1

DACsIC DAC มีทั้งแบบที่รับส่งข้อมูลแบบขนานและอนุกรม Weighted-resistor

2

R-2R network

Nreff Val

VR

RV

out 2

122

110

2222

NNNNref

f DDDDV

R

RV

out

D/A Specifications Resolution ดูได้จากจ านวนของบิตทีเ่ป็น Input ของ D/A เช่น D/A มี Input จ านวน 8 บิต

สามารถสร้างระดับแรงดัน Output ได้ 28 หรือ 256 ระดับ, Resolution = 1/256 Full-scale Output Voltage บอกถึงค่าแรงดัน Output มากที่สุด หรือเมื่อป้อนข้อมูลที่เป็น

“1” ทุกบิตให้กับ D/A ซึ่งจะน้อยกว่าคา่ที่ระบุมา อยู่ 1 LSB เสมอ Input Code สามารถมีได้หลายชนิดเช่น Binary, BCD, Offset Binary ซึ่งในการใช้งาน

ต้องส่งข้อมูลไปให้กับ D/A ให้ถูกต้อง Accuracy คือค่าความถูกต้องของแรงดัน Output ที่ได้ออกมาจริง เปรียบเทียบกับค่าแรงดัน

Output ที่ควรจะไดต้ามทฤษฎี โดยทั่วไปแล้ว ค่าความผิดพลาดของ D/A ก็จะมีค่าไม่เกิน +/- ½ LSB

Linearity หมายถึงค่าความผิดพลาดของ Output Voltage ที่วัดได้เทียบกับแนวเส้นตรงที่ได้ เมื่อแปรค่าของข้อมูลจากน้อยไปมาก มีค่าประมาณ +/- ½ LSB

Settling Time คือระยะเวลาที่ D/A ใช้ในการท าให้ Output Voltage มีค่าเท่ากบัข้อมูลที่ป้อนเข้าไป

DC Motor Brushed DC motor Brushless DC motorBrushed DC motor แบ่งตามลักษณะการวางต าแหน่งของขดลวดกับ แกนของแม่เหล็ก 1. แบบ Shunt Motor เป็นแบบการวางต าแหน่งของขดลวดขนานกับแกนแม่เหล็ก เป็นแบบที่สามารถปรับเส้นแรงได้อย่างอิสระ นิยมใช้กับระบบควบคุมการเคลื่อนที่ต้องการแรงบิตสูง2. แบบ Series Motor เป็นแบบการวางต าแหน่งของขดลวดอนุกรมกับแกนแม่เหล็กเป็นแบบเส้นแรงแม่เหล็กเป็นสัดส่วนกับกระแส เหมาะน าไปใช้ในสภาวะเฉพาะคือ เม่ือต้องการแรงบิตสูงที่ความเร็วต่ า

3. Compound

4

DC motor speed and direction control

PWM (Pulse Width Modulation)ที่ความถี่ 20 kHz หรือต่ ากว่า เป็นความถี่ที่มนุษย์สามารถได้ยินเสียงมอเตอร์ท างานได้ ถ้าความถี่สูงเกินไป ค่าImpedance ของขดลวดในมอเตอรจ์ะมีค่าสูงท าให้เกิดความรอ้นและการสูญเสียพลังงาน

5

IC ขับ DC motorเช่น L293D Supply-Voltage Range: 4.5 V to 36 V Output Current 600 mA Per Channel Peak Output Current 1.2 A Per Channel Output Clamp Diodes for Inductive Transient Suppression (L293D)

6

PWM signal

Brushless DC motorStepper Motors

1. Permanent-magnet: a rotor withalternating north and south poles

2. Variable-reluctance: a soft iron rotor with teeth and a wounded stator.

7

3. Hybrid: adds teeth to a permanent Magnet motor, resulting in better coupling of the magnetic field into the rotor and more precise movement.

มุม stepมอเตอร์จะหมุนไปทีละหนึ่ง step ถ้ามอเตอร์ 4 เฟส มีขดลวดชุดเดียว มอเตอร์จะมีมุม step เท่ากับ 90 องศา ถ้ามีขดลวดหลายชุดก็จะยิ่งมีมุม step น้อยลง โดยจ านวน stepต่อรอบคือ 4 คูณจ านวนชุดขดลวด

8

วงจรขับ Stepping Motor

9

การขับ Stepping motor แบบ 1 phaseวงจรขับ Stepping motor อย่างง่าย

การขับ Stepping motor

1. การขับแบบ 1 เฟส

2. การขับแบบ 2 เฟส

3. การขับแบบ คร่ึงสเต็ป

4. การขับแบบ Microstepping

Step Phase 1 Phase 2 Phase 3 Phase 4

1 ON OFF OFF OFF

2 OFF ON OFF OFF

3 OFF OFF ON OFF

4 OFF OFF OFF ON

1 ON ON OFF OFF

2 OFF ON ON OFF

3 OFF OFF ON ON

4 ON OFF OFF ON

1 ON OFF OFF OFF

2 ON ON OFF OFF

3 OFF ON OFF OFF

4 OFF ON ON OFF

10

Optical Shaft Encoder

Absolute Encoder จานตัดแสงจะเป็นช่องอยู่หลายชั้น เป็น

ข้อมูลของเลขฐาน 2 แบบ GRAY ซึ่งหมายความว่า เมื่อจานหมุนมาตรงกับตัวตรวจจับ ก็จะทราบมุม นั้นๆ ได้ทันทีข้อจ ากัดของ Absolute Encoder นี้ก็คือมันจะต้องมีตัวตรวจจับหลายชุด และไม่สามารถ ท าให้มีความละเอียดมากๆ ได้

11

Optical Shaft Encoder Incremental Encoder ส่วนของจานตดัแสงนั้น มีช่องให้แสง

ผ่านได้อยู่ 2 ชั้น และตัวจับ 2 ตัว โดยช่องจะเยื้องกันดังรูป เมื่อมันหมุนผ่านตัว ตรวจจับ ก็จะได้สัญญาณ ของ Phase A และ Phase B ซึ่งจากสัญญาณนี้ ท าให้เราทราบได้ว่า มีการหมุนเกิดขึ้น และหมุนไปในทิศทางใด ส่วนระยะทางที่หมุนไปนั้น ต้องใช้ Software ในการนับจ านวนของ Pulse ที่เกิดขึ้น

12

Driving BJT

Driving MOSFET

13

Solenoid and RelaysSolenoid อุปกรณ์อะไรก็แล้วแต่ที่มีลักษณะเป็นขดลวด (solenoid) และใช้หลักการelectromagnetic ในการควบคุมการท างานทางกล (mechanical function) Continuous-duty solenoids ออกแบบเพื่อให้ถูกกระตุ้นอยูต่ลอดเวลาขณะท างาน Pulse-duty solenoids ออกแบบเพือ่ให้ไม่จ าเป็นต้องมีการกระตุ้นตลอดเวลาขณะ

ท างาน Pulse-duty solenoid ออกแบบให้สามารถสร้างแรงแม่เหลก็ได้มากโดยไม่ต้องใช้กระแสไฟฟ้าสูง.

Relay เป็น solenoid ที่ควบคุมหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าส่วนใหญ่การควบคุม solenoid จาก Microcontroller จะควบคุมผ่าน opto-isolator

14

Solenoid Valvesเมื่อขดลวดไดร้ับการกระตุ้นแกนจะถกูดึงเข้าไปในขดลวด Solenoid ท าให้ Valves เปิด ใช้ควบคุมการไหล Directional Valves กระตุ้นเพื่อหยุดและควบคุมทิศทางการไหล

15

16

Relay control and clamping.

A method that can be used to speed up the relay release by using a zener diode.

Sidactor (24 V to lighting), transient voltage suppression (TVS) diode (Tranzorbs) and PTC or Smart fuse

17

18

Pick/hold

Analog switches (Solid-state Relay)

มีความเร็วสูงกว่า ขนาดเล็กกว่า Relay ไม่มกีาร bounce

ของหน้าสัมผัส และใช้กระแสต่่ากว่า ทั้งสองด้านของสวิทช์

ไม่ได้แยกออกจากกันอย่างแท้จริงแต่อยู่บนสารกึ่งตัวน่าชิ้น

เดียวกนั แบ่งเปน็

BJT output

Power MOSFET output

Thyristor or Triac output

19

AC control

20

Heatersส่วนใหญ่มีค่า inductance ที่น้อยมาก ดังนั้นจึงไม่จ่าเป็นต้องมี clamping diodes และ

heaters จะถูกควบคุมด้วย feedback loop โดยใช้ temperature sensor วัดอุณหภูมิดังรูป

21

CoolersSolid-state (Peltier) cooler ประกอบด้วยรอยต่อ PN หลายๆอัน

ส่วนใหญ่สร้างจาก bismuth telluride ซึ่งจะดึงความร้อนจากด้าน

หนึ่งและปล่อยออกไปอีกด้านหนึ่ง การควบคุม Peltier cooler คล้ายๆ

กับการควบคุม heater การปรับอุณหภูมิสามารถท่าได้โดยควบคุมการ

จ่ายไฟด้วยวงจร pulse width modulation แต่การท่าเช่นนั้น

ควรใช้ความถี่ของ PWM สูงกว่าความถี่ต่่าสุดท่ีแนะน่าเพื่อลดผลของ

thermal stress ซึ่งโดยท่ัวไปมีค่าประมาณ 2 kHz.

Peltier cooler และ waterblockที่ถูกออกแบบมาให้ใช้กับ Peltierโดยเฉพาะ

22

Fansการใช้ Cooling fans ควรจะมีการควบคุมความเร็วพัดลม

เพื่อจ่ากัด noise ท่ีจะเกิดขึ้นในระบบ การวัดความเร็วพัดลม

อาจใช้ optical sensor กับ disc encoder

.

LEDs Opto-isolator

Optoisolators สามารถน่ามาใช้เพื่อแยกส่วนวงจรไมโครโปรเซสเซอร์ออกจากวงจร

ภายนอก การขับส่วน LED ของ optoisolator สามรถขับด้วยวีธีเดียวกันกับ LED ท่ัวไป

23

LEDs

24

LED constant-current drive with

microprocessor control.

Multiple LEDs in parallel. Multiple independent LEDs Multiple LEDs constant current drive

LCDs

RS (Register Select) ใน LCD Module มี Register เก็บค าสั่ง Register เก็บข้อมูล “0” แสดงว่าเป็นค าสั่ง, “1” เป็นข้อมูลR/W “0” write, “1” readE (Enable) ท าให้ LCD ท างานD0-D7 ใช้รับส่งข้อมูล

25

ต าแหน่ง address0400H (xxxxx100xxxxxxxx) เขียนค าสั่ง0500H (xxxxx101xxxxxxxx) อ่านค าสั่ง0600H (xxxxx110xxxxxxxx) เขียนข้อมลู0700H (xxxxx111xxxxxxxx) อ่านข้อมลูขั้นตอนการเขยีนโปรแกรมควบคมุ LCD1. อ่านค่าและรอจน busy flag หรือ bit D7 จาก

register ค าส่ังเปลี่ยนเป็น 02. หน่วงเวลาประมาณ 15 ms3. เขียนค าสั่ง (ดูจากตาราง)4. เขียนข้อมูล

26

OLED (Organic Light Emitting Diode) คือ อุปกรณ์เปล่งแสงอินทรีย์ประกอบไปด้วยสารโพลิเมอร์ที่ให้สีต่าง ๆ คือ โพลิธิโอฟิน (Polythiophene) ให้แสงสีแดง , โพลีฟลูออรีน (PolyFluorene) ให้แสงสีฟ้า และโพลีนิลเอนนวีิไนลนี (polyphenylenevinylene)ให้แสงสีเขยีวเมื่อน ามาประกอบกัน และให้พลังงานในจุดที่ต้องการ ก็เปล่งแสงประกอบกันเป็นภาพและสตีามต้องการ กินพลังงานน้อย เพียง 3 ถึง 5 โวลต์ เมื่อน าสารโพลิเมอร์ไปเคลือบบนพื้นผิวต่าง ๆ เช่น โลหะ หรือแก้ว ก็จะท าให้พื้นผิวนั้นแสดงภาพออกมาได้ เราจึงได้จอภาพที่บาง แบน เบา ให้สีคมชัดและยึดหยุ่นได้

168x128 pixels OLED

27

Digital Potentiometers (a variable resistance) ex. a volume or tone control in a stereo or gain control in an Op-amp circuit.

28Analog Device AD5220

29