docתיאור מלבנים תרשים
download 
Report Transcription
תיאור מלבנים תרשים
פרויקטון יא – בקרת טמפרטורת חדר
תיאור
מטרת המערכת לווסת את הטמפרטורה בחדר כך שלא תעלה על סף מסוים .המערכת
מודדת את הטמפרטורה בתוך חדר באמצעות חיישן טמפרטורה ומעבירה את הערך
הספרתי של המדידה אל ערוץ נתונים במפתח המדפסת .תוכנית בשפת Cבודקת את ערך
הטמפרטורה ועל סמך תוצאת המדידה מחליטה על הפעלת מאוורר )מנוע( דרך ערוץ
הבקרה במפתח המדפסת .נורית חיווי LEDמציינת אם המערכת בפעולה.
תרשים מלבנים
מגבר
עוקב
חיישן
טמפרטורה
ממיר
אנלוגי
לדיגיטאלי
נורית
חוצץ
מאוורר
ערך :דוד מור יוסף
מפתח
המדפסת
במחשב
אישי
פרויקטון יא – בקרת טמפרטורת חדר
תרשים חשמלי
ערך :דוד מור יוסף
פרויקטון יא – בקרת טמפרטורת חדר
ספק הכוח Gw- INSTEK GPS-2303
ספק כוח מעבדתי הינו מכשיר המסוגל לספק מתח ישר ) (DCמיוצב בתחום מתחים וזרמים
נקוב .לספק הכוח שני ערוצים נפרדים אותם ניתן לחבר באופנים שונים :עצמאי ,טורי
ומקבילי.
אופן חיבור תחום מתחים תחום זרמים
0-3A
0-30v
עצמאי
0-3A
0-60v
טורי
0-6A
0-30v
מקבילי
15
16
14
13
2
7
8
6
10
11
9
5
4
תיאור חזית הספק
) (1מתג הפעלה ראשי.
) (2מתג אפשור המוצאי ונורת חיווי.
) (3בורר הזר לערו .1
) (4בורר המתח לערו .1
) (5נורת חיווי למתח קבוע )ירוק( או לזר קבוע )אדו( ערו .1
) (6בורר הזר לערו .2
) (7בורר המתח לערו .2
) (8נורת חיווי למתח קבוע )ירוק( או לזר קבוע )אדו( ערו .2
) (9הדקי מוצא ערו : 1חיובי ) +אדו( ,שלילי – )שחור(.
הדקי מוצא ערו : 2חיובי ) +אדו( ,שלילי – )שחור(.
)(10
הדק אדמה )גו) המכשיר(.
)(11
בוררי אופני עבודה.
)(12
תצוגת זר ערו .1
)(13
תצוגת מתח ערו .1
)(14
תצוגת זר ערו .2
)(15
תצוגת מתח ערו .2
)(16
ערך :דוד מור יוסף
3
1
פרויקטון יא – בקרת טמפרטורת חדר
רב מודד GwINSTEK GDM-8038
מכשיר מדידה שולחני המשמש למדידת גדלים חשמליים :מתח ,DC/ACזרם ,DC/ACהתנגדות,
רציפות וקיבול.
12
13
2
3
1
11
10
9
8
7
6
5
4
תיאור חזית המודד
) (1מתג הפעלה ראשי.
) (2שקע כניסה מדידת מתח והתנגדות .V/Ω
) (3שקע כניסה משות) COMלמדידת מתח זר התנגדות ורציפות.
) (4שקע למדידת זר .mA
) (5שקע למדידת זר עד .20A
) (6לחצ +בחירה בי +מתח ישר DCלבי +מתח חילופי) AC +לחו(.
) (7לחצ +בחירת מדידת קיבול.1
) (8לחצ +מדידת מתח.1
) (9לחצ +מדידת זר.1
לחצ +מדידת התנגדות ורציפות.1
)(10
2
לחצני לבחירת תחו הגודל הפיסיקאלי הנמדד .
)(11
שקעי חיבור הקבל.
)(12
תצוגה.
)(13
הערות
.1בעת לחיצה על לחצן זה משתחררים הלחצנים מאותה קבוצה .שים לב כי לכל גודל
פיסיקאלי הוגדר פס צבע מתאים לתחומי המדידה.
.2בחירת התחום המתאים מתבצעת על פי הערך הנמדד .אם לא קיימת הערכה של הגודל
הנמדד מתחילים בתחום הגבוה ביותר ומצמצמים את התחום כלפי מטה עד המצאות
בתחום בו מוצגת התוצאה בדיוק הגבוהה ביותר.
.3במדידת רציפות או דיודה בוחרים במדידת התנגדות ולוחצים בו זמנית על שני הלחצנים
השמאליים ביותר של בחירת התחום הפיסיקאלי.
ערך :דוד מור יוסף
פרויקטון יא – בקרת טמפרטורת חדר
אותות מחזוריים
תדירות או תדר מציין את מספר המחזורים שמתבצעים בכל יחידת זמן של תופעה
מחזורית .התדירות מסומנת באות וביחידות הרץ ,Hzכאשר הרץ אחד הוא מחזור אחד
לשנייה.
זמן מחזור הוא הזמן הדרוש לתופעה מחזורית להשלים מחזור אחד שלם .זמן המחזור
מסומן באות .Tהתדירות היא המשמעות ההופכית של זמן המחזור ולכן נוכל לרשום
= .
מאפייני גל סינוס
באיור מתואר גל סינוס בתדר 1kHzובמתח
.6vp-p
כל משבצת בציר האנכי שקולה ל 1v -וכל
משבצת בציר האופקי שקולה ל.200µSec -
מתח השיא :מוגדר כערך הגבוה ביותר
ביחס לציר האופקי .שים לב קיימים שני
שיאים אחד חיובי והאחר שלילי.
מתח שיא לשיא :המרחק בין שני
השיאים.
מתח יעיל אפקטיבי :המתח הישר
השקול למתח החילופין המספק את אותו
הספק.
√
−
= .
המתח היעיל עבור הדוגמא הוא .2.12v
משקף תנודות )(Oscilloscope
אוסצילוסקופ )סקופ( הוא מכשיר מדידה המציג אותות מתח חשמלי בציר האנכי )ציר (yכפונקציה של
הזמן או מתח חשמלי אחר בציר האופקי )ציר .(xבניגוד לרב מודד המציג ערכים קבועים המייצגים את
הגודל הפיסיקאלי ,הסקופ מציג מתח המשתנה כפונקציה של הזמן.
הציר האנכי כולל 8משבצות וציר האופקי כולל 10משבצות .ערך כל משבצת נקבע לפי בורר המתח
ובורר הזמן.
ערך :דוד מור יוסף
פרויקטון יא – בקרת טמפרטורת חדר
משקף תנודות דיגיטלי GwINSTEK GDS-1022
13
14
11
12
9
10
8
7
5
4
3
2
1
6
תיאור חזית הסקופ
)(1
)(2
)(3
)(4
)(5
)(6
)(7
)(8
)(9
מתג הפעלה ראשי.
חרי כרטיס זיכרו.+
נקודת בדיקה לכיול.
כניסת ערו CH1: 1
כניסת ערו CH2: 2
בורר המתח ערו .1
בורר המתח ערו .2
בורר הזמ.+
שליטה בציר האנכי )מתח(.
)(10
)(11
)(12
)(13
)(14
שליטה בציר האופקי )זמ.(+
בורר מיקו אנכי ערו .1
בורר מיקו אנכי ערו .2
בורר מיקו אופקי.
כיוונו +אוטומטי.
מנוע חשמלי
מכונה הממירה אנרגיה חשמלית באנרגיה מכאנית .המנוע מבוסס על עיקרון האלקטרומגנטיות,
המאפשר יצירת שדה מגנטי באמצעות העברת זרם חשמלי בסליל.
המנוע החשמלי בנוי על פי רוב משני חלקים עיקריים:
סטטור ) :(Statorמערכת סלילים המלופפים סביב ליבה פֵ רֹומגנטית )(Ferromagnetic Core
המקובעת למקומה .הסטטור יכול להיות מורכב גם
משני מגנטים רבי עוצמה .המגנטים מסודרים כך שקוטביהם
)צפון ודרום( המופנים לכיוון הרוטור מנוגדים.
רוטור ) :(Rotorציר העובר בתוך הסטטור ועליו מלופפים
סלילים .ציר זה חופשי להסתובב .כאשר זורם זרם חשמלי
דרך הסלילים שברוטור ,נוצר שדה מגנטי סביבם )דרך
הליבה( .שדה מגנטי זה מפעיל כוח על הציר העובר דרכו ,וזה
מסתובב עקב המומנט )כוח סיבובי( .העברת זרם חשמלי
מקוטע ,בצורה מבוקרת ,מאפשרת צירוף תנועות זוויתיות קטנות לסיבובים שלמים.
ערך :דוד מור יוסף
פרויקטון יא – בקרת טמפרטורת חדר
דיודה )(Diode
התקן מוליך למחצה הפועל כשסתום חד-כיווני ומאפשר מעבר זרם חשמלי בכיוון אחד בלבד.
Cathode
R
Anode
R
D
U
D
U
סמל הדיודה
ממתח קדמי – הולכה
ממתח אחורי -קיטעון
דיודה אידיאלית -מוליך מושלם בכיוון קדמי ונתק מושלם בכיוון אחורי.
דיודה מעשית
כאשר הדיודה נמצאת בממתח אחורי זורם דרכה זרם מזערי
הנקרא זרם זליגה.
כאשר הדיודה נמצאת בממתח קדמי ,ההולכה גדלה ככל
שהמתח על פניה גדל .כפי שניתן לראות באופיין משמאל הזרם
בדיודה גדל באופן מעריכי )אקספוננציאלי(.
התנגדות הדיודה משתנה מהתנגדות כמעט אינסופית בממתח
אחורי ,עד להתנגדות אפסית בממתח קדמי.
מקובל לקבוע כי המתח הקדמי הגורם לדיודה לפעול כמוליך הוא
.0.7v
שים לב ! ציר האנכי הוא ציר הזרם והציר האופקי הוא ציר
המתח.
דיודה פולטת אור LED
דיודה פולטת אור ) (LED - Light emitting diodeהינה התקן מוליך למחצה אשר פולט
אור.
ה LED -הינה דיודה בעלת תכונות ייחודיות .בדומה לדיודה רגילה ,המורכבת מחומר מוליך
למחצה ,הזרם החשמלי ב LED -יזרום בממתח קדמי ,אך לא יזרום בכיוון ההפוך כאשר
הדיודה בממתח אחורי.
המיוחד ב־ LEDלעומת דיודה סטנדרטית היא פליטת אור כשהיא נמצאת בממתח קדמי
330
RED
LED
.
ערך :דוד מור יוסף
U
פרויקטון יא – בקרת טמפרטורת חדר
טרנזיסטור
רכיב אלקטרוני הבנוי מחומר מוליך למחצה ומשמש למגוון רחב מאוד של מטרות.
הטרנזיסטור משמש כמתג אלקטרוני -מתח בקרה או זרם בקרה שולטים בזרם החשמלי
דרך ההתקן .במעגלים אנלוגיים משמשים טרנזיסטורים להגברה ,ליצירת תנודות ,לייצוב
מתח ,לאפנון וערבול.
קיימות שתי משפחות של טרנזיסטורים :ביפולארי – BJTוה .FET -אנו נעסוק במשפחה
הראשונה ה .BJT -למשפחה זו שתי גרסאות NPN :ו .PNP -לשתי הגרסאות תכונות
דומות פרט לכיווני ההולכה בטרנזיסטור .בתיאור להלן נתייחס רק לטרנזיסטור מסוג NPN
שסמלו ותכונותיו נתונים להלן.
בסיס
– Base
– Collectorקולט
- Emitterפולט
מעגל הפעלה בסיסי
על מנת להפעיל את הטרנזיסטור יש לספק מתח
= 0.7על פי הקוטביות המתאימה.
כאשר תנאי זה מתקיים יכול הטרנזיסטור להימצא
באחד משני מצבי הולכה :פעיל או רוויה.
כאשר הטרנזיסטור במצב רוויה הוא שקול למתג
במצב סגור.
כאשר הטרנזיסטור במצב קטעון הוא שקול למתג
במצב פתוח.
במצב רוויה המתח 0ובמצב קטעון
= .
##
!" = $
תנאי לרוויה :
#
ערך :דוד מור יוסף
Rc
Q
Vcc
Rb
Vbb
משוואות הטרנזיסטור
∙ =
∙ =
=
בלבד( =
)במצב פעיל בלבד
במצב
פרויקטון יא – בקרת טמפרטורת חדר
מגבר שרת
מגבר שרת הוא מגבר בעל הגבר גדול מאוד .היחס בין יציאתו לבין הפרש המתחים
בכניסותיו יכול להגיע למיליונים ,ומוגבל על ידי מתחי האספקה .בדרך כלל נעשה שימוש
במשוב שלילי ,כך שהיחס בין יציאת המעגל לכניסתו בחוג סגור נקבע על ידי רכיבים
אלקטרוניים חיצוניים.
מגבר שרת אידיאלי
הגבר מתח אינסופי .במגבר שרת מעשי ,ההגבר
הוא מסדר גודל של מאות אלפים עד מיליונים.
התנגדות כניסה אינסופית .במגבר שרת מעשי,
התנגדות הכניסה היא מסדר גודל של מגה-אוהמים.
התנגדות יציאה אפסית .במגבר שרת מעשי,
התנגדות היציאה היא מסדר גודל של עשרות
אוהמים.
מגברים בחוג סגור
מגבר לא הופ -מופע – מגבר עוקב.
מגבר הופ -מופע.
תכונה
הגבר
הופך
'$
)($
מגבר יחידה.
V012 = V34
ערך :דוד מור יוסף
התנגדות
כניסה
התנגדות
יציאה
−
לא הופך
$+
$,
1
-.
∞
0
0
פרויקטון יא – בקרת טמפרטורת חדר
מייצב מתח 7805
המייצב שייך למשפחת מייצבי המתח לערכים חיוביים .78XXהסיומת XXמציית את המתח
המיוצב .הרכיב 7805מפיק במוצאו מתח מיוצב בגודל .5vתחום מתחי המבוא של המייצב
הוא בין .7-35vהמייצב שומר על מתח קבוע במוצא בעומסים משתנים עד זרם של .1A
למייצב מנגנוני הגנה בפני קצר )זרם מעל (1Aובפני טמפרטורה גבוהה.
משמאל מתואר חיבור אופייני של
מייצב מתח.
הקבלים משמשים כמסננים לרעש
ומניעת תנודות במייצב.
חיישן טמפרטורה LM35
הרכיב הינו מעגל משולב הכולל חיישן טמפרטורה מדויק .מתח המוצא המתקבל הוא ליניארי
)℃ (10.0 5
7ביחס לסולם הטמפרטורה ביחידות מעלות צלסיוס .הרכיב אינו זקוק לאמצעים
חיצונים כדי לספק דיוק טיפוסי של ℃ ± 174בטמפרטורת החדר ו ± 374 ℃ -בטווח
הטמפרטורה של ℃.−55℃ ÷ 150
הרכיב מסוגל לפעול בתחום מתחים ,4 − 30vלרכיב עכבת מוצא נמוכה ) ,(0.1Ωדיוק של
℃ 0.5בטמפרטורה של ℃ 25ופליטת חום נמוכה מאוד.
ערך :דוד מור יוסף
פרויקטון יא – בקרת טמפרטורת חדר
ממיר ADC0804
רכיב ADC0804הוא מעגל המקבל אות אנלוגי בכניסה שלו ,הופך אותו למספר בינארי
ומעביר את המספר הדיגיטאלי אל מיקרו מעבד.
לרכיב ממשק המאפשר למיקרו מעבד להתחבר אליו בצורה פשוטה .ממשק זה כולל את
@@@@ E
@@@@ , B
@@@@@ , CD,
ההדקים @@@@@@@ :
?.
אופן הפעולה
א .תחילת המרה מתבצעת עם שינוי הדק @@@@@ = 0
WRלזמן קצר.
@@@@@@@
ב .ניתן להמתין פרק זמן קצוב של 100HDIJאו לבדוק את הקו .Eכאשר הקו יורד
לרמה נמוכה ,תהליך ההמרה הסתיים וניתן לעבור לשלב הבא.
@@@@ ואז קוראים את המידע מפס הנתונים
ג .על מנת לקרוא את הנתון מעבירים ? = 0
.DB0-DB7
בכל שלב בו מופעל הרכיב חייבים להעביר את הקו @@@@ = 0
.CD
לרכיב 8סיביות נתונים המאפשרים כושר אבחנה של 256רמות שונות .הרכיב פועל עם
ספק יחיד של 5וולט.
לרכיב הדק כניסה Vref/2המשמש לקבוע את תחום המתחים האנלוגיים עליהם יבצע הרכיב
המרה .כאשר לא מחובר מתח להדק זה ,ערך מתח הייחוס הוא 5vותחום מתחי הכניסה
הוא בין 0ל .5v -עבור מתח של 1.28vמתח הייחוס הוא 2.56vותחום מתחי הכניסה הוא בין
0ל .2.56v -במקרה זה כושר האבחנה הוא .2.56/256=0.01v
חוצץ 74244
הרכיב 74244מכיל 2קבוצות של ארבעה חוצצים כל אחת .כל קבוצה מאופשרת באמצעות
הדק OEהפעיל בנמוך 1OE ).מאפשרת את קבוצה 1ו 2OE -מאפשרת את קבוצה .( 2
במעגל שלנו הדק האפשור של קבוצה 1מחובר קבוע לאדמה ולכן ארבעת החוצצים של
הרכיב מאופשרים באופן קבוע .החוצצים יוצרים הפרדה פיזית בין הדקי המוצא של מפתח
הנתונים לבין העומסים השונים .וכן מונעים העמסת מפתח הנתונים .
ערך :דוד מור יוסף
פרויקטון יא – בקרת טמפרטורת חדר
מפתח המדפסת
מבט הדקים
מבנה אוגרי מפתח הדפסת וכתובתם
Pin Reg Bit Description
Direction
Pin Reg Bit Description Direction
1
/C0
Strobe
Output
14
/C1
Auto Feed
Output
2
D0
Data Bit 0
Output
15
S3
Error
Input
3
D1
Data Bit 1
Output
16
C2
Initialize
Output
4
D2
Data Bit 2
Output
17
/C3
Select
Output
5
D3
Data Bit 3
Output
18
-
Ground
-
6
D4
Data Bit 4
Output
19
-
Ground
-
7
D5
Data Bit 5
Output
20
-
Ground
-
8
D6
Data Bit 6
Output
21
-
Ground
-
9
D7
Data Bit 7
Output
22
-
Ground
-
10
S6
Acknowledge Input
23
-
Ground
-
11
/S7
Busy
Input
24
-
Ground
-
12
S5
Paper End
Input
25
-
Ground
-
13
S4
Select In
Input
מיפוי הדקי מפתח הדפסת
דוד מור יוסף: ערך
פרויקטון יא – בקרת טמפרטורת חדר
מפתח המדפסת המקורי SPPכלל שלוש כתובות מפתחי ק/פ מתוכם שני מפתחים לפלט ואחד לקלט.
עם השנים עבר המפתח גלגולים שונים ) (ECP ,EPPוכעת הוא מוחלף בממשק USBלחיבור מדפסת
והתקנים שונים למחשב.
מפתח הנתונים במדפסת ) (DATAהמיועד לפלוט מידע מסוגל גם לקלוט נתונים .ניתן לשלוט בכיוון
זרימת המידע באמצעות הסיבית החמישית באוגר הבקרה ) .(Controlכאשר סיבית זו תהיה ברמה
לוגית ' '0ערוץ הנתונים הוא חד כיווני כפלט וכאשר סיבית זו תהיה ברמה לוגית ' '1ערוץ הנתונים הוא
דו כיווני.
תרשים זרימה
ערך :דוד מור יוסף
פרויקטון יא – בקרת טמפרטורת חדר
תכנה
תוכנת הבקרה במחשב האישי מבוססת על שפת .Cהתוכנה נכתבת בסביבת הפיתוח
.Visual Studio C++
חיבור הדקי ערוץ הבקרה
@@@@@ :הדק זה משמש ליצירת אות דרבון לתחילת המרה ) – 0לא פעיל -1פעיל(.
@@@@ B -
C0
@@@@ :הדק זה משמש להפעלת ה – 0) LED -לא פעיל -1פעיל(.
C1
: C2הדק זה משמש להפעלת המאוורר ) – 0לא פעיל -1פעיל(.
במצב התחלתי המאוורר כבוי )' ,('0ה LED -כבוי )' ,('0הממיר אינו מופעל )' ('0והסיבית
החמישית בערוץ הבקרה היא ' '1על מנת לאפשר ערוץ דו כיווני .XXX1XX000 :
שילוב ספרייה
הגדרת קבועים
הכרזה פונקצית קלט
הכרזת פונקצית פלט
תוכנית ראשית
בדיקת פתיחת ערוץ מדפסת
הפעלת מפתח נתונים כקלט/פלט
הוצאת 11111111
לולאה עד לחיצת מקש כלשהו
הפעלת המרת אות אנלוגי
המתנה של 1מילי שנייה
הצגת הטמפרטורה
אם הטמפרטורה גבוה מ35-
מעלות הפעל מאוורר
אם הטמפרטורה גבוהה מ50-
הפעל גם נורת אזהרה
המתן חצי שנייה
הפסק כל המערכות
ערך :דוד מור יוסף
>#include <stdio.h
0x378
0x379
0x37a
#define DATA
#define STATUS
#define CONTROL
;)short _stdcall Inp32(short PortAddress
;)void _stdcall Out32(short PortAddress, short data
)void main(void
{
)if (IsInpOutDriverOpen() == TRUE
{
;)Out32(CONTROL,0x20
;)Out32(DATA, 0xff
))(while (!kbhit
{
;)Out32(CONTROL,0x21
;)Out32(CONTROL,0x20
;)Sleep(1
;))printf("data = %d\n", Inp32(DATA
)if (Inp32(DATA)>35
;)Out32(CONTROL,0x20+4
)if (Inp32(DATA)>50
;)Out32(CONTROL,0x20+2+4
;)Sleep(500
}
;)Out32(CONTROL,0x20
}
פרויקטון יא – בקרת טמפרטורת חדר
מדידות
מייצב מתח
.1חבר את ספק הכוח למעגל ומדוד את מתח המוצא של מייצב המתח LM7805עבור
מתחים מ 0v -עד .15vשרטט אופיין המתאר את הקשר בין מתח הספק למתח
המוצא של מייצב המתח.
.2כוון את מתח הספק ל 8v -וחבר נגד של 1Ωלמתח המוצא של מייצב המתח .מדוד
את מתח המוצא.
LED
.3מדוד את המתח על פני ה .D3 LED-חשב את הזרם העובר דרך הדיודה.
מתח ייחוס
.4מדוד את המתח על פני הנגד R2והנגד R4ביחס לאדמה.
.5מדוד את המתח בהדק 3של מגבר השרת .U3מהו המתח המרבי והמזערי
המתקבל בהדק זה?
.6כוון את המעגל באמצעות פוטנציומטר R4כך שמתח המוצא של מגבר השרת יהיה
.1.28v
חיישן טמפרטורה
.7מדוד את המתח בהדק המוצא של חיישן הטמפרטורה בטמפרטורת החדר.
.8חמם את חיישן הטמפרטורה ועקוב אחרי מתח המוצא של החיישן.
.9קבע על פי היצרן את הטמפרטורה בכל מצב.
ממיר ADC
.10מדוד את המתח בהדק 9ברכיב .U4 - ADC0804
.11מדוד את המתח בהדק .6
.12מדוד באמצעות משקף תנודות את האותות בהדקים 4ו .9 -מה מאפייני אותות
אלה?
.13כתוב תוכנית בשפת Cהמבצעת המרה של אות אנלוגי ומציגה את ערך האות
התצוגה בלולאה אינסופית.
.14חמם את החיישן ועקוב אחר שינוי הטמפרטורה.
חוצץ חד כיווני
.15כתוב תוכנית בשפת Cהגורמת להבהוב נורת .D1 LED
.16כתוב תוכנית המדליקה את D1 LEDבאופן קבוע .מדוד את המתח בהדק 18של
החוצץ ואת מתח הדיודה .חשב את הזרם דרך הדיודה.
.17כתוב תוכנית בשפת Cהמפעילה את המנוע למשך 1שנייה.
.18כתוב תוכנית המפעילה את המנוע באופן קבוע .מדוד את המתח בהדק 16של
החוצץ ,מתח הבסיס של הטרנזיסטור ,ומתח הקולט של הטרנזיסטור .חשב את זרם
הבסיס ,וזרם הקולט.
ערך :דוד מור יוסף
