جلسه هفتم : بافر ها و درایور ها در رباتیک

به نام خدا

بافر ها و درایور ها

در این جلسه قصد داریم درباره دو دسته از آی سی های مهم و پر کاربرد در الکترونیک و رباتیک صحبت کنیم.

– بافر:

بسیاری از المان های الکترونیکی به خصوص آی سی های دیجیتالی، قابلیت جریان دهی محدودی دارند و قطعاتی مانند موتور، لامپ، رله و … که مصرف جریان بالایی دارند را نمی توان مستقیما به ان ها وصل کرد.

علاوه بر این در بعضی از مدارات ممکن است خروجی یک آی سی به ورودی چند آی سی دیگر داده شود. برای هر آی سی پارامتری به نام fan-out تعریف می شود که مشخص می کند خروجی یک آی سی به ورودی چند آی سی می توان داده شود. در بعضی موارد که تعداد اتصالات بیشتر از fan-out آی سی باشد، آی سی نمیتواند جریان لازم برای تمام خروجی هایش را فراهم کند و خروجی اش افت می کند. در چنین مواردی می بایست از آی سی های بافر استفاده نمود، به عبارت دیگر fan-out بافر ها بسیار زیاد است.

بافر ها دو وظیف مهم را انجام می دهند:

1- منطقی کردن ولتاژ ورودی:

اگر ولتاژ ورودی بین صفر تا 2.5 ولت باشد، بر روی خروجی مربوطه ولتاژ صفر(صفر منطقی) قرار خواهد گرفت و اگر بین 2.5 ولت تا 5 ولت باشد، بر روی خروجی مربوطه ولتاژ 5 ولت(1 منطقی) قرار خواهد گرفت. در حقیقت بر روی خروجی همواره ولتاژ 0 یا 5 ولت(بستگی دارد به ورودی) قرار خواهد گرفت.

2- تقویت جریان ورودی ها بر روی خروجی ها:

پر کاربرد ترین بافر در کار ما آی سی 74245 می باشد که یک آی سی 20 پایه بوده و در آن 8 بافر مجزا تعبیه شده است. ترتیب پایه های این آی سی در شکل زیر آمده است. (هر فلش سبز دو طرفه یک بافر را نشان می دهد)

پایه 19 پایه Enable یا فعال ساز نام دارد. اگر این پایه به زمین(صفر منبع تغذیه) وصل شود، بافر ها فعال می شوند و اگر به 5 ولت وصل شود، بافر ها غیر فعال می شوند.(به عنوان مثال در شکل مقابل A0 و B0 یک بافر هستند.)

پایه 1 نیز که پایه جهت یا Direction نام دارد، جهت بافر ها را نشان می دهد. مثلا اگر این پابه(پایه DIR) به زمین(صفر ولت) متصل شود، جهت بافر از B به A می باشد(یعنی B ورودی و A خروجی است) و اگر به 5 ولت متصل شود، جهت بافر از A به B می شود(یعنی A ورودی و B خروجی است)

پایه 20 به 5 ولت و پایه 10 به زمین متصل می شود.

– آی سی های راه انداز(Driver):

برای راه اندازی بسیاری از قطعات مانند موتور های الکتریکی پر توان، پمپ آب و … معمولا جریان خروجی بسیاری از آی سی ها(حتی بافر ها) ناکافی بوده و نیاز به تقویت جریان دارند. قبلا آموخته بودیم که به وسیله ترانزیسشتور می توان این کار را انجام داد. در این مقاله با آی سی درایور L298 آشنا خواهیم شد، این آی سی قابلیت راه اندازی دو مصرف کننده(مثلا دو موتور) را به صورت هم زمان دارد.

همان طور که در شکل زیر می بینید، یک قطعه فلز در پشت آی سی تعبیه شده است تا با استفاده از انتقال گرما از آی سی به محیط، مانع گرم شدن بیش از حد آی سی شود. این قطعه هیت سینک(Heat sink) نام دارد. گاهی برای اطمینان بیشتر، از یک هیت سینک کمکی برای انتقال بهتر گرما استفاده می کنیم که این هیت سینک اضافی به وسیله پیچ به L298 ما نصب می شود.

این آی سی یک پایه ورودی ولتاژ دارد، هر ولتاژی که به این پایه وصل می شود، مستقیما به موتور یا هر مصرف کننده دیگری که به آی سی متصل باشد منتقل می شود. این پایه VPS (Variable Power Supply) نام دارد. این ای سی 15 پایه دارد. که پایه های آن در شکل زیر مشخص است.