گر دوستان به علم و هنر تکیه کرده اند ما را هنر نداده خدا جز توکلی

1. گر دوستان به علم و هنر تکیه کرده اند ما را هنر نداده خدا جز توکلی ]شهريار[

2. Robot & AVR جلسه 1 ]معرفی[ اين جلسه صرفاً براي آشنايي و معرفي مي‌باشد... Mohsen Najafzadeh

3. تذکر خيلي مهم: • شايد مهمترين نكته اي که در رباتيک وجود دارد انجام پروژه به صورت تيمي و گروهي (Team Working)است. • چند تا از مهمترين فوايد کار تيمي رو به طور مثال بيان مي كنيم: 1_ کسب مهارت هاي لازم براي انجام پروژه‌هاي بزرگ 2_ استفاده از فکر و توانايي چند نفر به جاي يک نفر 3_ تقسيم وظايف بين افراد تيم 4_ تقسيم هزينه هاي پروژه بين افراد تيم 5_افزايش انگيزه و روحيه افراد تيم . 6_ استفاده از ايده‌هاي خوبي که هر يک از اعضا ممکنه در روند کار به ذهنشون برسه و ......

4. رباتيک : • رباتيک در حالت کلي به 2 بخش تقسيم بندي مي‌شود: • شبيه سازي ((Simulation • و ربات حقيقي (Real ) • در شبيه‌سازي در حقيقت رباتي به صورت فيزيکي ساخته نمي‌شود و ساخت ربات در يک محيط مجازي شبيه سازي شده که در آن بعضي از قوانين دنياي واقعي وجود دارد صورت مي‌گيرد. در اين بخش مسابقاتي در رشته هاي «شبيه سازي امداد ونجات» ((Rescue Simulationو «شبيه سازي فوتبال» (Soccer Simulation )و... هرسال در جهان برگزار مي‌شود. • در بخش Real مسابقات بسيار متنوع تري نسبت به Simulation وجود دارد که مهم‌ترين اونها عبارتند از: ربات‌هاي فوتباليست(در چندين سطح مختلف)، ربات‌هاي امدادگر، ربات‌هاي مسيرياب ((Path Finder، ربات‌هاي آتش نشان (Fire Fighter، ربات هاي مين ياب ((Domineer، ربات‌هاي لابيرنت، ربات‌هاي انسان نما (Humanoid)، سگها ((Four legged Robot، ربات هاي خانگي(At home)و... .

5. رباتيک Real :

6. Robocup : • فدراسيون جهاني رباتيک هر ساله جام جهاني روباتها (Robocup )را در بخش‌هاي مختلفي برگزار مي‌کند. • هدف آرماني اين فدراسيون اين است که سال 2050، قهرمانRobocup ، تيم منتخب فوتبال جهان را شکست دهد...!

7. شروع آنالوگ

8. تعریف V,I,R,...:

9. مقاومت: • مقاومت شايد 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 ساقی قدمی قرار نه زیر سبو- خاکی بفشان آب سنبل بنکو • کد خوانی مقاومت • سري و موازي R=? R=6

10. 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.خازن ها انواع گونگوني دارند، از جمله خازن هاي عدسي، الکتروليتي، سراميکي و... .   • نکته ي مهم اينکه خازن ها بعد از پر شدن،ديگر هيچ جرياني را از خود عبور نمي دهند. ما از اين خاصيت خازن استفاده هاي فراواني خواهيم کرد. يكي از كاربرد‌هاي بسيار مهم خازن‌ها در كار ما حذف Noise‌ها و امواج زايد مي‌باشد، اين روش نسبتاً پيچيده مي‌باشد . • کد خوانی خازن ظرفيت خازن و ولتاژ مناسب براي خازن ها را کارخانه هاي سازنده معمولاً روي بدنه ي آنها مي نويسند.: • خازن هاي بزرگ:به صورت مستقيم • خازن هاي کوچک:2 رقم اول از سمت چپ ، ارقام اول و دوم ،و رقم سوم نيز يک ضريب 10 • رنگ ها: دقيقا مشابه مقاومت • سري و موازي دقيقا برعكس مقاومت

11. ديود : • همانطور که گفتيم 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).جالبه که بدانيد 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 مي گويند. • هنگامي که شما ولتاژ معکوس به ديود متصل مي کنيد(- به + ، + به -)، ديود جرياني بسيار کوچک و در حد ميكرو آمپر يا حتي کمتر از آن را 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 ولتاژ 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((Zenerوجود 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 جلسات آينده توضيح کاملتري داده خواهد شد.

12. ديود : • ديود نوري(LED): • همان طور که از اسم پيداست، اين نيز نوعي ديود است که زمانيکه در باياس مستقيم قرار گيرد و جريان مناسب باشد، از خود نور توليد مي کند.    باياس کردن يعني اتصال پايه هاي قطعه(ديود، ترانزيستور،...) به منبع تغذيه. باياس مستقيم به معناي اتصال صحيح به منبع تغذيه(اتصال پايه‌ي + به قطب + و پايه ي - به قطب - منبع تغذيه) و باياس معکوس به معناي اتصال برعکس مي باشد.LEDها مزاياي بسياري نسبت به لامپ هاي معمولي کوچک دارند، از جمله: مصرف بسيار پايين، طول عمر بالا، سرعت قطع و وصل بالا هنگام قطع و وصل شدن منبع تغذيه و... LEDها در رنگهاي مختلفي ساخته مي‌شوند (زرد، سبز، قرمزو...). • 7Segment: • اين قطعه نوعي نمايشگر است که براي نشان دادن عددها و بعضي از حروف کاربرد دارد. اين قطعه به 2 صورت کاتد مشترک و آند مشترک ساخته مي شود. در کاتد مشترک پايه ي – همه ي LEDها به يکديگر وصل شده (طبق شکل صفحه بعد) و يک پايه به عنوان پايه ي – همه ي LEDها در اختيار کاربر قرار مي گيرد. کاربر اين پايه را به قطب – وصل مي کند. حال براي کنترل هر LED کافيست کاربر پايه ي متناظر با آن را به + وصل کند. اين کار علي رغم پيچيدگي ظاهري بسيار کار ما را ساده خواهد کرد. • در 7Segmentهاي آند مشترک روند کار دقيقاً برعکس کاتد مشترک است. يعني کاربر بايد پايه ي متناظر با LED  مورد نظر را به – وصل کند تا LED روشن شود. يک پايه هم به عنوان پايه ي + همه ي LEDها وجود دارد.  

13. ديود :

14. ترانزيستور : • اين قطعه پرکاربردترين قطعه در دنياي الکترونيک مي باشد. ساز و کار آن نيز بسيار پيچيده و نيازمند مقدماتي بسيار فراتر از بحث ما دارد که ما از آن ها گذشته و اين قطعه را به صورت کاربردي و سطحي معرفي مي کنيم. • اصلي ترين کاربرد ترانزيستور در کار ما سويچينگ(کليدالکترونيکي)و تقويت کنندگي آن است. ترانزيستورها با 2 ساختارPNP وNPNساخته مي شوند. • اين 2 ساختار از نظر کاراي در بحث ما تفاوت زيادي ندارند و تنها تفاوت در ترتيب پايه هاي آنها براي ما مشهود خواهد بود. • ترانزيستور 3 پايه دارد: بيس((Base، کلکتور((Collector، اميتر((Emitter ترانزيستور در حالت کلي به 3 دسته ي قدرت، نيمه قدرت و معمولي تقسيم مي شوند. • ترانزيستورهاي قدرت و نيمه قدرت براي سوييچينگ به کار مي روند • ترانزيستورهاي معمولي براي تقويت جريان • ترانزيستورها در تقويت جريان خروجي از ICها براي انتقال به ديگر قطعات مانند موتور و رله و.... کاربرد بسار زيادي دارند.

15. رگولاتور : • ما براي راه اندازي بسياري از قطعات و اِلِمان هاي الکترونيکي مدارها، نياز به يک ولتاژ ثابت و بدون نوسان، مثل V5 داريم. ما براي اين منظور در چند اسلايد قبل ديود زنر را به صورت سطحي معرفي کرديم که اين ديود توسطمدارهاي جانبي مي توانست اين عمل را براي ما انجام دهد، اما گفتيم به خاطر محدوديت هايي که اين قطعه دارد، از جمله محدوديت جريان، و همچين مدارهاي جانبي آن که موجب پيچيدگي کار مي شود، به جاي آن از قطعه اي به نام رگولاتور استفاده مي کنيم. • 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(تا L=1 آمپر،تا 1.5=M 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 گوييمGnd). ))به شکل نگاه کنيد. 

16. رگولاتور :    در رگولاتورهاي سري XX78ولتاژ ورودي بايد حداقل 2.3 ولت بيشتر از خروجي آنها باشد. حداقل ولتاژ ورودي و همچنين ولتاژ خروجي آنها در جدول زير آمده است:

17. تقويت کننده هاي تفاضلي(OP-AMP): • اين قطعه معمولاً به صورت IC ساخته شده وبا مدارهاي مجتمع ترانزيستوري طراحي مي شود.کار کردن با اين قطعه نسبتاً ساده مي باشد و همين موضوع باعث استقبال فراوان از اين قطعه شده است. • اين قطعه کاربردهاي فراواني از جمله مقايسه، تقويت، فيلترينگ، اسيلاتور و.... دارد که ما در اينجا فقط به بحث مقايسه کنندگي ان مي پردازيم. در بحث تقويت کنندگي ما ترجيحاً از ترانزيستورها استفاده مي کنيم زيرا کار کردن با آتها به مراتب ساده تر از OP-AMP مي باشد. • OP-AMP داراي 2 پايه ي تغذيه ي + و – و 2 پايه ي ورودي + و – و يک پايه ي خروجي مي باشد.   در مُد مقايسه کنندگي، ولتاژ 2 پايه ي ورودي با هم مقايسه شده و اگر ولتاژ ورودي + بيشتر باشد، بر روي پايه ي خروجي ولتاژ + و در غير اين صورت بر روي پايه ي خروجي ولتاژ – قرار خواهد گرفت. 5 V 0 V

18. 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. • 2- تقويت جريان ورودي ها بر روي خروجي ها

19. بافر: • 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 سبز 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 اسلايد بعد، 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.

20. 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 VPSنيز نام دارد (Variable Power Supply). • ترتيب پايه هاي اين Arialدر شکل اسلايد بعد توضيح داده شده است.

21. ICهاي راه انداز((Driver: اين آي سي 15  پايه مي باشد.

22. بردبُرد(Breadboard): • برد برد نوعي برد الکترونيکي است (مانند بردهاي سوراخ دار) که به وسيله ي آن مي توان اجزاي الکترونيکي متعدد را به يکديگر متصل کرد. در آن ما نيازي به انجام لحيم کاري نداريم