كل جهاز إلكتروني نستخدمه في حياتنا اليومية مصمم بالكهرباء و مشاريع الإلكترونيات الدوائر. هذه الكهربائية وإلكترونياتيمكن تصميم الدوائر باستخدام تقنيات مختلفة مثل الفراغأنابيبالتكنولوجيا ، تكنولوجيا الترانزستور ، الدوائر المتكاملة أو تكنولوجيا IC ، تكنولوجيا المعالجات الدقيقة ، ومتحكمتقنية. يمكن تنفيذ هذه التقنيات باستخدام مكونات كهربائية وإلكترونية منفصلة ، ودوائر متكاملة ، ومعالجات دقيقة ، ووحدات تحكم دقيقة. في هذه المقالة ، سنناقش أفضل تقنية للأنظمة المدمجة بين تقنيات IC وتقنية IC المتقدمة مثل تقنية IC المتحكم الدقيق. ولكن ، في المقام الأول قبل المضي قدمًا ، يجب أن نعرف ما هي تقنية IC ومتحكمتكنولوجيا IC.

تقنيات الأنظمة المدمجة

تقنية IC

في الأيام السابقة ، تم تصميم أجهزة النظام المدمجة باستخدام أنابيب مفرغة ستكون أكبر حجماً وأكثر تكلفة. طور جون باردين ووالتر براتين أول ترانزستور بتلامس نقطي في مختبرات بيل في عام 1947. ثم قلل اختراع الترانزستورات واستبدلباهظة الثمن ضخمةأنابيب مفرغة فيأجهزة الكمبيوترتصميمات. في وقت لاحق ،الترانزستوراتقلل الاستخدام من حجم الدوائر ، لأن هذه الترانزستورات أقل حجمًا واقتصادية وأسرع في الأداء وموثوقة وتستهلك طاقة أقل. الدوائريبنيباستخدام الترانزستورات وغيرها مكونات إلكترونية منفصلة تسمى الدوائر المنفصلة.

تقنية IC

“مجموع المنتجات من جدول الحقيقة ”

تم إجراء تغيير ثوري في التصميم الكهربائية وإلكترونياتالدوائر وأجهزة الكمبيوتر مع اختراع الدوائر المتكاملة أو تكنولوجيا IC. الدوائر المتكاملة صغيرة الحجم للغاية ، وموثوقة للغاية ، وأكثر اقتصادا ، وسهلة الاستخدام للغاية. تم تقديم مفهوم تقنية IC في عام 1958 ، وصغرت تقنية IC هذه الكثير من الأدوات الكهربائية والإلكترونية مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر والعديد من الأجهزة الأخرى. يمكن تعريف الدائرة المتكاملة بأنها أتعيينمن الدوائر الإلكترونية المدمجة على لوحة صغيرة من مادة أشباه الموصلات ، تسمى عادةً رقاقة السيليكون. يمكن أن يكون كل IC مضغوطًا جدًا ، ويحتوي على عدة مليارات من الترانزستورات ومكونات أخرى في مساحة صغيرة جدًا.

أجيال من تكنولوجيا IC

هناك أجيال مختلفة من الدوائر المتكاملة ، مصنفة على أساسعددمن الترانزستورات تستخدم في رقائق الدوائر المتكاملة. هي: تكامل صغير الحجم (SSI) ، دوائر متكاملة تحتوي على عدد قليل من عشرات الترانزستورات. شهدت الستينيات تكاملًا متوسط الحجم (MSI) ، رقائق دارة متكاملة تحتوي على مئات الترانزستورات. فيالسبعينيات كانت كبيرةتكامل النطاق (LSI) ، حيث يتم دمج عشرات الآلاف من الترانزستورات في كل شريحة. في الثمانينيات كان هناك تكامل واسع النطاق (VLSI) ، حيث تم دمج مئات الآلاف من الترانزستورات في كل شريحة. علاوة على ذلك ، يتم تطوير تكامل واسع النطاق (ULSI) ، ودمج أكثر من مليون ترانزستور لكل شريحة ، وتكامل مقياس الرقاقة (WSI) ، ونظام على شريحة (SOC) ، ودوائر متكاملة ثلاثية الأبعاد (3D-IC). الدوائر المتكاملة مثل 555timer IC ، 741 مضخمات تشغيلية ، CMOS ، NMOS ، تقنية BICMOS ، وما إلى ذلك ، تعتبر أمثلة عملية لتقنية IC.

أنواع المرحلية

هناك مختلف أنواع الدوائر المتكاملة مثل ADC و DAC ومكبرات الصوت و ICs لإدارة الطاقة و ICs على مدار الساعة والمؤقت و ICs للواجهة المستخدمةبالنسبةمختلف تطبيقات الأنظمة المضمنة.

تطبيق تكنولوجيا IC

وحدة تحكم الشحن بالطاقة الشمسية باستخدام تقنية IC بواسطة Edgefxkits.com

لا-متحكمقائم على تحكم شحن الطاقة الشمسية المشروع هو تطبيق بسيط لتكنولوجيا IC. في هذا المشروع ، يتم تحقيق آلية الشحن الخاضعة للرقابة لتجنب الشحن ،على تهمة، وظروف التفريغ العميق دون استخداممتحكم. مجموعه من مكبرات الصوت التنفيذية يستخدمكمقارنات لجهد لوحة المراقبة ، وتحميل التياربشكل متواصل. تستخدم المصابيح الخضراء والحمراء للإشارة. تُستخدم مصابيح LED الخضراء للإشارة إلى حالة البطارية المشحونة بالكامل ويتم الإشارة إلى ظروف الشحن أو التحميل الزائد أو التفريغ العميق بواسطة مصابيح LED حمراء.

“كيفية صنع مسدس الصعق ببطارية 9 فولت ”

دائرة تحكم شحن الطاقة الشمسية باستخدام IC

دائرة تحكم شحن الطاقة الشمسية باستخدام تقنية IC بواسطة Edgefxkits.com

تبديل أشباه الموصلات الكهربائية MOSFETيستخدم لقطعحمل، إذا كانت المصابيح الحمراء تشير إلى انخفاض البطارية أو حالة الحمل الزائد. إذا المصابيح الخضراءتشيرحالة مشحونة بالكاملالبطارية، ثم يتم تجاوز الطاقة الشمسية إلى حمل وهمي في الدائرة باستخدام الترانزستور. وبالتالي ، فإن البطارية محميةشكلعلى الشحن. يمكن تحسين هذا المشروع بشكل أكبر باستخدام ملف مودم GSM ومتحكملتحقيق النظام الشمسي للاتصالات وغرفة التحكم لمراقبة حالةالنظام.

متحكمIC

المتحكم الدقيق عبارة عن دائرة متكاملة متطورة أو دائرة متكاملة مدمجة مع أجهزة طرفية إضافية. تطوير واستخدام الأنظمة المضمنة' التطبيقات بازديادمع التقدم في تقنيات IC مثل تقنية المعالجات الدقيقة ، ومتحكمتقنية. عيوب تقنية الترانزستور ، تقلصت تقنية IC مع تقنيات IC المتقدمة والمعالجات الدقيقة وتكنولوجيا الميكروكونترولر. يدمج المعالج الدقيق وظائف وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر (CPU) في دائرة واحدة أو عدة دوائر متكاملة. أكونicrocontrollerيمكن التعامل مع الوحدة على أنها أكمبيوتر صغيرفي دائرة متكاملة واحدة تتكون من وحدة معالجة مركزية صغيرة ، ومذبذب بلوري ، ومؤقتات ، ومراقب ، وإدخال / إخراج تناظري. هناك أنواع مختلفة من السجلات والمقاطعات المستخدمة لبعض المهام المحددة.ميكروكنترولرهي من أنواع مختلفة مثل متحكم AVR ، متحكم PIC ، وما إلى ذلك. لكن عادة 8051متحكم يستخدم IC لمعظم تطبيقات الأنظمة المضمنة.

8051 متحكم

إذا استخدمنا تقنية IC ، فستكون هناك حاجة إلى أعداد متعددة من المكونات المنفصلة لأداء بعض المهام في الأنظمة المدمجة. إذا استخدمنا تقنية IC المتقدمة مثلمتحكمالتكنولوجيا ، فبمجرد كتابة بضعة سطور برمجة بسيطة يمكننا أداء مهام متعددة. وهكذا ، فإنعددمن المكونات المنفصلة ، يمكن تقليل حجم الدوائر والتعقيد والتكلفة في الأنظمة المضمنة باستخداممتحكمتقنية.

تطبيق تكنولوجيا الميكروكونترولر

تحكم شحن الطاقة الشمسية باستخدام متحكم هو أ تطبيق نموذجي متحكم متقدمة ICتقنية. للاستفادة من الطاقة الشمسية بكفاءة ، الإضاءة التي تعمل بالطاقة الشمسيةبما في ذلكتُستخدم الفوانيس الشمسية وأضواء الشوارع بالطاقة الشمسية وأنظمة إضاءة المنازل والحدائق بالطاقة الشمسية في المناطق الريفية والحضرية. يتكون نظام الطاقة الشمسية بشكل أساسي من أربعة أقسام رئيسيةعناصر: الكهروضوئيةوحدة ، بطارية قابلة لإعادة الشحن ، الحمل ، ووحدة تحكم الشحن بالطاقة الشمسية.

جهاز التحكم في شحن الطاقة الشمسية باستخدام تقنية متحكم دقيق

“العلاقة بين الطول الموجي والدورة ”

رسم تخطيطي لنظام الطاقة الشمسية باستخدام أربع كتل رئيسيةمتحكمتظهر التكنولوجيا في الشكل. من بين هذه المكونات الأربعة ، ضع في اعتبارك جهاز التحكم بالشحن الشمسي باستخدام متحكم دقيق يلعب دورًا رئيسيًا في زيادة الأداء العام لنظام الطاقة الشمسية. مكونات الأجهزة المستخدمة لدائرة تحكم الشحن بالطاقة الشمسيةهي AT89C2051متحكم، المسلسل ADC0831 ، منظم الجهد IC7805 ، تبديل أشباه موصلات الطاقة MOSFET ، شاشة LCD ، بطارية قابلة لإعادة الشحن ، التحكم في الشحن ، مستشعر الغسق حتى الفجر ، والتحكم في الحمل.

بطاريةيستخدم لتوفير إمدادات خاضعة للتنظيم بجهد 5 فولت تيار مستمر لتشغيلمتحكميستخدم لمراقبة جهد البطارية باستخدام ADC.الجهدمن 0V-20V يتم تصغيره إلى V-5V باستخدام مقسم محتمل بترتيب المقاوم المصنوع عند الطرف 2 من ADC ويتم عرض هذه القيم على شاشة LCD. باستخدام تقنية تنظيم موازية ، يُسمح لتيار الشحن بالتدفق إلىالبطاريةويتوقف عن شحن البطارية إذا كانت البطارية مشحونة بالكامل. استنادًا إلى إشارات الإدخال المستلمة من مستشعر الغسق حتى الفجر ، فإنمتحكميقوم بتبديل الشحن أو ترحيل الحمل. العرض شاشات الكريستال السائليقودهامتحكملعرض رسالة الشحن.

دائرة تحكم شحن الطاقة الشمسية باستخدام تقنية متحكم دقيق

إذا كانالبطاريةمشحونة بالكامل (يصل إلى14V) ، إذنتناوبيتم تنشيطه من خلال MOSFET لمقاطعة الشحن. ثم سيبدأ مؤقت 5 دقائقبواسطة متحكموتعرض شاشة LCD الرسالة كبطارية ممتلئة. إذا انقضى هذا المؤقت ، فحينئذٍالبطاريةيتم إعادة توصيله باللوحة الشمسية عن طريق مرحل وبالتالي يتم نبض تيار الشحن الشمسي طالماالجهد الشمسيحاضر. إذا كانجهد الألواح الشمسيةيقع أدناه الجهد زينر ديودمن الغسق حتى الفجر ، ثممتحكميستقبل إشارة من الغسق إلى مستشعر الفجر ، ثم ينشط الحمل من خلال MOSFET ويتم عرض رسالة التحميل على شاشة LCD. لوالجهد االكهربىأقل من 10V من الغسق إلى مستشعر الفجر ، ثممتحكميوقف الحمل من خلالموسفيت.

أفضل تقنية للأنظمة المدمجة

في هذه المقالة ، كانت تقنية IC ومتحكمتقنية IC مع أمثلتها ،أنواعوعملية تطبيقمتحكم وتكنولوجيا IC في تطبيقات الأنظمة المضمنة تمت مناقشتها في سطور. جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية الذي تمت مناقشته أعلاه مع تقنية IC السابقة وتقنية IC المتقدمة مثلمتحكمتُظهر تقنية IC الاختلافات بين كلا التقنيتين. ويظهر أيضًا أن كلا التقنيتين ما زالتا تستخدمان بناءً على المتطلبات. تتمتع كلتا التقنيتين ببعض المزايا والعيوب أثناء استخدامها للأنظمة المدمجة.

قللت تقنية IC من حجم الدوائر مقارنة بحجم الدائرة المبنية باستخدام مكونات منفصلة. متقدممتحكمتقلل تقنية IC من حجم الدوائر عن طريق استبدال العديد من الدوائر المتكاملة في الدائرة بدائرة واحدةمتحكم IC. وبالتالي ، فإن تكلفة الدوائر المزودة بتقنية IC أقل من تكلفة التقنية المنفصلة أو الترانزستور.متحكمتكلفة الدوائر التكنولوجية IC أقل ، مقارنة بتكلفة الدوائر المصممة بتقنية IC. وبالمثل ، بالنسبة لعدد من المعلمات ، فإن ملفمتحكميفضل استخدام التكنولوجيا للأنظمة المدمجة مقارنة بتقنية IC والمكونات المنفصلة أو تقنية الترانزستور.

تطبيقات الأنظمة المضمنة باستخدام تقنيات مختلفة

شكلعروض تطبيقات الأنظمة المضمنة مصممة بتقنيات مختلفة. بالنسبة لبعض التطبيقات المحددة للأنظمة المدمجة ، يفضل استخدام تقنية IC منمتحكمتقنية. لكن معظم تطبيقات الأنظمة المضمنة تستخدممتحكمالتكنولوجيا ، حيث أنها أكثر تقدمًا ولها مزايا أكثر مقارنة بتقنية IC. علاوة على ذلك ، سيتم توفير المساعدة الفنية لك من تقنيات Edgefx في الاختيارتقنية خاصةمن اجلك عمل مشروع أكاديمي بناءً على اهتمامك بالأنظمة المدمجة.