نویسنده: مهندس محمد كريمي مريداني دانشجوي دكتري مهندسي پزشكي (بيوالكتريك)، دانشگاه آزاد اسلامي واحد علوم و تحقيقات
در اين شماره قصد داريم با نحوه شبيه سازي مدارهاي الکترونيکي در محيط سيمولينک نرم افزار MATLAB آشنا شويم. به همين منظور ابتدا به معرفي المان هاي موجود در محيط سيمولينک پرداخته و سپس به شبيه سازي يک مدار الکترونيکي مي پردازيم. هر مدار الکترونيکي از اجزا و المان هاي خطي و غير خطي مختلفي تشکيل شده است که از رايج ترين آن ها مي توان به مقاومت، خازن، سلف، ترانزيستور، آپ امپ و منابع ولتاژ و جريان اشاره کرد.
به منظور شبيه سازي مدارهاي الکترونيکي مي توانيد از جعبه ابزار Simscape استفاده کنيد. شکل1 نحوه دسترسي به اين جعبه ابزار در کتابخانه سيمولينک را نشان مي دهد. اين جعبه ابزار خود داراي بخش هاي مختلفي است که در سمت راست شکل (1) مشخص است.
SimElectronics يکي از بخش هاي جعبه ابزار Simscape است که شامل المان هاي الکترونيکي است و مي توانيد از بلوک هاي اين بخش جهت شبيه سازي استفاده کنيد. قسمت هاي تشکيل دهنده موجود در بخش SimElectronics را مي توانيد در شکل(2) ملاحظه کنيد. اين قسمت ها شامل درايور ها و عملگرها (Actuator & drivers)، مدارهاي مجتمع (Integrated Circuits)، قطعات پسيو(Passive Device)، قطعات نيمه رسانا (Semiconductor Device)، سنسور ها(Sensors)، منابع(Sources)، مولفه هاي اضافي (Additional Components).
در ادامه به معرفي مهم ترين و پرکاربرد ترين بلوک ها در هر بخش مي پردازيم.
Actuator & drivers
اين بخش به معرفي انواع درايورها و عملگرها در مدارهاي الکتريکي و الکترونيکي مي پردازد. بلوک هاي موجود در اين بخش در شکل(3) نشان داده شده است. شکل(3-الف) مربوط درايورها است که شامل درايور موتور پله ساز، پل H و ولتاژ PWM کنترل شده است. شکل(3-ب) شامل عملگرهاي چرخشي است که از مهم ترين آن ها مي توان به موتور شنت، موتور پله ساز و سروو موتور اشاره کرد. شکل (3-ج) نيز عملگرهاي انتفالي را معرفي مي کند.
Integrated Circuits
در اين قسمت شما مي توانيد انواع مدارهاي مجتمع قابل استفاده در پياده سازي مدارهاي منطقي را مشاهده کنيد. بلوک هاي استفاده شده در اين بخش در شکل(4) نشان داده است. در شکل(4-الف) بلوک هاي تقويت کننده با گين و باند نامحدود، مقايسه کننده، تقويت کننده تفاضلي کامل، ضرب کننده، تقويت کننده هدايت عرضي عملياتي، تايمر و خروجي push-pull وجود دارد. شکل(4-ب) متشکل از گيت هاي منطقي است که از جمله آن ها مي توان به OR، AND، NAND، NOR NOT، XOR و Buffer اشاره کرد. گيت لچ S-Rنيز از بلوک هاي موجود در اين قسمت است.
Passive Device
قطعات پسيو از جمله المان هاي مهم و پرکاربرد در طراحي مدارهاي الکترونيکي است. شکل(5-الف) بلوک هاي المان هاي پسيو را نشان مي دهد. در اين بخش مي توانيد المان هايي نظير کريستال، فيوز، لامپ تابان، ترانسفورماتور غيرخطي، سلف غيرخطي، پتانسيومتر، رله، مقاومت، انواع سوئيچ ها، مقاومت گرمايي، القاگر متقابل با سه سيم پيچ، خط انتقال، خازن متغير، القاگر متغير را مشاهده کنيد. تصاوير سوئيچ هاي مختلف نيز در شکل(5-ب) نشان داده شده است.
Semiconductor Device
در اين بخش انواع ديودها و ترانزيستورها را مشاهده خواهيد کرد. در شبيه سازي مدارهاي الکترونيکي اين بخش بسيار مورد بازديد قرار خواهد گرفت زيرا در بيشتر مدارهاي الکترونيکي از ديود و ترانزيستور استفاده مي شود شکل(6) انواع ديودها و ترانزيستورها را نشان مي دهد که از جمله آن ها مي توان به ترانزيستور هاي دوقطبي، اثر ميدان و ماسفت کانال N و P و ديودهاي معمولي و تريستور اشاره کرد.
Sensors
براي استفاده از سنسورها مي توانيد وارد اين بخش شويد که انواع مختلف سنسورها مانند سنسور توان، مبدل فشار، فتوديود، ترميستور، ترموکوپل، ديود نوري در شکل7 نشان داده شده است.
Sources
به منظور شبيه سازي هر مدار الکترونيکي نياز به استفاده از منابع است که تصاوير اين منابع متنوع هستند. شکل(8) انواع منابع را نشان مي دهد که شامل منبع ولتاژ AC، منبع جريانAC، منبع DC مثبت و منفي، مبدل DC-DC و سلول خورشيدي است.
Additional Components
در اين قسمت مي توانيد برخي المان ها و حتي مولفه هايي را که در بخش هاي قبل موجود نيست به فرمت ديگر مشاهده کنيد.
در شماره بعد با ذکر يک مثال نحوه شبيه سازي يک مدار الکترونيکي ارايه مي شود.
دیدگاه ها