منوي اصلیموتور پله ای (Stepper Motor) یکی از انواع مو تور الکتریکی است که حرکت آن کاملا دقیق و از پیش تعریف شده می باشد و با ارسال بیتهای 0,1به سیم پیچهای آن می توان آنرا حرکت داد.
ساختار موتور پله ای
این موتورعموما دارای چهار قطب میباشد که سیم پیچها بر روی این چهار قطب قرار می گیرند و شما با ارسال بیتهای 0و1به این سیم پیچها در واقع میدان مغناطیسی ایجاد می کنید که این میدان باعث حرکت روتورمغناطیسی موجود در داخل موتور پله ای می شود البته میبایست این سیم پیچها را به توالی 0 و 1 کرد و گرنه موتو ر مطابق میل شما نخواهد چرخید یکی از مشخصه های این موتور زاویه حرکت آن می باشد و هر موتوری زاویه حرکتی مخصوص به خودش را دارد مثلا اگر موتوری زاویه حرکتش 7درجه باشد این موتور در هر بار ی که سیم پیچهایش حاوی ولتاژ می شوند 7 درجه در سمت حرکت عقربه های ساعت یا خلاف جهت آن بسته به اینکه سیم پیچها با چه ترتیبی ولتاژ دار می شوند خو اهد چرخید این 7 درجه چرخش برای این موتور پله ای نمونه یک پله یا یک step محسوب می شود با این تعریف متوجه شدید که یک موتور پله ای در یک دور کامل ممکن است.،100تا 200 پله کمتر یا بیشتر بسته به نوع موتور خواهد داشت.شما حتی می توانید یک موتور پله ای را به صورت نیم پله یعنی با نصف زاویه حرکت راه اندازی کنید این موتورها به صورت میکرو پله نیز حرکت می کنند در واقع منظور حرکت خیلی ریز ودقیق است. وقتیکه شما یک موتور پله ای را از نزدیک می بینید متوجه تعدادی سیم رنگی می شوید که از موتور پله ای بیرون آمده در واقع این سیم ها هر کدام به سر یک سیم پیج متصل هستند و یک سیم بین تمام سیم ها مشترک است
نحوه کنترل
این موتور به صورت 1 بیتی یا دو بیتی حرکت می کند در حالت یک بیتی در هر لحظه تنها یک سیم پیچ پالس 1 را دریافت می کند ودر حالت دو بیتی دو سیم پیچ در هر لحظه پالس 1 را دریا فت می کنند اگر این دریافت پالس به صورت منظم و پشت سر هم انجام شو د موتور نیز به صورت صحیح به سمت جهت حرکت عقربه های ساعت یا خلاف جهت آن حرکت خواهد کرد.
بیایید نحو ه کنترل موتور پله ای را در دو حالت یک بیتی یا دو بیتی بررسی کنیم
نحوه کنترل 1 بیتی
در حالت یک بیتی اگر اول سیم پیچ 1 را تحریک کنیم .سیم پیچ 2و3و4 بدون تحریک باید باشند جهت حرکت موتور پله ای در سمت حرکت عقربه های ساعت بعد از سیم پیچ 1 نوبت سیم پیچ 2 است که تحریک شود.، و در این حالت نیز بقیه سیم پیچها بدون تحریک هستند بعد از آن نوبت سیم پیچ 3 و سپس نوبت سیم پیچ شماره 4 است دقت کنید که در هر لحظه یک سیم پیچ تحریک شو د اگر بعد از سیم پیچ 1 سیم پیچ 4 را تحریک کنیم و سپس به سراغ3و2 برویم موتور در جهت عکس عقربه های ساعت خواهد چرخید.
نحوه کنترل 2 بیتی
در حالت دو بیتی در لحظه دو سیم پیچ بار دار می شو ند مثلا اگر اول سیم پیچ 1 و2 تحریک شوند بعد سیم پیچ 2و3 سپس 3و4 ودر نهایت 4و 1 برای حرکت موتور پله ای بایست همین ترتیب را تا موقعییکه می خوا هید موتور حرکت داشته باشد ادامه دهید حال اگر این ترتیب را عوض کنید موتور در خلاف جهت فعلی حرکت می کند
حالا بیا یید ببینیم چه اتفاق می افتد که موتور پله ای حرکت می کند.
کلید فهمیدن اینکه موتورهای الکتریکی چگونه کار می کنند فهمیدن نحوه عملکرد آهن ربای الکتریکی است آهن ربای الکتریکی مبنای کار موتورهای الکتریکی است.
اگر سیمی حدود 10 سانتی متر بردارید و به دور میخی بپیچید و دو سر آنرا به دو سر یک باطری وصل کنید زمانیکه جریان از سیم عبور می کند یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم ایجاد می شود و آن میخ تبدیل به آهنربا می شود این میدان تا زمانییکه جریان از سیم عبور میکند وجود دارد یعنی تا زمانییکه دو سر سیم به باطری متصل باشد و زمانییکه این اتصال قطع شود این میدان نیز از بین می رود آن سر میخ که به قطب مثبت باطری وصل شده S وسر دیگر را که به قطب منفی باطری وصل شده N می نامییم حال اگر یک آهن ربای نعلی شکل بردارید و این میخ را به صورت معلق در وسط این آهن ربا قرار دهید به طورییکه میخ کاملا افقی قرار گیرد در صورتیکه قطب N میخ در مقابل قطب N آهن ربا ی نعلی شکل قرار بگیرد
وقطب دیگر میخ نیز به همین صورت در این وضعییت میخ 180 درجه خواهد چرخد تا قطب N میخ در مقابل قطب S آهنربا و قطب S میخ در مقابل قطب N آهن ربا قراربگیرد همانطور که میدانید دو قطب متضاد همدیگر را جذب ودو قطب همسان همدیگر را دفع می کنند که حرکت میخ نیز در آهن ربای نعلی شکل به همین صورت است
حرکت موتورپله ای نیز در واقع از همین قانون پیروی می کند ما هر بار که در یک موتور پله ای یک سیم پیچ را تحریک می کنیم در واقع قطبهای N , S را در داخل موتور ایجاد میکنیم و روتور نیز مثل آن میخ و با استفاده از قانون جذب ودفع قطبها به حرکت در مآید واین حرکت همان چیزی است که ما به صورت فیزیکی از موتور مشاهده می کنیم
در یک سلف خالص توان چگونه است ؟
در جریان dc سلف فقط در حین قطع و صل جریان از خود عکس العمل نشان می دهد اما ÷س از جاری شدن جریان همانند یک مقاومت سیمی عمل می کند . اما در جریان ac سلف مطابق قانون لنز در برابر تغییرات جریان یک نیروی ضد محرکه ایجاد می کند که خود را بصورت عکسالعملی در برابر تغییر جریان نشان می دهد . بنابراین در سلف جریان و ولتاپ همفاز نبوده بلکه جریان 90 درجه نسبت به ولتاژ ÷س فاز است . این موضوع در توان یک سلف خود را بصورت توانهای مثبت و منفی نشان می دهد . ( شکل 2 ) بعبارت دیگر سلف در یک سیکل از جریان یا ولتاژ دارای دو سیکل بوده که در این دو سیکل هنگام توان مثبت از شبکه بار می شود و در توان منفی به شبکه انرژی پس می دهد .
با این اوصاف سلف در مدار توان مصرفی ندارد این موضوع را چگونه توضیح می دهید ؟
در حالت تئوری محض این قضیه کاملا درست است و وفقط در زمان اتصال مدار سلف از شبکه جریان می کشد . اما در عمل اتفاقی که روی می دهد اتلاف انرپی در مسیر عبور جریان به سلف است . به این معنی که سلف بخشی از توانی را که می خواهد به شبکه پس بدهد بصورت حرارت در مسیر عبور آن هدر می دهد .
چرا از سلف در مدارات استفاده می شود ؟
هیچگاه در برق تفکیک الکتریسیته از مغناطیس امکان پذیر نیست . هر جا الکتریسته وجود دارد ردی از مغناطسی هم وجود دارد . همچنین در تمامی وسایلی که در آنها از سیم پیچ استفاده می شود ( مانند الکتروموتورها – مولدها و ترانسها ) اثر سلفی مدار وجود دارد . نمی توان کار دستگاههای ذکر شده را بدون تصور خاصیت سلفی ممکن دانست . پس سلف و خاصیت آن را نمی توان از بین برد .
مقاومت قطعه اي است كه از جنس كربن ساخته مي شود و بمنظور كم نمودن ولتاژ و جريان مورد استفاده قرار مي گيرد . واحد مقاومت اُهم (
هر هزار اسهم برابر با يك كيلو اُهم و هر ميليون اُهم برابر با يك مگا اُهم است .
محاسبه مقدار اُهمي يك مقاومت :
در مقاومتهاي با وات پائين معمولاً مقدار اُهمي مقاومت بصورت كدهاي رنگي و بر روي بدنه ان چاپ مي شود ولي در مقاومتهاي با وات بالا تر مثلاً 2 وات يا بيشتر ، مقدار اُهمي مقاومت بصورت عدد بر روي آن نوشته مي شود .
محاسبه مقدار اُهم مقاومت هاي رنگي بر اساس جدول رمز مقاومتها و بسيار ساده انجام مي شود . بر روي بدنه مقاومت معمولاً 4 رنگ وجود دارد . براي محاسبه از نوار رنگي نزديك به كناره شروع مي كنيم و ابتدا شماره دو رنگ اول را نوشته و سپس به ميزان عدد رنگ سوم در مقابل دو عدد قبلي صفر قرار مي دهيم . اينك مقدار مقاومت بر حسب اُهم بدست مي ايد
درصد خطاي يك مقاومت :
رنگ چهارم درصد خطاي مقاومت ( تولرانس ) را نشان مي دهد . و در مثال بالا رنگ چهارم طلائي است و لذا خطاي مقاومت فوق مثبت و منفي 5 درصد است . يعني مقدار اين مقاومت 5 درصد بيشتر يا 5 درصد كمتر از 270 كيلو اسهم است . در زير ميزان خطا براي رنگ هاي قهوه اي ، قرمز ، طلائي و نقره اي نشانداده شده است .
|
قهوه اي ±1% |
قرمز ±2% |
طلائي ±5% |
نقره اي ±10% |
مختصر نويسي مقدار مقاومتها :
در نقشه ها معمولاً بمنظور تند نويسي و مختصر نويسي ممكن است از عبارات مخففي نظير R استفاده شود . در زير مثالهائي براي اطلاع علاقمندان آورده شده است .
560R means 560
2K7 means 2.7 k
39K means 39 k
1M0 means 1.0 M
مقاومت هاي وات بالا :
گچي يا آجري مي باشند و به همين دليل به مقاومتهاي گچي يا آجري نيز معروف هستند . ظرفيت اُهمي و توان اين مقاومتها بصورت عدد بر روي آنها چاپ مي شود
جنس اين مقاومت ها معمولاً از كرم نيكل است و معمولاً داراي يك روكش
خازن
خازن ها انرژي الكتريكي را نگهداري مي كنند و به همراه مقاومت ها ، در مدارات تايمينگ استفاده مي شوند . همچنين از خازن ها براي صاف كردن سطح تغييرات ولتاژ مستقيم استفاده مي شود . از خازن ها در مدارات بعنوان فيلتر هم استفاده مي شود . زيرا خازن ها به راحتي سيگنالهاي غير مستقيم AC را عبور مي دهند ولي مانع عبور سيگنالهاي مستقيم DC مي شوند .
ظرفيت :
ظرفيت معياري براي اندازه گيري توانائي نگهداري انرژي الكتريكي است . ظرفيت زياد بدين معني است كه خازن قادر به نگهداري انرژي الكتريكي بيشتري است . واحد اندازه گيري ظرفيت فاراد است . 1 فاراد واحد بزرگي است و مشخص كننده ظرفيت بالا مي باشد . بنابراين استفاده از واحدهاي كوچكتر نيز در خازنها مرسوم است . ميكروفاراد µF ، نانوفاراد nF و پيكوفاراد pF واحدهاي كوچكتر فاراد هستند .
µ means 10-6 (millionth), so 1000000µF = 1F
n means 10-9 (thousand-millionth), so 1000nF = 1µF
p means 10-12 (million-millionth), so 1000pF = 1nF
انواع مختلفي از خازن ها وجود دارند كه ميتوان از دو نوع اصلي آنها ، با پلاريته ( قطب دار ) و بدون پلاريته ( بدون قطب ) نام برد .
خازنهاي قطب دار :
الف - خازن هاي الكتروليت
در خازنهاي الكتروليت قطب مثبت و منفي بر روي بدنه آنها مشخص شده و بر اساس قطب ها در مدارات مورد استفاده قرار مي گيرند . دو نوع طراحي براي شكل اين خازن ها وجود دارد . يكي شكل اَكسيل كه در اين نوع پايه هاي يكي در طرف راست و ديگري در طرف چپ قرار دارد و ديگري راديال كه در اين نوع هر دو پايه خازن در يك طرف آن قرار دارد . در شكل نمونه اي از خازن اكسيل و نشان داده شده است .
|
|
|
|
|
|
ب - خازن هاي تانتاليوم
خازن هاي تانتاليم هم از نوع قطب دار هستند و مانند خازنهاي الكتروليت معمولاً ولتاژ كمي دارند . اين خازن ها معمولاً در سايز هاي كوچك و البته گران تهيه مي شوند و بنابراين يك ظرفيت بالا را در سايزي كوچك را ارائه مي دهند .
در خازنهاي تانتاليوم جديد ، ولتاژ و ظرفيت بر روي بدنه آنها نوشته شده ولي در انواع قديمي از يك نوار رنگي استفاده مي شود كه مثلا دو خط دارد ( براي دو رقم ) و يك نقطه رنگي براي تعداد صفرها وجود دارد كه ظرفيت بر حست ميكروفاراد را مشخص مي كنند . براي دو رقم اول كدهاي استاندارد رنگي استفاده مي شود ولي براي تعداد صفرها و محل رنگي ، رنگ خاكستري به معني × 0.01 و رنگ سفيد به معني × 0.1 است . نوار رنگي سوم نزديك به انتها ، ولتاژ را مشخص مي كند بطوري كه اگر اين خط زرد باشد 3/6 ولت ، مشكي 10 ولت ، سبز 16 ولت ، آبي 20 ولت ، خاكستري 25 ولت و سفيد 30 ولت را نشان مي دهد .
براي مثال رنگهاي آبي - خاكستري و نقطه سياه به معني 68 ميكروفاراد است .
آبي - خاكستري و نقطه سفيد به معني 8/6 ميكروفاراد است .
خازنهاي بدون قطب :
خازن هاي بدون قطب معمولا خازنهاي با ظرفيت كم هستند و ميتوان آنها را از هر طرف در مدارات مورد استفاده قرار داد . اين خازنها در برابر گرما تحمل بيشتري دارند و در ولتاژهاي بالاتر مثلا 50 ولت ، 250 ولت و ... عرضه مي شوند .
|
|
|
كد رنگي خازن ها :
|
در خازن هاي پليستر براي سالهاي زيادي از كدهاي رنگي بر روي بدنه آنها استفاده مي شد . در اين كد ها سه رنگ اول ظرفيت را نشان مي دهند و رنگ چهارم تولرانس ا نشان مي دهد . براي مثال قهوه اي - مشكي - نارنجي به معني 10000 پيكوفاراد يا 10 نانوفاراد است . خازن هاي پليستر امروزه به وفور در مدارات الكترونيك مورد استفاده قرار مي گيرند . اين خازنها در برابر حرارت زياد معيوب مي شوند و بنابراين هنگام لحيمكاري بايد به اين نكته توجه داشت .
|
|
| ||||||||||||||||||||||||
خازن ها با هر ظرفيتي وجود ندارند . بطور مثال خازن هاي 22 ميكروفاراد يا 47 ميكروفاراد وجود دارند ولي خازن هاي 25 ميكروفاراد يا 117 ميكروفاراد وجود ندارند .
دليل اينكار چنين است :
فرض كنيم بخواهيم خازن ها را با اختلاف ظرفيت ده تا ده تا بسازيم . مثلاً 10 و 20 و 30 و . . . به همين ترتيب . در ابتدا خوب بنظر مي رسد ولي وقتي كه به ظرفيت مثلاً 1000 برسيم چه رخ مي دهد ؟
مثلاً 1000 و 1010 و 1020 و . . . كه در اينصورت اختلاف بين خازن 1000 ميكروفاراد با 1010 ميكروفاراد بسيار كم است و فرقي با هم ندارند پس اين مسئله معقول بنظر نمي رسد .
براي ساختن يك رنج محسوس از ارزش خازن ها ، ميتوان براي اندازه ظرفيت از مضارب استاندارد 10 استفاده نمود . مثلاً 7/4 - 47 - 470 و . . . و يا 2/2 - 220 - 2200 و . . .
خازن هاي متغير :
|
در مدارات تيونينگ راديوئي از اين خازن ها استفاده مي شود و به همين دليل به اين خازنها گاهي خازن تيونينگ هم اطلاق مي شود . ظرفيت اين خازن ها خيلي كم و در حدود 100 تا 500 پيكوفاراد است و بدليل ظرفيت پائين در مدارات تايمينگ مورد استفاده قرار نمي گيرند . در مدارات تايمينگ از خازن هاي ثابت استفاده مي شود و اگر نياز باشد دوره تناوب را تغيير دهيم ، اين عمل بكمك مقاومت انجام مي شود . |
|
|
|
خازن هاي تريمر :
|
خازن هاي تريمر خازن هاي متغيير كوچك و با ظرفيت بسيار پائين هستند . ظرفيت اين خازن ها از حدود 1 تا 100 پيكوفاراد ماست و بيشتر در تيونرهاي مدارات با فركانس بالا مورد استفاده قرار مي گيرند . |
|
|
|
آشنائی با LCD
LCD ها ابزاری برای نمایش اطلاعاتی هستند که شامل حروف و اعداد و همچنین برخی کاراکترهای گرافیکی می شود. بطور معمول در تجربیات اولیه در نمایش اطلاعات دیجیتال از نمایشگر های هفت قسمتی (seven segment) استفاده می شود که این نمایشگرها فقط ارقام (0 تا 9) و بعضی حروف مثل A b C را بصورت نه چندان زیبا نمایش می دهند. اما با بکار گیری LCD اطلاعات را بصورت زیبا و کاملتر می توان نمایش داد. البته استفاده از LCD برای مدارات ساده توصیه نمی شود و عموما آنرا همرا با میکروکنترلر یا CPU ها بکار می برند.
چیزی که از آن بعنوان LCD یاد می شود درواقع یک صفحه نمایشگر LCD مانند صفحه ماشین حساب است که همراه با آی سی کنترلر و مدارهای جانبی اش و عموما با لامپ پشت صفحه در یک بسته پیش ساخته عرضه می شود.
همانطور که گفته شد LCD دارای یک کنترلر است که با فرستادن اطلاعات به آن این اطلاعات را در صفحه ای که عموما به چند سطر و ستون تقسیم شده نمایش می دهد. مثلا برای نمایش حرف "M" کافیست کد اسکی این حرف را طبق یک پروتکل ساده به LCD ارسال کنیم. همچنین می توان دستوراتی از قبیل پاک کردن صفحه نمایش، جابجایی مکان نما، خاموش روشن کردن مکان نما و غیره را نیز به LCD ارسال کرد.
LCD ها از طریق مقدار اطلاعاتی که میتوانند در صفحه نمایش بدهند انتخاب و خریداری می شوند. انواع معمول آن عبارتند از 16 ، 20 ، 32 و 40 کاراکتر در هر خط در 1 یا 2 یا 4 سطر. مثلا 2 در 16 یعنی صفحه دارای دو خط و هر خط 16 کاراکتر است. همچنین LCD موردنظر میتواند همراه با لامپ پشت صفحه (Back light) یا بدون آن انتخاب شود. LCD ها کاراکتر ها را در ماتریس های 5x7 pixel نمایش می دهند. در تصویر زیر یک نمونه 2 در 16 مشاهده می شود:
نمای پشتی:
تقریبا همه LCD ها دارای 16 پایه هستند که 8 خط آن مربوط به فرستادن یا خواندن داده ها یا دستورالعمل ها می باشد. پایه های دیگر خطوط کنترل و ولتاژهای تغذیه می باشند. لیست کامل خط ها بقرار زیر است:
|
شماره و نام خط |
عملکرد |
|
|
|
|
1- Vss |
زمین |
|
2- Vcc |
ولتاژ 5 ولت برای کنترلر |
|
3- Vee |
ولتاژ تنظیم درخشندگی(contrast) |
|
4- RS |
انتخابگر ثبات دستور / داده |
|
5- RW |
انتخابگر خواندن / نوشتن |
|
6- Enable |
فعال کننده |
|
7-14 Bus |
8 خط گذرگاه داد یا دستور |
|
15- |
ولتاژ 5 ولت برای لامپ پشت صفحه |
|
16- |
زمین برای لامپ پشت صفحه |
Vee : برای تنظیم درخشندگی کاراکترها بکار می رود که باید ولتاژی بین صفر و 5 ولت به این پایه اعمال نمود. برای بیشترین درخشندگی این پایه را به زمین متصل کنید.
انتخابگر ثبات داده / دستور مشخص می کند که چه چیزی به LCD فرستاده می شود. اگر این خط صفر باشد کنترلر LCD بایت موجود روی خطوط 7 تا 14 را بعنوان یک دستور تلقی کرده و اگر این پایه یک باشد اطلاعات را بعنوان یک کد اسکی که باید کاراکتر معادل آنرا نمایش دهد در نظر می گیرد.
انتخابگر خواندن / نوشتن جهت اطلاعات را نشان می دهد. اگر این پایه صفر باشد اطلاعات به LCD ارسال می شود و اگر یک باشد عمل خواندن از LCD صورت می گیرد.
فعال کننده: برای هر دستور یا داده ای که به LCD میفرستیم یا میخواهیم از آن بخوانیم باید یک پالس پائین رونده (یعنی تغییر از سطح یک به صفر) را به این پایه اعمال کنیم تا دستور یا داده بوسیله کنترلر LCD پردازش شود.
در خطوط 7 تا 14 خط 7 کم ارزشترین بیت(LSB) و خط 14 پر ارزش ترین بیت (MSB) می باشد.
در صورت تمایل به روشن کردن لامپ پشت صفحه ولتاژ 5 ولت را به پایه 15 اعمال و پایه 16 را به زمین متصل می کنیم.
برای آزمایش می توان LCD را به پورت چاپگر متصل و اطلاعاتی را به آن ارسال نمود. در این حالت بطور معمول خطوط داده پورت به خطوط 7 تا 14 و سه خط کنترلی به پایه های 4 تا 6 اتصال داده می شود توجه داشته باشید که ولتاژ تغذیه و لامپ پشت صفحه LCD توسط منبع خارجی تامین می شود.
روش فرستادن یک کاراکتر:
خط خواندن نوشتن را صفر کنید تا نوشتن انتخاب شود.
خط داده / دستور را یک کنید تا داده انتخاب شود.
کد اسکی کاراکتر مورد نظر را روی خطوط D0 تا D7 قرار دهید.
خط انتخاب را ابتدا یک و سیس صفر کنید. حداقل 450 نانو ثانیه باید این خط را صفر نگه دارید تا داده پردازش شود. بعد از آن حالت خط تاثیری نخواهد داشت.
تراکم یا پچیدگی آی سی اه از اصطلاحات متداول زیر استفاده می کند:
1- SSI Small Scale Integration با تراکم 10-1گیت مانند آی سی های ORو ..
2- MSI Medium " " با تراکم 100-10گیت
3- LSI Large " " با تراکم 1000-100گیت
4- VLSI Very Large " " با تراکم 10000-1000گیت
5- SLSI Super Large " " با تراکم 100000-10000گیت
6- ULSI Ultra Large " " با تراکم بیش از 100000گیت
سوال:
به نظر شماPentium 3 کدام یک از گروههای بالا است؟
مدارهای دیجیتال علاوه بر تراکم از روی تکنولوژی به کار رفته در مدار که به آن خانواده منطقی دیجیتال(Digital Logic Family) می گویند نیز دسته بندی می گردند متداولترین خانواده ها عبارتند از:
1- TTL منطق ترانزیستور-ترانزیستور Transistor-Transistor Logic
2- CMOS منطق فلز- اکسید-نیمه هادی Complementary Metal Oxide Smiconductor
3- ECL منطق کوپل امیتر
4- MOS منطق فلز- اکسید نیمه هادی
که از خانواده های بالا دو خانواده TTLوCMOS از همه مهمترند و از آنها (بخصوص در ایران )بیشتر استفاده می شود.
ساقیا قدهی قرار نه زیر سبو
۰ ۱ ۲ ۳ ۴ ۵
ابی بنشان خانه سنبل به نکو
۶ ۷ ۸ ۹