Cada dispositivo eletrônico que usamos em nossa vida diária é projetado com componentes elétricos e projetos eletrônicos circuitos. Estes elétricos eeletrônicoscircuitos podem ser projetados usando várias tecnologias, como vácuotubostecnologia, tecnologia de transistor, circuito integrado ou tecnologia IC, tecnologia de microprocessador emicrocontroladortecnologia. Essas tecnologias podem ser implementadas usando componentes elétricos e eletrônicos discretos, circuitos integrados, microprocessadores e microcontroladores. Neste artigo, discutiremos sobre a melhor tecnologia para sistemas embarcados entre as tecnologias IC e tecnologia IC avançada, como a tecnologia IC de microcontrolador. Mas, principalmente antes de prosseguirmos, devemos saber o que é tecnologia IC emicrocontroladorTecnologia IC.
Tecnologias de sistemas embarcados
Tecnologia IC
Antigamente, os dispositivos de sistema embarcado que eram projetados com tubos de vácuo seriam muito maiores e mais caros. O primeiro transistor de contato de ponto foi desenvolvido por John Bardeen e Walter Brattain no Bell Labs em 1947. Então, a invenção dos transistores reduziu e substituiu ovolumoso carotubos de vácuo emcomputadoresdesigns. Posteriormente, otransistoreso uso reduziu o tamanho dos circuitos, pois esses transistores são menores em tamanho, econômicos, mais rápidos em desempenho, confiáveis e consomem muito menos energia. CircuitosConstruirusando transistores e outros componentes eletrônicos discretos são chamados de circuitos discretos.
Tecnologia IC
Mudança revolucionária foi feita no design elétrica eeletrônicoscircuitos e computadores com a invenção de circuitos integrados ou tecnologia IC. Os circuitos integrados são muito pequenos em tamanho, muito confiáveis, mais econômicos e muito simples de usar. Este conceito de tecnologia IC foi introduzido em 1958, e esta tecnologia IC miniaturizou muitos dispositivos elétricos e eletrônicos como telefones celulares, laptops, computadores e muitos outros dispositivos. O circuito integrado pode ser definido como umdefinirde circuitos eletrônicos integrados em uma pequena placa de material semicondutor, normalmente chamado de chip de silício. Cada IC pode ser muito compacto, contendo vários bilhões de transistores e outros componentes em uma área muito pequena.
Gerações de tecnologia IC
Existem diferentes gerações de circuitos integrados, classificado com base nonúmerode transistores usado em chips de circuito integrado. São eles: integração em pequena escala (SSI), circuitos integrados contendo algumas dezenas de transistores. A década de 1960 testemunhou a integração de escala média (MSI), chips de circuito integrado contendo centenas de transistores. No1970 houve grandeintegração de escala (LSI), em que dezenas de milhares de transistores são integrados em cada chip. Na década de 1980, havia integração em grande escala (VLSI), em que centenas de milhares de transistores são integrados em cada chip. Além disso, integração em escala ultra grande (ULSI), mais de um milhão de transistores integrados por chip, integração em escala de wafer (WSI), sistema em chip (SOC) e circuitos integrados tridimensionais (3D-IC) estão sendo desenvolvidos. Circuitos integrados, como 555timer IC, 741 amplificadores operacionais, CMOS, NMOS, Tecnologia BICMOS , e assim por diante, são considerados exemplos práticos de tecnologia IC.
Tipos de ICs
Existem diferentes tipos de circuitos integrados como ADC, DAC, amplificadores, ICs de gerenciamento de energia, ICs de relógio e temporizador e ICs de interface que são usadospravários aplicativos de sistemas embarcados.
Aplicação da tecnologia IC
Controlador de carga solar usando tecnologia IC da Edgefxkits.com
Não-microcontroladorSediada controlador de carga solar projeto é uma aplicação simples da tecnologia IC. Neste projeto, o mecanismo de carregamento controlado é alcançado para evitar sob carga,sobrecarregar, e condições de descarga profunda sem usarmicrocontrolador. Um conjunto de amplificadores operacionais são usadoscomo comparadores para monitorar a tensão do painel e a corrente de cargacontinuamente. LEDs verdes e vermelhos são usados para indicação. Os LEDs verdes são usados para indicar a condição da bateria totalmente carregada e as condições de sob carga ou sobrecarga ou de descarga profunda são indicadas por LEDs vermelhos.
Circuito controlador de carga solar usando tecnologia IC da Edgefxkits.com
Chave semicondutor de potência MOSFETé usado para cortarcarregar, se os LEDs vermelhos indicarem bateria fraca ou condição de sobrecarga. Se LEDs verdesindicarcondição totalmente carregada debateria, então a energia solar é desviada para uma carga fictícia no circuito usando um transistor. Assim, a bateria está protegidaFormatosobre o carregamento. Este projeto pode ser aprimorado ainda mais com um Modem GSM emicrocontroladorpara alcançar o sistema solar de comunicação e sala de controle para monitorar o status dosistema.
MicrocontroladorIC
Microcontrolador é um IC avançado ou circuito integrado incorporado com periféricos adicionais. O desenvolvimento e uso do sistemas embarcados ' formulários está aumentandocom o avanço das tecnologias IC, como tecnologia de microprocessador emicrocontroladortecnologia. Desvantagens da tecnologia de transistor, a tecnologia IC foram diminuídas com o microprocessador de tecnologias avançadas de IC e tecnologia de microcontrolador. Um microprocessador integra funções da unidade de processamento central (CPU) de um computador em um único ou alguns circuitos integrados. Souicrocontroladorunidade pode ser tratada como umpequeno computadorem um único circuito integrado que consiste em uma pequena unidade de processamento central, oscilador de cristal, temporizadores, watchdog e E / S analógica. Existem diferentes tipos de registros, interrupções que são usados para algumas tarefas específicas.Microcontroladoressão de tipos diferentes, como microcontrolador AVR, microcontrolador PIC e assim por diante. Mas tipicamente 8051microcontrolador IC é usado para a maioria das aplicações de sistemas embarcados.
Microcontrolador 8051
Se usarmos a tecnologia IC, então vários números de componentes discretos são necessários para realizar algumas tarefas em sistemas embarcados. Se usarmos tecnologia IC avançada, comomicrocontroladortecnologia, então, apenas escrevendo algumas linhas de programação simples, podemos realizar várias tarefas. Assim, onúmerode componentes discretos, o tamanho dos circuitos, complexidade e custo podem ser reduzidos em sistemas embarcados usandomicrocontroladortecnologia.
Aplicação da tecnologia de microcontrolador
O controlador de carga solar usando microcontrolador é um aplicação típica de microcontrolador IC avançadotecnologia. Para utilizar a energia solar de forma eficiente, iluminação movida a energia solarsistemas incluindolanternas solares, postes de luz solares e sistemas de iluminação solar para casas e jardins estão sendo usados nas áreas rurais e urbanas. O sistema de energia solar consiste principalmente em quatro grandescomponentes: fotovoltaicomódulo, bateria recarregável, carga e controlador de carga solar.
Controlador de carga solar usando tecnologia de microcontrolador
O diagrama de blocos de um sistema de energia solar com quatro blocos principais usandomicrocontroladora tecnologia é mostrada na figura. Entre esses quatro componentes, considere o controlador de carregamento solar usando um microcontrolador que desempenha um papel importante no aumento do desempenho geral do sistema de energia solar. Os componentes de hardware usados paracircuito controlador de carga solarsão AT89C2051microcontrolador, serial ADC0831, regulador de tensão IC7805 , interruptor de semicondutor de energia MOSFET, display LCD, bateria recarregável, controle de carga, sensor de crepúsculo para amanhecer e um controle de carga.
Uma bateriaé usado para fornecer alimentação regulada de 5 Vcc para alimentar omicrocontroladorque é usado para monitorar a tensão da bateria usando ADC.A voltagemde 0V-20V é reduzido para V-5V usando um divisor de potencial com um arranjo de resistor feito no pino 2 do ADC e esses valores são exibidos no display LCD. Usando uma técnica de regulação paralela, a corrente de carga pode fluir para obateriae para de carregar a bateria se ela estiver totalmente carregada. Com base nos sinais de entrada recebidos do sensor do crepúsculo ao amanhecer, omicrocontroladormuda o relé de carga ou carga. Otela de LCDé impulsionado pelomicrocontroladorpara exibir a mensagem de carregamento.
Circuito controlador de carga solar usando tecnologia de microcontrolador
Se obateriaestá totalmente carregado (até14V), entãoretransmissãoé energizado através do MOSFET para interromper o carregamento. Então o cronômetro de 5 minutos será iniciadode microcontroladore o LCD exibe a mensagem de bateria cheia. Se este tempo tiver decorrido, então obateriaé reconectado ao painel solar por um relé e, portanto, a corrente de carregamento solar é pulsada enquantovoltagem solaré presente. Se otensão do painel solarcai abaixo tensão do diodo zenerdo crepúsculo para o sensor do amanhecer , então omicrocontroladorrecebe um sinal do sensor do crepúsculo ao amanhecer, a seguir ativa a carga por meio do MOSFET e uma mensagem de carga ligada é exibida no visor LCD. SeTensãocai abaixo de 10 V do crepúsculo para o sensor do amanhecer, então omicrocontroladordesliga a carga através doMOSFET.
Melhor tecnologia para sistemas embarcados
Neste artigo, anteriormente a tecnologia IC emicrocontroladorTecnologia IC junto com seus exemplos,tipose prático aplicação demicrocontrolador e tecnologia IC em aplicativos de sistemas embarcados foram discutidos em breve. O controlador de carga solar discutido acima com a antiga tecnologia IC e com tecnologia IC avançada, comomicrocontroladorA tecnologia IC mostra diferenças entre as duas tecnologias. E também mostra que ambas as tecnologias ainda estão sendo usadas com base no requisito. Ambas as tecnologias apresentam algumas vantagens e desvantagens quando usadas para sistemas embarcados.
A tecnologia IC reduziu o tamanho dos circuitos em comparação com o tamanho do circuito construído usando componentes discretos. Um avançadomicrocontroladorA tecnologia IC reduz o tamanho dos circuitos, substituindo muitos circuitos integrados no circuito por um únicomicrocontrolador IC. Assim, o custo dos circuitos com a tecnologia IC é menor do que com a tecnologia discreta ou transistor.MicrocontroladorO custo dos circuitos da tecnologia IC é menor, em comparação com o custo dos circuitos projetados com a tecnologia IC. Da mesma forma, para vários números de parâmetros, omicrocontroladora tecnologia é preferível para sistemas embarcados em comparação com a tecnologia IC e componente discreto ou tecnologia de transistor.
Aplicativos de sistemas embarcados usando tecnologias diferentes
Figurashows aplicativos de sistemas embarcados projetado com diferentes tecnologias. Para algumas aplicações específicas de sistemas embarcados, a tecnologia IC é preferível do quemicrocontroladortecnologia. Mas a maioria dos aplicativos de sistemas embarcados utilizamicrocontroladortecnologia, pois é mais avançada e tem mais vantagens em comparação com a tecnologia IC. Além disso, a ajuda técnica será fornecida a você das tecnologias Edgefx na escolhatecnologia particularPara o seu trabalho de projeto acadêmico com base em seu interesse em sistemas embarcados.
