درعصری که ما در آن زندگی میکنیم ، علم الکترونیک یکی از اساسی ترین و کاربردی ترین عملومی است که در تکنولوژی پیشرفته امروزه نقش مهمی را ایفا میکند.
الکتورنیک دیجینتال یکی از شاخه های علم الکترونیک است که منطق زیبای آن انسان را مجذوب خود میکند .
امروزه اکثر سیستمهای الکترونیکی به سمت دیجیتال سوق پیدا کرده است و این امر به علت مزایای زیادی اتس که سیستم های دیجییتال نسبت بهخ مدار های آنالوگ دارند .
مداری که ادر این پروژه معرف میگردد یک مدار فرمان میکروبی است که به منظور جایگزینی برای نمونه مکانیکی آن طراحی گردیده است .
برای طراحی و ساخت یک تایمر ماشین لباسشویی ، قبل از هرچیز باید ماشین لباسشویی ، طرزکار و همچنین عملکرد قسمتهای مختلف آن را بشناسیم . برای این منظور در ابتدات به شرح قسمتهای مختلف آن میپردازیم :
اجزای زیر قسمتهای مختلف یک ماشین لباسشویی را تشکیل میدهند:
موتور ، پمپ تخلیه ، المنت گرمکن ، شیربرقی ، اتوماتیک دما ، هیدرو سوئیچ و تایمر .
اگر بخواهیم عملکرد ماشین لباسشویی را بطور خلاصه بیان کنیم ، به این صورت است که ابتدا شیرآب (شیربرقی) بازشده و آب مخزن را پر میکند . سپس درصورت نیاز ، گرمکن آب مخزن را به گرمای مجاز میرساند . سپس موتور شروع به چرخاندن لباسهای کثیف میکند . سپس پمپ ، آب کثیف را از مخزن به بیرون از ماشین پمپ میکند . این سلسله عملیات ادامه دارد تا در انتها مشاین بطوراتوماتیک خاموش شده و متصدی دستگاه میتواند لباسهای شسته شده را از دستگاه خارج کند . فرمان تمام اجزاری فوق را تایمر میدهد . برای آشنایی با تایمر مکانیکی ، مختصری درمورد آن توضیح میدهیم :
این تایمر به ا ین صورت عمل میکند که یک موتور الکتریکی کوچک ، یک محور را توسط چرخ دنده هایی میچرخاند و این محور یک سری دیسک های پلاستیکی هم محور ار میچرخاند . این دیسک ها بر روی خود دارای برجستگی هایی است و برروی این برجستگی ها زائده هایی قرار میگیرند که با چرخیدن دیسک ، این زائده ها بالا و پایین رفتئه و پلاتین هایی را بازوبسته میکنند . و این پلاتین ها نیز به نوبه خود یک سری اتصال های الکتریکی قطع و وصل میشوند که میتوانند به عنوان فرمان های الکتریکی قسمتهای مختلف لباسشویی به کار روند . شکل زیر نحوده عملکرد این نوع تایمر را نشان میدهد :
تایمرهای مکانیکی دارای عیوب و مزایایی هستند که در زیر به آنها اشاره میشود :
بسیار گران هستند ، استفاده از این نوع تایمر باعث پیچیدگی سیم کشی داخحل ماشین لباسشویی میشود ، بر اثر کارکرد پلاتین های آن اکسیده شده و به خوبی عمل نیمکند .
از مزینتهای مهم تایمر مکانیکی میتوان نویزپذیر نبودن آن را نام برد . قبل از تشریح مدار تایم ردیجیتالی و عملکرد آن ، ابتدا کمی درمورد دو عنصر هیدروسوئیچ و اتوماتیک دما که درتمام ماشین های لباسشویی وجود دارد (وکمتر در دستگاههای الکتریکی دیده میشود) توضیح میدهیم :
تایمرهای لباسشویی یک سری مشخصات عمومی دارند که برای همه انواع آن صادق است .
این مشخصات به قرار زیر است :
- نشان د ادن مرحله برنامه در هرلحظه .
- حفظ مرحله برنامه درهنگام قطع برق .
- انتخاب شروع برنامه از هرمرحله دلخواه .
- خاموش کردن لباسشویی پس از اتمام به صورت اتوماتیک .
هیدروسوئیچ که مخفف سوئیچ هیدرولیکی است یک عنصر مکانیکی است که پربودن یا خالی بودن مخزن لباسشویی از آب را ، تشخیص میدهد .
این عنصر از کی مخزن کوچک تشکیل شده که داخل آن یک دیافراگم قراردارد . این مخزن دارای یک ورودی هوا است . وقتی هوا تحت فشار معینی به داخل آن برسد ، دیافراگم به جلو حرکت کرده و یک اتصال الکتریک را قطع و یا وصل میکند .
علت استفاده از هیدروسوئیچ در ماشین لباسشویی یکی به این دلیل است که وقتی شیربرقی آب را بازکرده وآب وارد مخزن لباسشویی میشود ، پس از رسیدن حجم آب بیش از حد مجاز وارد مخزن شود .
دلیل دیگر استفاده از هیدروسوئیچ ، وابسته نبودن حجم آب پرشده درون مخزن ، به فشار آب ورودی است . اتوماتیک دما هم یک نوع ترموستات الکتریکی است که با قطع و وصل به موقع المنت گرمکن ، دمای آب مخزن لباسشویی را طبق انتخاب ما ثابت نگه میدارد .
با این توضیحات راجع به قسمتهای مختلف ماشین لباسشویی ، به عملکرد مدار تایمر میپردازیم .
تایمر دیجیتالی که دراین پروژه طراحی شده است و معرفی میگردد دارای مشخصات زیر است :
- نمایش مراحل برنامه بر روی سون سگمنت (26 مرحله).
- حفظ مرحله برنامه در هنگام قطع برق با استفاده از باطری BACKUP .
- انتخاب شروع از هرمرحله برنامه با استفاده از کلیدهای PROGRAM .
- کوچک بودن حجم مدار نسبت به نمونه های مشابه دیجیتالی .
اصولا تایمر برای شمارش اتفاقات بکار میرود . و تعداد خاصی از این اتفاقات برای ما اهمیت دارد تا در این زمانهای خاص به یک دستگاه فرمان روشن یا خاموش بودن را بدهیم . دراصل تایمر دیجیتالی یک شمارنده است که تعداد پالسهای ورودی را بصورت باینری میشمارد و اگر ما از میان این اعداد موردنظر خودمان را به وسیله یک دیکودر ، دیکود کنیم ، به راحتی میتوانیم به تعدادی خروجی فرمان دهیم .
زمانی که ما برای کنترل یک لباسشویی نیاز داریم در حدود 1.8 ساعت است و این مقدار برابر 6735 ثانیه خواهد بود . اگر فرکانس پالسهای اعمال شده به شمارنده را 1HZ درنظر بگیریم ما به یک شمارنده 13 بیتی نیاز خواهیم داشت (8192 = 2)13 .
برای دیکود کردن این عدد 13 بیتی از یک ایپرام 2764 که مقدار حافظه آن 8 KB است استفاده میکنیم .
به این معنی که از خطوط آدرس به عنوان ورودی دیکودر و از خطوط DATA به عنوان خروجی استفاده مینماییم . حال با برنامه ریزی مناسب EPROM میتوانیم در هرزمان خروجی ها را صفر یا یک کنیم . چون EPROM دارای هشت خط DATA است ، میتوانیم هشت خروجی را همزمان کنترل نماییم . در واقع ما به وسیله EPROM یک دیکودر خاص ساخته ایم .
اگر یک نوسان ساز یک هرتز به CLOCK شمارنده اعمال کنیم ، خروجی تایمر ما با سرعت 1HZ عوض خواهد شد و این سرعت تغییرات خروجی ، به ما قدرت مانور زیادی برای کنترل خروجی میدهد . برای مثال اگر بخواهیم خروجی D5 به مدت 20 دقیقه فعال شود ، کافی است 1200 محل از EPROM را پشت سرهم عدد باینری (20 HEX) 00100000 را قرار دهیم .
برای نوشتن برنامه لباسشویی بر روی EPROM ابتدا باید زمانبندی برنامه لباسشویی را بدانیم .
یعنی بدانیم که درچه لحظاتی باید چه خروجی هایی فعال یا غیرفعال شوند .
برای مثال نمودار زیر را درنظر میگیریم .
درفاصله زمانی t0 و t1 خروجیهای a1 و a3 فعال هستند . درفاصله زمانی t2,t1 خروجی های a3,a2 فعال هستند . درفاصله زمانی t3,t2 خروجی a3 فعال است .
موادتغذیه :
شکل زیر نمای کلی از مدار تغذیه به کاربده شده در این پروژه را نشان میدهد . که آن را به اختصار شرح میدهیم .
}6cm
باتری V1 ولتاژ کمتری نسبت به V2 دارد پس D2 هدایت کرده و روشن است و D1 خاموش است . ما دراینجا از رگولاتور (7805) استفاده کرده ایم که ولتاژ ورودی آن بین 6 تا 10 و کاهنده میباشد که 5 ولت خروجی دارد .
ما به خاطر رسیدن به 5 ولت از Ic(7805) استفاده میکنیم .
مدار داخلی (7805) :
}4cm
یک مدار کلکتور مشترک است که تقویت ولتاژ ندارد و تقویت جریان دارد .
علت استفاده از دیود D1 در مواد تغذیه :
اگر D1 در مدار نباشد باتری 9 ولت همیشه در مدار است اما ا گر D1 در مدار باشد وقتی باتری 9 ولت وارد مدار میشود که ولتاژ تغذیه شهر قطع شود .
علت استفاده از D2 : برای اینکه ولتاژی از باتری به منبع تغذیه نرود .
مدار تشخیص قطع و وصل بودن برق شهر :
1- نحوه قرارگرفتن پایه های دگولاتور به صورت زیراست :
2- مقاومتهای بایاس ترانزیستور با مقادیر مشخص شده به کار رفته اند .
3- علت استفاده از خازن C1 : یک صافی است ، برای اینکه روی میکرو پارازیت نیافتد.
}6cm
شکل
این مدار به منظور رساندن پیامی به میکرو در مدار قرارداده شده تا میکرو را از وضعیت برق شهر مطلع کند .
این مدار یک ولتاژ نمونه از منبع تغذیه اصلی دریافت کرده و اگر جریان برق شهر برقرار باشد خورچی این مدار صفر و در غیراین صورت خحروجی مدار 1 میباشد . که میکرو از روی این اختلاف ولتاژ به بودن یا نبودن برق شهر پی میبرد .
این مدار تغذیه دارای یک مدار فرمان است که این مدار فرمان به میکرو متصل میباشد . تا زمانی که برق شهر رفت ، به میکرو فرمان دهد که تمام خروجی ها را خاموش کند .
این مدار تغذیه 2 ورودی دارد که درحالت seven segment دستگاه خاموش میشود ، و میکرو به حالت استندبای میرود .
«مدار قدرت»
این مدار ، مدار اپتو کوپلر (بایاس ترایک) است .
اپتوکوپلرها برای ایزوله کردن مدار فرمان از مدار قدرت بکار میروند به این ترتیب که فرمان گیت ترایاک توسط یک LEO به آن اعمال میشود . بین LEO و ترایاک هیچ پایه مشترکی وجود ندارد .
درصورت مستقیم وصل کردن مدار فرمان به مدار قدرت علاوه براین اشکالات نویز باعث برق دار شدن مدار فرمان میشود .
برای برطرف کردن این اشکال 2 راه وجود دارد . 1- استفاده از ترانس پالس * 2- اپتو کوپلر * در روش ترانس پالس ، به وسیله یک ترانس پالس مدار فرمان از قدرت جدا میشود .
به این ترتیب که با اعمال پالس ازطرف مدارفرمان در سر دیگر ترانس پالس یک پالس مربعی ایجاد میشود که ازآن میتوان برای فرمان دادن مدارات قدرت استفاده کرد .
1- ترانزیستور : از خروجی میکرو جریان کمی میگذرد به خطر تقویت جریان برای رسیدن به ورودی opto IC استفاده میشود .
* مدار پیشنهادی برای راه اندازی تریاک IC(opto copler) توسط اپتوکوپلر
مدار سنسور آب :
در این مدار از زوج دارلینگتون استفاده شده برای اینکه ضریب تقویت بالا رود . برای سنس کردن سطح آب میتوان از مدار زیر استفاده کرد به این ترتیب که چون آب عنصر خالص نیست پس دارای مقاومتی میباشد .که حدود 300ki است .