------( میکروالکترونیک )------( الکترونیک دیجیتال )------( سفارش طراحی و برنامه نویسی پروزه های شما )------( الکترونیک مقدماتی )--------(www.project-esisis.com)------	تقویم ابزار های وبلاگ نویسی نمایشگر تاریخ به صورت فارسی

سیستمی را طراحی کنید که شامل یک ریزپردازنده و صفحه کلید 4*4 و همچنین یک LCD2*16 و کنترل آن باشد. بتواند نور یک چراغ را با استفاده از سیگنال PWM و ترایاک Triac کنترل کند، پارامترهای فوق شامل تنظیمات و درصد روشنایی لامپ و همچنین عدد رجیستر تایمر استفاده شده بر روی صفحه نمایش دستگاه نشان داده شود. در این پروژه از میکروکنترلر AVR به شماره ATMEGA32 و زبان برنامه نویسی C استفاده شود.

اهداف:

1. استفاده از پورت های میکرو بعنوان ورودی و خروجی.
2. استفاده از LCD 2*16 بعنوان نمایشگر.
3. راه اندازی یک عدد ریز پردازنده
4. استفاده از میکرو کنترلر AVR
5. پیکر بندی یک کی پد 4*4
6. کنترل گیت یک ترایاک Triac توسط پالس PWM
7. استفاده از تراشه راه انداز جداسازی شد ترایاک MOC3021
8. نحوه کار با درایور ترایاک Triac

اجزاء:

1. نواسان ساز خارجی 8 MHZ
2. میکرو کنترلر AVR Atmega32
3. مدار ریست میکروکنترلر Reset
4. نمایشگر LCD 2*16 که بصورت 4bit به تراشه وصل شده که برای کاهش استفاده از پورت تراشه از این روش استفاده شده ، خروجی LCD از نوع کاراکتری و 16*2 یعنی دوخط دارد 16 کاراکتر در هر خط
5. پتانسیومتر مولوتی ترن برای تنظیم تابش کاراکتر های lcd
6. مدار پیشنهادی برای اسکن کی پد تلفنی 4*4
7. مدار راه اندازی ترایاک Triac
8. تراشه Opto COS3021 جهت تحریک گیت ترایاک
9. فیلتر RC برای تبدیل پالس PWM به ولتاژ تحریک
10. اسیلوسکوپ جهت نمایش پالسهای دیجیتال آنالوگ

ترایاک TRIAC (Triode for Alternating Current):

قطعه‌ای الکترونیکی است که در صورت فعال‌شدن (تریگر) می‌تواند جریان الکتریکی را در هر دو جهت از خود عبور دهد. ترایاک عملکردی مانند تریستور اما بصورت دو طرفه دارد. ترایاک را می‌توان دو تریستور مکمل (که یکی توسط آند و دیگری توسط کاتد تریگر می‌شود) مدل کرد که بصورت موازی اما در جهت برعکس به هم متصل شده‌اند و گیت آنها نیز به یکدیگر متصل شده است.

ترایاک می‌تواند با ولتاژ مثبت یا منفی که به پایهٔ گیت آن اعمال میشود، تریگر شود. (ولتاژ گیت نسبت به پایهٔ A1 که MT1 نیز خوانده می‌شود سنجیده می‌شود). یا یک پالس فعال‌سازی به پایهٔ گیت، ترایاک به شرایط هدایت می‌رود و تا زمانی که جریان عبوری از حد مشخصی پایین‌تر نیاید در همان شرایط باقی می‌ماند. این جریان مرزی را جریان نگهدارنده می‌گویند. این اتفاق می‌تواند در انتهای هر نیم سیکل از یک جریان متناوب (مانند برق شهر) رخ دهد. این خاصیت باعث شده است که ترایاک یک سوئیچ پراستفاده در مدارات AC شود که می‌توان با آن جریانهای الکتریکی بسیار بالا را توسط یک جریان ضعیف کنترل کرد.

نماد فنی ترایاک

بعلاوه، با اعمال پالس در یک نقطهٔ خاص کنترل شده، می‌توان درصد جریان عبوری از بار را تحت کنترل درآورد که به این تکنیک کنترل فاز می‌گویند. بر خلاف دیاک، در ترایاک‌ها پایه‌های آند ۱ و آند ۲ با هم تفاوت دارند و جهت قرارگرفتن آن‌ها در مدار مهم است.

ساختمان داخلی

شکل زیر ساختمان داخلی نیمه‌ رسانای ترایاک را نشان می دهد در ساختمان داخلی ترایاک از شش قطعه نیمه‌ هادی نوع ان و پی استفاده شده است. ترایاک برخلاف تریستور، یک سوئیچ دوطرفه است به این صورت که می تواند جریان را از هر دو طرف خود عبور دهد. همچنین ترایاک مانند تریستور سه پایه دارد.

دو پایه اصلی به نام های A1 و A2 که مخفف Anode است و یا MT1 و MT2 نیز نامیده می شوند (مخفف Main Terminal می باشد) و همچنین پایه ی سوم، پایه ی کنترلی G مخفف Gate می باشد که برای تریگر کردن آسانتر جریان بین دو الکترود A1 و A2 به کار می رود. در واقع می توان گفت ترایاک معادل دو تریستور موازی است که به صورت وارونه بر هم نصب شده اند، به همین دلیل است که ترایاکTriac ، تریستور دوجهته یا bi-directional thyristor نیز نامیده می شود. در ادامه به بررسی شمای سمبولیک، مدار معادل که در آن موازی بودن دو تریستور کاملا مشخص است، و مشخصه ی "ولت-آمپر" ترایاک و روش های روشن کردن آن خواهیم پرداخت. این قطعه مانند دیاک میباشد، با این تفاوت که به آن یک گیت اضافه شده است. بویسیله ای این قطعه میتوان، ولتاژ را از هر دو طرف کنترل کرد (پلاریته ی ولتاژ ورودی مهم نیست).

طرز کار ترایاک

ترایاک‌ها به چهار روش فعال می‌شوند که به این روش‌ها درجهٔ حساسیت ترایاک می‌گویند. درجهٔ حساسیت اول بهترین روش برای فعال‌کردن ترایاک است و بهتر است از درجهٔ حساسیت چهارم استفاده نشود.

1. در درجهٔ حسایست اول آند ۲ نسبت به آند ۱ ولتاژ مثبت دارد و گیت با اعمال پالس مثبت نسبت به آند ۱ تحریک می‌شود.
2. در درجهٔ حساسیت دوم آند ۱ از آند ۲ مثبت‌تر است و گیت با ولتاژی پایین‌تر از آند ۱ تحریک منفی می‌شود.
3. در درجهٔ حساسیت سوم آند ۲ مثبت‌تر از آند ۱ است و آند ۱ نیز نسبت به گیت مثبت است (گیت تحریک منفی می‌شود).
4. در درجهٔ حساسیت چهارم آند ۱ از آند ۲ ولتاژ مثبت‌تری دارد و گیت با ولتاژ مثبت نسبت به آند ۱ تحریک می‌شود.

این شکل حالتهای تریگر ترایاک را نشان می دهد

کاربردها ترایاک

مهمترین کاربرد ترایاک در مدار دیمر روشنایی است. همچنین می‌توان از آن‌ها در روشن و خاموش‌کردن موتورهای الکتریکی و رله‌های حالت جامد (SSR) استفاده کرد. عمدتاً از عناصر نیمه هادی مانند ترایاک ها به عنوان ابزار کلید زنی استفاده می شود، در واقع این المان ها می توانند سطوح ولتاژ و جریان بالا را سوئیچ کنند. ترایاک ها به طور گسترده ای در مدارات کنترل فاز AC به کار می روند. می تواند از هر دو جهت جریان را از خود عبور دهد و در واقع یک کلید کنترل است که می شود آن را در مدارات الکترونیک بکار برد و تحت هر زاویه ای می توان با کنترل گیت فاز برق شهر را کنترل نمود. از این قطعه در مداراتی مانند دیمر در جاروبرقی ها جهت کنترل دور موتور و........... استفاده می شود.

• در مدار بالا ابتدا کلید SW1 باید در حالت بسته باشد سپس با فشردن دکمه on پایه ی گیت ترایاک تحریک شده و لامپ L1 روشن شده و روشن باقی میماند، اگر کلید SW1 در حالت قطع قرار گیرد لامپ و ترایاک هر دو خاموش خواهند شد.

منحنی مشخصه ولت-آمپر

روش تست ترایاک

ابتدا تعیین پایه های آن را به وسیله مولتی متر توضیح می دهم. پایه G نسبت به پایه A1 در هردو جهت راه می دهد و نسبت به A2 در هیچ جهتی راه نمی دهد بنابراین A2 به راحتی مشخص می شود حال پایه ای را پیدا می کنیم که با تحریک آن در دوجهت دو پایه ی دیگر به هم راه دهد. آن پایه G است. در این روش توجه داشته باشید در هنگام تحریک باید ترمینالهای مولتی متر از دوپایه تست شونده قطع نشود و فقط یک لحظه بدون آنکه ترمینالها قطع شود عمل تحریک توسط یکی از ترمینالها انجام شود. البته مدار تحریک را می توان با قطعات الکترونیکی طراحی نمود و به پایه ی گیت متصل نمود. ترایاک هنگام سوختن هم می تواند مدار باز شود و هم مدار بسته پس اگر کلید یا دیمر ما با تحریک گیت مثلا نور لامپ کم یا زیاد نشود یا در یک حالت روشن یا خاموش قرار گیرد می شود گفت که ترایاک ما آسیب دیده است.

دایاک Diac

دیاک یک نوع دیود جریان متناوب است. دیود بلافاصله بعد از رسیدن به ولتاژ شکست (VBO)، هادی می‌شود و جریان را عبور می‌دهد سپس دیود وارد ناحیه رزنانس منفی می‌شود و این امر باعث کاهش ولتاژ دو سر دیود و افزایش جریان دیود می‌شود و دیود تا زمانی‌که جریانش از جریان نامی دیود (جریان نگه دارنده) کمتر نشده، در حالت هادی باقی می‌ماند، در جریان‌های کمتر از این مقدار، دیود به حالت حداکثر مقاومت (نارسانا) باز می‌گردد و این رفتار برای هر دو جهت دیود صادق است.

بیشتر دایاک‌ها، یک ساختمان سه لایه به همراه ولتاژ شکستی در حدود ۳۰ ولت دارند. رفتار دایاک‌ها شبیه به یک لامپ نئون، اما خیلی دقیق‌تر کنترل شده و کم‌حجم شده در ولتاژ پائین‌تر نسبت به لامپ نئون است. دیاک‌ها برخلاف بسیاری از تریستورها مانند ترایاک که برای تریگر کردن از پایه گیت استفاده می‌کنند، فاقد این پایه می‌باشند. بعضی از ترایاک‌ها مانند کوادراک از یک دایاک داخلی سری با پایه گیت خود به این منظور استفاده می‌کنند.

نماد فنی دیاک

دایاک سه لایه، دایاک‌ها همچنین با نام‌های دیگری از جمله دیود تریگر متقارن که برگرفته از منحنی مشخصه آن‌ها است، خوانده می‌شوند. اینکه دایاک یک قطعه دوجهتی یا دو طرفه است باعث شده تا ترمینال یا پایه‌های آن‌ها به صورت آند-کاتد علامت‌گذاری نشده و به صورت A1 آند ۱ و A2 آند ۲ و همچنین MT1 و MT2 نام‌گذاری شود.

منحنی مشخصه ولت-آمپر

کاربردها

از مشخصه‌های مهم دیاک این است که در هنگام روشن ‌شدن جریان لحظه‌ای و سوزنی ‌شکلی ایجاد می‌کند که برای تحریک گیت قطعاتی مانند تریستور و ترایاک مناسب است. از این مشخصه برای تولید موج سوزنی استفاده می‌شود.

دیمر (AC Lights Dimmer with Triac )

مدارات دیمر از یک ترایاک برای کم و زیاد کردن مقدار ولتاژ استفاده می کنند که بوسیله یک پتانسیومتر و یا ولوم مقدار ولتاژ آتش ترایاک را کم و زیاد می کنیم که به این وسیله می توان مقدار ولتاژ دو سر لامپ را تغییر داد، با استفاده از پتانسیومتر زمان شارژ خازن تغییر می کند چون با رسیدن ولتاژ خازن به حوالی 40 تا 50 ولت دیاک آتش می شود و بر اثر آن نیز ترایاک آتش می شود پس بنابراین با تغییر پتانسومتر در واقع زمان شارژ خازن را تنظیم می کنیم ولی چند نکته باید مورد توجه قرار گیرد، خازن و مقاومت پتانسومتر باید اندازه ای باشند که وقتی می خواهند به ولتاژ 40 تا 50 ولت برسند از نیم سیکل برق شهر یا همان 10 میلی ثانیه کمتر باشند در غیر این صورت مدار خوب کار نخواهد کرد. تریاک هر گاه آتش شود مثل یک کلید بسته می شود بنابراین با تریاک ولتاژ را کم و زیاد نمی کنند بلکه با توجه به تایمی که مقاومت و خازن تامین می کنند در جاهای مختلف از زمان یک سیکل تریاک را روشن می کنند پس با توجه به زمان روشن شدن تریاک تا انتهای نیم سیکل قدرت منتقل شده به بار تغییر می کند بنابراین مثلا می توان نور یک لامپ را کم و زیاد کرد.

• مدارهای طراحی شده بالا دونوع از دیمر های کنترل شدت نور لامپ 220 ولتی را نشان می دهند، در مدار اول توسط یک پتانسیومتر یا ولم شدت نور لامپ تغییر می کند توسط تغییر زاویه آتش ترایاک، در مدار دوم برای تغییر شدت نور از یک مقاومت LDR استفاده شده که با تغییر تابش نور محیط نور لامپ کم و زیاد خواهد شد. مدار های بالا کاربرد فراوانی در مدراهای فتوسل لامپ های بزرگ راه ها، لامپ های خودکار سر درب منزل، تابلوهای تبلیغاتی که با فرا رسیدن شب روشن شده و صبح خاموش خواهند شد و......  دارند.

کنترل با موجPWM :

PWM مخفف واژه‌ی Pulse Width Modulation و به معنای "مدولاسیون پهنای پالس" است. همانطور كه گفتیم PWM تكنیكی برای كنترل ولتاژ خروجی است. در بسياري از موارد، ما نياز به كنترل ولتاژ بر روي پايه‌هاي خروجي ميكروكنترلر را داريم. مثلاً اگر بخواهيم سرعت موتور را كنترل كنيم، بايد ولتاژي كه بر روي موتور اعمال مي‌شود را كنترل كرد. در حقيقت سرعت موتور تقريباً تابع مستقيمي از ولتاژي است كه بر روي آن اعمال مي‌شود. يعني اگر ولتاژ كاريِ موتوري (ولتاژ استاندارد براي فعال سازي موتور كه بر روي بدنه‌ي آن نوشته مي‌شود 12 ولت باشد، با اعمال ولتاژ 6 ولت روي آن، مي‌توانيد سرعت چرخش آن(rpm) را حدوداً به نصف كاهش دهيد.

تولید موج PWM::

شکل زیر نحوه ایجاد یک موج PWM را نشان می دهد یک موج مثلثی با فرکانس ثابت دوره تناوبT که به یک سطح DC تلاقی دارد نتیجه تولید پالس PWM مطابق شکل است، دوره تناوب پالس PWM تولید شده ثابت و برابر با دوره تناوب موج مثلثی T است. برای تولید پالس PWM می توان از یک OpAMP در حالت مقایسه کننده استفاده کرد، البته می توان غیر از موج مثلثی از موج دندانه اره ای یا حتی موج سینوسی نیز بهره گرفت. آنچه که تاکنون گفته شد در واقع نوعی PWM آنالوگ محسوب می شود، البته روش دیگری برای تولید pwmوجود دارد که می توان آن را توسط میکروکنترلرها پیاده سازی کرد. اساس کار این روش زمان سنجی و استفاده از تایمر هاست. در این روش موج مثلثی یا دندانه اره ای با استفاده از شمارش تایمرها تولید می شود و مقدار DC عددی است که لحظه به لحظه با مقدار موجود در تایمر مقایسه می شود و درصورت برابر شدن دو مقدار مذکور، حالت منطقی یکی از پایه های میکروکنترلر تغییر خواهد کرد و به عبارتی دیگر موج PWM تولید می شود.

در این روش با توجه به ماهیت دیجیتال میکروکنترلر ها، سیگنال PWM تولید شده در حوزه زمان کسسته خواهد بود؛ به این معنی که برای یک سیگنال PWM که توسط یک تایمر 8 بیتی تولید می شود، تنها 256 سطح بین کمترین و بیشترین مقدار قابل دسترسی است. به همین ترتیب، در مورد یک تایمر 10 بیتی متوان 1024 سطح مختلف برای سیگنال تولید شده به دست آورد. بعنوان مثال فرض کنید که تایمری 8 بیتی داریم که با فرکانس 50KHZ شمارش می کند، تایمر ابتدا از 00 HEX تا FF Hex به صورت صعودی افزایش می یابد و به محض رسیدن به FF Hex به صورت نزولی تا 00 Hex کاهش پیدا می کند و این عمل به طور متوالی انجام می شود. با توجه به فرکانس کاری تایمر در هر 0.02 ms مقدار آن یک واحد اضافه می شود.

توجه: اگر شما این پروژه را با زبانهای برنامه نویسی و یا اینکه تراشه های میکروکنترلری دیگری مورد نیاز داشته باشید، می توانید از طریق بخش سفارش پروژه اقدام نمایید.

برنامه C برای AVR

نکته: آموزش طراحی و برنامه نویسی تراشه میکروکنترلر AVR به زبان C و توضیح خط به خط برنامه به همراه پروژه برای شما ارسال خواهد شد نمونه ای از بخش های این فایل راهنما در شکل ها آورده شده است:

راهنمای کامل و گزارشکار آماده و تایپ شده در Microsoft Office Word

 

---

(( سفارش پروژه ))

برای سفارش این برنامه با همین شکل و اجزاء و یا تغییر برنامه مورد نظر به دلخواه خود می توانید از روش های زیر اقدام نمائید، کد سفارش پروژه را ارسال کنید:

هزینه طراحی: SMS-> 0911 831 50 58

کد سفارش پروژه: 103p83

سفارش پروژه >>> Project-esisis.com/Content

---

برای ارتباط با مدیر سایت از لینکهای زیر استفاده کنید

آدرس کانال سایت در تلگرام : www.telegram.me/Electronic_iran

آیدی جهت ارتباط در تلگرام: @Electronic_iran

 

---