Slide
Slide

بحث اول - مدارهای واسط چیستند ؟
نویسنده: مسئول فنی در
۲۷ بهمن ۱۳۹۲
[ آخرین به روزرسانی در ۱۲ ارديبهشت ۱۳۹۵ ]

برای اینکه بدانیم مدارهای واسط چیست، باید نگاهی به سیستم های مختلف میکروپروسسوری اطراف خود، بیندازیم. سیستمهای اطراف ما یا وظیفه مونیتورینگ و ذخیره و مقایسه سیگنال ها را دارند. ( مانند اندازه گیری پارامترهای هواشناسی مانند دما، رطوبت، فشار، سرعت و جهت باد، میزان باران و برف - نمایشگرهای سرعت، مسافت، دما در اتومبیل - دستگاه حضور و غیاب - دستگاه نوار قلب - و... ) و یا وظیفه کنترل کمیت ها را دارند. از آنجا که سیستم های کنترلی غالباً وظیفه مونیتورینگ، ذخیره سیگنال ها را نیز به عهده دارند، نگاهی به دو سیستم کنترل آنالوگ ( که امروز کمتر استفاده می شود.) و کنترل دیجیتال می اندازیم.
ابتدا یک سیستم کنترل موقعیت آنالوگ را بررسی می کنیم.
سیستم کنترل زیر برای کنترل موقعیت آنتن در یک زاویه خاص می باشد. موقعیت مطلوب (موردنظر) به عنوان ورودی سیستم به کمک یک پتانسیومتر مدرج به سیستم داده می شود. آنتن نیز همانطور که در شکل می بینید توسط یک موتور و گیربکس به چپ و راست حرکت می کند. وضعیت فعلی آنتن به کمک یک پتانسیومتر (سنسور) که با محور آنتن کوپل شده است دائماً با مقدار ورودی مقایسه می شود. در صورت تفاوت این دو مقدار ( خطا) ، سیستم کنترل که در شکل زیر یک کنترلر PID است در جهت کاهش خطا و رسیدن به زاویه مطلوب عمل می کند. وظیفه کنترلر این است که مقدار خروجی را با سرعت و دقت به مقدار ورودی داده شده برساند. پر واضح است که خروجی کنترل کننده توان حرکت موتور را ندارد، لذا بخش درایور که یک مدار قدرت الکترونیکی می باشد، بر اساس خروجی کنترلر، توان لازم برای حرکت موتور ( جهت حرکت به چپ و راست و تغییر سرعت ) را تامین می کند.
تمامی سیستم های کنترل مدار بسته به شکل بالا عمل می کنند. سیستمهای کنترل در تمام حوزه های مهندسی، پزشکی، ترافیک، ... و حتی انسانی وجود دارند. حتی یک سماور قدیمی که دارای ترموستات است، یک سیستم کنترل محسوب می شود. شما با چرخاندن ترموستات دمای مورد نظر خود را تعیین می کنید ( هرچند ممکن است شما بر حسب سانتیگراد ندانید، وقتی ترموستات در یک نقطه واقع شود، دمای آب چقدر خواهد شد، ولی خوب می دانید که هر چه آنرا به سمت راست بیشتر بچرخانید، دمای آب سماور بیشتر خواهد شد.) در این سیستم المنت سماور محرک گرم کردن، گرم شدن آب، پروسه سیستم است و ترموستات نقش سنسور را دارد. کارخانجات و صنایع به وفور دارای سیستمهای کنترل ( لوپ های کنترلی ) هستند.
  و حال بیایید تا با یک سیستم کنترل دیجیتال آشنا شویم. سیستم زیر همان کنترل آنتن است، اما حال می خواهیم رسیدن به زاویه مطلوب را با سیستم دیجیتال پیاده سازی کنیم. واضح است که پروسس که حرکت آنتن است و موتور و درایور فرقی نمی کند. هرچند ممکن است شما بگویید از موتور و درایور دیگری استفاده کنیم. برای مثال از استپر موتور و درایور های جدیدتر، اما تفاوت اساسی سیستم های دیجیتال و آنالوگ در اینجا نیست. اجازه دهید تا من به نکات اساسی بپردازم. حتی در شکل زیر همان پتانسیومتر قبلی می تواند برای تعیین موقعیت فعلی آنتن به کار گرفته شود، در حالیکه امروزه استفاده از انکدرهای پالسی افزایشی و یا استاتیک استفاده می شود. در شکل انکدر پالسی نیز به عنوان جانشین پتانسیومتر آمده است.

اما تفاوت اصلی در سمت چپ شکل یعنی بخش کنترل کننده، مقایسه کننده و ورودی است. در سیستم دیجیتال موقعیت مطلوب را می توان با یک کی بورد و با دقت بالا به سیستم داد. برای مقایسه مقدار ورودی و خروجی نیاز به یک مقایسه کننده آنالوگ نداریم و کافیست، دو مقدار را با یک دستورالعمل به صورت نرم افزاری از هم کم کنیم. برای کنترلر نیاز به یک مدار الکترونیک برای کنترلر نداریم. کنترلر PID (یا هر روش دیگری مانند فازی)که مورد نظر ماست را با کنترل کننده دیجیتال و به روش نرم افزاری پیاده سازی می شود. تازه می توانیم مقدار ورودی، وضعیت فعلی آنتن، خطا و... روی نمایشگر ببینیم.
امروزه تقریباً در غالب صنایع، کارخانجات و دستگاه ها از کنترل دیجیتال استفاده می شود.
جایگاه مدارهای واسط در یک سیستم، بعنوان رابط بین سیستم میکروپروسسوری و محرک که شامل روش های مختلف ایجاد سیگنال برای مدارهای درایو و آشنایی با رابط های مختلف مدار قدرت می باشد. از طرف دیگر آشنایی با سنسورهای مختلف و تبدیل خروجی آن ها به کمیت های قابل استفاده در سیستم های میکروپروسسوری بخش دیگری از مدارهای واسط را تشکیل می دهد. بخش سوم مدارهای واسط، دریافت سیگنالهای کنترلی از راه دور و یا ارتباط دهی چند سیستم کنترل دیجیتال به یکدیگر است، که در این مبحث باید با روشهای ارتباط سریال آشنا شویم. سرفصل درس بر اساس این سه هدف تنظیم شده است.
دانشجویان باید توجه داشته باشند که مدارهای واسط فوق به مراتب از طراحی یک سیستم میکروپروسسوری مشکل تر و متنوع تر است. لذا بیشتر زمان اجرای پروژه به طراحی مدارهای واسط و برنامه نویسی سیستم می گذرد.

نظرات کاربران
نظری ارسال نشده است.
نظر بدهید

ایمیل شما پنهان می ماند.