور جداگانه بین E و C و همچنین بین E و B منابع تغذیه ای قرار داده ایم. مقاومت ها یی که در مسیر هریک از این منابع ولتاژ قرار دادیم صرفا" برای محدود کردن جریان بوده و نه چیز دیگر. چرا که در صورت نبود آنها، پیوندها بر اثر کشیده شدن جریان زیاد خواهند سوخت.

طرز کار ترانزیستور به اینصورت است، چنانچه پیوند BE را بصورت مستقیم بایاس (Bias به معنی اعمال ولتاژ و تحریک است) کنیم بطوری که این پیوند PN روشن شود (برای اینکار کافی است که به این پیوند حدود 0.6 تا 0.7 ولت با توجه به نوع ترانزیستور ولتاژ اعمال شود)، در آنصورت از مدار بسته شده میان E و C می توان جریان بسیار بالایی کشید. اگر به شکل دوم دقت کنید بوضوح خواهید فهمید که این عمل چگونه امکان پذیر است. در حالت عادی میان E و C هیچ مدار بازی وجود ندارد اما به محض آنکه شما پیوند BE را با پلاریته موافق بایاس کنید، با توجه به آنچه قبلا" راجع به یک پیوند PN توضیح دادیم، این پیوند تقریبا" بصورت اتصال کوتاه عمل می کند و شما عملا" خواهید توانست از پایه های E و C جریان قابل ملاحظه ای بکشید. (در واقع در اینحالت می توان فرض کرد که در شکل دوم عملا" لایه PN مربوط به BE از بین می رود و بین EC یک اتصال کوتاه رخ می دهد.)

مدار ساده برای آشنایی با طرز کار یک ترانزیستور

بنابراین مشاهده می کنید که با برقراری یک جریان کوچک Ib شما می توانید یک جریان بزرگ Ic را داشته باشید. این مدار اساس سوئیچ های الکترونیک در مدارهای الکترونیکی است. بعنوان مثال شما می توانید در مدار کلکتور یک رله قرار دهید که با جریان مثلا" چند آمپری کار می کند و در عوض با اعمال یک جریان بسیار ضعیف در حد میلی آمپر - حتی کمتر - در مدار بیس که ممکن است از طریق یک مدار دیجیتال تهیه شود، به رله فرمان روشن یا خاموش شدن بدهید.

حال نقش ترانزیستور بعنوان یک تقویت کننده جریان را توضیح خواهیم داد :

Ie = Ib + Ic

راجع به مدار شکل اول در مطلب قبل توضیح دادیم و دیدیم که که چگونه با بایاس کردن پیوند کوچک بیس - امیتر می توان میان کلکتور و امیتر جریان بزرگی را برقرار کرد. بدون آنکه وارد معادلات پیچیده ریاضی شویم با دقت در شکل اول می توان برای نقطه ای که ترانزیستور قرار دارد جمع جبری جریان ها را معادل صفر قرار داد و از آن نتیجه بسیار جالب زیر را گرفت :

Ie = Ib + Ic

از شکل هم کاملآ مشخص است که جریان های ورودی به ترانزیستور - در حالت ایده آل - باید مساوی با جریان های خروجی باشد. این معادله بعد ها برای انجام محاسبات بایاسینگ یک ترانزیستور بسیار کاربرد خواهد داشت.

اگر در آزمایشگاه مدار فوق را با یک ترانزیستور معمولی بسته و پیوند بیس - امیتر را بایاس کنید خواهید دید که برای ولتاژ ثابت Vbe و Vce نسبت جریان عبوری از کلکتور به جریان بیس در محدوده ای که ترانزیستور بصورت خطی کار می کند و اشباع نشده است تقریبآ مقدار ثابتی است. به این مقدار ضریب تقویت جریان می گویند و اغلب آنرا با hfe نمایش می دهند، یعنی :

hfe = Ic / Ib

به شکل مقابل نگاه کنید این شکل برای یک بایاسینگ خاص ترانزیستور، نمودار جریان کلکتور به جریان بیس را نمایش می دهد. دقت کنید که چنانچه بایاسینگ ترانزیستور تغییر کند این نمودار نیز بالا و پایین رفته و نقاط اشباع و یا آستانه تقویت نیز تغییر خواهد کرد. همانگونه که مشاهده می کنید در محدوده سبز رنگ عملکرد ترانزیستور تقریبآ خطی بوده و می تواند جریان بیس را که در حد میکروآمپر است به جریان های چند صد میلی آمپر و حتی چند ده آمپر - بسته به نوع ترانزیستور - تبدیل کند. در این حالت ترانزیستور بعنوان یک تقویت کنند جریان با ضریب تقویت hfe بکار برده می شود.

در محدوده عملکرد خطی جریان کلکتور ضریبی از

جریان بیس خواهد بود.

دقت کنید که قسمت قرمز اولیه نمودار هنگامی است که پیوند بیس - امیتر از بایاسینگ مناسب برخوردار نیست و جریان کمی از این پیوند عبور می کند لذا جریان خروجی کلکتور نیز کم است و برعکس در قسمت قرمز انتهایی نمودار بایاسینگ ترانزیستور به گونه ای است که اصطلاحآ می گویند ترانزیستور اشباع شده و در این حالت عملکرد خطی ندارد و شکل موج تقویت شده را تغییر می دهد.

در طراحی مدارها مقادیر پارامتر هایی که از یک ترانزیستور انتظار می رود، مشخص شده و سپس طراح می تواند با مراجعه به کتابهای مشخصات ترانزیستور، ترانزیستور مورد نظر خود را انتخاب کند. این پارامترها عمومآ عبارتند از :

Ic Max : ماکزیمم جریان کلکتور (می تواند از حدود ۱۰۰ میلی آمپر تا چند ده آمپر باشد)

Vce Maz : ماکزیمم ولتاژ کلکتور- امیتر (می تواند از حدود ۲۰ ولت باشد تا حدود ۱۰۰ ولت)

hfe Min : حداقل ضریب تقویت جریان (از حدود ۱۰ برای ترانزیستورهای قدرت تا چند صد)

P Max : قدرت تحمل توان ماکزیمم (از حدود چند صد میلی وات تا حدود ۲۰۰ وات)

عمومآ مشخصات مداری برای شما مشخص می کند که از چه ترانزیستوری با چه پارامترهایی استفاده کنید.

چگونه نوع وپايه های يک ترانزيستور مجهول را ميتوان تشخيص داد؟

البته در بيشتر ديتاشيتها توضيح داده شده اما اگر ترانزيستور ناشناخته يا بدون مارک باشد با استفاده از يک مولتی متر ساده به صورت زير می توان تشخيص داد:

با توجه به اينکه مولتی متر يک باتری ۱.۵يا ۳ ولتی دارد وپراب قرمز به منفی باتری وپراب سياه به مثبت باتری (از داخل)وصل ميشود به صورت زير عمل ميکنيم:

نکته مهم:مولتی متر رو در رنج high ohmقرار دهيد (1k)

پراب سياه رو روی يکی از پايه ها بذاريد و قرمز رو روی دو پايه ديگه اگر عقربه زياد حرکت کرد ترانزيستور از نوع npnاست.

اگر کم حرکت کرد پراب سياه رو روی پايه های ديگه بذاريد برای گرفتن نتيجه نهايی حداکثر ۶ بار اينو انجام بديد.

اگر عقربه دوباره حرکت نکرد جای پراب سياه و قرمز رو عوض کنيدو دوباره ازمايش بالا رو تکرار کنيددر اين حالت اگر عقربه برای هر دو پايه ديگه حرکت کرد ازنوع pnp است.

اگر برای هر دو پايه حرکت نکرد ترانزيستور openاست.

اگر برای همه تستها حرکت کند shortest است.

اگر برای يکی از تستها خيلی اروم حرکت کنه leaky است.

وقتی نوعش رو فهميديم پايه متصل شده به پراب سياه (در نوع ان پی ان) پايه بيس است ودر نوع ديگه پايه متصل شده به پراب قرمز پايه بيس است

برای پيدا کردن کلکتور واميتر از روش tutاستفاده ميکنيم و در واقع ساده ترين امپلی فاير جهان رو ميسازيم در نوع npn(سياه به کلکتور وقرمز به اميتر )به وسيله يک انگشت بين c,bاتصال برقرار کنيد عقربه ۸۰درصد تغيير جهت ميدهد در اين حالت پايه اميتر نبايد با بدن تماس داشته باشد

در واقع در اين عمل ترانزيستور جريانی که بدن شما به بيس ميدهد رو تقويت ميکنه و جريان حدود صد برابر ميشود ودر مدار کلکتور واميتر جاری ميشه واين جريان زياد مقاومت بين دو پايه رو کاهش ميده و مولتی متر نتيجه رو نشون ميده

در(pnp):سياه به اميتر و قرمز به کلکتور وصل شده ومثل بالا عمل ميشود

اگر از اين روش برای ترانزيستوری که در مدار وصل است استفاده ميکنيد بايد تغذيه خاموش باشه وخازن ها شارژشونو از دست داده باشن

اين روش کاملا عملی است و در ابتدا کمی پيچيده به نظر ميرسه اما اگه روی ترانزيستوری که برای شما شناخته شدست اولين بار آزمايش کنيد خيلی آسون ميشه

معرفی چند ترانزیستور

NPN	PNP	شکل	NPN	PNP	شکل
BC107 BC108 BC109	BC177 BC178 BC179		BC147 BC148 BC149	BC157 BC158 BC159
BC167 BC168 BC169	BC257 BC258 BC259		BC171 BC172 BC173 BC182 BC183 BC184	BC251 BC252 BC253 BC212 BC213 BC214
BC207 BC208 BC209	BC204 BC205 BC206		BC237 BC238 BC239	BC307 BC308 BC309
BC317 BC318 BC319 BC337 BC347 BC348 BC349 BC382 BC383 BC384	BC320 BC321 BC322 BC327 BC350 BC351 BC352		BC407 BC408 BC409	BC417 BC418 BC419
BC413 BC414	BC415 BC416		BC437 BC438 BC439
BC467 BC468 BC469			BC547 BC548 BC549 BC582 BC583 BC584	BC557 BC558 BC559 BC512 BC513 BC514
	BC261 BC262 BC263		2N3903 2N3904	2N3905 2N3906
9013 9014	9012 9015		TIP3055	TIP2955
BD131 BD139 BD263	BD132 BD140 BD262		MJE 3055T BD267A TIP31A TIP41A	MJE 2955T BD266A TIP32A TIP42A
2N3055	MJ2955		2N3054
2N2222A			Darlington TIP121 TIP132	Darlington TIP126 TIP137
	Positive Voltage Regulator 1amp 7805 7812 LM2940		Negative Voltage Regulator 1amp 7905 7912
	Positive Voltage Regulator Adjustable LM317 (1.5amp) LM350 (3amp)		Positive Voltage Regulator 100mA 78L05 78L12
Negative Voltage Regulator 100mA 79L05 79L12			Darlington TIP141	Darlington TIP146

+ نوشته شده در یکشنبه بیست و نهم شهریور 1388ساعت 23:1 توسط بیژن کی نیا , مریم پورخاتون |

ضبط صدا

ساخت ضبط صوت ها بوسیله آی سی ها و میکرو کنترلر ها امروز طرفداران قابل توجهی دارد به طوری که بسیاری از افراد بدنبال مداراتی میگردند که بتوان به کمک آن صدا را ضبط کرد .

هم چنین که این گونه مدارت در بسیاری از مدارات کاربرد دارد حتی برای افراد میتوان ایده ای باشد برای سخنگو کردن یک دستگاه – مثلا خودم و بردارم که آوومتر را سخنگو کردیم که مقادیری که بر روی صفحه نمایشگر نشان داده میشد به صورت صوتی اعلام میکرد.

امروز یک کتابچه الکترونیکی براتون اماده کردیم که نحوه ساخت یک ضبط صوت به کمک آی سی های سری avr را یاد میدهد که میتواند صدا را تا زمان ۴ دقیقه و ۱۵ ثانیه ضبط کند که این خود زمان قابل توجهی هست و در این کتابچه که به زبان انگلیسی میباشد نحوه ساخت وکار مدارات ضبط صوت را آموزش داده و به طور کاملا واضح توضیح داده البته به صورت خیلی ساده و روان که این خود یکی از مزایای این کتابچه هست.

از مزایای این مدار کارکردن در ولتاژ کاری بین ۲.۷ تا ۳.۶ ولت میباشد ، که در ان یک نمونه ، مدار عملی را نیز قرار داده البته با خواندن توضیحات این کتابچه ، کسانی که برنامه نویسی بلد باشند براحتی میتوانند یک مدار ضبط صوت بسازند ونحوه کار بدین صورت میباشد که صدا با یک فرکانس از ورودی که وصل مبدل انالوگ به دیجیتال میکرو شده از ورودی نمونه برداری میکند و مقادیر را ذخیره میکند و برای پخش صدا هم ازپورت pwm ( مدولاسیون عرض پالس ) استفاده کرده است . صدا ها به صورت ۸ بیتی و با فرکانس ۸ کیلو هرتز از ورودی نمونه بردای میشود و در حافظه ذخیره میشود البته میتوان درصورتی که از حافظه های فلش با حجم بالاتر استفاده کنید مدت زمان ضیط صدا را افزایش بدید هم چنین اگر فرکانس نمونه بردای را کمتر کنید میتوان صدا را با زمان بیشتری ضبط کرد البته در این صورت کیفیت صدا پایین میاد.البته در این کتابچه مدارات مورد نیاز برای وصل میکروفون به میکرو را رسم کرده و هم چنین مدار مورد نیاز که به خروجی پایه که سیگنال ها به صورت pwm از ان خارج میشود وباید برای بازسازی صدا به یک فیلتر و تقویت کننده وصل شود را نیز رسم کرده است .

جهت کسب اطلاعات بیشتر میتوانید فایل زیر را دانلود کنید

+ نوشته شده در جمعه سیزدهم شهریور 1388ساعت 22:26 توسط بیژن کی نیا , مریم پورخاتون |

IC PROGRAMER

در دنیای امروز میکرو کنترلر ها و میکرو پرسسورها در ساخت دستگاه ها نقش اصلی را ایفا میکنند اما کسانی که برنامه نویسی این میکرو کنترلرها را یاد میگیرند همیشه یه مشکل و دغدغه اصلی دارند و آن این که چه طور برنامه ای را که نوشتند را برروی آی سی پروگرم کنند.
میکروکنترلر های avr که در زمان اندکی طرفدارن زیادی نیز پیدا کرده برای پروگرم کردن با حداقل هزینه میتوان پروگرم برای آن ساخت و برنامه را برروی آی سی های ان پروگرم کرد. شاید تا به حال برای خرید پروگرم به مغازه ای مراجعه کرده باشید وبا پروگرم های از ۱۰ هزارتومان تا ۲۰۰ هزار توامان مواجه شده باشید اما پروگرمی که نقشه آن درادامه مطلب وجودارد باهزینه کمتر از ۱۵۰۰ تومان ساخته میشه و کارایی بالایی هم دارد.
من خودم شخصا با این پروگرم کارمیکنم و تا حالا هیچ گونه مشکلی نداشته و به خوبی کارکرده و از آن هم خیلی خیلی راضی هستم.

پروگرم این قسمت stk200/300 نام دارد که با استفاده از پورت پرینتر برنامه شما را برروی آی سی پروگرم میکند اما نحوه کار به چه صورت میباشد . یکی از امکانات جالب و پرکاربرد میکروکنترلر های avr امکان isp میباشد .
اما این isp چیست؟
در این میکروکنترلر ها چند پایه وجود دارد که علاوه بر این که وظیفه اصلی خود راانجام میدهند برای پروگرم کردن نیز کاربرد دارد و میتوان فقط به کمک ۵ سیم برنامه را برروی آی سی پروگرم کرد واین پایه ها sck,mosi,miso,reset,gnd میباشد که با وصل سیم های پروگرم به این پایه ها میتوان به راحتی برنامه را برروی آی سی پروگرم کرد.
به عنوان مثال برای آی سی atmega16 پایه های ذکر شده به صورت زیر میباشد.

البته برای آی سی های دیگر میتوانید دیتا شیت آن را دانلود کنید و نحوه قرار گیری پایه ها را ببینید. اما برای پروگرم کردن باید ابتدا پروگرم زیر را بسازید که باید ایتدا یک کانتکتور نرگی پرینتر تهیه کنید و سیم های آن را مانند عکس زیر به هم وصل کنید و خروجی های لازم را به کمک سیم به بیرون منتقل کنید و برای سیم انتقال نیز میتوان یه سیم آیفون تهیه کنید که دران رشته سیم های مورد نیاز وجود دارد.

و میتوانید پروگرمر را به صورت عکس زیر آن را کانتکتوری کنید و این ها همه به سلیقه شما برمیگردد.

حالا که پروگرم را ساختید ابتدا باید در نرم افزار در قسمت پروگرم نوع پروگرم را stk200/300 انتخاب کنید . این کار را یک بار انجام دهید کافی هست و نیازی به تنظیم نوع پروگرم درهر زمان پروگرم کردن نیست. بعد از تنظیم نوع پروگرم پروگرم را وصل فیش پرینتر بکنید و خروجی های سیم را به پایه های مربوطه آی سی وصل کنید و برنامه را برروی آی سی پروگرم کنید.

+ نوشته شده در جمعه سیزدهم شهریور 1388ساعت 22:24 توسط بیژن کی نیا , مریم پورخاتون |

ربات در اصل و مفهوم چیست؟

ریشه واژه ربات لغت ربات در اکثر زبان‌های دنیا با همین تلفظ دارای معنای واحدی می‌باشد. این لغت اولین‌بار در خلال سال‌های 1920 تا 1930 در نمایشنامه‌ای با نام "RUR (Rossmuse Universal Robot)" نوشته "کارل کاپک" نویسنده چک‌اسلواکی به‌‌کار برده شد. در این نمایشنامه بازیگران نقش موجوداتی مصنوعی و کوچک شبیه انسان را بازی می‌کردند، که به‌طور مطلق تحت فرمان صاحب خود قرار داشته و دستوراتش را مو‌به‌مو اجرا می‌کردند. این موجودات ربات نامیده می‌شدند که ریشه آن از لغت اسلاو (یعنی اسلواکی‌یایی!) Robota به معنای "کارگر اجباری" است. قوانین ربوتیک در سال 1940،Issac Assimov سه قانون Roobtics را به شرح زیر تبیین کرد: 1. یک ربات موجودی است که نباید به انسان آزار برساند و اجازه ندهد به چیزی ضرر برسد. 2. باید از انسان اطاعت کند، مگر این ‌که با قانون اول مغایرت داشته باشد. 3. باید خودش را در برابر خطر و ضرر محافظت نماید، مگر این‌که با قانون اول و دوم مغایرت داشته باشد. دسته‌بندی ربات‌ها ربات‌ها در سطوح مختلف دارای دو خاصیت "تنوع در عملکرد" و "قابلیت تطبیق خودکار با محیط" (automated adapting) می‌باشند. بر اساس این دو خاصیت دسته‌بندی ربات‌ها انجام می‌گیرد. دسته‌بندی اتحادیه ربات‌های ژاپنی(jira) به شرح زیر است: 1. وسیله‌ای که توسط دست کنترل می‌شود. 2. ربات برای کارهای متوالی بدون تغییر 3. ربات برای کار‌های متوالی متغیر 4. ربات مقلد 5. ربات کنترل 6. ربات باهوش که در دسته‌بندی موسسه رباتیک آمریکا(RIA)، فقط ماشین‌های دسته 3 تا 6، ربات محسوب می‌شوند. ساختار عمومی یک ربات یک ربات به‌طور معمول حداقل شامل 5 بخش متفاوت ولی مرتبط می‌باشد: سیستم مکانیکی مفصل شده(Articulated Mechanical system): این سیستم متشکل از بازوها، مچ‌ها، اتصالات و عوامل نهایی مکانیکی بوده که در یک مجموعه به هم پیوسته و مرتبط جمع شده‌اند. تحریک‌کننده‌ها(Actuators ): این بخش توان لازم را تحت یک سری شرایط کنترل شده و دقیق، برای سیستم مکانیکی مفصل شده(AMS) فراهم می‌کند. این توان از انواع الکتریکی، هیدرولیکی و یا نیوماتیکی می‌باشد. ابزارها و سیستم‌های انتقال(Transmission system ): این مجموعه Actuators را به AMS اتصال می‌دهد. بدین طریق توان فراهم شده توسط تحریک‌کننده‌ها به بخش مکانیکی منتقل شده و به‌گونه‌ای مجزا امکان حرکت را برای هر مفصل فراهم می‌آورد. تسمه‌های دنده‌دار و چرخ‌دنده‌ها از این نوعند. حسگر‌ها(sensor): سنسور‌ها قطعاتی هستند متشکل از ابزارهای لامسه‌ای الکتریکی یا نوری که در کنار سایر عناصر الکترونیکی ایفای نقش می‌کنند. وظیفه این المان‌ها کسب اطلاعاتی از موقعیت مفاصل ربات و شرایط محیطی مانند نور و گرما و هدف‌های موجود در محیط می‌باشد. مغز ربات(CPU): این بخش به‌عنوان محلی برای دستور گرفتن و تصمیم‌گیری ربات می‌باشد. به‌عبارت دیگر، وظیفه پردازش اطلاعات دریافتی از سنسور‌ها بر عهده این بخش است که این وظیفه توسط برنامه‌های موجود در حافظه کامپیوتر به انجام می‌رسد. بخش نرم‌افزار هم مربوط به این قسمت است. برنامه‌نویسی در ربات برنامه نویسی در ربات به دو صورت Online و Offline انجام می‌شود. برنامه‌نویسی Online که امروزه به عنوان معمول‌ترین روش در به‌کارگیری ربات‌های صنعتی استفاده می شود، اپراتور حرکت‌های مورد نظر را به ربات آموزش می‌دهد، به‌گونه‌ای که ربات بعدا می‌تواند بدون کمک و به‌طور خودکار همان کار‌ها را تکرار کند. این نوع از برنامه‌نویسی به دو صورت انجام می‌شود: 1- آموزش دستی 2- آموزش از طریق هدایت. در روش دستی با کمک یک جعبه کنترلی، ربات را به نقاط مورد نظر هدایت کرده و مختصات آن‌ها در حافظه کامپیوتری ربات ثبت می‌شود و به این ترتیب برای دفعات بسیار قابل تکرار است. در روش هدایت، عامل نهایی را با دست در مسیر دلخواه حرکت داده و وضعیت پیوسته هر یک از محورها در حافظ ربات ثبت می‌شود. اما در مورد برنامه‌نویسی Offline که به برنامه‌نویسی سطح بالا موسوم است، این نکته اهمیت دارد که وقتی انجام کارهای پیچیده مورد نظر است و یا سرعت واکنش ربات به وقایع خارجی اهمیت دارد، باید از زبان های "کنترل‌کننده" ربات‌ها استفاده کرد. در این زبان‌ها علاوه بر وجود دستورات معمولی از قبیل کنترل حلقه و یا عبارات شرطی، دستوراتی برای حرکت و جابه‌جایی ربات‌ها هم در نظر گرفته شده است. این نوع برنامه‌نویسی امکان ارتباط آسان‌تر با ربات را فراهم می‌آورد.

+ نوشته شده در پنجشنبه پنجم شهریور 1388ساعت 0:42 توسط بیژن کی نیا , مریم پورخاتون |

چگونه يک ربات مسيرياب بسازيم

مقدمه :

براي ساختن يک ربات بايد آشنايي مقدماتي با 3 رشته مکانيک ، برنامه نويسي و الکترونيک آشنايي داشته باشيم . البته نيازي نيست در تمامي اين رشته ها خود تسلط داشته باشيم چنانچه شما عضو يک تيم هستيد هريک از اعضاي تيم بايد در مهارت خود تسلط داشته باشند تا شما به نتيجه دلخواه و ايده آل خود برسيد . در اينجا روش ساخت يک ربات همچنين تجربياتي را که در اين زمينه کسب کرده ام در اختيار شما قرار خوا هم داد . همانطور که گفته شد بحث ما شامل سه بخش است .

1. مکانيک
2. الکترونيک
3. برنامه نويسي

مکانيک

در مکانيک يک ربات مسير ياب چند بخش وجود دارد مکانيک ربات مسير ياب جزء ساده ترين مکانيک ها محسوب مي شود اين مکانيک شامل بخش هاي زير است.

1. شاسي (يا بدنه ) که تمام اجزاء روي آن قرار خواهند گرفت.
2. موتور ها
3. چرخ ها
4. برد سنسور

1. شاسي يا بدنه :

اينستف بخش در ساده ترين حالت مي تواند يک طلق پلاستيکي يا چوب (تخنه سه لا) باشد که نسبتا سبک بوده و استحکام خوبي دارد . برد الکترونيکي شما روي آن پيچ مي شود و موتور ها وچرخ ها به آن وصل مي شود و برد سنسور در جاي خود قرار مي گيرد .

2. موتور ها :

موتور هاي ربات يکي از مهمترين اجزاء ربات محسوب مي شوند از سه نوع موتور مي توان براي ربات استفاده کرد . موتور هايي که بايد در اين ربات ها استفاده شوند از نوع DC Motor مي باشند و مستقيماً نمي توان آنها را به چرخ وصل کرد مگر اينکه توسط گيرباکس از سرعت آنها کم شود و به قدرت آنها اضافه شود.

1. موتور هاي اسباب بازي ها و گيرباکس آن ها در ساده ترين حالت شما مي توانيد گيرباکس اسباب بازي ها را باز کرده و از آن ها استفاده کنيد فقط اگر از اين روش استفاده مي کنيد دقت کنيد گيرباکس ها کاملاً روان باشند و موتور ها نيز جريان کشي بالايي نداشته باشد . اگر موتور ها جريان کشي بالايي دارند بهتر است از يک موتور ديگر استفاده کرد .

2. گويي وپولي : روش ديگري که مي توان استفاده کرد استفاده از گويي وپولي ها است که از تسمه براي وصل کردن وتبديل دور استفاده مي شود اين روش هم خالي از مشکل نيست اين روش توصيه نمي شود .

3. موتور هاي گيرباکس دار : در اين موتور ها موتور و گيرباکس داخل يک مجموعه قراردارند و در دورهاي مختلف با توان هاي مختلف عرضه شده اند بهترين گزينه استفاده از اين نوع موتور ها مي باشد . چرا که يک مجموعه مطمئن است . بي صدا و حجم کمي را اشغال مي کنند و معمولا جريان کشي مناسبي دارند و تنها مشکل آن ها قيمت بالاي آن ها است .

نکته 1 : دقت کنيد موتور هاي معمولي را مستقيماً به چرخ وصل نکنيد زيرا آن ها داراي سرعت بالا ( 2000 تا 3000 ) دور در دقيقه ولي قدرت لازم براي حرکت را ندارند .

نکته 2 : شما در يک ربات مسير ياب به 2 موتور نياز داريد يکي براي موتور سمت راست وديگري براي موتور سمت چپ مي باشد . بهتر است موتور ها و چرخ ها در عقب ربات نصب شوند و چرخ هرزگرد و برد سنسور در جلوي ربات نصب شوند.

3. چرخ ها : براي يک ربات موفق مسير ياب چند نکته حائز اهميت است :
1. اندازه قطر چرخ ها
2. اندازه عرض چرخ ها
3. ميزان اصطحکاک چرخ با زمين

1. قطر چرخ ها : بهتر است اندازه چرخ ما طوري تعيين شود که با موتور ها هماهنگي کاملي داشته باشد چون هرچه قطر چرخ ها بيشتر باشد با يک دور چرخش موتور ربات به مقدار بيشتري حرکت کند و هرچه چرخ ها کوچکتر باشد حرکت ربات کمتر است . پس اندازه چرخ ها با سرعت ربات نسبت مستقيم دارد.

2. عرض چرخ ها بهتر است بين 1 تا 2 سانتي متر باشد چون هرچقدر عرض چرخ ها بيشتر باشد هم وزن چرخ بيشتر مي شود و سطح اصطحکاک بيشتري با زمين پيدا مي کند .

3. براي اينکه لاستيک ها سر نخورند بهتر است چرخي را انتخاب کنيد که اصطحکاک بسيار بالايي بازمين داشته باشد .

نکته کنکوري : ساده ترين روش براي بالا بردن اصطحکاک چرخ با زمين استفاده از چسب برق از جهت چسبنده روي چرخ است که چرخ کاملاً برروي زمين بچسبد و اصطحکاک زيادي داشته باشد .

چرخ هرزگرد : اين نوع چرخ چرخي است که فقط وظيفه حفظ تعادل ربات را بر عهده دارد و بايد کمترين اصطحکاک را بر با زمين داشته باشد تا در زماني که ربات به سمت راست يا چپ گردش داشت گشتاور کاملي داشته باشد يکي از نمونه هاي چرخ هرزگرد ساچمه يا بلبرينگ است .

4. برد سنسور : اين برد در جلوي رباب نصب مي شود و بايد فاصله استاندارد از سطح زمين را داشته باشد تا بهترين بازده از لحاظ وضعيت خط زير ربات را به ما ارائه دهد .
نکات مهم درباره مکانيک و نوع بستن آن

1. حتماً مکانيک کاملا محکم بسته شود
2. چنانچه از چسب استفاده مي کنيد سعي کنيد از چسب به همراه بست استفاده کنيد
3. براي اتصال برد ها به بدنه اصلي حتماً از پيچ و مهره و يا Spacer و مهره استفاده کنيد
4. براي محکم شدن اتصالات و جلوگيري از بازشدن آنها از واشر فنري استفاده کنيد
5. در جاهايي که ممکن است مهره يا Spacer باعث اتصالات در مدار شما شوند از واشر فيبري استفاده کنيد

الکترونيک

نکته :
• سعي کنيد از فيبر هاي سوراخ دار براي برد اصلي استفاده نکيند به اين دليل که سيم هاي زيادي استفاده مي شود و چنانچه يک سيم قطع شود ربات شما

به درستي کار نمي کند .
• به اين نکته توجه داشته باشيد مدار الکترونيکي شما حتما در مقابل نويز مقاوم باشد چون مدار درايور موتور و DC موتور ها نويز شديدي در مدار ايجاد مي کنند
• چنانچه در طراحي و ساختار مدار و IC تجربه نداريد بهتر است از برد هاي آماده يا برد هاي آموزشي استفاده کنيد

الکترونيک مدار ربات مسير ياب از بخش هاي زير تشکيل شده است
1. مدار تغذيه
2. مدار درايور موتور
3. بخش خروجي ها
4. ميکروکنترلر
5. مقايسه گر هاي آنالوگ
6. مدار برد سنسور

مدار تغذيه :

اين بخش از مدار وظيفه تبديل ولتاژ ورودي مدار به برق 5 ولت را برعهده دارد برق مدار شما بايد 5 ولت باشد. به اين دليل که ميکرو کنترلر شما و اکثر المان هاي برد با برق 5 ولت کار مي کنند . براي اين تبديل ولتاژ بهتر است از رگولاتور 7805 استفاده و براي گرفتن نويز مدار يک خازن با ظرفيت بالا (با اين بخش موازي کنيم LED 2000 ) و يک خازن با ظرفيت بسيار پايين با مدار موازي کنيم ، بهتر است يک uf تا وضيعت روشن يا خاموش بودن مدار کاملا مشخص باشد در اين مدار فقط خازن با ظرفيت پايين با مدار موازي شده که بهتر است يک خازن با ظرفيت بالا بعد از رگولاتور با مدار موازي شود.

1. مدار درايور موتور

يکي ديگر از مهمترين بخش هاي يک ربات بخش درايور موتور است . وظيفه اين بخش تأمين ولتاژ و جريان مورد نياز هاي موتور است و توسط ميکروکنترلر کنترل مي شود
ميکروکنترلر مستقيما نمي تواند برق موتور ها را تأمين کند براي راه اندازي موتور ها از 2 روش استفاده مي شود

• رله

رله ها قطعات الکترو مکانيکي هستند که با وصل کردن برق رله اتصال دو سيم رله متصل مي شود و برق به موتور هاي ما وصل مي گردد . استفاده از رله چند عيب دارد ، سرعت قطع و وصل شدن رله کم است و نمي توان از آن به صورت PWM استفاده کرد ، موتور ها را نمي توانيم به صورت 2 جهته کنترل کنيم يعني هم به صورت چپ به راست و هم راست به چپ . تنها حسن رله مدار ساده آن و قدرت بالا در جريان دادن و ولتاژ آن است

• ترانزيستور ها يا IC هاي درايور موتور

با ترانزيستور ها يا IC هاي درايور موتور مي توان موتور ها را کنترل کرد بهترين گزينه براي کنترل اين موتور ها آي سي L293 و آي سي l298 مي باشد که مي توان موتور هاي را به صورت 2 جهته کنترل کرد . چرا بايد از موتور ها به صورت 2 جهته استفاده کينم ؟ چنانچه بخواهيم ربات ما مستقيما به جلو حرکت کند کافي است 2 موتور را روشن کنيم چنانچه بخواهيم ربات به سمت راست بچرخد مي توانيم موتور سمت راست را خاموش کنيم و موتور سمت چپ روشن باشد تا ربات به سمت راست گردش داشته باشد چنانچه بخواهيم ربات به سمت چپ بچرخد مي توانيم موتور چپ را خاموش کنيم و موتور سمت راست روشن باشد تا ربات به سمت چپ گردش داشته باشد پس چرا موتور ها بايد به صورت 2 جهته کنترل شود ؟ دليل آن کاملا واضح است چنانچه بخواهيم ربات را با سرعت بالايي کنترل کنيم بايد در پيچ هاي 90 درجه يا بيشتر از معکوس استفاده کنيم يعني مثلا مي خواهيم ربات به سمت راست بچرخد به جاي خاموش کردن موتور سمت راست آن را به صورت معکوس روشن مي کنيم يعني موتور سمت راست به سمت عقب مي چرخد و موتور سمت چپ به سمت جلو پس ما گردش با سرعت بالاتر و حول محور مرکز ربات را خواهيم داشت و همين مسئله در گردش به سمت چپ صدق مي کند .

2. بخش هاي ورودي و خروجي

اين بخش ها مي تواند شامل LED و LCD ها باشد که بتوانيم خروجي هاي يک ربات و وضعيت هاي آن را مشاهده کنيم تا بتوانيم راحت تر مشکلات ربات را بررسي و برطرف کنيم البته اين بخش يک بخش اختياري در ربات است ولي بودن آن بسيار مفيد است و کمک مي کند .

3. ميکروکنترلر :

ميکرو کنترلر در حقيقت مغز ربات ما مي باشد و طبق برنامه که ما به آن مي دهيم ربات را کنترل مي کند يعني شامل فرايند دريافت ورودي از سنسور ها ، پردازش توسط برنامه اي که ما براي آن مشخص کرده ايم و خروجي دادن به موتور ها مي شود ميکرو هايي که معمولا در ربات هاي مسيرياب استفاده مي شود از 2 خانواده هستند

1. ميکروکنتر هاي 8051
2. ميکرو کنترهاي خانواده AVR

البته ما ميکرو کنترلر AVR را به چند دليل پيشنهاد مي کنيم

1. مدار ساده تر نسبت به خانواده 8051
2. داشتن مبدل آنالوگ به ديحيتال
3. داشتن PWM سخت افزاري
4. داشتن مدار پروگرامر ساده
5. تکنولوژي بالاتر در طراحي ميکرو و مقاوت بيشتر در مقابل Noise

از IC هاي رايج در خانواده 8051 مي توان به 89s51 و 89c51 اشاره کرد و از IC هاي رايج در خانواده AVR به Mega16 Mega32 اشاره کرد
نکته مهم در استفاده از ميکرو ها اين است که بايد مدار آن طوري بسته شود که کمترين ميزان Noise را داشته باشد چون اين ها نسبت به نويز يا تغيرات ولتاژ بسيار حساس هستند و مي تواند باعث Reset شدن يا هنگ کردن ميکرو شوند

مدار مقايسه گر آنالوگ Opamp ها

اين مدار در صورتي مورد نياز است که از ميکرو هاي خانواده 8051 استفاده کنيم در اين مدار خروجي سنسور ها با يک ولتاژ متغير که توسط يک مقاومت متغير ساخته شده مقايسه مي شود و خروجي آنالوگ ولتاژ سنور ها به صفر يا يک تبديل شده که براي ميکرو قابل فهم است از Opamp هاي رايج مي توان به Lm324 اشاره کرد
در ميکرو هاي در ميکرو هاي به دليل داشتن مبدل آنالوگ به ديجيتال ما ولتاژ را در ميکرو به صورت يک عدد بين 0 تا 1023 دريافت مي کنم که 0 به عنوان 0 ولت و 1023 به عنوان ولتاژ مرجع ( 5 ولت ) است .

مدار سنسور

اين مدار به عنوان يکي از بخش هاي مهم در ربات شناخته مي شود و وظيفه اين بخش مشخص کردن وضعيت حالت زير سنسور است که آيا سفيد است يا مشکي ؟ براي مشخص کردن اين وضعيت از 2 نوع سنسور مي توان استفاده کرد .

Photocell .1

فوتوسل يک مقاومت متغير است که نسبت به تغيرات شدت نور حساس است مقدار مقاومت آن تغيير مي کند اگر بخواهيم از اين سنسور استفاده کنيم بايد از يک فرستنده که نور مرئي به زمين مي تابند استفاده کنيم و اندازه بازتاب نور را توسط فتوسل اندازه گيري کينم که اين کار دقت بالايي ندارد و نور مرئي مستقيما نبايد با گيرنده در ارتباط باشد و يکي ديگر از مشکلات اين روش اين است که خروجي سنسور هاي ربات در شرايط مختلف نوري تغيير مي کند و نور محيط بر آن تاثير مستقيم دارد .

2. سنسور هاي مادون قرمز

اين سنسور ها در مقايسه با سنسور هاي فتوسل موفق تر هستند و از کيفيت بالاتري برخوار هستند چون از نور مرئي استفاده نمي کنند و نور محيط تاثير بسيار کمي در آن دارد بهترين نوع اين سنسور ها ، سنسور هاي فرستنده و گيرنده در يک پک مي باشند که به راحتي وضعيت زمين را مشخص مي کنند از اين نوع سنسور ها هم مي توان به سنسور GP2S06 اشاره کرد که توضيحات اين سنسور در اينجا آمده است دقت داشته باشيد طرز چيدن سنسور ها به الگوريتم برنامه مربوط مي شود ولي سعي کنيد حداقل از 5 سنسور در مدار خود استفاده کنيد

نقشه مدار برد سنسور که خروجي آن توسط يک مقايسه گر آنالوگ به 0 و 1 تبديل مي شود

نمونه يک برد سنسور مادون قرمز با 5 سنسور

برنامه نويسي :

برنامه يک ربات مسيرياب مي تواند شامل چند بخش باشد که آنها را توضيح مي دهيم

1. خواندن وضعيت از سنسور ها
2. تصميم گيري ( پردازش اطلاعات )
3. فرمان دادن به موتور ها

يک مثال براي کنترل ربات با 3 سنسور در ساده ترين حالت

sr سنسور سمت راست ما و به Porta.0 وصل است
وصل است sl سنسور سمت چپ ما و به Porta.1
sc سنسور وسط ما و به Porta.2 وصل است
موتور هاي ما نيز به Portd.4 , Portd.5 , Portd.6 , Portd.7 وصل است

Void main()

{

While (1)

{

SR = PORTA.0;

SL = PORTA.1;

SC = PORTA.2;

if (SR==1) center();

if (SL==1) moveright();

if (SC==1) moveleft();

} }

function center()

{

PORTD.4=1;

PORTD.5=0;

PORTD.6=1;

PORTD.7=0;

Return 0;

}

function moveright()

{

PORTD.4=1;

PORTD.5=0;

PORTD.6=0;

PORTD.7=0;

Return 0;

}

function moveleft()

{

PORTD.4=0;

PORTD.5=0;

PORTD.6=1;

PORTD.7=0;

Return ;

}

يک مثال براي کنترل ربات با 5 سنسور در ساده ترين حالت
SR1 Porta.4 سنسور سمت راست ما و به وصل است
SR2 Porta.3 سنسور سمت راست ما و به وصل است
SL1 Porta.2 سنسور سمت چپ ما و به وصل است
SL2 Porta.1 سنسور سمت چپ ما و به وصل است
SC Porta.0 سنسور وسط ما و به وصل است
موتور هاي ما نيز به Portd.4 , Portd.5 , Portd.6 , Portd.7 وصل است

Void main()

{

While (1)

{

SR1 = PORTA.4;

SR2 = PORTA.3;

SL1 = PORTA.2;

SL2 = PORTA.1;

SC = PORTA.0;

if (SC==1) center();

if (SL1==1) moveleft();

if (SR1==1) moveright();

if (SL2==1) moveleftfast ();

if (SR2==1) moverightfast ();

}

}

function center()

{

PORTD.4=1;

PORTD.5=0;

PORTD.6=1;

PORTD.7=0;

Return 0;

}

function moveright()

{

PORTD.4=1;

PORTD.5=0;

PORTD.6=0;

PORTD.7=0;

Return 0;

}

function moveleft()

{

PORTD.4=0;

PORTD.5=0;

PORTD.6=1;

PORTD.7=0;

Return ;

}

function moverightfast()

{

PORTD.4=1;

PORTD.5=0;

PORTD.6=0;

PORTD.7=1;

Return 0;

}

function moveleftfast()

{

PORTD.4=0;

PORTD.5=1;

PORTD.6=1;

PORTD.7=0;

Return ;

}

البته به اين نکته توجه داشته باشيد که براي کنترل با سرعت زياد بايد بشتر ار 5 سنسور استفاده کنيد و حتما از تکنولوژي PWM کنترل سرعت با فرکانس استفاده کنيد

+ نوشته شده در پنجشنبه پنجم شهریور 1388ساعت 0:31 توسط بیژن کی نیا , مریم پورخاتون |

برنامه ربات مسیریاب برای میکروکنترلر ATMEGA8 AVR

سلام

این یک برنامه ربات مسیریاب برای مسابقات زاهدان استفاده کردم امیدوارم راهنمای شروع کار خوبی برایتان باشد.

Config Pinb.0 = Output

Config Pinb.1 = Output

Config Pinb.2 = Output

Config Pinb.3 = Output

Config Pinb.4 = Output

Config Pind.2 = Output

Config Pind.3 = Output

Config Pind.4 = Output

Config Pind.5 = Output

Config Pinb.6 = Output

Config Pinb.7 = Output

Config Pind.0 = Input

S Alias Pind.0

L3 Alias Portb.1

L1 Alias Portb.2

L2 Alias Portb.3

M1 Alias Portd.1

M2 Alias Portd.5

Config Adc = Single , Prescaler = Auto

Dim Re As Word

Dim R1 As Word

Dim R2 As Word

Dim R3 As Word

Dim R4 As Word

Dim R5 As Word

Dim K1 As Bit

Dim K2 As Bit

Dim K3 As Bit

Dim K4 As Bit

Dim K5 As Bit

Dim W As Byte

W = 100

Declare Sub Adc

Declare Sub Senc

Declare Sub M1f

Declare Sub M2f

Declare Sub Of

U2:

Gosub Adc

Gosub Senc

If S = 0 Then Goto U2

U3:

Gosub Of

Gosub Adc

Gosub Senc

2009/07/06 relay.bas ق.ظ 12:29

If K1 = 1 And K2 = 0 And K3 = 0 Then

Gosub M1f

Gosub M2f

End If

If K1 = 0 And K2 = 0 And K3 = 1then

Gosub M2f

Gosub Adc

Gosub Senc

Loop Until K1 = 1

End If

If K1 = 0 And K2 = 1 And K3 = 0 Then

Gosub M1f

Gosub Adc

Gosub Senc

Loop Until K1 = 1

End If

Waitms 50

Gosub Of

Waitms 20

Loop

Sub Senc

If R1 < Re Then

L1 = 1

K1 = 1

Else

L1 = 0

K1 = 0

End If

If R2 < Re Then

L2 = 1

K2 = 1

Else

L2 = 0

K2 = 0

End If

If R3 < Re Then

L3 = 1

K3 = 1

Else

L3 = 0

K3 = 0

End If

End Sub

Sub M1f

M1 = 1

2009/07/06 relay.bas ق.ظ 12:29

End Sub

Sub M2f

M2 = 1

Return

End Sub

Sub Of

M1 = 0

M2 = 0

End Sub

T1:

Gosub Adc

Gosub Senc

Return

Gosub Adc

If R1 > Re Then

L1 = 1

K1 = 1

Else

L1 = 0

K1 = 0

End If

If R2 > Re Then

L2 = 1

K2 = 1

Else

L2 = 0

K2 = 0

End If

If R3 > Re Then

L3 = 1

K3 = 1

Else

L3 = 0

K3 = 0

End If

2009/07/06 relay.bas ق.ظ 12:29

Loop

Sub Adc

Start Adc

Waitms 2

Re = Getadc(5)

R3 = Getadc(2)

R1 = Getadc(3)

R2 = Getadc(4)

Stop Adc

Return

End Sub

+ نوشته شده در دوشنبه بیست و نهم تیر 1388ساعت 22:8 توسط بیژن کی نیا , مریم پورخاتون |

پردازش تصوير با مطلب

پردازش تصوير با مطلب

خوب دوستان ما پروژه خودمون رو (ربات مسیریاب توسط پردازش تصویر) به چند بخش تقسیم می کنیم و هر بخش رو بصورت مجزا آموزش میدم. این ربات توسط یک دوربین فیلم برداری ساده مثل وبکم کامپیوتر و یا حتی سادتر٬ بطور مکرر از مسیر تصاویری تهیه تولید می کنه (پایان مرحله اول) در مرحله بعدی این تصاویر پردازش و مسیر حرکت ربات از اطلاعات بدست آمده از آنها استخراج می شود (پایان مرحله دوم) و در مرحله آخر کاری که میکروکنترلر در رباتهای عادی انجام می دهد ما با استفاده از پورت های کامپیوتر انجام داده و فرامین حرکتی را برای سیستم کنترل موتورهای ربات ارسال می کنیم (چپ گرد٬ راست گرد). اما بیاد مراحل رو از وسط شروع کنیم! یعنی مرحله پردازش تصویر. فکر می کنیم یه تصویر توسط دوربین در محیط مطلب در اختیار ما قرار داده شده و ما پردازشات لازم جهت استخراج مسیر حرکت رو روی اون انجام میدیم٬ تا بعدا برسیم به مراحل بعدی... مقدمه دیگه بسه بریم سر اصل مطلب:
اگر همونطور که گفتم به یه کتاب مطلب نگاهی انداخته باشید حتما از همون ابتدای امر متوجه شدید که در این نرم افزار اکثر عملیات ها برپایه ماتریس ها انجام میشه (ضرب٬ تقسیم٬ جمع٬...). مطلب یجورایی شبیه یه زبون برنامه نویسی هستش و ما در اون از متغیرها٬ عملگرها و توابع و... بسبک زبانهای برنامه نویسی جهت حل مثائل خودمون استفاده می کنیم. اصلا بیاید یه مثال عملی بزنیم:
>> I = 1:10
I =
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

اجرا کردن دستور I = 1:10 باعث ایجاد یک متغیر به نام I و به شکل یک ماتریس یک بعدی با محتوای ۱ تا ۱۰ می شود (این اولبن و آخریم مثال سطح پایینم بود! توقع دارم اینارو خودتون با خوندن یک کتاب یاد بگیرید) حالا بریم سراغ یک مثال تخصصی:

.codebox {BORDER: black 1px dashed; WIDTH: 90%; BACKGROUND-COLOR: #eeeeee;font-size:9pt;line-height:1; DIRECTION:ltr; text-align:left; padding:5px; font-family: Courier New}RGB = imread('peppers.png'); ٪متغیر = imread('مسیر ونام فایل تصویر');
imshow(RGB);

تابع "imread" یکی از توابع جعبه ابزار پردازش تصویر می باشد که جهت لود کردن یک فایل توصویری در

یک متغیر به سبکی که مشاهده می کنید استفاده می شود. می بینید که در کادر متغیرها (بطور پیشفرض کادر بالا سمت چپ میحیط مطلب) متغیر RGB با ابعاد ایجاد شده است. یعنی یک ماتریس سه بعدی که بعد اول ۳۸۴ خانه و معرف تعداد پیکسلهای ارتفاع تصویر٬ بعد دوم ۵۱۲ پیکسل طول تصویر و بعد سوم ۳ خانه که چون تصویر از نوع رنگی (RGB) می باشد یک خانه حاوی مقدار RED و خانه های بعدی نگدارنده مقادیر GREEN و BLUE پیکسل مورد نظر می باشد. جهت درک قضیه به تصویر مقابل دقت کنید.
unit8 نوع تصویر RGB در مطلب را مشخص می کند. باید بدانید سه نوع مکعب

رنگ unit8, unit16 و Double برای تصاویر رنگی در مطلب در نظر گرفته شده است. برای مثال در کلاس unit8 هر بعد مکعب که بیانگر یکی از رنگهای قرمز٬ سبز و آبی می باشد دارای ۲۵۶ (۲۸) مقدار تعیین شده می باشد که در کل ۲۵۶*۲۵۶*۲۵۶= ۲۲۴ رنگ مختلف تولید می شود. برای کلاسهای دیگر هم بهمین روال می باشد با این تفاوت که تعداد رنگ آنها بیشتر می باشد.دستور بعدی (خط دوم)٬ دستور "imshow" جهت نمایش تصاویر موجود در متغیر ها با فرمت ذکر شده می باشد. بعد از فراخوانی این دستورات ابتدا اطلاعات موجود در تصویر 'peppers.png' (موجود در مسیر جاری مطلب) داخل متغیر RGB ریخته شده و با دستور imshow مرورگر تصاویر نرم افزار عکس مربوطه را نمایش می دهد.
»افزایش کنتراست تصویر
خوب حالا بیاید یکم کارای پردازشی روی تصاویر انجام بدیم. تصویر pout.tif رو در یک متغیر لود کنید و اون رو نمایش برای خودتون بدید (دقیقا مثل کد زیر). می بینید که این عکس کنتراست پایینی داره !
I = imread('pout.tif');
imshow(I);

برای مشاهده نحوه توزیع شدت رنگ در یک تصویر می توانید با صدا زدن دستور 'imhist' نمودار هیستوگرام آن را رسم کنید (شکل ۱) .
figure, imhist(I);

می بینید که در شکل ۱ رنج شدت نازک می باشد و تمام پتانسیل ۰ تا ۲۵۵ را پوشش نمی دهد بدین معنی که بخشی از مقادیر بزرگ و بخشی از مقادیر کوچک را که باعث ایجاد کنتراست بالا می شوند را در خود ندارد.
در این جعبه ابزار روشهای گوناگونی جهت افزایش کنتراست یک تصویر در نظر گرفته شده است که یکی از آنها استفاده از تابع histeq جهت پخش کردن مقادیر شدت در کل رنج پتانسیلی تصویر می باشد. با اجرای این دستورات به ترتیب زیر می بینید که نمودار هیستوگرام از نمونه شکل۱ به شکل۲ و تصویر از شکل۳ به شکل۴ تغییر می کند...
I2 = histeq(I);
figure, imshow(I2);

بهمین روش می توانید تصاویر دیگری را جهت تمرین وارد این محیط کرده و میزان کنتراست آنها را افزایش دهید.

+ نوشته شده در دوشنبه بیست و نهم تیر 1388ساعت 21:57 توسط بیژن کی نیا , مریم پورخاتون |

اشنایی با استپ موتور

با پيشرفت روز افزون علم و فناوري همواره نياز هاي جديد به وسايل و دستگاه هاي جديد تر جهت هماهنگي همه بخشهاي صنعت با اين پيشرفت ، به وجود مي آيند. بدين منظور شناخت و طراحي راه كارها و وسايل جديد امري است اجتناب ناپذير.از جمله اين پيشرفت ها ساخت نوع جديد و پيشرفته تري از موتورهاي الكتريكي به نام استپ موتور ها يا موتورهاي پله اي است كه با كاهش انواع هزينه ها در صناع كم كم جاي مكانيزم هاي پيچيده مكانيكي را خواهند گرفت.در اين مقاله سعي شده است تا بسيار مختصر و متناسب با محدوديت ها بزباني ساده و قابل درك ساختار و نحوه كاركرد و كنترل موتورهاي استپي بررسي و بيان شود.

مقدمه:

با درك ميدان هاي مغناطيسي و كشف آنكه مي توان انرژي الكريكي را به انرژي مكانيكي تبديل نمود تحولي عظيم در تاريخ بشري بوجود آمد ، بگونه اي كه بشر روز به روز به تفكر و طراحي و ساخت وسايلي كه بتوانند با استفاده از انرژي الكتريكي ، انرژي مكانيكي توليد نمايند روي آورد. از اين رو انواع موتور هاي الكتريكي به صحنه وجود آمده و همچنان سير تكميلي خود را طي نمودند تا به امروز كه مي توان براي هر نوع كاربري ، نوع خاصي از موتورها را بكار برد. اما ساخت اسپ موتور با امكاناتي كه به طراحان و سازندگان ماشين آلات ميدهد ، به گونه اي برجسته سبب كاهش هزينه ها در همه زمينه ها مي شود. يكي از چندين مزاياي بسيار زياد اين نوع الكتروموتورها تبديل مكانيزم هاي بسيار پيچيده مكانيكي ، به تنها يك محرك استپي مي باشد. در ادامه با اين پديده جالب آشنا تر خواهيم شد.

استپ موتور يا موتور پله اي

يك استپ موتور وسيله اي الكتريكي است چرخش زاويه اي گسسته يا پله اي دارد و با اتصال به ضربان هايي در فركانسي خاص كار مي كند. هر ضربان فرستاده شده به موتور سبب حركت محور موتور تا زاويه اي معين مي شود كه اين زاويه ، زاويه استپينگ (Stepping Angle) ناميده مي شود.

شكل 1 ساختمان ساده شده يك استپ موتور "Bifilar" مگنت دائمي را نشان مي دهد.

روتور از جنس آهنرباي دائمي است و شش دندانه دارد كه با فاصله هاي مساوي و يك در ميان در قطب هاي N و S اطراف روتور قرار دارند.استاتور چهار قطب دارد كه هر قطب داراي پيچه اي است كه اين پيچه از مركز خروجي V را داراست.

پيچه هاي روي قطب هاي مختلف به هم وصلند بطوري كه فقط پنج سيم A , B , C , D & +V از موتور خارج مي شوند.پيچه با ارسال جريان به سيم +V و خروج آن از يكي از سيمهاي ديگر فعال مي شود.

سيم پيچ ها در دندانه هاي استاتور به روشي پيچيده مي شوند به طوريكه نتايج زير حاصل مي شود :

اگر سيم B فعال باشد ، قطب 1 شمال و قطب 2 جنوب خواهند بود و اگر سيم A فعال باشد قطب 1 جنوب و قطب 2 شمال مي شود.

اگر سيم C فعال باشد قطب 3 شمال و قطب 4

جنوب و اگر سيم D فعال باشد قطب 3 جنوب و در عوض قطب 4 شمال خواهند بود.

عملكرد استپ موتورها براساس اين قانون است كه وقتي قطبهاي مشابه دفع مي شوند ، قطبهاي مخالف جذب مي شوند. اگر سيم پيچ ها در توالي صحيح فعال باشند روتور در مسير و جهتي معين خواهد چرخيد.

شكل 2 نشان مي دهدكه روتور هنگامي كه پيچه ها با توالي داده شده در جدول 1 فعال اند چگونه مي گردد.

همانطور كه در شكل 2 مشاهده مي شود ، ترتيب القاهاي داده شده در در جدول 1 سبب چرخش روتور در جهت عقربه هاي ساعت مي شود.

اگر توالي اين القا ها معكوس شود ، جهت حركت نيز معكوس مي شود.

اگر حتي همه القا ها متوقف شده و هيچ جرياني به موتور وارد نشود ، به علت وجود آهنرباهاي دائمي در روتور بازهم مقداري جاذبه ميان قطب ها و دندانه ها وجود دارد. از اين رو حتي هنگامي هم كه هيچ تغذيه اي به موتور متصل نيست ، بازهم قدري ((گشتاور نگه دارنده)) در موتور باقي مي ماند.

از شكل 2 مي توان مشاهده نمود كه موتور زاويه استپينگ يا زاويه مرحله 30 درجه دارد و براي كامل كردن يك چرخه به 12 استپ يا مرحله نياز دارد. تعداد مرحله ها در هر دور در يك موتور استپي با اضافه كردن دندانه هاي بيشتر روي روتور مي تواند افزايش يابد و با اضافه كردن دندانه هايي به دندانه هاي استاتور ، زاويه استپينگ يا زاويه طي مرحله يك موتور استپي را مي توان تا حد 1.8 درجه كوچك كرد به طوري كه براي طي يك چرخه دويست مرحله نياز باشد.

برنامه القاي پيچه ها در شكل 2 به القاي تك فاز معروف است ; از آنجا كه در هر زمان فقط يكي از چهار پيچه فعال است.

در هر مرحله دندانه هاي روتور دقيقا رد مقابل دندانه هاي فعال استاتور قرار مي گيرند. با اين حال راه اندازي موتور با دو پيچه حامل جريان در يك زمان امري ممكن است (القاي دو فازي). در اين حالت دندانه هاي روتور خود را در ميان دوتا از دندانه هاي فعال استاتور قرار مي دهند. جدول 2 برنامه كاري و موقعيت روتور را براي القاي دو فاز و تك فاز نشان مي دهد.توجه داشته باشيد كه زاويه مرحله يا همان Stepping Angle براي دو نوع القا يكي است بجز اينكه موقعيت هاي روتور با نصف زاويه مرحله تعيين مي شوند.

اگر القاي تك فاز و دو فاز با هم تركيب شوند ، يك حالت نيم مرحله (Half Step mode) حاصل مي شود. در اين حالت تعداد مراحل يا استپ ها در هر چرخه دو برابر است ; به طوري كه اگر موتوري در حالت مرحله كامل يا Full – Step براي كامل كردن چرخه به دويست دور نياز داشته باشد ، در حالت نيم مرحله يا Half – Step به چهارصد دور براي تكميل آن نياز دارد. جدول 3 توالي كاركرد براي حالت نيم مرحله نشان مي دهد.

استپ موتوري كه در بالا شرح داده شد از دو پيچه با در مقابل هم قرار دادن مگنت هاي همنام در هر قطب استفاده مي كند. به اين دليل است كه اين نوع ، استپ موتور "Bifilar" ناميده مي شود.

نتيجه گيري

كارايي و امكانات يك استپ موتور بسيار بيشتر از انواع ديگر الكترو موتورها مي باشد. بدين لحاظ كه بسياري مكانيزم ها و حالات مختلف چرخش را مي توان از آنها گرفت و همچنين اين كه كنترل اين موتور ها بسيار آسان تر از سايرين است به طوري كه عمدتا به وسايل كنترل سرعت اضافي از قبيل ترمز هاي الكتريكي و مكانيكي نيازي ندارند.

پس بر ماست تا با افزايش دانش خود در مورد اين نوع كارامد از موتورهاي الكتريكي سعي در استفاده هرچه بيشتر از امكانات آنها كنيم.

+ نوشته شده در دوشنبه بیست و نهم تیر 1388ساعت 21:55 توسط بیژن کی نیا , مریم پورخاتون |

علائم الکترونيک

علائم الکترونيک نشانه هايي هستند که در مدارات الکترونيکي استفاده مي شود.. آن ها بيشتر زمان مونتاژ و امتحان مدارات بکار مي روند., و البته براي استفاده از مدار . طرح قطعات معمولا با نقشه ي مدارات فرق دارد. براي ساخت يک مدار شما بايد با طرح قطعات بر روي فيبر مدار چاپي يا نقشه مدارآشنا باشيد .لطفا به مثال هاي زير توجه کنيد.

اتصالات وسيمها
قطعه	نشانه ي مدار		توضيح مختصري از قطعه
سيم			عبور جريان به راحتي از يک قسمت مدار به قسمت ديگر آن. To pass current very easily from one part of a circuit to another.
سيم هاي متصل			لکه سياه د هنگامي که سيم ها به هم متصل هستند کشيده مي شود. This symbol is used in circuit diagrams where wires cross to show that they are connected (joined). The 'blob' is often omitted at T-junctions, but it is vital to include it at crossings.
سيمهاي بدون اتصال			در يک دياگرام به طور معمول ترجيح داده مي شود جاهايي که سيم ها همديگر را قطع نمي کنند از حالت برآمدگي استفاده گردد اما علامت سمت چپي نيز درست است ولي ممکن است شما در يک نقشه کشي لکه سياه را فراموش کرده باشيد لذا علامت سمت راست بهتر مي باشد. In complex circuit diagrams it is often necessary to draw wires crossing even though they are not connected. I prefer to use the 'hump' symbol shown on the right because the simple crossing on the left looks like a join where you have forgotten to add the 'blob'!
منابع انرژي
قطعه	نشانه ي مدار		توضيح مختصري از قطعه
باطري			منبع انرژي الکتريکي سلول هاي انرژي معمولا به اشتباه باتري گفته مي شوند، اما باتري در واقع 2 يا چند سلول متصل به هم مي باشد. Supplies electrical energy. Single cells are often wrongly called a battery, but strictly a battery is two or more cells joined together.
باطري سري			باتري که انرژي الکتريکي را تامين کرده و از چندين سلول تشکيل شده است. Supplies electrical energy. A battery is more than one cell.
منبع DC			منبع تغذيه انرژي DC( مستقيم ، ثابت) Supplies electrical energy.
AC منبع			منبع تغذيه انرژي AC( متناوب ) Supplies electrical energy.
فيوز			يک وسيله محافظتي که در هنگام عبور جريان بيش از حد تايين شده قطع مي گردد. A safety device which will 'blow' (melt) if the current flowing through it exceeds a specified value.
ترانسفورماتور			دو حلقه از سيم که با يک هسته آهني متصل مي باشد. ترانسفورماتورها جهت کاهش يا افزايش ولتاژ استفاده مي گردند. Two coils of wire linked by an iron core. Transformers are used to step up (increase) and step down (decrease) AC voltages. Energy is transferred between the coils by the magnetic field in the core. There is no electrical connection between the coils.
زمين			اتصال به زمين؛ براي بسياري مدارات الکترونيکي به معني ولتاژ صفر مي باشد اما در بعضي مدارات مانند مدارات راديويي به معناي اتصال واقعي به زمين مي باشد. A connection to earth. For many electronic circuits this is the 0V (zero volts) of the power supply, but for mains electricity and some radio circuits it really means the earth. It is also known as ground.
لامپ ، گرمکن ، موتور ، بيزر ، زنگ
قطعه	نشانه ي مدار		توضيح مختصري از قطعه
لامپ			يک مبدلي که انرژي الکتريکي را به نور تبديل مي کند. A transducer which converts electrical energy to light. This symbol is used for a lamp providing illumination, for example a car headlamp or torch bulb.
لامپ (شاخص)			يک مبدلي که انرژي الکتريکي را به نور تبديل مي کند. A transducer which converts electrical energy to light. This symbol is used for a lamp which is an indicator, for example a warning light on a car dashboard.
گرم کن			يک مبدل انرژي الکتريکي به گرما. A transducer which converts electrical energy to heat.
موتور			يک مبدل انرژي الکتريکي به انرژي جنبشي (حرکتي). A transducer which converts electrical energy to kinetic energy (motion).
زنگ			مبدل انرژي الکتريکي به صوتي. A transducer which converts electrical energy to sound.
بيزر			مبدل انرژي الکتريکي به صوتي. A transducer which converts electrical energy to sound.
سلف			يک حلقه از سيم که هنگامي که از آن جريان عبور کند تبديل به آهنربا مي شود ممکن است بعضي از آن ها هسته آهني داشته باشند و بعضي مواقع به عنوان مبدل انرژي الکتريکي به انرژي مکانيکي مورد استفاده قرار مي گيرد. A coil of wire which creates a magnetic field when current passes through it. It may have an iron core inside the coil. It can be used as a transducer converting electrical energy to mechanical energy by pulling on something.
کليدها
قطعه	نشانه ي مدار		توضيح مختصري از قطعه
کليد فشاري (با فشار وصل مي کند)			يک کليد فشاري هنگامي که فشار داده مي شود اجازه عبور جريان را مي دهد يکي از موارد مورد استفاده اين کليد در زنگ درب مي باشد. A push switch allows current to flow only when the button is pressed. This is the switch used to operate a doorbell.
(با فشار قطع مي کند) کليد			اين نوع کليد فشاري به طور معمول بسته (روشن) مي باشد، هنگامي که فشار داده مي شود باز (خاموش) مي گردد. This type of push switch is normally closed (on), it is open (off) only when the button is pressed.
کليد قطع و وصل (SPST)			يک کليد روشن- خاموش هنگامي که در حالت بسته قرار مي گيرد اجازه عبور جريان را مي دهد. SPST = Single Pole, Single Throw. An on-off switch allows current to flow only when it is in the closed (on) position.
کليد دو راهه (SPDT)			جريان با توجه به محل کليد در دو مسير مي تواند قرار گيرد اما همواره جريان در يکي از مسيرها جاري است در نوعي از اين کليد حالت سومي نيز وجود دارد که کليد به هيچ کدام از اين دو مسير متصل نبوده و خاموش مي باشد به اين نوع کليد، کليد روشن- خاموش - روشن گويند. SPDT = Single Pole, Double Throw. A 2-way changeover switch directs the flow of current to one of two routes according to its position. Some SPDT switches have a central off position and are described as 'on-off-on'.
کليد روشن خاموش دوبل (DPST)			يک سوئيچ دوتايي روشن - خاموش که اغلب هنگامي که مي خواهيم هم فاز هم نول قطع باشد از آن استفاده مي کنيم. DPST = Double Pole, Single Throw. A dual on-off switch which is often used to switch mains electricity because it can isolate both the live and neutral connections.
کليد معکوس (DPDT)			اين کليد معمولا جهت معکوس کردن سيم ها در موتورها استفاده مي گردد بعضي DPDT ها داراي يک حالت وسط نيز که خاموش است مي باشد. DPDT = Double Pole, Double Throw. This switch can be wired up as a reversing switch for a motor. Some DPDT switches have a central off position.
رله			- NO = بطور معمول باز -COM = مشترک -NC = بطور معمول بسته. يک کليد الکتريکي که به وسيله الکتريسيته کنترل مي گردد براي مثال يک باتري 9 ولت مي تواند يک ولتاژ AC 220 را متصل نمايد. An electrically operated switch, for example a 9V battery circuit connected to the coil can switch a 230V AC mains circuit. NO = Normally Open, COM = Common, NC = Normally Closed.
مقاومت ها
قطعه	نشانه ي مدار		توضيح مختصري از قطعه
مقاومت			مقاومت جريان را محدود مي کند بعنوان مثال براي محدود کردن جريان عبوري از LED از مقاومت استفاده مي گردد همچنين از ترکيب خازن و مقاومت جهت مدارات تايمينگ استفاده مي گردد. A resistor restricts the flow of current, for example to limit the current passing through an LED. A resistor is used with a capacitor in a timing circuit.
مقاومت متغير (رئوستات)			مقاومت متغيير رئوستا در واقع از دو سر تشکيل شده و معمولا جهت کنترل جريان استاده مي گردد مانند: تنظيم روشنايي لامپ، تنظيم سرعت موتور يا تنظيم زمان شارژ خازن در مدارات تايمينگ. This type of variable resistor with 2 contacts (a rheostat) is usually used to control current. Examples include: adjusting lamp brightness, adjusting motor speed, and adjusting the rate of flow of charge into a capacitor in a timing circuit.
مقاومت متغير (پتانسيومتر)			مقاومت متغيير پتانسيومتر از سه سر تشکيل شده و معمولا جهت کنترل ولتاژاستفاده مي گردد. This type of variable resistor with 3 contacts (a potentiometer) is usually used to control voltage. It can be used like this as a transducer converting position (angle of the control spindle) to an electrical signal.
مقاومت متغير (Preset)			اين نوع مقاومت متغيير معمولا با پيچ گوشتي هاي کوچک يا ابزاري شبيه به آن تغيير کرده و براي مصارفي طراحي شده است که بخواهيم براي يکبار آن را تغير داده وسپس ثابت بماند ضمنا به دليل ارزانتر بودن قيمت اين نوع مقاومت هاي متغيير نسبت به مقاومت هاي متغيير ديگر، در پروژه هايي که کار آنها پايان يافته و فقط يکبار تنظيم لازم است استفاده مي گردد. This type of variable resistor (a preset) is operated with a small screwdriver or similar tool. It is designed to be set when the circuit is made and then left without further adjustment. Presets are cheaper than normal variable resistors so they are often used in projects to reduce the cost.
فتوسل LDR (مقاومت نوري)			يک مبدل نور به مقاومت يعني با تغيير نور مقدار مقاومت نيز تغيير مي کند.DR = Light Dependent Resistor (مقاومت تابعي است نور) A transducer which converts brightness (light) to resistance (an electrical property).
ترميستور			يک مبدل حرارت به مقاومت يعني با تغيير دما مقدار مقاومت نيزز تغيير مي کند. A transducer which converts temperature (heat) to resistance (an electrical property).
خازنها
قطعه	نشانه ي مدار		توضيح مختصري از قطعه
خازن			يک خازن الماني جهت نگهداري از الکتريسيته مي باشد. يک خازن همراه مقاومت جهت مدارات تايمينگ يا جهت فيلترها استفاده مي گردد . A capacitor stores electric charge. A capacitor is used with a resistor in a timing circuit. It can also be used as a filter, to block DC signals but pass AC signals.
خازن الکتريکي			اين نوع خازن ها داراي پلاريته بوده و در مدار بايد درست نصب گردند. A capacitor stores electric charge. This type must be connected the correct way round. A capacitor is used with a resistor in a timing circuit. It can also be used as a filter, to block DC signals but pass AC signals.
خازن متغير			خازن متغيير در تيونرهاي راديو استفاده مي گردد. A variable capacitor is used in a radio tuner.
خازن تريمر			اين نوع خازن متغيير معمولا با پيچ گوشتي کوچک يا ابزاري مانند آن تنظيم مي شود؛اين نوع خازن در مداراتي کاربرد دارد که نياز به تغيير دائمي نداشته و براي يکبار بخواهيم آن را تنظيم کنيم. This type of variable capacitor (a trimmer) is operated with a small screwdriver or similar tool. It is designed to be set when the circuit is made and then left without further adjustment.
ديودها
قطعه	نشانه ي مدار		توضيح مختصري از قطعه
ديود			الماني که تنها اجازه عبور جريان از يک سمت را مي دهد. A device which only allows current to flow in one direction.
LED ديود نور دهنده			يک مبدل انرژي الکتريکي به نور. A transducer which converts electrical energy to light.
Zener ديود			يک نوع ديود خاص که استفاده اصلي آن هنگامي است که ولتاژ ثابتي را از يک خوجي بخواهيم. A special diode which is used to maintain a fixed voltage across its terminals.
ديود گيرنده نور مادون قرمز			يک ديود که به نور ( معولا مادون قرمز) حساس مي باشد. A light-sensitive diode.
ترانزيستورها
قطعه	نشانه ي مدار		توضيح مختصري از قطعه
ترانزيستور NPN			ترانزيستور جريان را تقويت مي کند کاربرد ترانزيستور بسته به نوع مدار تقويت يا سوئيچ مي باشد. A transistor amplifies current. It can be used with other components to make an amplifier or switching circuit.
ترانزيستور PNP			ترانزيستور جريان را تقويت مي کند کاربرد ترانزيستور بسته به نوع مدار تقويت يا سوئيچ مي باشد. A transistor amplifies current. It can be used with other components to make an amplifier or switching circuit.
فوتو ترانزيستور گيرنده مادون قرمز			يک ترانزيستور که به نور ( معولا مادون قرمز) حساس مي باشد. A light-sensitive transistor.
صوتي
قطعه	نشانه ي مدار		توضيح مختصري از قطعه
ميکروفون			يک مبدل صدا به انرژي الکتريکي. A transducer which converts sound to electrical energy.
هدفون			بک مبدل انرژي الکتزريکي به صوت . A transducer which converts electrical energy to sound.
بلندگو speaker			بک مبدل انرژي الکتزريکي به صوت . A transducer which converts electrical energy to sound.
آمپليفاير (نشانه ي اصلي)			نشان يک تقويت کننده در مدارات؛ تقويت کننده اي با يک ورودي و يک خروجي. An amplifier circuit with one input. Really it is a block diagram symbol because it represents a circuit rather than just one component.
اندازي گيري
قطعه	نشانه ي مدار		توضيح مختصري از قطعه
ولت متر			ولتمتر جهت اندازه گيري ولتاژ به کار مي رود . A voltmeter is used to measure voltage. The proper name for voltage is 'potential difference', but most people prefer to say voltage!
آمپرمتر			اسيلوسکوپ جهت نمايش شکل سيگنال مي باشد از اسيلوسکوپ جهت به دست آوردن ولتاژ و فرکانس نيز مي توان استفاده نمود. An ammeter is used to measure current.
ميتر			گالوانومتر جهت اندازه گيري جريان هاي بسيار کم در حدود يک ميلي آمپر يا کمتر استفاده مي شود. A galvanometer is a very sensitive meter which is used to measure tiny currents, usually 1mA or less.
اسيلسکوپ			اسيلوسکوپ جهت نمايش شکل سيگنال مي باشد از اسيلوسکوپ جهت به دست آوردن ولتاژ و فرکانس نيز مي توان استفاده نمود.
اهم متر			اهم متر وسيله اي جهت اندازه گيري اهم مي باشد. An ohmmeter is used to measure resistance. Most multimeters have an ohmmeter setting.
ديگرعلائم
قطعه	نشانه ي مدار		توضيح مختصري از قطعه
آنتن			جهت گرفتن يا فرستادن امواج راديويي A device which is designed to receive or transmit radio signals. It is also known as an antenna.
گيت هاي منطقي: IEC =International Electrotechnical Commission (کميته جهاني الکتروتکنيک)
نوع گيت	علائم سنتي	علائم IEC	مفهوم علامت
NOT			گيت NOT تنها يک ورودي دارد؛ دايره در شکل (خروجي) به معناي معکوس کردن بکار مي رود؛ خروجي گيت NOT معکوس ورودي مي باشد يعني خروجي هنگامي درست است که ورودي غلط باشد.
AND			يک گيت AND مي تواند دو يا بيشتر ورودي داشته باشد؛خروجي هنگامي درست است که تمام ورودي ها درست باشد.
NAND			يک گيت NAND مي تواند دو يا بيشتر ورودي داشته باشد؛ دايره در شکل (خروجي) به معناي معکوس کردن بکار مي رود؛ ترکيب Not AND به NAND منجر مي شود،خروجي گيت NAND درست است تا هنگامي که تمام ورودي ها درست مي باشد.
OR			يک گيت OR مي تواند دو يا بيشتر ورودي داشته باشد؛خروجي هنگامي درست است که حداقل يک ورودي ها درست باشد.
NOR			يک گيت NOR مي تواند دو يا بيشتر ورودي داشته باشد؛ دايره در شکل (خروجي) به معناي معکوس کردن بکار مي رود؛ ترکيب Not OR به NOR منجر مي شود،خروجي گيت NAND درست است تا هنگامي که تمام ورودي ها اشتباه باشد.
X-OR			گيت X-OR تنها مي تواند دو ورودي داشته باشد؛ خروجي X-OR درست است تا هنگامي که دو ورودي آن متفاوت باشد. (يکي درست و ديگري اشتباه باشد.)
X-NOR			گيت X-NOR تنها مي تواند دو ورودي داشته باشد؛ دايره در شکل (خروجي) به معناي معکوس کردن بکار مي رود؛ ترکيب Not X-OR به X-NOR منجر مي شود، خروجي X-NOR درست است تا هنگامي که دو ورودي آن يکي باشد .(هردو درست يا هر دو اشتباه باشد.)

ورودی		خروجی
A	B	A AND B
0	0	0
1	0	0
0	1	0
1	1	1

گیت AND

گیت AND یک مدار منطقی ساده است که حداقل دو ورودی مختلف و یک خروجی دارد. عملکرد گیت منطقی AND معادل یک اتصال سری در جبر کلیدی است و به صورت ضرب در جبر بولی نمایش داده می شود. (y=x1.x2)
این گیت می تواند بیش از دو ورودی داشته باشد.
در گیت AND فقط در صورتی خروجی ما یک می شود که دو ورودی ما یک باشد.

img/daneshnameh_up/2/29/or2.jpg

ورودی		خروجی
A	B	A OR B
0	0	0
1	0	1
0	1	1
1	1	1

گیت OR

گیت OR یک مدار منطقی ساده است که دو یا چند ورودی مختلف و یک خروجی دارد. عملکرد گیت منطقی OR معادل یک اتصال موازی در جبر کلیدی است و به صورت جمع در جبر بولی نمایش داده می شود. (y=x1+x2)
این گیت می تواند بیش از دو ورودی داشته باشد.
در گیت OR فقط در صورتی خروجی ما یک می شود که حداقل یک ورودی ما یک باشد.

img/daneshnameh_up/9/90/not.JPG

ورودی	خروجی
A	NOT A
0	1
1	0

گیت NOT

گیت NOT یک مدار منطقی ساده است که فقط یک ورودی و یک خروجی دارد . این مدار را مدار معکوس کننده یا متمم کننده نیز می نامند.
به طور قراردادی مقدار معکوس یک متغیر همانند x را به صورت

یا

نمایش می دهد.

img/daneshnameh_up/8/8a/nand.gif

ورودی		خروجی
A	B	A OR B
0	0	1
1	0	1
0	1	1
1	1	0

گیت NAND

این گیت به عنوان یک المان منطقی ساده، عمل دو تابع AND و NOT را با هم ادغام کرده، و در یک گیت نشان می دهد. این مدار شامل دو یاچند ورودی و یک خروجی است.
در گیت NAND در صورتی خروجی ما یک می شود که هر دو ورودی ما یک نباشند.
تابع منطقی گیت NAND به این صورت است.

ورودی		خروجی
A	B	A OR B
0	0	1
1	0	0
0	1	0
1	1	0

گیت NOR

این گیت به عنوان یک المان منطقی ساده، عمل دو گیت OR و NOT را با هم ادغام کرده، در یک گیت نشان می دهد و شامل دو یا چند ورودی و یک خروجی می شود.
در گیت NOR در صورتی خروجی ما یک می شود که هر دو ورودی ما صفر باشند.
تابع منطقی گیت NOR به این صورت است.

ورودی		خروجی
A	B	A OR B
0	0	0
1	0	1
0	1	1
1	1	0

گیت XOR

این گیت که یکی از پر اهمیت ترین گیت های منطقی است. این گیت را گیت جمع با پیمانه دو نیز می نامند.
این گیت شمال دو یا چند ورودی و یک خروجی است.
در گیت XOR در صورتی خروجی ما یک می شود که فقط یکی از ورودیهای ما یک باشد.
تابع منطقی گیت XOR به این صورت است.

ورودی		خروجی
A	B	A OR B
0	0	1
1	0	0
0	1	0
1	1	1

گیت XNOR

این گیت عمل دو گیت XOR و NOT را باهم ادغام کرده و در یک گیت نشان می دهد.
این گیت شامل دو یا چند ورودی و یک خروجی است
در گیت XNOR در صورتی خروجی یک می شود که یا هر دو ورودی صفر و یا هر دو ورودی یک باشد.
تابع منطقی گیت XNOR به این صورت است.

+ نوشته شده در چهارشنبه نهم بهمن 1387ساعت 11:23 توسط بیژن کی نیا , مریم پورخاتون |

ROBATIC

ترانزیستور چیست؟ 1

ترانزیستور چیست؟ 2

ضبط صدا

IC PROGRAMER

ربات در اصل و مفهوم چیست؟

چگونه يک ربات مسيرياب بسازيم

برنامه ربات مسیریاب برای میکروکنترلر ATMEGA8 AVR

پردازش تصوير با مطلب

اشنایی با استپ موتور

علائم الکترونيک

اتصالات وسيمها

منابع انرژي

لامپ ، گرمکن ، موتور ، بيزر ، زنگ

کليدها

مقاومت ها

خازنها

ديودها

ترانزيستورها

صوتي

اندازي گيري

ديگرعلائم

گیت AND

گیت OR

گیت NOT

گیت NAND

گیت NOR

گیت XOR

گیت XNOR

پیوندهای روزانه

نوشته های پیشین