مجتمع فنی و حرفه ای دانشمند با مجوز رسمی سازمان فنی و حرفه ای کشور، مرکز آموزش علوم کامپیوتر ، رباتیک و الکترونیک برای همه دختران ،پسران ،خردسالان ،کودکان،نوجوانان و بزرگسالان

 آموزش  رباتیک برای دانش آموزان و همه علاقمندان علوم رباتیک و الکترونیک

آموزشگاه رباتیک در تهران     تلفن    :  77422883

 

 

 

درس پنجم :  دیود

   اجازه بديد بحث جلسه ي پيش رو بدون هيچ مقدمه اي دنبال کنيم، يعني ديود:

   همانطور که مي دانيد ديودها جريان الکتريکي را در يک جهت از خود عبور مي‌‌دهند و در جهت مخالف در مقابل عبور جريان از خود مقاومت نشان مي‌‌دهند(اين مقاومت آنقدر زياد است که تقريباً عايق مي شوند و جرياني عبور نمي دهند).جالبه که بدانيد به همين دليل در سالهاي اوليه ساخت اين وسيله الکترونيکي، به آن دريچه(Valve )هم مي گفتند.

   هنگامي که پايه ي مثبت ديود به قطب + منبع تغذيه(باطري يا هر مولد ديگر) و پايه ي منفي آن به قطب – متصل شود، ديود جريان را عبور داده و اگر برعکس وصل شود تقريباً جريان قطع مي شود.

   براي فعال شدن ديود بايد بين 2 سر آن حداقل 0.6 الي 0.7 ولت اختلاف پتانسيل برقرار شود، يعني اگر کمتر از اين مقدار ولتاژ بر روي آن قرار گيرد، ديود هيچ جرياني را از خود عبور نمي دهد. اين ولتاژ را ولتاژ آستانه (Forward Voltage Drop) مي گويند.

   هنگامي که شما ولتاژ معکوس به ديود متصل مي کنيد(- به + ، + به -)، ديود جرياني بسيار کوچکی  را از خود عبور مي دهد، ولي اين مقدار آنقدر کم است که هيچ تاثيري بر مدارهاي ما نخواهد داشت.

نکته ي مهم: ديودها يک آستانه(Limit) براي حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس از آن بالاتر رود، ديود بر اثر پديده ي فروشکست مي‌‌سوزد و جريان را در هر دو جهت عبور مي‌‌دهد. اين ولتاژ را آستانه شکست (Break Down) مي گويند.


   پايه ي منفي ديودها را با يک نوار سفيد يا خاکستري رنگ در کنار آن مشخص مي کنند.(به شکل دقت کنيد)

 

 

   ديود را در مدارهاي شماتيک به شکل نشان مي دهند که ترتيب + و - پايه هاي آن نيز روي شکل مشخص شده.

   دسته ي ديگري از ديود ها به نام ديودهاي زنر(Zener) وجود دارند که از آنها براي تثبيت ولتاژ استفاده مي کنيم. به عنوان مثال با استفاده از اين ديودها مي توان ولتاژ را روي 5V ثابت نگه داشت. ولي ما براي تثبيت ولتاژ از اين قطعه استفاده نخواهيم کرد، زيرا محدوديت هايي دارد که بهتر است به جاي آن از قطعات ديگري مثل رگولاتور استفاده شود. در مورد رگولاتور در جلسات آينده توضيح کاملتري داده خواهد شد.

بحث ديود در اينجا به پايان رسيد، به ادامه ي بحث توجه کنيد:

 

   خوب ، وقت اين رسيده که ببينيم اين مطالبي که تا حالا کم و بيش ياد گرفتيم چه ارتباطي با کار ما داره، آيا اين مطالبي که ياد گرفتيم همشون ضروري و مهم بودند ؟ از اين به بعد چه چيزايي ياد مي گيريم؟ و در نهايت قراره بعد از اموختن اين مطالب به کجا برسيم؟
   ما ميخواهيم در ادامه يک ديد کلي از يک ربات داشته باشيم تا متوجه بشويم که مطالبي که الآن ارايه مي شوند، هر کدام در چه بخش هايي کاربرد دارند.
   شايد اولين سوالي که بايد جواب داده بشه اين هستش که ما مي خواهيم در نهايت چه رباتي بسازيم؟

: ما قصد داريم به لطف خدا يک ربات آتش نشان را در پايان اين دوره ها طراحي کرده و بسازيم. پس بد نيست ساختار يک ربات آتش نشان ساده رو با هم بررسي کنيم.


در حالت کلي يک ربات شامل 3 بخش زير مي باشد:

1- ورودي ها: شامل همه ي سنسورهاي مختلف ربات که اطلاعات محيط رو اعم از ميزان نور، ميزان گازهاي مختلف، درجه حرارت محيط و.... دريافت و در در اختيار بخش پردازش گر ربات قرار مي دهند

2- پردازش گر: اطلاعات ورودي ربات را دريافت و توسط مدارهاي کنترلي(اعم از ميکرو کنترولرها و مدارهاي الکترونيکي ديگر) آنرا پردازش و تصميم گيري مي کند و تصميمات رو در اختيار بخش هاي اجرايي ربات قرار مي دهد.

3- خروجي ها(بخش هاي اجرايي): شامل موتورها، پمپ آب، LEDهاي هشدار دهنده، آژير خطر و...

 

ابتدا ربات به وسيله ي سنسورهاي نوري(نوعي مقاومت نوري) و بخش پردازشگر ابتدا مکان آتش را بر روي زمين مشابقه پيدا مي کند.

 

الگوريتم پيدا کردن آتش:(الگوريتم در اينجا به معناي راهکار حل مسآله مي باشد)

    همان طور که ميدونيد يکي از مهمترين مشخصات آتش تابش نور و گرماي زياد مي باشد. مقاومت هاي نوري هم هر زماني که نور بيشتري از محيط دريافت کنند مقاومت آنها کمتر مي شود(در اينجا از مقاومت نوري به عنوان حسگر نور استفاده کرديم). ربات براي پيدا کردن آتش در ابتدا به صورت ثابت به دور خود مي چرخد. يک مقاومت نوري نيز در جلوي ربات قرار دارد . هنگاميکه جلوي ربات در حين چرخش در مقابل آتش قرار بگيرد، نوري که به مقاومت نوري ميرسد افزايش يافته و مقاومت آن کاهش مي يابد. در نتيجه ربات توسط بخش پردازشگر وجود آتش را تشخيص مي دهد. بخش پردازشگر دستور توقفِ چرخش و حرکت به سوي آتش را صادر مي کند. اين دستور توسط مدارهاي واسط(در اينجا منظور مدارهايست که براي تقويت و کنترل جريان طراحي مي شوند) به موتورها منتقل و اجرا مي شود و ربات به سوي آتش حرکت مي کند.
 

 

الگوريتم خاموش کردن آتش:

   اين ساختار يکي از ساده ترين ساختارها براي ساخت ربات آتش نشان مي باشد که الآن به صورت بسيار مختصر ارايه شد.

   ما بعد از پايان اين بخش وارد بخش ديجيتال شده و با طراحي هاي ديجيتال و بحث هايي از مدارهاي منطقي آشنا مي شويد که قطعاً جذابيت هاي بسيار زيادي براي دوستاي عزيز خواهد داشت. در حقيقت بخش فعلي شايد کسل کننده ترين بخش کار ما مي باشد، چون مطالب ارايه شده بيشتر قالب کلاسيک و سنتي دارد و هنوز به معني واقعي وارد بخش هاي پژوهشي و عملي کار نشديم!

یک نکته :  ربات در حال حرکت به سوي آتش مي باشد،پس بايد در يک فاصله ي مناسب از آتش که در آن فاصله به ربات آسيب نرسد   بايستد و پمپ آب روشن کرده و آتش را خاموش کند. براي اين کار يک مقاومت نوري ديگر را جوري بر روي ربات قرار مي دهيم تا فقط هنگاميکه ربات در بالا سر آتش قرار ميگيرد اين سنسور آتش را ببيند. (سنسور به صورت عمود بر زمين مسابقه و در ارتفاع حدود 20تا10سانتيمتري سطح زمين قرار مي گيرد). پس هنگاميکه اين مقاومت نوري در مقابل آتش قرار گرفت، بخش پردازشگر به موتورها دستور توقف و به پمپ آب دستور پاشيدن آب را مي دهد. به اين ترتيب آتش خاموش مي شود.

 

درس ششم : آشنایی با سون سگمنت

 

ديود نوري(LED):


    همان طور که از اسم پيداست، اين نيز نوعي ديود است که زمانيکه در باياس مستقيم قرار گيرد و جريان مناسب باشد، از خود نور توليد مي کند.
    باياس کردن يعني اتصال پايه هاي قطعه(ديود، ترانزيستور،...) به منبع تغذيه. باياس مستقيم به معناي اتصال صحيح به منبع تغذيه(اتصال پايه‌ي + به قطب + و پايه ي - به قطب - منبع تغذيه) و باياس معکوس به معناي اتصال برعکس مي باشد.
   led ها مزاياي بسياري نسبت به لامپ هاي معمولي کوچک دارند، از جمله: مصرف بسيار پايين، طول عمر بالا، سرعت قطع و وصل بالا هنگام قطع و وصل شدن منبع تغذيه و... LEDها در رنگهاي مختلفي ساخته مي‌شوند (زرد، سبز، قرمزو...).

 

نمايشگر LED هفت قسمي(7Segment):

   اين قطعه نوعي نمايشگر است که براي نشان دادن عددها و بعضي از حروف کاربرد دارد. طبيعتاً اگر چند 7Segment در کنار هم قرار گيرند مي توانند اعداد و جملات طولاني تري را نمايش دهند.

اين قطعه نوعي نمايشگر است که براي نشان دادن عددها و بعضي از حروف کاربرد دارد. طبيعتاً اگر چند 7Segment در کنار هم قرار گيرند مي توانند اعداد و جملات طولاني تري را نمايش دهند.
    ساختار داخلي اين قطعه بسيار ساده است، اين قطعه از 8 عدد  ال  . ایی . دی  براي حروف، يکي هم براي نقطه)ساخته شده که با کنترل پايه هاي آن مي توان با روشن و خاموش کردن LEDهاي مختلف، اعداد و حروف گوناگون را بر روي آن نمايش داد.

 


  
ا
ين قطعه به 2 صورت کاتد مشترک و آند مشترک ساخته مي شود. در کاتد مشترک پايه ي – همه ي LEDها به يکديگر وصل شده (طبق شکل) و يک پايه به عنوان پايه ي – همه ي LEDها در اختيار کاربر قرار مي گيرد. کاربر اين پايه را به قطب – وصل مي کند. حال براي کنترل هر LED کافيست کاربر پايه ي متناظر با آن را به + وصل کند. اين کار علي رغم پيچيدگي ظاهري بسيار کار ما را ساده خواهد کرد.
 


   اين قطعه به 2 صورت کاتد مشترک و آند مشترک ساخته مي شود. در کاتد مشترک پايه ي – همه ي  ال . ایی . دی  ها  به يکديگر وصل شده (طبق شکل) و يک پايه به عنوان پايه ي –  همه ی  ال. ایی . دی  در اختيار کاربر قرار مي گيرد. کاربر اين پايه را به قطب – وصل مي کند. حال براي کنترل هر LED کافيست کاربر پايه ي متناظر با آن را به + وصل کند. اين کار علي رغم پيچيدگي ظاهري بسيار کار ما را ساده خواهد کرد.

 

  

ديود گيرنده و فرستنده ي مادوم قرمز:


 
  ديودهاي مادون قرمز از نظر ساختماني تفاوت زيادي با ديودهاي ديگر ندارند. گيرنده ي مادون قرمز يا (IR (InfraRed) معمولاً در باياس معکوس  مورد استفاده قرار مي گيرد. اين ديود زمانيکه مادون قرمز از محيط دريافت مي کند، جريان دهي آن در جهت معکوس افزايش مي يابد و زمانيکه مادون قرمز دريافت نکند، جريان دهي آن در جهت معکوس کم مي شود. البته اين جريان بسيار کوچک مي باشد و براي استفاده از آن بايد آنرا به نوعي تقويت کرد. سنسورهاي نوري ما در ساخت ربات ها معمولاً همين ديودهاي نوري مي باشند. روش استفاده از اين ديودها به عنوان سنور (با جريان دهي مناسب) در جلسات آتي توضيح داده خواهد شد.
   فرستنده ي مادون قرمز به صورت مستقيم باياس مي شود(به منبع تغذيه وصل مي شود). البته براي جلوگيري از سوختن آن بايد جريان عبوري را با يک مقاومت که به صورت سري با آن بسته مي شود، کنترل کرد.
   ديود هاي مادون قرمز انواع و اشکال گوناگوني دارند، اما مدلي که ما بيشتر با آن سر و کار داريم از نظر ظاهري کاملاً مشابه  ال. ایی . دی  
هاي سرگِرد مي باشد.

                                               

ترانزيستور:


 
  اين قطعه پرکاربردترين قطعه در دنياي الکترونيک مي باشد. ساز و کار آن نيز بسيار پيچيده و نيازمند مقدماتي بسيار فراتر از بحث ما دارد که ما از آن ها گذشته و اين قطعه را به صورت کاربردي و سطحي معرفي مي کنيم.
    اصلي ترين کاربرد ترانزيستور در کار ما سويچينگ(کليد الکترونيکي)و تقويت کنندگي آن است.
    ترانزيستورها با 2 ساختار PNP  و  NPN  ساخته مي شوند. اين 2 ساختار از نظر کاراي در بحث ما تفاوت زيادي ندارند و تنها تفاوت در ترتيب پايه هاي آنها براي ما مشهود خواهد بود.
    ترانزيستور 3 پايه دارد: بيس(Base)، کلکتور(Collector)، اميتر(Emitter)
   ترانزيستور در حالت کلي به 3 دسته ي قدرت، نيمه قدرت و معمولي تقسيم مي شوند. ترانزيستورهاي قدرت و نيمه قدرت براي سوييچينگ به کار مي روند و ترانزيستورهاي معمولي براي تقويت جريان.
  

باياسينگ ترانزيستور:
   براي راه اندازي ترانزيستور به عنوان سوييچ يا تقويت کننده يا... بايد ابتدا آنرا باياس کرد.
   در ترانزيستور NPN جرياني که از کلکتور وارد ترانزيستور مي شود به وسيله جريان بسيار کوچکي که بر روي بيس قرار مي گيرد وارد اميتر مي شود. پس جرياني که از اميتر عبور مي کند برابرست با جمع جريان هاي بيس و کلکتور که به دليل بسيار کوچک بودن بيس نسبت به کلکتور تقريباً برابر است با جريان کلکتور 

   باياسينگ ترانزيستورهاي PNP دقيقاً برعکس NPN است، يعني جرياني که از طريق اميتر وارد ترانزيستور مي شود به وسيله ي جريان بسيار کوچکي که بر روي بيس قرار مي گيرد وارد کلکتور مي شود:
   دقت کنيد که در هر 2 نوع ، جريان به وسيله ي بيس کنترل مي شود.


 

      

 

 

درس بعدی    درس قبلی

 

درس 4  و 3                 درس 6 و 5             درس 8 و 7         درس 10 و 9          درس   12  و  11               درس 14  و 13

 

درس  16 و  15             درس 18 و 17            درس 20 و 19        درس 22 و 21        درس 24 و 23               درس 26 و  25

 

درس 28 و 27                درس 30 و 29          درس 32 و 31        درس 34 و 33          درس 36 و 35               درس 38 و 37   

 

درس 40 و 39                درس 42 و 41           درس 44 و 43          درس 46 و 45          درس 48 و47             درس 50 و 49

 

درس 52 و 51            درس 54 و 53            درس 56 و 55          درس 58 و  57          درس 60 و 59              درس 62 و 61

 

 

 

آموزش رایگان رباتیک برای دانش آموزان و همه علاقمندان

 

آموزش رباتیک برای کودکان 4 تا 9 ساله

 

  آموزش رباتیک برای دانش آموزان

 

 آموزش کامپیوتر برای کودکان 4 تا 9 ساله

 

  آموزش کامپیوتر برای  دانش آموزان 

 

آموزش  کاربردی و عمومی کامپیوتر برای همه

 

 آموزش مهارتهای ICDL1 بصورت کاربردی

 

 آموزش مهارتهای ICDL2 بصورت کاربردی

 

آموزش  تایپ  10  انگشتی  -     تضمینی

 

آموزش کارمند امور دفتری و منشیگری - بخش  IT

 

آموزش سخت افزار کامپیوتر

 

آموزش فتوشاپ PHOTOSHOP

 

آموزش کورل  COREL

 

 آموزش تری دی مکس           3D MAX  

 

    آموزش  اتوکد   AUTOCAD

 

دوره های استاندار  فناوری اطلاعات  و علوم کامپیوتر ( بیش از 250 رشته )

 

 دوره های استاندار    الکترونیک ( بیش از 80 رشته )

 

       دوره های اخذ دیپلم کار دانش

 

آموزش عمومی و کاربردی برای دانش آموزان  

آموزش رباتیک برای دانش آموزان  از سوم دبستان به بالاتر
آموزش کامپیوتر برای دانش آموزان
آموزش اینترنت برای دانش آموزان
آموزش هفت مهارت ICDL برای دانش آموزان
آموزش فتوشاپ برای دانش آموزان

دوره های عمومی کاربردی برای شاغلین و کارجویان

   آموزش  فتو شاپ برای بزرگسالان (فشرده و کوتاه مدت)
آموزش کاربردی کامپیوتر برای بزرگسالان ( کوتاه مدت)
آموزش اینترنت برای بزرگسالان (فشرده و کوتاه مدت)
   آموزش  مهارت ICDL برای بزرگسالان (  کوتاه مدت)
 

آموزش تخصصی رباتیک  و  الکترونیک    

آموزش  اصول الکترونیک ( در چهار سطح )
آموزش نرم افزاری کاربردی الکترونیک (طراحی و آزمایشگاه )  
آموزش رباتیک در 12 ترم  ( و در سه سطح )
آموزش میکروکنترلر AVR ( در سه سطح )
آموزش میکرو کنترل ARM ( در سه سطح )
آموزش مبانی رباتیک ( استاندار فنی و حرفه ای )
آموزش سخت افزار  رباتیک ( استاندار فنی و حرفه ای ) 
آموزش میکروکنترلرها در رباتیک ( استاندار فنی و حرفه ای ) 
آموزش سخت افزار  رباتیک ( استاندار فنی و حرفه ای  
آموزش PSPICE  ( شبیه سازی مدارات الکترونیکی )
آموزش  ORCAD ( تحلیل مدارات )
آموزش PROTEUS ( طراحی فیبر مدارچاپی ) 
آموزش ALTIUM DESIGNER ( طراحی مدارچاپی )  
آموزش PROTEL  DXP (  طراحی مدارچاپی و رسم شماتیک ) 
آموزش  PIC  ( در سه سطح )
آموزش FPGA) VHDL )
آموزش   LABVIEW
آموزش   EWB ( الکترونیک ورک بنج )
آموزش  XMEGA
 

دوره های استاندار  فناوری اطلاعات ( بیش از 250 رشته )

آموزش 7 مهارت  ICDL 1
آموزش 7 مهارت  ICDL 2
مبانی فناوری اطلاعات ( IT  BASICS )
رایانه کار درجه 2
رایانه کار درجه 1
رایانه کار نرم افزار POWER POINT  
شهروند الکترونیکی (کار با اینترنت)
   آموزش   طراحی وب سایت
آموزش دوره کامل طراحی وب سایت
آموزش طراحی وب سایت با JOOMLA ( جوملا)
آموزش طراحی سایت با   WORDPRESS   ( ورد پرس )
آموزش  فروشگاه ساز MAGENTO (  مجنتو )
آموزش طراحی وب سایت  استاتیک

  آموزش    JQUERY   (جی کوئری ) 

    آموزش    SEO   ( سئو )

آموزش  ساخت فروشگاه اینترنتی

آموزش  وب   ASP.NET  -C# - NET-SQL-  

 

  آموزش  برنامه نویسی

آموزش برنامه نویسی  (اندروید ) ANDROID
آموزش برنامه نویسی( جاوا ) JAVA
آموزش برنامه نویسی ( سی پلاس پلاس )  ++C
آموزش برنامه نویسی   ( ای اس پی ) ASP.NET
آموزش برنامه نویسی   ( سی شارپ ) C#.NET
آموزش   SQL  SERVER
آموزش برنامه نویسی  کاربردی  
آموزش برنامه نویسی   ( لینوکس )  LINUX
آموزش  ساختمان داده و الگوریتم 
 

  آموزش شبکه و سخت افزار

آموزش فشرده ( نت ورک پلاس ) +NETWORK
آموزش فشرده شبکه   MCITP
آموزش فشرده شبکه  CCNA
آموزش برنامه نویسی   ( ای اس پی ) ASP.NET
آموزش برنامه نویسی   ( سی شارپ ) C#.NET
آموزش عملی سخت افزار +A
آموزش  امنیت شبکه
 

آموزش گرافیک 

آموزش فتوشاپ PHOTOSHOP   
آموزش کورل  COREL
آموزش ایلوستریتور ILLUSTRATOR   
آموزش ایندیزاین   INDESIGN
 

طراحی سه بعدی 

آموزش تری دی مکس  3D MAX   
آموزش  V-AAY   
آموزش راینو   RHINO   
آموزش ایلوستریتور ILLUSTRATOR   
 

آموزش  فنی و مهندسی  

آموزش کتیا  CATIA   
آموزش سالیدورک   SOLID WORKS
آموزش اتوکد  AUTO CAD   
آموزش متلب   MATLAB