อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชิ้นที่เราใช้ในชีวิตประจำวันได้รับการออกแบบด้วยระบบไฟฟ้าและ โครงการอิเล็กทรอนิกส์ วงจร ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์สามารถออกแบบวงจรโดยใช้เทคโนโลยีต่างๆเช่นสูญญากาศหลอดเทคโนโลยีเทคโนโลยีทรานซิสเตอร์วงจรรวมหรือเทคโนโลยี IC เทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์เทคโนโลยี. เทคโนโลยีเหล่านี้สามารถใช้งานได้โดยใช้ชิ้นส่วนไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์แบบแยกวงจรรวมไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์ ในบทความนี้เราจะพูดถึงเทคโนโลยีที่ดีที่สุดสำหรับระบบฝังตัวในบรรดาเทคโนโลยี IC และเทคโนโลยี IC ขั้นสูงเช่นเทคโนโลยี IC ไมโครคอนโทรลเลอร์ แต่โดยพื้นฐานแล้วก่อนที่จะดำเนินการต่อไปเราต้องรู้ว่าเทคโนโลยี IC คืออะไรและไมโครคอนโทรลเลอร์เทคโนโลยี IC
เทคโนโลยีระบบฝังตัว
เทคโนโลยี IC
ในสมัยก่อนอุปกรณ์ระบบฝังตัวได้รับการออกแบบโดยใช้หลอดสุญญากาศจะมีขนาดที่ใหญ่กว่ามากและมีราคาแพงกว่า ทรานซิสเตอร์แบบสัมผัสจุดแรกได้รับการพัฒนาโดย John Bardeen และ Walter Brattain ที่ Bell Labs ในปีพ. ศ. 2490 จากนั้นการประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์ได้ลดลงและแทนที่ราคาแพงหลอดสุญญากาศในคอมพิวเตอร์การออกแบบ ต่อจากนั้นไฟล์ทรานซิสเตอร์การใช้งานลดขนาดของวงจรเนื่องจากทรานซิสเตอร์เหล่านี้มีขนาดน้อยลงประหยัดประสิทธิภาพเร็วขึ้นเชื่อถือได้และใช้พลังงานน้อยลง วงจรสร้างใช้ทรานซิสเตอร์และอื่น ๆ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ต่อเนื่อง เรียกว่าเป็นวงจรไม่ต่อเนื่อง
เทคโนโลยี IC
มีการเปลี่ยนแปลงการปฏิวัติในการออกแบบ ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์วงจร และคอมพิวเตอร์ที่มีการประดิษฐ์วงจรรวมหรือเทคโนโลยี IC วงจรรวมมีขนาดเล็กมากน่าเชื่อถือประหยัดที่สุดและใช้งานง่ายมาก แนวคิดของเทคโนโลยี IC นี้ได้รับการแนะนำในปีพ. ศ. 2501 และเทคโนโลยี IC นี้ได้ย่อขนาดอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากเช่นโทรศัพท์มือถือแล็ปท็อปคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อื่น ๆ อีกมากมาย วงจรรวมสามารถกำหนดเป็นชุดของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่รวมอยู่บนแผ่นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็กโดยทั่วไปเรียกว่าชิปซิลิกอน IC แต่ละตัวมีขนาดกะทัดรัดมากซึ่งมีทรานซิสเตอร์และส่วนประกอบอื่น ๆ จำนวนมากในพื้นที่ขนาดเล็กมาก
รุ่นของเทคโนโลยี IC
วงจรรวมมีหลายรุ่น จำแนกตามจำนวนของทรานซิสเตอร์ ใช้กับชิปวงจรรวม วงจรรวมขนาดเล็ก (SSI) วงจรรวมที่มีทรานซิสเตอร์หลายสิบตัว ในทศวรรษที่ 1960 ได้เห็นการผสานรวมขนาดกลาง (MSI) ชิปวงจรรวมที่มีทรานซิสเตอร์หลายร้อยตัว ในปี 1970 มีขนาดใหญ่การรวมมาตราส่วน (LSI) โดยที่ทรานซิสเตอร์หลายหมื่นตัวจะรวมอยู่ในชิปแต่ละตัว ในปี 1980 มีการบูรณาการขนาดใหญ่มาก (VLSI) โดยที่ทรานซิสเตอร์หลายแสนตัวจะรวมอยู่ในชิปแต่ละตัว นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาการบูรณาการขนาดใหญ่พิเศษ (ULSI) รวมทรานซิสเตอร์มากกว่าหนึ่งล้านตัวต่อชิปการรวมเวเฟอร์สเกล (WSI) ระบบบนชิป (SOC) และวงจรรวมสามมิติ (3D-IC) วงจรรวมเช่น 555timer IC, 741 วงจรขยายสัญญาณ, CMOS, NMOS, เทคโนโลยี BICMOS และอื่น ๆ ถือเป็นตัวอย่างที่ใช้ได้จริงของเทคโนโลยี IC
ประเภทของ IC
มีที่แตกต่างกัน ประเภทของวงจรรวม เช่น ADC, DAC, แอมพลิฟายเออร์, IC การจัดการพลังงาน, IC นาฬิกาและตัวจับเวลาและไอซีอินเทอร์เฟซที่ใช้สำหรับแอพพลิเคชั่นระบบฝังตัวต่างๆ
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี IC
Solar Charge Controller โดยใช้เทคโนโลยี IC โดย Edgefxkits.com
ไม่-ไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งเป็นรากฐาน ตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ โครงการคือการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี IC อย่างง่าย ในโครงการนี้มีการควบคุมกลไกการชาร์จเพื่อหลีกเลี่ยงการชาร์จไฟเกินค่าใช้จ่ายและเงื่อนไขการระบายน้ำลึกโดยไม่ต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์. ชุดของ เครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการ ใช้เป็นเครื่องเปรียบเทียบสำหรับแรงดันไฟฟ้าของแผงตรวจสอบและกระแสโหลดอย่างต่อเนื่อง. ไฟ LED สีเขียวและสีแดงใช้สำหรับบ่งชี้ ไฟ LED สีเขียวใช้สำหรับระบุสภาพแบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มแล้วและอยู่ภายใต้สภาวะที่มีประจุไฟเกินหรือมีประจุไฟฟ้ามากเกินไปจะแสดงด้วยไฟ LED สีแดง
วงจรควบคุมการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้เทคโนโลยี IC โดย Edgefxkits.com
สวิตช์เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้า MOSFETใช้ในการตัดออกโหลดหากไฟ LED สีแดงแสดงว่าแบตเตอรี่เหลือน้อยหรืออยู่ในสภาวะไฟเกิน หากไฟ LED สีเขียวระบุสภาพชาร์จเต็มของแบตเตอรี่จากนั้นพลังงานแสงอาทิตย์จะถูกข้ามไปยังโหลดดัมมี่ในวงจรโดยใช้ทรานซิสเตอร์ ดังนั้นแบตเตอรี่จึงได้รับการปกป้องแบบฟอร์มมากกว่าการชาร์จ โครงการนี้สามารถปรับปรุงเพิ่มเติมได้ด้วยไฟล์ โมเด็ม GSM และไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อให้บรรลุระบบสุริยะสื่อสารและห้องควบคุมสำหรับการตรวจสอบสถานะของระบบ.
ไมโครคอนโทรลเลอร์เข้าใจแล้ว
ไมโครคอนโทรลเลอร์คือ IC ขั้นสูงหรือวงจรรวมที่รวมเข้ากับอุปกรณ์ต่อพ่วงเพิ่มเติม การพัฒนาและการใช้งาน ระบบฝังตัว แอปพลิเคชัน กำลังเพิ่มขึ้นด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยี IC เช่นเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์เทคโนโลยี. ข้อเสียของเทคโนโลยีทรานซิสเตอร์เทคโนโลยี IC ถูกลดทอนลงด้วยไมโครโปรเซสเซอร์และเทคโนโลยีไมโครคอนโทรลเลอร์ IC ขั้นสูง ไมโครโปรเซสเซอร์รวมฟังก์ชันของหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) ของคอมพิวเตอร์บนวงจรรวมเดียวหรือสองสามวงจร มicrocontrollerหน่วยสามารถถือเป็นคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กบนวงจรรวมเดียวที่ประกอบด้วยหน่วยประมวลผลกลางขนาดเล็กคริสตัลออสซิลเลเตอร์ตัวจับเวลาสุนัขเฝ้าบ้านและ I / O อะนาล็อก มีการลงทะเบียนประเภทต่างๆการขัดจังหวะที่ใช้สำหรับงานเฉพาะบางอย่างไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นประเภทต่างๆเช่นไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC และอื่น ๆ แต่โดยทั่วไปแล้ว 8051ไมโครคอนโทรลเลอร์ IC ใช้สำหรับแอปพลิเคชันระบบฝังตัวส่วนใหญ่
ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051
หากเราใช้เทคโนโลยี IC จำเป็นต้องมีส่วนประกอบแยกจำนวนมากเพื่อทำงานบางอย่างในระบบฝังตัว หากเราใช้เทคโนโลยี IC ขั้นสูงเช่นไมโครคอนโทรลเลอร์จากนั้นเพียงแค่เขียนโปรแกรมง่ายๆไม่กี่บรรทัดเราก็สามารถทำงานหลายอย่างได้ ดังนั้นไฟล์จำนวนของส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่องขนาดของวงจรความซับซ้อนและต้นทุนสามารถลดลงในระบบฝังตัวได้โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์เทคโนโลยี.
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีไมโครคอนโทรลเลอร์
เครื่องควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์คือ การใช้งานทั่วไปของ ไมโครคอนโทรลเลอร์ IC ขั้นสูงเทคโนโลยี. เพื่อใช้พลังงานแสงอาทิตย์อย่างมีประสิทธิภาพแสงสว่างจากพลังงานแสงอาทิตย์ระบบต่างๆ ได้แก่โคมไฟพลังงานแสงอาทิตย์ไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์และระบบไฟบ้านและสวนพลังงานแสงอาทิตย์ถูกนำมาใช้ในชนบทและในเมือง ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสี่หลักส่วนประกอบ: ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์โมดูลแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟโหลดและตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์
Solar Charge Controller โดยใช้เทคโนโลยีไมโครคอนโทรลเลอร์
แผนภาพบล็อกของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้บล็อกหลักสี่ประการไมโครคอนโทรลเลอร์เทคโนโลยีแสดงในรูป ในบรรดาส่วนประกอบทั้งสี่นี้ให้พิจารณาตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของระบบพลังงานแสงอาทิตย์ ส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ที่ใช้สำหรับวงจรควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์คือ AT89C2051ไมโครคอนโทรลเลอร์, อนุกรม ADC0831, ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า IC7805 , สวิตช์เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้า MOSFET, จอ LCD, แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟ, การควบคุมการชาร์จ, เซ็นเซอร์พลบค่ำถึงรุ่งเช้าและตัวควบคุมโหลด
แบตเตอรี่ใช้เพื่อจัดหาแหล่งจ่ายไฟ 5V DC เพื่อเปิดเครื่องไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ตรวจสอบแรงดันแบตเตอรี่โดยใช้ ADCแรงดันไฟฟ้า0V-20V จะถูกลดขนาดลงเป็น V-5V โดยใช้ตัวแบ่งที่มีศักยภาพพร้อมการจัดเรียงตัวต้านทานที่ขา 2 ของ ADC และค่าเหล่านี้จะแสดงบนจอ LCD ใช้เทคนิคการควบคุมแบบขนานกระแสไฟฟ้าที่ชาร์จได้รับอนุญาตให้ไหลเข้าสู่แบตเตอรี่และหยุดชาร์จแบตเตอรี่หากชาร์จแบตเตอรี่เต็มแล้ว ขึ้นอยู่กับสัญญาณอินพุตที่ได้รับจากเซ็นเซอร์พลบค่ำถึงรุ่งเช้าไมโครคอนโทรลเลอร์สลับรีเลย์การชาร์จหรือโหลดจอ LCDขับเคลื่อนโดยไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อแสดงข้อความการชาร์จ
วงจรควบคุมประจุพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้เทคโนโลยีไมโครคอนโทรลเลอร์
ถ้าแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้ว (จนถึง14V) แล้วรีเลย์ถูกกระตุ้นผ่าน MOSFET เพื่อขัดจังหวะการชาร์จ จากนั้นตัวจับเวลา 5 นาทีจะเริ่มขึ้นโดย ไมโครคอนโทรลเลอร์และ LCD แสดงข้อความว่าแบตเตอรี่เต็ม หากเวลาผ่านไปแล้วแบตเตอรี่ถูกเชื่อมต่อกับแผงโซลาร์เซลล์อีกครั้งโดยรีเลย์ดังนั้นกระแสการชาร์จพลังงานแสงอาทิตย์จะกะพริบตราบเท่าที่แรงดันไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ปัจจุบัน ถ้าแรงดันไฟฟ้าของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ตกลงไปด้านล่าง แรงดันซีเนอร์ไดโอดของเซ็นเซอร์พลบค่ำถึงรุ่งเช้า แล้วไมโครคอนโทรลเลอร์รับสัญญาณจากเซ็นเซอร์พลบค่ำถึงรุ่งอรุณจากนั้นเปิดใช้งานโหลดผ่าน MOSFET และข้อความ load ON จะแสดงบนจอ LCD ถ้าแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า 10V ของเซ็นเซอร์พลบค่ำถึงรุ่งอรุณจากนั้นไมโครคอนโทรลเลอร์ปิดการโหลดผ่านไฟล์มอสเฟต.
เทคโนโลยีที่ดีที่สุดสำหรับระบบฝังตัว
ในบทความนี้ก่อนหน้านี้เทคโนโลยี IC และไมโครคอนโทรลเลอร์เทคโนโลยี IC พร้อมกับตัวอย่างประเภทและใช้งานได้จริง การประยุกต์ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ และเทคโนโลยี IC ใน แอปพลิเคชันระบบฝังตัว ได้รับการกล่าวถึงโดยสังเขป ตัวควบคุมการประจุพลังงานแสงอาทิตย์ที่กล่าวถึงข้างต้นด้วยเทคโนโลยี IC ในอดีตและด้วยเทคโนโลยี IC ขั้นสูงเช่นไมโครคอนโทรลเลอร์เทคโนโลยี IC แสดงความแตกต่างระหว่างเทคโนโลยีทั้งสอง และยังแสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีทั้งสองยังคงถูกนำมาใช้ตามข้อกำหนด เทคโนโลยีทั้งสองมีข้อดีและข้อเสียบางประการในขณะที่ใช้สำหรับระบบฝังตัว
เทคโนโลยี IC ช่วยลดขนาดของวงจรเมื่อเทียบกับขนาดวงจรที่สร้างขึ้นโดยใช้ส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่อง ขั้นสูงไมโครคอนโทรลเลอร์เทคโนโลยี IC ช่วยลดขนาดของวงจรโดยการแทนที่วงจรรวมจำนวนมากในวงจรด้วยวงจรเดียวไมโครคอนโทรลเลอร์ IC. ดังนั้นต้นทุนของวงจรที่มีเทคโนโลยี IC จึงน้อยกว่าเทคโนโลยีไม่ต่อเนื่องหรือทรานซิสเตอร์ไมโครคอนโทรลเลอร์วงจรเทคโนโลยี IC มีต้นทุนน้อยกว่าเมื่อเทียบกับต้นทุนของวงจรที่ออกแบบด้วยเทคโนโลยี IC ในทำนองเดียวกันสำหรับพารามิเตอร์หลายตัวไฟล์ไมโครคอนโทรลเลอร์เทคโนโลยีเป็นที่นิยมสำหรับระบบฝังตัวเมื่อเทียบกับเทคโนโลยี IC และส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่องหรือเทคโนโลยีทรานซิสเตอร์
แอปพลิเคชันระบบฝังตัวโดยใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน
รูปการแสดง แอปพลิเคชันระบบฝังตัว ออกแบบด้วยเทคโนโลยีที่แตกต่างกัน สำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะบางอย่างของระบบฝังตัวควรใช้เทคโนโลยี IC มากกว่าไมโครคอนโทรลเลอร์เทคโนโลยี. แต่แอปพลิเคชันระบบฝังตัวส่วนใหญ่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์เทคโนโลยีเนื่องจากมีความก้าวหน้ามากกว่าและมีข้อได้เปรียบมากกว่าเมื่อเทียบกับเทคโนโลยี IC นอกจากนี้คุณจะได้รับความช่วยเหลือทางเทคนิคจากเทคโนโลยี Edgefx ในการเลือกเทคโนโลยีเฉพาะสำหรับคุณ งานโครงการวิชาการ ตามความสนใจของคุณในระบบฝังตัว
