پروژه طراحي تايمر ديجيتالي
چكيده:
تايمر ديجيتالي كه دراين پروژه طراحي شده است و معرفي مي گردد داراي مشخصات زير است:
– نمايش مراحل برنامه بر روي سون سگمنت (26 مرحله).
– حفظ مرحله برنامه در هنگام قطع برق با استفاده از باطري BACKUP .
– انتخاب شروع از هرمرحله برنامه با استفاده از كليدهاي PROGRAM .
– كوچك بودن حجم مدار نسبت به نمونه هاي مشابه ديجيتالي .
اصولاً تايمر براي شمارش اتفاقات بكار مي رود. و تعداد خاصي از اين اتفاقات براي ما اهميت دارد تا در اين زمانهاي خاص به يك دستگاه فرمان روشن يا خاموش بودن را بدهيم. دراصل تايمر ديجيتالي يك شمارنده است كه تعداد پالسهاي ورودي را بصورت باينري مي شمارد و اگر ما از ميان اين اعداد موردنظر خودمان را به وسيله يك ديكودر، ديكودر كنيم، به راحتي مي توانيم به تعدادي خروجي فرمان دهيم.
مقدمه:
درعصري كه ما در آن زندگي مي كنيم، علم الكترونيك يكي از اساسي ترين و كاربردي ترين علومي است كه در تكنولوژي پيشرفته امروزه نقش مهمي را ايفا مي كند.
الكترونيك ديجينتال يكي از شاخه هاي علم الكترونيك است كه منطق زيباي آن انسان را مجذوب خود مي كند.
امروزه اكثر سيستمهاي الكترونيكي به سمت ديجيتال سوق پيدا كرده است و اين امر به علت مزاياي زيادي است كه سيستمهاي ديجيتال نسبت به مدارهاي آنالوگ دارند.
مداري كه ادر اين پروژه معرفي مي گردد يك مدار فرمان ميكرويي است كه به منظور جايگزيني براي نمونه مكانيكي آن طراحي گرديده است.
براي طراحي و ساخت يك تايمر ماشين لباسشويي، قبل از هرچيز بايد ماشين لباسشويي، طرزكار و همچنين عملكرد قسمتهاي مختلف آن را بشناسيم. براي اين منظور در ابتدات به شرح قسمتهاي مختلف آن مي پردازيم:
اجزاي زير قسمتهاي مختلف يك ماشين لباسشويي را تشكيل مي دهند:
موتور ، پمپ تخليه، المنت گرمكن، شيربرقي، اتوماتيك دما، هيدرو سوئيچ و تايمر.
اگر بخواهيم عملكرد ماشين لباسشويي را بطور خلاصه بيان كنيم، به اين صورت است كه ابتدا شيرآب (شيربرقي) بازشده و آب مخزن را پر مي كند. سپس درصورت نياز، گرمكن آب مخزن را به گرماي مجاز مي رساند. سپس موتور شروع به چرخاندن لباسهاي كثيف مي كند. سپس پمپ، آب كثيف را از مخزن به بيرون از ماشين پمپ مي كند. اين سلسله عمليات ادامه دارد تا در انتها ماشين بطوراتوماتيك خاموش شده و متصدي دستگاه مي تواند لباسهاي شسته شده را از دستگاه خارج كند. فرمان تمام اجزاي فوق را تايمر مي دهد. براي آشنايي با تايمر مكانيكي، مختصري درمورد آن توضيح مي دهيم:
اين تايمر به ا ين صورت عمل مي كند كه يك موتور الكتريكي كوچك، يك محور را توسط چرخ دنده هايي مي چرخاند و اين محور يك سري ديسك هاي پلاستيكي هم محور را مي چرخاند. اين ديسك ها بر روي خود داراي برجستگي هايي است و برروي اين برجستگي ها زائده هايي قرار مي گيرند كه با چرخيدن ديسك، اين زائده ها بالا و پايين رفته و پلاتين هايي را بازوبسته مي كنند. و اين پلاتين ها نيز به نوبه خود يك سري اتصال هاي الكتريكي قطع و وصل مي شوند كه مي توانند به عنوان فرمان هاي الكتريكي قسمتهاي مختلف لباسشويي به كار روند. شكل زير نحوه عملكرد اين نوع تايمر را نشان مي دهد:
تايمرهاي مكانيكي داراي عيوب و مزايايي هستند كه در زير به آنها اشاره مي شود:
بسيارگران هستند، استفاده از اين نوع تايمر باعث پيچيدگي سيم كشي داخل ماشين لباسشويي مي شود، بر اثر كاركرد پلاتين هاي آن اكسيده شده و به خوبي عمل نمي كند.
از مزيتهاي مهم تايمر مكانيكي مي توان نويزپذير نبودن آن را نام برد. قبل از تشريح مدار تايمرديجيتالي و عملكرد آن، ابتدا كمي درمورد دو عنصر هيدروسوئيچ و اتوماتيك دما كه درتمام ماشين هاي لباسشويي وجود دارد (وكمتر در دستگاههاي الكتريكي ديده مي شود) توضيح مي دهيم:
تايمرهاي لباسشويي يك سري مشخصات عمومي دارند كه براي همه انواع آن صادق است.
اين مشخصات به قرار زير است:
– نشان د ادن مرحله برنامه در هرلحظه.
– حفظ مرحله برنامه درهنگام قطع برق.
– انتخاب شروع برنامه از هرمرحله دلخواه.
– خاموش كردن لباسشويي پس از اتمام به صورت اتوماتيك.
هيدروسوئيچ كه مخفف سوئيچ هيدروليكي است يك عنصر مكانيكي است كه پربودن يا خالي بودن مخزن لباسشويي از آب را، تشخيص مي دهد.
اين عنصر از يك مخزن كوچك تشكيل شده كه داخل آن يك ديافراگم قراردارد. اين مخزن داراي يك ورودي هوا است. وقتي هوا تحت فشار معيني به داخل آن برسد، ديافراگم به جلو حركت كرده و يك اتصال الكتريكي را قطع و يا وصل مي كند.
علت استفاده از هيدروسوئيچ در ماشين لباسشويي يكي به اين دليل است كه وقتي شيربرقي آب را بازكرده وآب وارد مخزن لباسشويي مي شود، پس از رسيدن حجم آب بيش از حد مجاز وارد مخزن شود.
دليل ديگر استفاده از هيدروسوئيچ، وابسته نبودن حجم آب پرشده درون مخزن، به فشار آب ورودي است. اتوماتيك دما هم يك نوع ترموستات الكتريكي است كه با قطع و وصل به موقع المنت گرمكن، دماي آب مخزن لباسشويي را طبق انتخاب ما ثابت نگه مي دارد.
مدارتغذيه:
درشكل نماي كلي از مدار تغذيه به كار برده شده در اين پروژه را نشان مي دهيم. كه آن را به اختصار شرح مي دهيم.
باتري V1 ولتاژ كمتري نسبت به V2 دارد پس D2 هدايت كرده و روشن است و D1 خاموش است. ما دراينجا از رگولاتور (7805) استفاده كرده ايم كه ولتاژ ورودي آن بين 6 تا 10 و كاهنده مي باشد كه 5 ولت خروجي دارد.
در اينجا به خاطر رسيدن به 5 ولت از Ic(7805) استفاده مي كنيم.
مدار داخلي (7805):
يك مدار كلكتور مشترك است كه تقويت ولتاژ ندارد و تقويت جريان دارد.
علت استفاده از ديود D1 در مدار تغذيه:
اگر D1 در مدار نباشد باتري 9 ولت هميشه در مدار است اما ا گر D1 در مدار باشد وقتي باتري 9 ولت وارد مدار مي شود كه ولتاژ تغذيه شهر قطع شود.
علت استفاده از D2: براي اينكه ولتاژي از باتري به منبع تغذيه نرود.
مدار تشخيص قطع و وصل بودن برق شهر:
1- نحوه قرارگرفتن پايه هاي رگولاتور به صورت زيراست:
2- مقاومتهاي باياس ترانزيستور با مقادير مشخص شده به كار رفته اند.
3- علت استفاده از خازن C1 : يك صافي است، براي اينكه روي ميكرو پارازيت نيافتد.
اين مدار به منظور رساندن پيامي به ميكرو در مدار قرارداده شده تا ميكرو را از وضعيت برق شهر مطلع كند .
اين مدار يك ولتاژ نمونه از منبع تغذيه اصلي دريافت كرده و اگر جريان برق شهر برقرار باشد خروجي اين مدار صفر و در غيراين صورت خروجي مدار 1 مي باشد. كه ميكرو از روي اين اختلاف ولتاژ به بودن يا نبودن برق شهر پي مي برد.
اين مدار تغذيه داراي يك مدار فرمان است كه اين مدار فرمان به ميكرو متصل مي باشد. تا زماني كه برق شهر رفت، به ميكرو فرمان دهد كه تمام خروجي ها را خاموش كند.
اين مدار تغذيه 2 ورودي دارد كه درحالت seven segment دستگاه خاموش ميشود ، و ميكرو به حالت استندباي مي رود.
«مدار قدرت»
اين مدار ، مدار اپتو كوپلر (باياس تراياك) است .
اپتوكوپلرها براي ايزوله كردن مدار فرمان از مدار قدرت بكار مي روند به اين ترتيب كه فرمان گيت تراياك توسط يك LED به آن اعمال مي شود. بين LED و تراياك هيچ پايه مشتركي وجود ندارد.
درصورت مستقيم وصل كردن مدار فرمان به مدار قدرت علاوه براين اشكالات نويز باعث برق دار شدن مدار فرمان مي شود.
براي برطرف كردن اين اشكال 2 راه وجود دارد. 1- استفاده از ترانس پالس 2- اپتو كوپلر در روش ترانس پالس، به وسيله يك ترانس پالس مدار فرمان از قدرت جدا مي شود.
به اين ترتيب كه با اعمال پالس ازطرف مدارفرمان در سر ديگر ترانس پالس يك پالس مربعي ايجاد مي شود كه ازآن مي توان براي فرمان دادن مدارات قدرت استفاده كرد.
1- ترانزيستور: از خروجي ميكرو جريان كمي مي گذرد به خاطر تقويت جريان براي رسيدن به ورودي opto IC IC استفاده مي شود.
* مدار پيشنهادي براي راه اندازي ترياك IC(opto copler) توسط اپتوكوپلر
«مدار سنسور آب»:
در اين مدار از زوج دارلينگتون استفاده شده براي اينكه ضريب تقويت بالا رود. براي سنس كردن سطح آب مي توان از مدار زير استفاده كرد به اين ترتيب كه چون آب عنصر خالص نيست پس داراي مقاومتي مي باشد.كه حدود 300k است .
در شرايط عادي وقتي0 كه بين 2 پايه قطع ما هيچ مقاومتي وجود ندارد ترانزيستور Q1 و Q2 كه به صورت زوج دارلينگتون براي بالابردن ضريب تقويت بسته شده و درحالت قطع مي باشد. در اين حالت خروجي مدار يك 1 مي باشد اما اگر مقاومتي بين دوپايه قطع قرارگيرد: ترانزيستورهاي Q1 و Q2 به حالت اشباع رفته در اين حالت ولتاژ خروجي مدار صفر مي شود.
مقاومت R1 به منظور حفاظت ترانزيستورها از اتصال كوتاه دوسر سنسور به كاربرده شده، به اين ترتيب كه اگر اين مقاومت در مدار نباشد هنگام اتصال كوتاه شدن دوسر سنسور تمام ولتاژ دوسر بيس– امتير ترانزيستورها خواهد افتاد كه موجب سوختن و از بين رفتن آنها مي شود.
مقاومت R2 به منظور باياس ترانزيستورها و كنترل حساسيت مدار به كار رفته است به اين ترتيب كه هرچقدر مقدار مقاومت R2 بيشتر باشد حساسيت مدار بيشتر شده و برعكس.