مهندسی پزشکی

ابداع سیستم انتقال اطلاعات از طریق شبکه های برق و با استفاده از فن آوری PLT (Power Line Telecommunication) توسط شرکت ادیسون امکان سرویس دهی بیشتری را به مشترکین از طریق تکنولوژی های اطلاع رسانی فراهم می آورد. یک سیستم PLT علاوه بر مودم از سه قسمت اصلی زیر تشکیل شده است. 1- تجهیزات میان بری ترانسفورماتور که به عنوان کوپلر شناخته میشود 2- دریچه ورودی به داخل منازل 3- مسیریابهای ابتدا و انتهائی سرور( the head – end Router server device همانطور که ملاحظه می گردد فرآیند انتقال اطلاعات در این سیستم به این صورت است که اطلاعات از طریق مسیر یاب ابتدائی سرور به مودم جریان می یابد و در آنجا این اطلاعات مدوله گردیده و به کوپلر ولتاژ متوسط فرستاده می شود. در هر ترانسفورماتور توزیع یک کوپلر وجود دارد که سیگنال مدوله شده را جدا کرده و به جعبه Pole-top می فرستد. این جعبه بیتهای اطلاعاتی را مجددا" مدوله و تولید می کند و آنها را توسط شبکه فشار ضعیف به مودم های تعبیه شده در خانه ها می فرستد و به این ترتیب اطلاعات از یک سرور به یک کاربر انتقال می یابد. یکی از مشکلات سیستم PLT احتمال تداخل با نویزهای ناشی از لامپ فلورسنت و تجهیزات خانگی می باشد. شرکت Ambient که یکی از شرکتهای فعال در زمینه ساخت تلفنهای سازگار با سیستم PLT می باشد، اظهار می دارد که به دلیل اینکه دارای فن آوری PLT در فرکانسهای خیلی بالا (MHZ) می باشد، هر نویز تولید شده فقط یک اثر پس ماند (residual effect) دارد و همچنین فن آوری طیف گسترده این شرکت نویز با پهنای کم را حذف می نماید. در حال حاضر فواصل و حجم اطلاعات قابل انتقال توسط این سیستم محدود است. دورترین فاصله ای که فن آوری شرکت Ambient به آن رسیده است 120 متر است. در خطوط فشار ضعیف این شرکت امیدوار است که به فاصله حداقل 400 متر دست پیدا کند. البته این مقدار بیشتر از مقداری است که برای کشورهایی مانند آمریکا و ژاپن مورد نیاز است زیرا در این کشورها فاصله بین ترانسفورماتور توزیع تا مصرف کننده بطور عمومی 50 تا 100 متر می باشد. سرعت انتقال اطلاعات فن آوری بکار گرفته شده توسط شرکت Ambient در طرح PLT هم اکنون 20 Mbit/s می باشد. قرار است که طی آزمایشی قابلیت فن آوری PLT شرکت Ambient برای انتقال اطلاعات تصویری، اتصال به اینترنت از طریق خطوط برق و غیره به نمایش گذارده شود. در این آزمایش که به آلفا معروف است این شرکت افزایش فواصل انتقال اطلاعات را بررسی خواهد کرد و سعی دارد که سیستم را قادر سازد تا ""بیاموزد "" که چگونه سیگنالهای اطلاعاتی را در فواصل طولانی حفظ کند. قطعا" این فن آوری به مرور زمان بهبود خواهد یافت. بطوریکه در آزمایش آلفا دیگری که در ژاپن انجام شده است شرکت Ambient توانست به طول فاصله ای حدود 9-6 برابر فاصله قبلی دست یابد.

به طور خلاصه، خازن در فرکانس بالا اتصال کوتاه و سلف اتصال باز است. در واقع پایهای ترین بررسی روی یک قطعه در الکترونیک بررسی فیزیکی آن است و برای این کار یک منحنی بدست می آ وریم که واکنش قطعه در حالتهای مختلف را با آن بررسی می کنیم مثلا منحنی جریان ولتاژ یک مقاومت را تحت ولتاژهای متفاوت قرار داده و جریان بدست آمده را به ازای آن ولتاژ ثبت می کنیم بعدا هروقت پرسیده شود در فلان ولتاژ از این مقاومت چه جریانی می گذرد از روی منحنی بدست آمده باید پاسخ داد در واقع اگر بخواهم این مو ضوع را با آنچه در درسهای آکادمیک می خوانید مربوط کنم باید بگم اونچه می خونید در واقع یک مقاومت ایده آل یک خازن ایده آل یا در واقع تعریف ریاضی یک مقاومت و خازن را دارید یک مقاومت واقعی می تواند یک مدار پیچیده از مقاومتهای خطی غیر خطی وابسته یا غیر وابسته به زمان و نیز تعدادی خازن و سلف باشد که اینطور هم هست اما این مقادیر با تقریب خوبی قابل اغماض است و ما از یک مقاومت فیزیکی همان مقاومت ریاضی را در نظر گرفته و بررسی می کنیم در مورد بررسی یک قطعه در فرکانسهای مختلف هم همینطور است مدل دقیق یک خازن که شامل سلف و خازن و مقاومت است را باید در از روی منحنی آزمایشگاهی بدست آورد ولی اونچه که بررسی می شه مدل ریاضیست یک خازن قطعه ایست که ازدو رسانا که میان آنها عایق است یه وجود می آید این قطعه اونچه که ازش پیداست در صورتی که در فرکانس پایین قرار بگیرد یعنی مثلا فرکانس صفر همان جریان مستقیم مثل مدار باز عمل می کند و یک مقاومت بی نهایت است اما با افزایش فرکانس به دلیل شارژ و دشارژ یک جریانی از این خازن می گذرد که با افزایش فرکانس افزایش می یابد و سر انجام در فرکانس بی نهایت یک مقاومت صفر دارد که یعنی اتصال کوتاه از این خاصیت که در فرکانس مقاومت قطعه تغییر می کند برای فیلتر کردن فرکانسها استفاده می شود مثلا خازن صافی در تغذیه های پل دیودی به عنوان فیلتربالا گذر ریپل ها را زمین می کند تا فقط فرکانس پایین یعنی فرکانس صفر عبور کند در مورد سلف هم همچنین اما سلف فیلتر پایین گذر است یعنی در فرکانس کم مقاومت کم دارد ولی در فرکانس بیشتر مقاومتش بیشتر می شود و اجازه عبور جریان را نمی دهد

پژوهش گران شیوه ای را توسعه داده اند که با استفاده از حسگرها و نرم افزار محاسباتی نیروهای وارد شده به پره های توربین بادی را به طور مداوم بررسی می کند. این امر گامی است به سمت بهبود بازدهی توربین های بادی با استفاده از تنظیم وضعیت بسیار متغیر باد. این پژوهش که توسط مهندسین دانشگاه پردو و آزمایشگاه های ملی ساندیا انجام شده است بخشی از تلاش برای توسعه ی سازه های توربین بادی هوشمندتر است. جاناتان وایت دانشجوی دکترای دانشگاه پردو است که همراه با داگلاس آدامز، استاد مهندسی مکانیک و مدیر مرکز یکپارچه سازی سامانه های پردو، سرپرستی این پژوهش را به عهده داشت. جاناتان وایت گفت: "هدف نهایی ارسال اطلاعات از حسگرها به یک سیستم کنترل فعال است که قسمت هایی را برای بهینه کردن بازدهی وارد سیستم می کند." این سیستم می تواند به بهبود قابلیت اطمینان توربین نیز کمک کند. این کار با استفاده از تولید اطلاعات بلادرنگ حیاتی برای سیستم کنترل به منظور جلوگیری از صدمات شدید به توربین در اثر بادهای شدید انجام می شود. آدامز گفت: "انرژی بادی نقش رو به رشدی را در تولید انرژی الکتریکی ایفا می کند. آمریکا هم اکنون بزرگترین استفاده کننده ی انرژی بادی در جهان است. سوال این است که چگونه می توان بازدهی توربین های بادی را افزایش داد، قیمت تمام شده ی آن ها را کاهش داد و قابلیت اطمینان آن ها را بالا برد؟" این مهندسین حسگرهایی با نام شتاب سنج های تک محوره و سه محوره را درون پره ی یک توربین بادی هنگام ساخت این پره جاسازی کردند. این پره روی یک توربین بادی تحقیقاتی در آزمایشگاه خدمات پژوهشی کشاورزی دپارتمان کشاورزی آمریکا، usda، در بوشلند تگزاس آزمایش شد. افرادی از ساندیا و usda به این توربین بادی تحقیقاتی در تگزاس نظارت دارند. چنین حسگرهایی می توانند در پره های توربین های آینده سودمند باشند که این پره ها دارای "سطوح کنترل" و باله های ساده ای هستند، شبیه آنچه که در بال های هواپیما وجود دارد و با تغییر دادن مشخصه های ایرودینامیکی پره ها امکان کنترل بهتر را فراهم می کند. با توجه به این که این باله ها در واکنش به تغییرات باد باید بدون درنگ تغییر کنند،‌ ارسال داده های مداوم به حسگر بسیار ضروری خواهد بود. خوزه زایاس، مدیر بخش فن آوری های انرژی بادی ساندیا، گفت: "این یک نمونه ی عالی از همکاری بین یک آزمایشگاه ملی و یک موسسه ی آکادمیک در جهت توسعه ی نوآوری ها با استفاده از مهارت های طرفین محسوب می شود." یافته های این پژوهش نشان دهنده ی این است که استفاده از حسگرهای سه تایی و نرم افزار "مدل ارزیاب" که توسط وایت نوشته شده است، با دقت زیادی مقدار نیروی وارد شده به پره ها را مشخص می کند. این یافته ها در مقاله ای که 4 می در کنفرانس و نمایشگاه انرژی بادی 2009 شیکاگو ارائه شد، شرح داده شده است. این مقاله توسط وایت، آدامز، زایاس و مارک رامسی (مهندسی از ساندیا) نوشته شده است. وایت گفت: "در صنعت نسبت به تشخیص بارها و نیروهای وارد شده به پره های توربین و پیش بینی فرسودگی علاقه نشان داده می شود و این کار گامی است در جهت نایل شدن به این خواسته." اجزای اصلی یک توربین بادی شامل پره های روتور، جعبه دنده و ژنراتور می شود. پره های توربین بادی از فایبرگلاس و چوب "بالسا" ساخته می شوند و گاهی اوقات با فیبر کربنی تقویت می گردند. آدامز گفت: "هدف اصلی، به کارگیری ژنراتور و توربین به کارآمدترین شکل ممکن است اما این کار دشوار است چون سرعت باد همواره در حال نوسان است. ما باید بتوانیم ژنراتور یا پره ها را کنترل کنیم تا با کاهش دادن نیروهای وارده به قطعات توربین حین بادهای بسیار شدید و افزایش بار در بادهای ضعیف، دریافت انرژی را بهتر کنیم. علاوه بر بهبود بازدهی، باید قابلیت اطمینان نیز بهتر شود. برج های توربین بادی 200 فوت (حدود 61 متر) یا بیشتر ارتفاع دارند، بنابراین تعمیر و نگه داری قطعات آسیب دیده بسیار هزینه بر خواهد بود." در یک سیستم هوشمند داده های حسگر باید مورد استفاده قرار گیرد تا سرعت توربین با استفاده از افزایش خودکار انحنای پره بهتر کنترل شود، این در حالی است که به ژنراتور نیز فرمان داده می شود که حرکت خود را اصلاح کند. داده های حسگر برای طراحی پره های انعطاف پذیر نیز به کار گرفته خواهد شد. رامسی از ساندیا گفت: "تصور ما بر این است که سیستم های هوشمند گام بسیار بزرگ و رو به جلویی برای توربین ها خواهند بود. هنوز کارهای زیادی هست که باید انجام شوند اما ما معتقدیم که نتیجه بسیار عالی خواهد بود. هدف ما ارائه ی محصولی پربازده و قابل اطمینان به صنعت برق است. ما در حال طراحی اساس توربین های بادی آینده هستیم." حسگرها قادرند شتاب را در جهت های مختلف اندازه گیری کنند که این کار برای تعیین دقیق خمش و پیچش پره و لرزش های کوچک در نوک پره که در نهایت موجب آسیب دیدگی می شود، ضروری است. همچنین این حسگرها دو نوع شتاب را اندازه می گیرند. نوع اول شتاب دینامیکی است که از بادهای شدید و ناگهانی حاصل می شود در حالی که نوع دوم یعنی شتاب استاتیکی در اثر جاذبه ی زمین و بادهای یکنواخت ایجاد می شود. لازم است که هر دو شتاب به منظور برآورد نیروهای وارده به پره ها به دقت اندازه گیری شوند. داده های حسگر به خوبی نشان می دهد که پره در اثر باد به چه میزان دچار خمش و پیچش شده است. این پژوهش در حال پیشرفت است و مهندسین هم اکنون در حال پیگیری کاربرد سیستم خود در پره های توربین آینده و پیشرفته ای هستند که بسیار خمیده تر از پره های کنونی هستند. این شکل پیچیده تر به کارگیری این شیوه را جالب توجه تر می کند. در سال 2008 آمریکا 8358 مگاوات به ظرفیت انرژی بادی خود اضافه کرد که این به معنی ساخت هزاران توربین جدید است چون هر توربین بادی به طور میانگین 1.5 مگاوات تولید می کند. این ظرفیت جدید، کل انرژی بادی نصب شده ی آمریکا را به 25170 مگاوات افزایش داد که از ظرفیت آلمان به عنوان بزرگترین استفاده کننده ی انرژی بادی پیشی گرفت. آدامز گفت: "هدف ما انجام دو کار است - افزایش قابلیت اطمینان و جلوگیری از بروز نقص - و کوتاه ترین راه برای رسیدن به این توانایی ها، بررسی مداوم نیروهای وارد شده به پره ها توسط باد است." این پژوهش به واسطه ی آزمایشگاه های ملی ساندیا مورد حمایت دپارتمان انرژی آمریکا قرار گرفت.

توضیح برنامه ------------------------------------در خط اول که آیسی معرفی کردم در خط دوم کریستال کاری میکرو  تنظیم کردم در خط های 3و4و5 سه ورودی برای اتصال کلید های تنظیم زمان پیکره بندی کردم در خط 6و7و8 اسم پورت های ورودی عوض کردم (اختیاری)در خط بعد یک متغیر از نوع بایت بنام V نوشتم که این متغیر برای استفاده در حلقه for , next استفاده شده.خوب خط 10>> برای استفاده از ساعت و تایمر و کانتر ها حتما باید این خط رو بنویسید چون وقفه سراسری میکرو هست.خط بعد پیکره بندی ساعت (که این ساعت در برنامه بسکام بصورت پیشفرض هست >یعنی چی>> یک برنامه ساعت بصورت آماده وجود دارد که ما میتوانیم از آن استفاده کنیم و این زمان را تنظیم کنیم .حالا  به میکرو میگیم ساعت خودتو روی ساعت 8 شب تنظیم کن (هر زمانی که دوست داشتید میتوانید وارد کنید)(با نوشتن دستور خط 12)حالا اگه به میکرو بگیم زمان رو برای ما در lcd نمایش بده میکرو  شروع به کار میکنه و هر یک ثانیه به زمان (20:00:00)اضافه میکنه و بصورت کاملا دقیق کار میکنه (میکرو این زمان یک ثانیه رو از کریستال داخلی خودش درست میکند یعنی  فرق نمیکند ما فرکانس کاری میکرو چند قرار بدیم) برای اینکه بتونیم این زمان رو تغییر بدیم باید ادامه برنامه رو بنویسیم در خط بعدش نوشتیم cls یعنی lcd رو پاک کن در خط بعد آدرس وبلاگم:)در خط بعد وقفه 400 میلی ثانیه (پیام بازرگانی اول برنامه:)) زیاد مهم نیست>> بعدش دوباره دستور پاک کردن lcd و بعد دستور (cursor off ) برای حذف خط زیر حروف در lcd >>> و اما این سه خط >> دستور (declare sub )  معرفی گروه >که من در اینجا سه گروه A,B,C  رو معرفی کردم .وظیفه گروه A: نمایش ساعت بروی lcd وظیفه گروه B: تنظیم زمان وظیفه گروه C:سرعت افزایش زمان (در تنظیم ساعت)>یعنی وقتی دست ما بروی کلید هست با چه سرعتی افزایش پیدا کنه که با تغییر عدد 5  در گروه c میتوانید این سرعت را تغییر دهید.در حلقه do loop این گروه ها را بصورت دایم توسط دستور call فراخوانی میکنیم و گروه ها هر یک وظیفه خود را انجام میدهد .دستور  sub  یعنی  شروع گروه  و دستور end sub یعنی پایان گروه یعنی هر دستوری در این گروه باشد انجام میدهد.دستورات if ,then دستورات شرط هست و دستور end if یعنی پایان شرط  دستور incr یعنی افزودن  بر متغییردستور hour_ برای ساعت و دستور min_ برای دقیقه و دستور sec_  برای ثانیه میباشد که ما توسط سه ورودی (کلید ها) بر این متغییر ها اضافه میکنیم (یعنی اگر ما بر min_  یک مقدار اضافه کنیم دقیقه ساعت تغییر میکند)اینم نقشه مدار -----------------------------برای دیدن نقشه در اندازه اصلی بر روی آن کلیک کنید

در این صفحه به معرفی آیسی های مربوط به گیتهای منطقی و ارایه چند مدار ساده جهت یادگیری این المانهای منطقی می پردازیم. کار را با آیسی مربوط به گیت منطقی ANDشروع می کنیم.آیسی های زیادی در رابطه با این گیت وجود دارد.که در اینجا آیسی بیایید برای شروع مدار، ساده ای را با استفاده از این آیسی ببندیم .تا شما با عملکرد آن آشنا شوید. 74HC08 را به شما معرفی می کنم.این آیسی حاوی 4 عدد گیت منطقی AND است. گیتAND قطعات مورد نیاز برای گیت AND 1 عدد آیسی 74HC08 3 عدد LED 1 عدد خازن 0.01 میکرو فاراد 3 عدد مقاومت 1 کیلواهمبرد بورد سیم تلفنی نقشه مدار مربوط به گیت AND طبق معمول در ابتدا پایه های مربوط به تغذیه آیسی 74HC08 را بر روی برد بورد ببندید. در این آیسی پایه 7 تغذیه زمین و پایه 14 تغذیه مثبت است.دو پایه 1و 2 این آیسی را با دو مقاومت 1 کیلواهم همانطور که در نقشه مشخص است به زمین متصل کنید. datasheet مربوط به این آیسی را از اینجا دانلود کنید.برای باز کردن فایل دانلود شده می بایست برنامه acrobat reader را در داخل سیستم داشته باشید. دومرتبه از پایه های 1و2 به یک سر کلید کلنگی یک حالته وصل کنید سر دیگر این کلید را به کاتد یا منفی LED متصل نمایید.سر مثبت یا آند LED ها را به طور مستقیم به مثبت ولتاژ وصل نمایید. در این هنگام هر کلیدی را که می بندید LED مربوط به آن روشن می شود.همانطور که می دانید.زمانی خروجی گیت AND یک یا HIGH می شود.که هر دو ورودی آن یک یا HIGH باشد. در حالت عادی یعنی زمانی که کلید باز باشد.،همانطور که در نقشه می بینید.هر دو ورودی گیت با دو مقاومت 1 کیلو اهم زمین شده است.در واقع ورودی صفر را در حالت عادی در هر دو ورودی خواهیم داشت. در هنگام بسته شدن کلید پایه های ورودی از طریق LED به مثبت ولتاژ‌ وصل می شو ند.و در این حالت هر دو ورودی HIGH می شود. هما نطور که گفته شد.،اگر کلید متصل به پایه های ورودی 1و2 بسته شود.پایه ورودی 1و2 که در واقع دو ورودی یکی از 4 گیت موجود در این آیسی است.HIGH یا یک می شو د وخروجی این گیت از آیسی که پایه 3 است.، با بستن هر دو کلید ورودی HIGH یا 1 می شود. همانطور که در شکل مربوط به شماتیک داخلی آیسی 74hc08 می بینید.این آیسی دارای 4 گیت AND مجزا است.پایه 7 تغذیه زمین و پایه 14 تغذیه مثبت است. هر گیت AND به همراه دو ورودی و خروجی آن به همراه پایه ها در شکل بالا مشخص شده است. فرمول مربوط به گیت AND با توجه به فرمول زیر زمانی این گیت منطقی خروجی یک یا HIGH دارد.؛که هر دو ورودی آن یک باشد.در واقع در ضرب منطقی زمانی خروجی یک می شود که هر دو ورودی یک باشند.در غیر اینصورت خروجی صفر یا LOW است. گیتOR قطعات مورد نیاز برای گیت OR 1 عدد آیسی 74HC32 3 عدد مقاومت 1 کیلو اهم 3 عددد LED 2 عدد کلید کلنگی یک حالته برد بورد سیم تلفنی نقشه مدار مربوط به گیت OR طبق معمول پایه های مربوط به تغذیه آیسی را در ابتدا ببندید.پایه 7 تغذیه زمین و پایه 14 تغذیه مثبت است. دومرتبه از پایه های 1و2 به یک سر کلید کلنگی یک حالته وصل کنید سر دیگر این کلید را به کاتد یا منفی LED متصل نمایید.سر مثبت یا آند LED ها را به طور مستقیم به مثبت ولتاژ وصل نمایید. در این هنگام هر کلیدی را که می بندید LED مربوط به آن روشن می شود.همانطور که می دانید.زمانی خروجی گیت OR یک یا HIGH می شود.که یکی یا هر دو ورودی آن یک یا HIGH باشد. برای دریافت datasheet این آیسی اینجا را کلیک کنید 1و 2 این آیسی را با دو مقاومت 1 کیلواهم همانطور که در نقشه مشخص است به زمین متصل کنید. اگر کلید متصل به پایه های ورودی 1و2 بسته شود.پایه ورودی 1و2 که در واقع دو ورودی یکی از 4 گیت موجود در این آیسی است.HIGH یا یک می شو د.،HIGH شدن ورودی از طریق LED ها و بسته شدن کلید ها صورت می گیرد.یک شدن ورودی ها با بسته شدن کلید ها و روشن شدن LED ها کاملا مشخص است. خروجی این گیت از آیسی که پایه 3 است.،با بستن یکی یا هر دو کلیدهای مربوط به پایه های ورودی HIGH یا 1 می شود. همانطور که در شکل مربوط به شماتیک داخلی آیسی 74hc32 می بینید.این آیسی دارای 4 گیت OR مجزا است.پایه 7 تغذیه زمین و پایه 14 تغذیه مثبت است. پایه های ورودی و خروجی هر گیت OR به همراه دو ورودی و یک خروجی آن در شکل بالا مشخص است. فرمول مربوط به گیت OR با توجه به فرمول زیر زمانی خروجی این گیت یک یا HIGH می شود.که هر دو ورودی آن صفر یا LOW نباشد.بنابراین اگر یکی از ورودی ها یک باشد و دیگری صفر خروجی یک یا HIGH می شودوهمچنین اگر هر دو ورودی یک باشند خروجی نیز یک یا HIGH می شود. در جمع منطقی تنها در حالتی خروجی صفر می شود.که هر دو ورودی صفر باشند. گیت NOT قطعات مورد نیاز برای گیت NOT 1عدد آیسی 74HC04 2 عدد LED 2 عدد مقاومت 1 کیلو اهم 1 عدد کلید کلنگی یک حالته برد بورد سیم تلفنی نقشه مدار مربوط به گیت NOT طبق معمول در ابتدا پایه های مربوط به تغذیه آیسی 74HC04 را بر روی برد بورد ببندید. در این آیسی پایه 7 تغذیه زمین و پایه 14 تغذیه مثبت است. پایه 1 این آیسی را با یک مقاومت 1 کیلواهم همانطور که در نقشه مشخص است به زمین متصل کنید. datasheet مربوط به آیسی 74hc04 را از اینجا دانلود کنید دومرتبه از پایه های 1 به یک سر کلید کلنگی یک حالته وصل کنید سر دیگر این کلید را به کاتد یا منفی LED متصل نمایید.سر مثبت یا آند LED را به طور مستقیم به مثبت ولتاژ وصل نمایید. در این هنگام زمانیکه کلید بسته شودکلید متصل به پایه 1 روشن می شود.،و LED متصل به پایه 2 خاموش می شود.همانطور که می دانید.زمانی خروجی گیت NOT یک یا HIGH می شود.که ورودی آن صفر یا LOW باشد. بنابراین هر زمان که LED متصل به پایه یک روشن باشد LED متصل به خروجی خاموش است.در واقع خروجی عکس ورودی است همانطور که در شکل مربوط به شماتیک داخلی آیسی 74hc32 می بینید.این آیسی دارای 4 گیت OR مجزا است.پایه 7 تغذیه زمین و پایه 14 تغذیه مثبت است. هر گیت NOT دارای یک ورودی و خروجی است.، پایه های ورودی و خروجی در شکل مربوط به شماتیک آیسی 74HC04 مشخص شده است. فرمول مربوط به گیت NOT فرمول زیر مربوط به گیت منطقی NOT است.خروجی این گیت همواره عکس مقدار ورودی است.اگر ورودی یک یا HIGH باشد.،خروجی آن LOW یا صفر است.و اگر ورودی آن LOW یا صفر باشد.خروجی آن HIGH یا یک می شود.عبارت ! در فرمول زیر بیانگر NOT یا معکوس است. گیت NAND قطعات مورد نیاز برای گیت NAND آیسی 74HC00 3 عدد مقاومت 1 کیلو اهم 3 عدد LED 2 عدد کلید کلنگی یک حالته برد بورد سیم تلفنی نقشه مربوط به گیت NAND طبق معمول در ابتدا پایه های مربوط به تغذیه آیس74hc00 را بر روی برد بورد ببندید. در این آیسی پایه 7 تغذیه زمین و پایه 14 تغذیه مثبت است.دو پایه 1و 2 این آیسی را با دو مقاومت 1 کیلواهم همانطور که در نقشه مشخص است و مانند حالتهای قبلی به زمین متصل کنید. datasheet آیسی 74hc00 را از اینجا دانلود کنید. دومرتبه از پایه های 1و2 به یک سر کلید کلنگی یک حالته وصل کنید سر دیگر این کلید را به کاتد یا منفی LED متصل نمایید.سر مثبت یا آند LED ها را به طور مستقیم به مثبت ولتاژ وصل نمایید. در این هنگام هر کلیدی را که می بندید LED مربوط به آن روشن می شود.همانطور که می دانید.نحوه عملکرد گیت NAND برخلاف AND است.دراین گیت زمانی خروجی یک HIGH است.،که هر دو ورودی صفر یا low یا اینکه هر دو ورودی مخالف یکدیگر باشند.در واقع یعنی اگر یکی از ورودی ها یک باشد دیگری صفر باشد.،در این حالت خروجی یک یا high است. فرمول مربوط به گیت NAND با توجه به فرمول زیر گیت NAND عکس گیت AND است.بنابراین زمانی خروجی آن high یا یک می شود که هر دو وردی آن مخلف هم یا هر دو صفر باشند. آیسی های مربوط به گیت های NOR،XOR و XNOR در مورد این آیسی ها نیز می توانید با بستن مداراتی شبیه مدارات فوق عملکرد آنها را تجربه کنید.روش کار با این آیسی ها نیز کاملا شبیه به مدارت فوق است. گیت NOR این المان منطقی در واقع NOT یا عکس گیت OR است.همانطور که دیدید.زمانیکه یکی از ورودی های گیت OR یا هر دو آنها یک یا HIGH باشد.خروجی آن HIGH می شود.حال شما عکس این قضیه را برای گیت NOR در نظر بگیرید. بنابراین می توان گفت تنها زمانی خروجی آن HIGH می شود.،که هر دو ورودی صفر یا LOW باشند. آیسی مناسبی که می توان برای این المان منطقی در نظر گرفت 74HC02 است.به شماتیک درونی این آیسی در شکل زیر توجه کنید.پایه های 7 و 14 مربوط به تغذیه زمین و مثبت آیسی هستند.برخلاف آیسی های منطقی که تا کنون بررسی کردیم .،اولین خروجی آن پایه 1 و دو ورودی اولین گیت از چهار گیت پایه های 2 و 3 آیسی 74HC02 می باشد. پایه های 2،3،5،6،8،9،11،12 پایه های ورودی و پایه های 1،4،10،13 پایه های خروجی هستند. فرمول مربوط به گیت NOR این گیت بنابر فرمول زیر عکس گیت OR است.در واقع زمانی خروجی آن HIGH یا یک است.که هر دو ورودی آن LOW یا صفر باشد.در غیر اینصورت خروجی آن LOW یا صفر خواهد بود. گیتXOR این المان منطقی زمانی خروجی آن یک یا high است.که هر دو ورودی آن یکسان نباشد.در واقع زمانیکه هر در ورودی high یا یک و یا low یا صفر باشند.،خروجی آن low یا صفر است.اگر بخواهید.مانند حالت های قبل مدار ببندید.زمانیکه هر دو کلید در پایه های وردی باز باشند.در واقع مانند حالت های قبلی هر دو پایه ورودی به زمین متصل هستند.در این حالت هر دو ورودی ما صفر است.و با توجه به قانونی که بر این گیت حاکم است.خروجی آن نیز low یا صفر است.بنابراین LED متصل در پایه خروجی نیز خاموش می باشد. زمانیکه هر دو کلید را می بندید. دو ورودی یک گیت از چهار گیت high یا یک می شود.در این حالت نیز خروجی صفر می شود. مسیر HIGH شدن همانطور که دیدید.از طریق LED که به مثبت ولتاژ در مدارات قبلی اتصال داشت ایجاد می شود. در شکل فوق شماتیک درونی آیسی 74HC86 را مشاهده می کنید.این آیسی دارای 4 گیت XOR است.پایه های ورودی و خروجی در شکل این آیسی کاملا مشخص است.پایه های 1،2،5،6،8،9،12و13 پایه های ورودی 4 گیت موجود درا ین آیسی و پایه های 3،4،10،11 خروجی هستند.پایه 7 تغذیه زمین و پایه 14 تغذیه مثبت است. فرمول مربوط به گیت XOR درعبارت فوق فرمول حاکم بر این گیت را مشاهده می کنید.! این علامت بیانگر NOT یا برعکس است.فرض کنید A=0 و B=1 باشد.بنابر مسایل گفته شده.،خروجی این گیت باید یک یا HIGH باشد. با توجه به فرمول زیر به جای مقدار A عکس آنرا قرار دهید.،عکس A برابر یک می شود.حال به جای B مقدار اصلی آنرا قرار دهید.این مقدار یک است. همانطور که می دانید حاصلضرب دو عدد منطقی در صورتی یک خواهد شد.که دو ورودی آن یک باشد.این خاصیت را به راحتی در گیت AND مشاهده کردید.بنابراین با توجه به این قضیه خروجی اولین پرانتز یک می شود. به پرانتز دوم دقت کنید.چون مقدار A صفر است.بدون توجه به مقدار B جواب این پرانتز صفر می شود. همانطور که می دانید.،مجموع دو عدد منطقی در صورتی یک می شود.که یکی یا هر دو آنها یک باشند.این قضیه را براحتی می توانید در گیت OR ببینید. بنابراین جواب این مسئله با توجه به دو ورودی متفاوت یک خواهد شد.که این همان رابطه حاکم بر گیت XOR است. گیت XNOR این گیت در واقع عکس گیت XOR است.بنابراین زمانی خروجی آن یک یا HIGH می شود.که هر دو ورودی آن یکسان باشد.یعنی زمانی خروجی آن HIGH می شود.که هر دو ورودی آن یک یا HIGH و یا LOW یا صفر باشند.اگر هر دو ورودی آن یکسان نباشند.خروجی آن LOW یا صفر است. آیسی معادلی که می توان برای این گیت در نظر گرفت.،آیسی 4077 است.این آیسی حاوی 4 گیت XNOR است.پایه های ورودی و خروجی در شکل بالا کاملا مشخص است. فرمول مربوط به گیت XNOR فرض کنید A=0 و B=1 باشد.با توجه به فرمول زیر جواب و توضیحات داده شده در مورد گیت XOR جواب این دو پرانتز داخلی و مجموع آنها برابر یک می شود.به علامت NOT در بیرون هر دو پرانتز توجه کنید.این علامت جواب دو پرانتز داخلی و جواب کلی را عکس می کند.بنابراین جواب کلی صفر یا LOW است.شما می توانید براحتی و با استفاده از این فرمول بفهمید که جواب خروجی این گیت منطقی زمانی یک است.که هر در ورودی آن یک یا صفر باشند. اطلاعاتی راجع به آیسی ها سری 74 این آیسی ها در نوع TTL ,CMOS در بازار موجود هستند. نوع TTL و CMOS این آیسی ها دارای رتبه بندی های مختلفی است. نوع TTL نوع TTL آن شامل L،LS،S،AS،ALS و F می باشد.به طور مثال آیسی مربوط به گیت منطقی AND را در نظر بگیرید. این آیسی را شاید بتوانید در بازار با نام های 74L08،74LS08،74S08،74AS08، 74ALS08 و 74F08بیابید. اگر به یکی از این آیسی ها با دقت کنید.بعد از عبارت 74 شاهد یکی از عبارت های L،LS،S،AS،ALS و F و بعد از آن شماره آیسی را می بینید. همانطور که می بینید برای گیت AND بعد از این عبارات 08 را مشاهده می کنید که بیانگر گیت AND است.این مطلب راجع به بقیه گیتها و آیسی ها نیز صادق است. تغذیه گروه TTL خانواده L ،LS ،AS ،ALS و F دارای تغذیه مثبت بین 4.5 تا 5.5 ولت است.در واقع این رنج از و لتاژ،ولتاژ قابل تحمل این آیسی است.واین آیسی در این رنج درست کار خواهد کرد. خانواده S دارای تغذیه مثبت بین 4.75 تا 5.25 است. میزان ولتاژ خروجی در حالت 1 و 0 میزان ولتاژ خروجی در حالت صفریا LOW برای تمامی این گروه TTL برابر 0.3 ولت می باشد. مقدار ولتاژ خروجی در حالت یک یا HIGH برای خانواده گروه L،LS و S برابر 3.4 ولت می باشد. مقدار ولتاژ خروجی در حالت یک یا HIGH خانواده گروه AS و ALS از تفریق تغذیه مثبت آیسی از عدد 2 بدست می آید. مقدار ولتاژ‌ خروجی در حالت یک یا HIGH برای خانواده گروه F نیز برابر 3.5 است. جریان خروجی خانواده گروه TTL مقدار جریان خروجی خانواده TTL به شرح زیر می باشد. مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه L برابر5mA (منظور از mA میلی آمپر است) مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه LS برابر 8mA مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه S برابر 40mA مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه AS برابر 20mA مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه ALS برابر 8mA مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه F نیز برابر 20mA نوع CMOS این آیسی نیز دارای خانواده C،AC،HC و HCT می باشد. به طور مثال اگر یک آیسی AND خریداری کنید.،و نوع آن CMOS باشد.ممکن است.،بعد از عدد 74 هر یک از عبارت های بالا را ببینید.به طور مثال آیسی AND را می توانید به صورت زیر مشاهده کنید. 74HC08 ،74HCT08 ، 74C08 و 74AC08 را بر روی آیسی ببینید. میزان ولتاژ خروجی در حالت 1 و 0 در تمامی این خانواده ولتاژ خروجی در حالت LOW یا صفر برابر 0.1 ولتاژ مثبت است. ولتاژ خروجی در حالت یک یا HIGH در خانواده گروه C از حاصلضرب 0.9 در مقدار مثبت منبع تغذیه بدست می آید. ولتاژ خروجی در حالت یک یا HIGH در بقیه خانواده این گروه از تفریق مثبت تغذیه از مقدار عددی 0.1 بدست می آید. جریان خروجی خانواده گروه CMOS مقدار جریان خروجی آیسی های نوع CMOS مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه C برابر 3.3mA (منظور از mA میلی آمپر است) مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه AC برابر 50mA مقدار جریان خروجی برای خانواده گروه HC,HCT برابر 25mA تغذیه آیسی های گرو CMOS خانواده گروه C در رنج ولتاژ‌ بین 3تغذیه 3 تا 15 ولت کار می کنند. خانواده گروه AC ،HC و HCT بین تغذیه 2 تا 6 ولت کار می کنند.

اثر پیزو الکتریک ، قابلیت بعضی مواد است برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی. تولید اختلاف پتانسیل الکتریکی در برخی بلورهای نارسانا مثل کوارتز تحت کشش یا فشار. علامت پتانسیلهای دو وجه بلور در دو حالت فشردگی یا کشیدگی معکوس هم ارزند و هر چه میزان فشار کشش بیشتر باشد، اختلاف پتانسیل تولید شده بیشتر است. اثر معکوس پیزو الکتریک نیز در این معنی تغییر شکل آنها بر اثر اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو وجه روبروی آنهاست. اگر دو وجه روبرویی در یک هر یک از این بلورها را به اختلاف پتانسیل متناوب الکترکی وصل کنیم، تغییر شکل متناوبی در آن رخ می‌دهد و به ارتعاش در می‌آید.   سیر تحولی و رشد اثر پیزوالکترکی چنانچه گفته شد توانایی برخی مواد می‌باشد که برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی مکانیکی است، این اثر را برادران کوری ، پی‌یر و ژاک کوری ، در دهه 1880 کشف کردند. موادی که این پدیده را از خود بروز می‌دهند مواد پیزو الکترکی نامیده می‌شوند. اثر پیزوالکترکی در انواع بسیاری از مواد از جمله تک بلورها ، سرامیکها ، بسپارها و مواد مرکب دیده می‌شوند. فعالیت پیزوالکتریکی در اکسیدهای نسوز بس بلور در تیتانیوم باریوم (BT) کشف شد و در دهه 1950 اثرهای پیزوالکتریکی درمحلول جامد تیتانات زیرکونات سرب (PbT) کشف شد. اثر مستقیم و معکوس پیزو الکتریک وقتی ماده‌ای پیزو الکترکی تحت تأثیر مکانیکی (به صورت انبساط یا انقباض) قرار می‌گیرد، مقداری بار الکتریکیمیدان الکتریکی و پتانسیل متناظر با آن می‌انجامد. برعکس ، در پی اعمال میدانی الکتریکی ، با مقادیر گرانش مکانیکی روبرو می‌شویم. اثر اول به اثر سیستم و اثر دوم به اثر معکوس موسوم است. جهت گیری (قطعیت) و مقادیر بار و پتانسیل ایجاد شده اثر مستقیم ، به جهت و بزرگی نیروی اعمال شده نیست به بعضی جهتهای بلور شناختی ماده بستگی دارد. وقتی نیروی مکانیکی ناپدید می‌شود، بار تولید شده نیز از بین می‌رود و وقتی جهت کرنش وارونه شود قطبیت نیز وارونه می‌شود. بدین ترتیب در پاسخ به کرنش نوسان کننده با ولتاژی نوسانی روبرو می‌شویم که جهت و اندازه کرنشی ایجاد شده از طریق اثر معکوس نیز بستگی به جهت و اندازه میدان الکترکی اعمال شده دارد. شدت اثرهای مستقیم و معکوس در هر ماده‌ای با ثابت پیزوالکتریکی آن d مشخص می‌شود. نسخه دیگر شدت این اثر برای هر ماده ، ثابت جفت شدگی الکترومکانیکی k است. مربع این ثابت برابر است با کسری از انرژی مکانیکی که می‌تواند به انرژی الکتریکی تبدیل شود، یا نسبت انرژِی الکتریکی به انرژی مکانیکی. در سطح آن ظاهر می‌شود. این بار به تولید کاربرد اثر مستقیم پیزو الکتریک اثر مستقیم در وسایل راه اندازی و اثر غیر مستقیم در دریاچه‌ها مورد بهره برداری قرار می‌گیرد. به عنوان مثال ، از مواد پیزو الکتریک برای تولید و آشکارسازی امواج صوتی در هوا (در بلندگوها ، میکروفونها) یا در آب استفاده می‌شود. در سونارها ، ماهی یابها و عمق یابها از تأخیر زمانی بین تولید تپ صوتی در دریافت علامت باز تابیده آنرا برای اندازه گیری فاصله تا جسم ورود استفاده می‌کنند. این روش همچنین با استفاده از امواج فراصوتی با بسامدهای زیاد (بیشتر از 20KHz) در تصویرگیری پزشکی و بررسی غیر تخریبی مواد در تشخیص شکستگیهای و نقصهای داخلی نیز بکار می‌رود. کاربرد امواج فراصوتی در مواد پیزو الکتریک به علت تضعیف اندک امواج فراصوتی در بیشتر مواد جامدات و مایعات ، می‌توان از این امواج برای کاوش در اعماق بسیاری از مواد استفاده کرد. از امواج فراصوتی برابر تمییز کردن و صیقل دادن نیز بهره گیری می‌شود. از تشدید بلورهای پیزو الکتریک در حال ارتعاش ، برای کنترل دقیق بسامد در رادیوها و ساعتها هم استفاده می‌شود. امواج فراصوتی سطحی در مواد پیزوالکتریک را در پردازنده‌های سیگنال قیاسی ، مانند صافیهای نوار گذار و صافیهای تراکم تپ ، بکار می‌گیرند. مواد پیزو الکتریک ، همچنین در شتاب سنجها و وسایل استقرار دقیق مولدهای شب در فندکهای اجاق گاز مورد استفاده قرار می‌گیرند. ارتباط اثر پیزو الکتریک با ساختار مولکولی مواد اثر پیزو الکتریک با ساختار مواد ارتباط دارد. وقتی مرکز بارهای مثبت ماده اندکی از مرکز بارهای منفی فاصله بگیرد، یک دو قطبی حاصل می‌شود، این پدیده در موادی رخ می‌دهد که ساختار بلوری آنها نامتقارن است. در بعضی مواد با گشتاور دو قطبی دائمی روبرو می‌شویم که نتیجه‌ای از عدم تقارن ذاتی در ساختار بلوری است. ولی در مواد دیگر برای ایجاد گشتاور دو قطبی باید کرنشی مکانیکی پدید آورد. از سی و دو بلور ، بیست و یک عدد از آنها فاقد مرکز تقارنند. بیست عدد از آنها خاصیت پیزو الکتریسیته از خود بروز می‌دهند. ده تای دیگر برای نشان دادن گشتاور دو قطبی نیاز به کرنش مکانیکی دارند. وقتی فاصله بین بارهای مثبت و منفی بر اثر کرنش مکانیکی نغییر کند میدان الکتریکی ناشی از دو قطبی تغییر می‌کند و بار روی الکترود تغییر می‌کند. این فاصله را همچنین می‌توان با اعمال میدان الکتریکی تغییر داد که به پیدایش کرنشی مکانیکی منجر می‌شود. وابستگی مواد پیزوالکتریک به دما موادی که گشتاور دو قطبی دائمی دارند اثرات پیزو الکتریک (پیدایش بارا لکتریکی بر اثر گرمایش یکنواخت) و فرو الکتریک (تغییر جهت دو قطبی بر اثر میدان الکتریکی) نیز از خود بروز می‌دهند. چون گشتاور دو قطبی دائمی ممکن است حداقل دو جهت داشته باشد واکنشهای داخلی با ترکیب این جهت گیری متفاوت ممکن است به حداقل برسد. معمولا حوزه‌هایی (ناحیه‌هایی که در آنها تمام دو قطبیها در جهت خاصی سمتگیری می‌کنند) با جهت گیریهای دو قطبی متفاوت تشکیل خواهند شد. موادی که گشتاور دو قطبی دائمی دارند معمولا در دماهایی به ساختار تقارنی بالاتر که فاقد گشتاور دو قطبی دائمی است گذر می‌کنند. این دما را نقطه کوری می‌نامند، وقتی دما به طرف نقطه کوری افزایش می‌یابد، به شدت اثر پیزو الکتریک می‌یابد. وجود اثر پیزو الکتریک در تک بلور اثر پیزو الکتریک در انواع بسیاری از مواد ، از جمله تک بلورها ، سرامیکها ، بسپارها و مواد مرکب دیده می‌شود. کوارتز یکی از متداولترین مواد پیزو الکتریک تک بلور است و پایداری دمایی بسیار خوبی دارد. ثابت پیزو الکتریک آن d = 2.3X10-12 و ثابت جفت شدگی آن k = 0 , 1 است. سال 1958 ، شاهد ظهور فرآیندی صنعتی برای ساختن بلورهای کوارتز بود. در موادی که تک بلور هستند، گشتاورهای دو قطبی که به جهتهای بلوری وابسته‌اند جهات مشخصی دارند. در مواد بس ‌دانه‌ای (یا بیس بلور) ، محورهای بلور شناختی دانه‌های متفاوت بطور گسترده‌ای جهت دیگری شده است و دو قطبیها اثر یکدیگر را خنثی می‌کنند، مگر اینکه با اعمال میدانی الکتریکی برای همسو کردن دو قطبیها قطبیتی در ماده ایجاد شده باشد. عمل ایجاد قطبیت را همچنین می‌توان با اعمال میدان الکتریکی در دمایی بالاتر از نقطه کوری و سرد کردن مجدد و رساندن آن به نقطه کوری تا در جهت خاصی همسو شوند.

قبلا با یک نمونه از مدارات رله راه پله آشنا شدید. در اینجا قصد دارم مدار دیگری را برای شما بررسی کنم. این مدار نیز از یک آی سی 555 برای اندازه گیری زمان استفاده کرده و از این جهت با مدار قبلی شباهت زیادی دارد. اما فرق این مدار با مدار قبلی نحوه نتظیم زمان است. در مدار قبلی از یک ولوم جهت تنظیم زمان استفاده کرده بود. اما این مدار بجای این کار از یک مدار دیجیتالی استفاده کرده که بصورت تاچ یا همان لمسی عمل میکند. و با هر بار تاچ شدن زمان بر روی مقدار جدید تنظیم میشود، و البته برای اینکه کاربر هم از مقدار تنظیم شده مطلع شود تعدادی LED نشانگر نیز بر روی آن قرار داده شده. که با هر بار تاچ شدن یکی از LED ها روشن میشود که نشان دهنده زمان جدید است.(تصویر 1) تصویر 1 همانطور که مشاهده میکنید این مدار بسیار جذاب تر از مدار قبلی است. اما نحوه تاچ کردن در این مدار چگونه پیاده سازی شده است؟ اگر به مدار دقت کنید با توجه به ترمینال خروجی آن که در تصویر پیداست میتوان حدس زد که مدار ابعاد کوچکی دارد، و طراح با استفاده از هنر و تکنیک طراحی توانسته این مدار را با کمترین قطعات طراحی کند. و برای شما دوستان هم حتما روش و چگونگی انجام اینکار جالب است. بخصوص که با ایده گرفتن ازاین مدار میتوانید طرحهای مشابه را نیز طراحی و پیاده سازی کنید. پس با ما همراه باشید تا به بررسی این مدار بپردازیم. در این مدار از یک صفحه فلزی برای لمس توسط کاربر استفاده شده است. این صفحه از طریق مقاومت R6 به بیس ترانزیستور Q3 متصل است. این ترانزیستور با ترانزیستور Q2 بصورت دارلینگتون بسته شده است. در نتیجه هر وقت شما صفحه فلزی را لمس میکنید بدلیل وجود مقداری ولتاژ خفیف در بدن این ولتاژ باعث تحریک بیس ترانزیستورها میشود و جریانی از سمت کلکتور خود به امیتر منتقل میکنند. این جریان با عبور از خازن C6 در آن بصورت ولتاژ ذخیره میشود و با رسیدن به حد معینی باعث تحریک ورودی کلاک شمارنده ده دهی 4017 میشود. در صورتیکه دست از روی صفحه برداشته شود. دیگرترانزیستورها تحریک نشده و وخازن نیز از طریق مقاومت موازی با آن (R7) تخلیه  میشود و لتاژ آن دوباره به صفر برمیگردد .(تصویر 2) تصویر 2  شمارنده 4017 با هر بار تحریک شدن کلاک آن یکی از ده خروجی خود را یک میکند و سایر خروجی ها در سطح صفر باقی می مانند. زمانیکه خروجی اول فعال میشود ، دیود D8 روشن میشود و باعث روشن شدن LED اول (D18 ) میشود. البته مقاومت R8 مانع از عبور جریان زیاد دیود فوق میشود. از طرفی ولتاژ خروجی از 4017 از طریق مقاومت 180 کیلواهمی R3 باعث شارژ شدن خازن C4 میگردد. در صورتیکه ولتاژ به حد آستانه تحریک پایه 6 آی سی 555 برسد باعث صفر شدن خروجی آی سی پایه 3 میشود و پایه 7 آی سی نیز صفر میشود و خازن را دشارژ کرده و ولتاژ دوسر آن را صفر نگاه میدارد. به عبارت دیگر هنوز رله فعال نشده و فقط شما زمان را بر روی حالت اول که 1 دقیقه است انتخاب کردید. حال اگر کسی یکی از کلیدهای راه پله را بزند ولتاژ برق شهر از طریق پایه مشترک رله و تیغه بسته آن به ورودی بیس Q1 از طریق مقاومت R5 و دیود D5 میرسد.و با توجه تقسیم ولتاژی که بین مقاومت R5 و مقاومت R4 انجام میشود 55 هزارم آن به بیس ترانزیستور خواهد رسید. مثلا اگر ولتاژ برق را 220 ولت در نظر بگیریم ، ولتاژی در حدود 1.2 ولت به ترانزیستور خواهد رسید و این ولتاژ برای روشن کردن آن کفایت میکند. و درنتیجه ولتاژ کلکتور آن به حدود صفر رسید و چون کلکتور به پایه 2 آی سی متصل است، این پایه تحریک شده و خروجی آی سی فعال میشود و رله روشن میشود. با روشن شدن رله تیغه بسته آن باز میشود عملا دیگر ترانزیستور Q1 از حالت تحریک خارج میشود. از طرف دیگر تیغه باز رله نیز بسته میشود و فاز را به ترمینال مشترک COM منتقل میکند، در نتیجه لامپ ها از طریق رله روشن باقی می مانند. از طرف دیگر پایه 7 آی سی قطع شده و خازن آزاد میشود و شروع به شارژ شدن به ترتیبی که در بالا به آن اشاره شد میکند. و پس از طی زمان معین با رسیدن ولتاژ آن به آستانه تحریک آی سی 555 ، باعث قطع رله و بازگشت مدار به حالت اول میشود(لامپ های روشنایی نیز خاموش میشوند) و پایه 7 مجددا صفر شده و خازن را دشارژ کرده و آنرا در سطح صفر نگه میدارد. اما در صورتیکه خروجی دوم آی سی 4017 نیز فعال باشد به دلیل اینکه آند دیود D9 به آند D8 متصل است، دیود D9 روشن شده و D8 خاموش میشود و تاثیری در عملکرد مدار نخواهد داشت، دلیل اینکار از سوی طراح این بوده که در این مدار 7 حالت مختلف در نطر گرفته شده که 6 تای آن برای زمانهای مختلف و آخری برای حالت دائم روشن است. و از طرفی آی سی 4017 ده خروجی دارد که طراح سه خروجی اضافه را بعنوان حالت مشترک در نظر گرفته است. در صورتیکه خروجی سوم فعال شود LED دوم D19 روشن میشود که نشان دهنده زمان دو دقیقه است. در این حالت خازن C4 از طریق دو مقاومت 180 کیلو اهمی R9 و R3 شارژ میشود و در نتیجه زمان شارژ آن دو برابر حالت اول میشود. یعنی زمان از 1 دقیقه به 2 دقیقه میرسد. با فعال شدن یکی از خروجی های چهارم تا ششم،LED سوم به نشانه زمان 5 دقیقه روشن میشود و خازن C4 از طریق سه مقاومت R10 و R9 و R3 شارژ میشود که مجموع این مقاومتها 470+180+180برابر 830 کیلو اهم میشود که حدود 5 برابر حالت اول خواهد بود. با فعال شدن خروجی هفتم، LED چهارم به نشانه 10 دقیقه روشن میشود. که مجموع مقاومتهای R11 و R10 و R9 و R3 قرار گرفته در مسیر شارژ C4 زمانی در حدود 10 دقیقه تاخیر را ایجاد خواهد کرد. با فعال شدن خروجی های هشتم و نهم نیز این مسئله تکرار میشود. اما با فعال شدن خروجی دهم فقط LED هفتم روشن میشود و هیچ جریانی به سوی خازن C4 برای شارژ کردن آن ارسال نمیشود. در نتیجه خازن شارژ نشده و خروجی تایمر قطع نشده و لامپهای روشنایی بصورت دائم روشن خواهند بود. در ساخت مدار دقت کنید که بدلیل ترسیم این مدار در نرم افزار پروتیوس خطوط تغذیه این آی سی ترسیم نشده که شما باید پایه 16 را مثبت تغذیه و پایه 8 را به منفی مدار متصل کنید. جهت دانلود نقشه در ابعاد بزرگتر کلیک کنید. به نظر من این مدار بسیار طراحی زیبا و شیرینی داشته و نشان دهنده هوش و تجربه بالای طراح آن است. اما نکاتی که در بالا بررسی نشد:  توجه داشته باشید که شاید این شبهه برای شما بوجود آید که چرا وقتی یک LED مربوط به خروجی فعال 4017 روشن میشود LED های بالاتر و یا پایین تر روشن نمیشوند؟ دلیل آن این است که در این مدار هر LED که روشن شود، LED های پایین آن بدلیل اینکه آندشان به خروجی آی سی ها وصل است(دیودهای بین آی سی و LED روشن هستند) و این خروجی ها چون صفر هستند باعث خاموش شدن LED میگردند. اما LED های بالاتر با اینکه آندشان به دیود های سر راه خروجی آی سی وصل است، اما چون آند آن دیود به صفر بوده و از طرفی کاتدشان از طریق مقاومت طبقه پایین به ولتاژ متصل است عملا بدلیل در بایاس معکوس بودن خاموش هستند. حالا  دقت کنید تمام کاتد LED ها بهم وصل است و طبق قانون دیودها هر دیودی که که آندش به ولتاژ بالاتری وصل باشد، روشن میشود و ما بقی خاموش خواهند بود. در نتیجه فقط LED که مستقیما به خروجی فعال آی سی وصل است روشن خواهد بود. خازن C7 که بصورت موازی با تیغه باز رله قرار گرفته خازن جرقه گیر است و از ایجاد جرقه در هنگام قطع و صل این تیغه رله جلوگیری میکند. که باعث افزایش عمر مفید کنتاکت های رله خواهد شد. خازن C5 فقط در لحظه اولی که مدار به برق متصل میشود ویا در زمانهای که برق قطع و وصل میشود کاربرد دارد. به این صورت که هنگامیکه برق برای اولین بار وارد مدار میشود این خازن دشارژ بود و باعث میشود که بصورت اتصال کوتاه عمل کرده و لتاژ پایه 2 آی سی 555 را بالا نگاه میدارد و این آی سی تحریک نشده و خروجی را فعال نمیکند و لامپها بی جهت روشن نمیشوند. البته بعد از چند لحظه این خازن شارژ میشود و پایه شماره 2 به حالت عادی برگشته و مدار میتواند کار خود را انجام دهد. مقاومت R14  جریان مدار را بصورت دائم مصرف میکند و شاید در نگاه اول کاربردی برای آن به نظر نرسد. اما در واقع این مقاومت دو کار انجام میدهد. یکی در زمان وجود برق و دومی در زمان قطع برق! هنگامیکه برق در مدار وجود دارد این مقاومت با مصرف ان مانع از افزایش ولتاژ مدار و صدمه دیدن قطعات میشود. دقت کنید که در این مدار ما رگولاتور ولتاژ نداریم و فقط یک خازن در ورودی مدار باعث کاهش ولتاژ برق شهر میشود و در صورت عدم مصرف جریان در مدار قاعدتا ولتاژ تا حد برق شهر افزایش پیدا میکند. البته در سایر مدارات مثل مدار تایمر راه پله قبلی این مقاومت با یک LED نیز سری شده بود که نشان دهنده وجود تغذیه در مدار باشد. اما کار دوم این مقاومت در زمان قطع برق این است که ولتاژ ذخیره شده در خازن C5 را که در بالا به آن اشاره شد را تخلیه کند تا این خازن با وصل مجدد برق بتواند وظیفه خود را انجام دهد.

قطعات مورد نیاز : 8عدد ای سی 4543 6 عدد سون سگمنت آند مشترک 1میکرو 8051 8 عدد مقاومت 10K بورد سوراخ دار در این پروژه ما قصد داریم یک مدار ساعت دیجیتالی با دقت بالا و دکمه های تنظیم دقیقه و ساعت ببندیم. در نمونه شبیه سازی شده ما می توانیم از سون سگمنت های BCD(ورودی BCD ) استفاده کنیم اما در محیط واقعی چنین 7SEGMENT هایی در بازار وجود ندارد. به همین دلیل ما از ای سی 4543 برای تبدیل کد ارسالی از میکرو (BCD ) به کد قابل فهم برای سون سگمنت استفاده می کنیم . این ای سی از 16 پایه تشکیل شده است. از پایه 2 تا 5 برای ورودی و از پایه 9 تا 15 برای خروجی استفاده شده است. همانطور که در شکل بالا مشاهده می کنید این مدار با ای سی 4543 بسته شده است البته هدف از این کار صرفه جویی در مصرف بیت پورت های خروجی می باشد اما می توان از 7SEG های 2 تایی یا 4 تایی و یا 6 تایی هم استفاده کرد که البته به دلیل زیاد شدن خطوط برنامه و سخت تر شدن ان باعث خطاهای میلی ثانیه ای می شود که در استفاده دراز مدت از ساعت می توان مشاهده کرد . در این مدار ما از پورت صفر برای ثانیه و از پورت دو برای دقیقه و از پورت سه برای ساعت استفاده کردیم و با دو عدد دکمه (BUTTON ) ساعت (P1.0) و دقیقه (P1.1) را تنظیم می کنیم . و برای کسانی که تاکنون بصورت سخت افزاری با میکرو 80C51 کار نکرده اند قابل ذکر است که برای راه اندازی میکرو پایه شماره 31 باید به VCC وصل شود و پایه 18 و 19 باید به یک کریستال 12 مگاهرتز وصل شوند که هر پایه باید به یک خازن 30 پیکو فاراد وصل شود و سر دیگر خازن هم به زمین متصل می گردد. و همچنین برای استفاده از پورت صفر باید تک تک بیت ها به مقاومت10KΩ وصل شوند.   ORG 0000H MOV P0,#00H MOV P1,#0FFH MOV P1,#00H MOV P2,#00H MOV P3,#00H MOV R0,#00H MOV R1,#00H MOV R2,#00H MOV R3,#00H MOV R4,#00H MOV R5,#00H MOV R6,#00H MOV R7,#00H AAA: MOV R7,#60D MOV A,#00HALI: MOV P0,A CALL DELAY JB P1.0,DAGH JB P1.1,DAGH1 JB P1.2,SAAT JB P1.3,SAAT1 INC A CJNE A,#0AH,DDD DA ADDD: CJNE A,#1AH,EEE DA AEEE: CJNE A,#2AH,FFF DA AFFF: CJNE A,#3AH,GGG DA AGGG: CJNE A,#4AH,HHH DA A HHH: DJNZ R7,ALIDAGH: INC R6 MOV A,R6 CJNE A,#0AH,III DA AIII: CJNE A,#1AH,JJJ DA AJJJ: CJNE A,#2AH,KKK DA AKKK: CJNE A,#3AH,LLL DA ALLL: CJNE A,#4AH,MMM DA AMMM: CJNE A,#5AH,NNN DA ANNN: MOV R6,A MOV P2,R6 CJNE A,#60H,AAA MOV R6,#00H MOV P2,R6SAAT: INC R5 MOV A,R5 CJNE A,#0AH,OOO DA AOOO: CJNE A,#1AH,PPP DA APPP: MOV R5,A MOV P3,R5 CJNE R5,#24H,AAA MOV R5,#00H MOV P3,R5 JMP AAASAAT1: DEC R5 MOV A,R5 CJNE A,#1FH,OOOO MOV A,#19HOOOO: CJNE A,#0FH,PPPP MOV A,#09HPPPP: CJNE A,#0FFH,SSSS MOV A,#24HSSSS: JMP PPPDAGH1: DEC R6 MOV A,R6 CJNE A,#5FH,IIII MOV A,#59HIIII: CJNE A,#4FH,JJJJ MOV A,#49HJJJJ: CJNE A,#3FH,KKKK MOV A,#39HKKKK: CJNE A,#2FH,LLLL MOV A,#29HLLLL: CJNE A,#1FH,MMMM MOV A,#19HMMMM: CJNE A,#0FH,NNNN MOV A,#09HNNNN: CJNE A,#0FFH,QQQQ MOV A,#59HQQQQ: JMP NNNDELAY: MOV R4,#4DLEEP3: MOV R3,#199DLEEP2: MOV R2,#250DLEEP1: NOP NOP DJNZ R2,LEEP1 DJNZ R3,LEEP2 DJNZ R4,LEEP3 RET END جهت دانلود نقشه و سورس برنامه به همراه توضیحات به اینجا بروید!

محققان الکترونیکی ساخته اند که می تواند خم شود، می تواند کش بیاید. و هم اکنون، آن ها به هدف نهایی رسیده اند- الکترونیکی که می تواند به هر دگرشکل پیچیده ای چون پیچش دربیاید. یونگانگ هوآنگ، جوزف کومینگز، استاد مهندسی عمران و محیط و مهندسی مکانیک از دانشگاه نورث وسترن، وجان روجرز، استاد علوم مواد و مهندسی دانشگاه ایلی نویز، فن آوری خود را با نام "پاپ آپ" توسعه داده اند که مداراتی با قابلیت پیچش و تاب خوردگی ایجاد می نماید. این نوع الکترونیک می تواند در جاهایی که الکترونیک صاف و بدون خمش با مشکل روبرو می شود، مانند بدن انسان، مورد استفاده قرار گیرد.تحقیق آن ها به صورت آنلاین توسط Proceeding of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شد.اجزاء الکترونیکی به لحاظ تاریخی صاف و غیرقابل خمش بوده اند چرا که سیلیکون، جزء اصلی تمام الکترونیک، شکننده و غیرقابل انعطاف است. هر نوع خمش یا کشش قابل ملاحظه موجب خرابی دستگاه الکترونیکی می شود.هوآنگ و روجرز روشی را برای ساخت الکترونیک قابل کشش توسعه دادند که محدوده ی کشش را افزایش می دهد (به اندازه ی 140 درصد) و این امکان را به کاربر می دهد تا مدارات را به حد چرخش برساند. این فن آوری تحول ساز، نوید بخش حسگرها، فرستنده-گیرنده های قابل انعطاف جدید، دستگاه های فوتوولتائیک و میکروسیال جدید، و دیگر کاربردهای پزشکی و ورزشی می باشد.این همکاری - که هوآنگ روی نظریه و روجرز روی آزمایشات تمرکز می کند - در چند سال گذشته مفید بوده است. این زوج در سال 2005، یک شکل تک بعدی، قابل کشش از سیلیکون تک کریستالی را توسعه دادند که می تواند در یک جهت بدون تغییر ویژگی های الکتریکی اش کشیده شود؛ این نتایج توسط مجله ی ساینس در 2006 منتشر شد. اوایل امسال، آن ها مدارات مجتمع قابل کششی را ساختند که این کار نیز در ساینس منتشر شد.سپس این محققان، نوع جدیدی از فن آوری را توسعه دادند که این امکان را به مدارات داد تا روی یک صفحه ی دارای انحنا قرار بگیرند. این فن آوری، آرایه ای از عناصر مداری تقریبا صد میکرومتر مربعی را به کار برد که توسط "پل های پاپ آپ" فلزی متصل می شدند. این عناصر مداری آن قدر کوچک بودند که هنگام قرار گرفتن روی یک سطح انحنادار، خم نمی شدند - مشابه چگونگی خم شدن ساختمان ها روی کره ی زمین انحنادار. این سیستم به این علت کار می کرد که این عناصر به وسیله ی سیم هایی فلزی متصل می شدند که هنگام خمش یا کشش می جهیدند. این تحقیق به عنوان مقاله ای در مجله ی نیچر در اوایل آگوست جای گرفت.در تحقیق گزارش شده در PNAS، هوآنگ و روجرز پل های پاپ آپ خود را گرفته و آن ها را به شکل "S" ساختند که علاوه بر خمش و کشش امکان پیچش را نیز دارد.هوآنگ گفت: "برای بسیاری از کاربردهای مرتبط با بدن انسان - مانند قرار دادن یک حسگر روی بدن - یک دستگاه الکترونیکی نه تنها نیاز به خمش و کشش دارد بلکه به پیچش نیز نیاز دارد. بنابراین ما فن آوری پاپ آپ خود را برای رسیدن به این موضوع توسعه دادیم."هوآنگ و روجرز در حال حاضر بر روی کاربرد مهم دیگری از این فن آوری تمرکز کرده اند: صفحات خورشیدی. این زوج، در ماه اخیر مقاله ای را در مجله ی نیچر متریالز در مورد توصیف فرایند جدیدی برای ایجاد سلول های خورشیدی سیلیکونی بسیار نازک منتشر کردند که می توانند در آرایه های قابل انعطاف و شفاف ترکیب شوند.

دیود های زنر یا شکست ، دیود های نیمه هادی با پیوند p-n هستند که در ناحیه بایاس معکوس کار کرده و دارای کاربردهای زیادی در الکترونیک ، مخصوصآ به عنوان ولتاژ مبنا و یا تثبیت کننده ی ولتاژ دارند. هنگامیکه پتانسیل الکتریکی دو سر دیود را در جهت معکوس افزایش دهیم در ولتاژ خاصی پدیده شکست اتفاق می افتد، بد ین معنی که با افزایش بیشتر ولتاژ ، جریان بطور سریع و ناگهانی افزایش خواهد داشت. دیود های زنر یا شکست دیود هایی هستند که در این ناحیه یعنی ناحیه شکست کار میکنند و ظرفیت حرارتی آنها طوری است که قادر به تحمل محدود جریانمعینی در حالت شکست می باشند، برای توجیه فیزیکی پدیده شکست دو نوع مکانیسم وجود دارد. مکانیسم اول در ولتاژهای کمتر از 6 ولت برای دیودهایی که غلظت حامل ها در آن زیاد است اتفاق می افتد و به پدیده شکست زنر مشهور است. در این نوع دیود ها به علت زیاد بودن غلظت ناخالصی ها در دو قسمت p و n ، عرض منطقه ی بار فضای پیوند باریک بوده و در نتیجه با قرار دادن یک اختلاف پتانسیل v بر روی دیود (پتانسیل معکوس) ، میدان الکتریکی زیادی در منطقه ی پیوند ایجاد می شود. با افزایش پتانسیل v به حدی می رسیمکه نیروی حاصل از میدان الکتریکی ، یکی از پیوند های کووالانسی را می شکند. با افزایش بیشتر پتانسیل دو سر دیود از انجایی که انرژی یا نیروهای پیوند کووالانسی باند ظرفیت در کریستال نیمه هادی تقریبأ مساوی صفر است ، پتانسیل تغییر چندانی نکرده ، بلکه تعداد بیشتری از پیوندهای ظرفیتی شکسته شده و جریان دیود افزایش می یابد. آزمایش نشان میدهد که ضریب حرارتی ولتاژ شکست برای این نوع دیود منفی است ، یعنی با افزایش درجه حرارت ولتاژ شکست کاهش می یا بد. بنابر این دیود با ولتاژ کمتری به حالت شکست می رود (انرژی باند غدغن برای سیلیکن و ژرمانیم در درجه حرارت صفر مطلق بترتیب 1.21 و0.785 الکترون_ولت است، و در درجه حرارت 300 درجه کلوین این انرژی برای سیلیکن ev 1.1و برای ژرمانیم ev0.72 خواهد بود). ثابت می شود که می دان الکتریکی لازم برای ایجاد پدیده زنر در حدود 2*10است. این مقدار برای دیود هایی که در آنها غلظت حامل ها خیلی زیاد است در ولتاژهای کمتر از 6 ولت ایجاد می شود . برای دیودهایی که دارای غلظت حاملهای کمتری هستند ولتاژ شکست زنر بالاتر بوده و پدیده ی دیگری بنام شکست بهمنی در آنها اتفاق می افتد (قبل از شکست زنر) که ذیلأ به بررسی آن می پردازیم. مکانیسم دیگری که برای پدیده شکست ذکر می شود ، مکانیسم شکست بهمنی است. این مکانیسم در مورد دیودهایی که ولتاژ شکست آنها بیشتر از 6 ولت است صادق می باشد . در این دیود ها به علت کم بودن غلظت ناخالصی ، عرض منطقه ی بار فضا زیاد بوده و میدان الکتریکی کافی برای شکستن پیوندهای کووالانسی بوجود نمی آید ، بلکه حاملهای اقلیتی که بواسطه انرژی حرارتی آزاد می شود ، در اثر میدان الکتریکی شتاب گرفته و انرژی جنبشی کافی بدست آورده و در بار فضا با یون های کریستال برخورد کرده و در نتیجه پیوندهای کووالانسی را می شکنند . با شکستن هر پیوند حاملهای ایجاد شده که خود باعث شکستن پیوند های بیشتر می شوند . بدین ترتیب پیوندها بطور تصاعدی یا زنجیری و یا بصورت پدیده ی بهمنی شکسته می شوند و این باعث می شود که ولتاژ دو سر دیود تقریبأ ثابت مانده و جریان آن افزایش یافته و بواسطه ی مدار خارجی محدود می شود . چنین دیود هایی دارای ضریب درجه ی حرارتی مثبت هستند . زیرا با افزایش درجه ی حرارت اتمهای متشکله کریستال به ارتعاش در آورده ، در نتیجه احتمال برخورد حاملهای اقلیت با یونها ، بهنگام عبور از منطقه بار فضا زیادتر می گردد . به علت زیاد شدن برخوردها احتمال اینکه انرژی جنبشی حفره یا الکترون بین دو برخورد متوالی بمقدار لازم برای شکست پیوند برسد کمتر شده و در نتیجه ولتاژ شکست افزایش می یابد.