میکروکنترل چیست؟ و در چه صنایعی کاربرد دارد

یکی از سوالاتی که علاقه‌مندان به الکترونیک پس از سالیدورک چیست باید پاسخ مناسبی برای آن داشته باشند، این است که میکروکنترل چیست؟ اهمیت این موضوع موجب شد که ما در این مقاله به بررسی کامل میکروکنترل­ها و بیان کاربرد آن در صنایع و تجهیزات مختلف بپردازیم. در یک تعریف ساده، ریز کنترل یک کامپیوتر بسیار کوچک و جمع‌وجور است که برای انجام کارهای خاص به‌صورت توکار در دستگاه‌های مختلف قرار می‌گیرد.

کاربرد این کنترل‌کننده کوچک بسیار گسترده بوده و تقریبا در تمام محصولات صنعتی یافت می‌شود. برای انجام فرمان و دستورالعمل‌های مختلف به‌صورت خودکار و هوشمند در هر دستگاه استفاده از یک کنترل‌کننده کوچک ضروری است. برای آشنایی با اجزا، وظایف و کاربرد میکروکنترل‌ها با ما همراه باشید.

آشنایی با میکروکنترل

بدون شک میکروکنترل‌ها جزو ثابت و جدایی‌ناپذیر از سیستم‌های نهفته یا امبدد هستند. این ابزار کوچک در واقع نوعی کامپیوتر بسیار ارزان است که به‌صورت یک تراشه کوچک طراحی شده است. اجزای اصلی این تراشه شامل یک پردازنده، حافظه و اجزای ورودی و خروجی است.

در اغلب موارد، عملکرد ویژه‌ای برای این تراشه تعریف‌شده و از آنها برای کنترل خودکار وسایل و تجهیزات مختلف استفاده می‌شود. برای اینکه عملکرد این محصول را بهتر درک کنید باید بگوییم ریز کنترل یک کامپیوتر فشرده و بسیار کوچک است که برای کنترل انواع ماشین‌های اداری، خانگی، ربات‌ها، لوازم برقی، وسایل نقلیه موتوری مختلف و برخی محصولات دیگر به‌کار می‌رود.

تحلیل مدار الکتریکی با نرم افزار Pspice

میکروکنترل معمولا در دستگاه‌هایی استفاده نمی‌شود که برای انجام فعالیت‌های خود به درجه‌ای از کنترل نیاز دارند. مزیت اصلی استفاده از این محصول اندازه بسیار کوچک در کنار سرعت و توان بسیار بالای آن است. این محصول قطعه‌ای از نوع IC است.

مهندسان برق و افراد فعال در حوزه الکترونیک به‌خوبی از عملکرد قطعات IC آگاه هستند؛ اما برای آن دسته از افراد یکه به تازی به این نمونه محصولات کنترلی علاقه‌مند شده‌اند باید بگوییم IC به معنی مدارهای مجتمع بوده که از قابلیت برنامه‌ریزی برخوردار هستند. برای اینکه بهتر بدانید عملکرد اصلی میکروکنترل چیست؟ باید بگوییم که میکروکنترل قادر است هر فرمانی که به آن داده می‌شود را به‌خوبی انجام دهد.

کاربرد اصلی میکروکنترل چیست؟

این محصول در سیستم‌های امبدد و توکار استفاده می‌شود. میکروکنترل جزوی ثابت در دستگاه‌ها و محصولاتی است که ترکیبی از قطعات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری هستند. ماشین لباسشویی، ماشین ظرف‌شویی، دوربین‌های دیجیتال، مایکروویو، گوشی‌های هوشمند، ساعت‌ها و مچ‌بندهای هوشمند و ربات‌ها مهمترین محصولاتی هستند که برای انجام عملکرد اصلی خود به میکروکنترل وابسته هستند. دلیل اصلی محبوبیت این محصول اندازه بسیار کوچک و عملکرد بی‌نظیر آن است که استفاده از این محصول را در دستگاه‌هایی با اندازه‌های مختلف امکان‌پذیر می‌کند. برای متحرک سازی طرح های سه بعدی نیازمند این است که شما آموزش موشن استادی در سالیدورک را مشاهده نمایید.

اجزای اصلی میکروکنترل

مطمئن باشید در هر وسیله‌ای که اطلاعات را پردازش کرده، آنها را ذخیره می‌کند، یا اینکه امکان نمایش تصاویر یا فیلم‌ها را برای شما فراهم می‌کند از یک میکروکنترل استفاده شده است. برای اینکه این کنترل‌کننده هوشمند کوچک بتواند عملکرد خود را به‌خوبی انجام دهند، باید قطعات سخت‌افزاری مختلفی در کنار یکدیگر قرار بگیرند. مهمترین و اصلی‌ترین اجزای موجود در میکروکنترل که ذخیره و پردازش اطلاعات را ساده می‌کند، عبارتند از:

• پردازنده: ممکن است بازه از خود پرسیده باشید که اصلی‌ترین جزء در هر میکروکنترل چیست؟ CPU یا پردازنده جزو اصلی و مغز متفکر هر میکروکنترل است که می‌تواند اطلاعات ورودی از طریق پین‌ها و فرمان‌ها و عملکردهای تعریف‌شده را با یکدیگر ترکیب کرده و سپس آنها را پردازش کند.
• مموری یا حافظه: در میکروکنترل‌ها با توجه به نوع وظیفه و کاربردشان از حافظه‌های مختلفی استفاده می‌شود. وظیفه اصلی حافظه در این محصول ذخیره‌سازی تمام داده‌ها و اطلاعات است. حافظه فلش، یا حافظه‌های ROM، EPROM، EEPROM و RAM مهم‌ترین مموری­های بکار رفته در ساخت میکروکنترل‌ها هستند.
• پورت سریال و پورت ورودی/خروجی: پورت سریالی به‌عنوان یک رابط عمل کرده و ارتباط میکروکنترل را با سایر دستگاه‌ها و تجهیزات ساده‌تر می‌کند. با استفاده از پورت سریالی در یک بیت می‌توان اطلاعات را به‌صورت هم‌زمان به داخل یا خارج منتقل کرد. تعداد پورت ورودی/خروجی با توجه به نوع میکروکنترل و عملکرد اصلی آن متفاوت است. از این پورت معمولا به‌عنوان رابط دستگاه‌های خارجی مانند سنسورها، نمایشگرها و واحدهای مشابه استفاده می‌شود.
• مبدل‌های ADC و DAC: در برخی موارد در سیستم‌های توکار ناچار به تبدیل داده‌های آنالوگ به دیجیتال یا برعکس هستیم. برای انجام این کار باید مبدل‌های مناسب در میکروکنترل وجود داشته باشد. برای تسهیل تبدیل داده‌ها در اغلب میکروکنترل‌ها از مبدل داده‌های آنالوگ به دیجیتال (ADC) و مبدل داده‌های دیجیتال به آنالوگ (DAC) استفاده می‌شود.
• تایمر و کنترل وقفه: یکی از اجزای مهم دیگری که در میکروکنترل‌ها بکار می‌رود، تایمر یا شمارنده نام دارد. ممکن است ذهن شما با این سوال درگیر شود که مزیت استفاده از تایمر در میکروکنترل چیست؟ پاسخ این سوال بسیار ساده است. میکروکنترل برای محاسبه و شمارش تعداد پالس‌های خارجی، تولید پالس، تعدیل پالس، ایجاد نوسان و موارد مشابه به تایمر نیازمند است. استفاده از دستگاه کنترل وقفه در میکروکنترل موجب قطع عملکرد مدام دستگاه شده و با استفاده از آن می‌توان وقفه‌ای معین برای عملکرد اصلی میکروکنترل تعریف کرد.
• حافظه، گذرگاه داده، تعداد پین‌های ورودی و خروجی و مجموعه مختلف دستورالعمل‌ها سایر اجزا و قطعاتی هستند که در میکروکنترل تعبیه می‌شوند.

کاربردهای مختلف میکروکنترل

هیچ محدودیتی برای استفاده از میکروکنترل‌ها در صنایع مختلف وجود ندارد؛ به عبارت دیگر، در ساده‌ترین ماشین‌حساب‌ها تا دستگاه‌های صنعتی بسیار پیچیده وجود یک کنترل‌کننده ضروری است. در یک دسته‌بندی ساده می‌توان کاربرد میکروکنترل را به کاربرد صنعتی، سلامتی، روزمره و فضایی تقسیم کرد. برای شناخت و مدل سازی بهتر این قطعات میتوانید آموزش سالیدورک را مشاهده نمایید

در انواع دستگاه‌های کنترل‌کننده و سنجش دما و نور، دستگاه‌های تشخیص آتش، دستگاه‌های اصلی کنترل فرایند، ولت‌متر، انواع کنتورها، مچ‌بندهای سلامتی، انواع دستگاه‌ها و تجهیزات بیمارستانی، انواع تجهیزات در ایستگاه‌های فضایی و … وجود میکروکنترل ضروری است.

سخن پایانی

تغییر سبک زندگی و افزایش سرعت در زندگی عادی و صنعتی، استفاده از ابزارهای هوشمند را به یک ضرورت تبدیل کرده است. با توجه به کاربرد و عملکرد اصلی ابزارها و دستگاه‌های هوشمند در راحی و ساخت آنها متفاوت است. با این حال، یکی از اصلی‌ترین اجزا در انواع مختلف دستگاه‌ها و تجهیزات هوشمند، میکروکنترل است. امروزه، در اغلب محصولات برقی خانگی، ماشین‌ها و ادوات اداری، تجهیزات بیمارستانی و … از میکروکنترل استفاده می‌شود.

برای اینکه بدانید مزیت اصلی استفاده از میکروکنترل چیست؟ ابتدا آموزش شیت متال در سالیدورک مقدماتی را مشاهده و سپس باید بگوییم استفاده از این کنترل‌کننده بسیار زیر و هوشمند موجب افزایش سرعت پردازش و ذخیره‌سازی داده‌ها می‌شود. انجام دستورالعمل‌های مختلف با این دستگاه ساده‌تر شده و به‌راحتی می‌توانید عملکرد خاصی برای هر دستگاه تعریف کنید. به همین دلیل در ساخت انواع گوشی و مچ‌بندهای هوشمند، ماشین‌های ظرفشویی و لباسشویی، تجهیزات و ماشین‌آلات بزرگ صنعتی و … از این تراشه هوشمند استفاده می‌شود.