माइक्रोकंट्रोलर और एंबेडेड सिस्टम के लिए आईसी प्रौद्योगिकी पर एक संक्षिप्त

प्रत्येक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण जो हम अपने दैनिक जीवन में उपयोग करते हैं, उसे इलेक्ट्रिकल और के साथ डिज़ाइन किया गया है इलेक्ट्रॉनिक्स प्रोजेक्ट सर्किट। ये विद्युत औरइलेक्ट्रानिक्ससर्किट को विभिन्न तकनीकों जैसे वैक्यूम का उपयोग करके डिज़ाइन किया जा सकता हैट्यूबोंप्रौद्योगिकी, ट्रांजिस्टर प्रौद्योगिकी, एकीकृत सर्किट या आईसी प्रौद्योगिकी, माइक्रोप्रोसेसर प्रौद्योगिकी, औरmicrocontrollerतकनीक। इन प्रौद्योगिकियों को असतत विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, एकीकृत सर्किट, माइक्रोप्रोसेसर, और माइक्रोकंट्रोलर्स का उपयोग करके लागू किया जा सकता है। इस लेख में, हम आईसी प्रौद्योगिकियों और उन्नत आईसी प्रौद्योगिकी जैसे कि माइक्रोकंट्रोलर आईसी तकनीक के बीच एम्बेडेड सिस्टम के लिए सबसे अच्छी तकनीक के बारे में चर्चा करेंगे। लेकिन, मुख्य रूप से आगे बढ़ने से पहले, हमें पता होना चाहिए कि आईसी तकनीक और क्या हैmicrocontrollerआईसी तकनीक।

एंबेडेड सिस्टम टेक्नोलॉजीज

आईसी प्रौद्योगिकी

पहले के दिनों में, एम्बेडेड सिस्टम डिवाइस वैक्यूम ट्यूबों का उपयोग करके डिजाइन किए गए थे जो आकार में बहुत बड़े और अधिक महंगे होंगे। पहला बिंदु संपर्क ट्रांजिस्टर 1947 में बेल लेबोरेटरीज में जॉन बार्डीन और वाल्टर ब्रेटन द्वारा विकसित किया गया था। तब, ट्रांजिस्टर का आविष्कार कम हो गया है और इसकी जगह ले ली है।भारी महंगामें वैक्यूम ट्यूबकंप्यूटरडिजाइन। इसके बाद, दट्रांजिस्टरउपयोग ने सर्किटों के आकार को कम कर दिया, क्योंकि ये ट्रांजिस्टर आकार में कम, किफायती, प्रदर्शन में तेज, विश्वसनीय, और बहुत कम बिजली की खपत करते हैं। सर्किटबिल्डट्रांजिस्टर और अन्य का उपयोग करना असतत इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों असतत सर्किट के रूप में कहा जाता है।

आईसी प्रौद्योगिकी

डिजाइनिंग में क्रांतिकारी परिवर्तन किया गया इलेक्ट्रिकल औरइलेक्ट्रानिक्ससर्किट और एकीकृत सर्किट या आईसी प्रौद्योगिकी के आविष्कार के साथ कंप्यूटर। एकीकृत सर्किट आकार में बहुत छोटे हैं, बहुत विश्वसनीय, सबसे किफायती, और उपयोग करने के लिए बहुत सरल हैं। आईसी तकनीक की इस अवधारणा को 1958 में पेश किया गया था, और इस आईसी तकनीक ने मोबाइल फोन, लैपटॉप, कंप्यूटर और कई अन्य उपकरणों जैसे बहुत सारे बिजली और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को छोटा कर दिया। एकीकृत सर्किट को एक के रूप में परिभाषित किया जा सकता हैसेटएक छोटे अर्धचालक सामग्री प्लेट पर एकीकृत इलेक्ट्रॉनिक सर्किट, जिसे आमतौर पर सिलिकॉन चिप कहा जाता है। प्रत्येक आईसी बहुत कॉम्पैक्ट हो सकता है, जिसमें बहुत छोटे क्षेत्र में कई अरब ट्रांजिस्टर और अन्य घटक होते हैं।

आईसी प्रौद्योगिकी की पीढ़ी

एकीकृत परिपथों की विभिन्न पीढ़ियां हैं, के आधार पर वर्गीकृतसंख्याट्रांजिस्टर के एकीकृत सर्किट चिप्स पर उपयोग किया जाता है। वे हैं: छोटे पैमाने पर एकीकरण (एसएसआई), एकीकृत सर्किट जिसमें कुछ संख्या में दसियों ट्रांजिस्टर होते हैं। 1960 के दशक में मध्यम पैमाने पर एकीकरण (MSI), सैकड़ों ट्रांजिस्टर युक्त एकीकृत सर्किट चिप्स देखे गए। में1970 का दशक बड़ा थापैमाने पर एकीकरण (LSI), जिसमें प्रत्येक चिप पर हजारों ट्रांजिस्टर एकीकृत होते हैं। 1980 के दशक में बहुत बड़े पैमाने पर एकीकरण (वीएलएसआई) था, जिसमें प्रत्येक चिप पर सैकड़ों हजारों ट्रांजिस्टर एकीकृत होते हैं। इसके अलावा, अल्ट्रा बड़े पैमाने पर एकीकरण (ULSI), प्रति चिप एक लाख से अधिक ट्रांजिस्टर, वेफर-स्केल एकीकरण (WSI), सिस्टम-ऑन-चिप (SOC), और तीन आयामी एकीकृत सर्किट (3D-IC) विकसित किए जा रहे हैं। एकीकृत सर्किट जैसे 555timer IC, 741 ऑपरेशनल एम्पलीफायर्स, CMOS, NMOS, BICMOS तकनीक , और इसी तरह आईसी प्रौद्योगिकी के व्यावहारिक उदाहरण के रूप में माना जाता है।

आईसी के प्रकार

वह अलग अलग है एकीकृत सर्किट के प्रकार जैसे कि ADC, DAC, एम्पलीफायरों, बिजली प्रबंधन IC, घड़ी और टाइमर IC, और इंटरफ़ेस IC जिनका उपयोग किया जाता हैके लियेविभिन्न एम्बेडेड सिस्टम अनुप्रयोग।

आईसी प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग

Edgefxkits.com द्वारा IC तकनीक का उपयोग करते हुए सोलर चार्ज कंट्रोलर

नहीं-microcontrollerआधारित सौर प्रभारी नियंत्रक परियोजना आईसी प्रौद्योगिकी का एक सरल अनुप्रयोग है। इस परियोजना में, चार्ज के तहत बचने के लिए नियंत्रित चार्जिंग तंत्र प्राप्त किया जाता है,ओवर चार्ज, और गहरी निर्वहन शर्तों का उपयोग किए बिनाmicrocontroller। का एक सेट परिचालन एम्पलीफायरों उपयोग किया जाता हैपैनल वोल्टेज की निगरानी के लिए तुलनित्र के रूप में, और वर्तमान लोडलगातार। हरे और लाल एल ई डी का उपयोग संकेत के लिए किया जाता है। हरे एल ई डी का उपयोग पूरी तरह से चार्ज की गई बैटरी की स्थिति को इंगित करने के लिए किया जाता है और लाल एल ई डी द्वारा चार्ज या ओवरलोड या डीप डिस्चार्ज की स्थिति के तहत संकेत दिया जाता है।

Edgefxkits.com द्वारा IC टेक्नोलॉजी का उपयोग कर सोलर चार्ज कंट्रोलर सर्किट

पावर सेमीकंडक्टर स्विच MOSFETकाट दिया जाता हैभार, अगर लाल एल ई डी कम बैटरी या अधिभार की स्थिति का संकेत देते हैं। अगर हरे एल.ई.डी.संकेत मिलता हैकी पूरी तरह से चार्ज हालतबैटरी, फिर सौर ऊर्जा को एक ट्रांजिस्टर का उपयोग करके सर्किट में एक डमी लोड को बाईपास किया जाता है। इस प्रकार, बैटरी संरक्षित हैप्रपत्रओवर चार्जिंग। इस परियोजना को आगे बढ़ाया जा सकता है जीएसएम मॉडम तथाmicrocontrollerकी स्थिति की निगरानी के लिए संचार सौर प्रणाली और नियंत्रण कक्ष प्राप्त करनाप्रणाली।

microcontrollerI C

माइक्रोकंट्रोलर एक उन्नत आईसी या एकीकृत सर्किट है जिसे अतिरिक्त बाह्य उपकरणों के साथ शामिल किया गया है। के विकास और उपयोग अंतः स्थापित प्रणालियाँ' अनुप्रयोग यह बढ़ रहा हैमाइक्रोप्रोसेसर प्रौद्योगिकी जैसे आईसी प्रौद्योगिकियों में प्रगति के साथ, औरmicrocontrollerतकनीक। ट्रांजिस्टर प्रौद्योगिकी के नुकसान, आईसी प्रौद्योगिकी को उन्नत आईसी प्रौद्योगिकियों माइक्रोप्रोसेसर और माइक्रोकंट्रोलर प्रौद्योगिकी के साथ कम किया गया था। एक माइक्रोप्रोसेसर एक एकल या कुछ एकीकृत सर्किट पर कंप्यूटर की केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई (सीपीयू) के कार्यों को एकीकृत करता है। अ मicrocontrollerयूनिट को एक के रूप में माना जा सकता हैछोटा कंप्यूटरएक एकल एकीकृत सर्किट पर जिसमें एक छोटी केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई, क्रिस्टल थरथरानवाला, टाइमर, प्रहरी और एनालॉग I / O होते हैं। विभिन्न प्रकार के रजिस्टर, इंटरप्ट हैं जो कुछ विशिष्ट कार्यों के लिए उपयोग किए जाते हैं।माइक्रोकंट्रोलर्सविभिन्न प्रकार जैसे AVR माइक्रोकंट्रोलर, PIC माइक्रोकंट्रोलर, इत्यादि हैं। लेकिन आम तौर पर 8051 हैmicrocontroller IC का उपयोग अधिकांश एम्बेडेड सिस्टम अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है।

8051 माइक्रोकंट्रोलर

यदि हम आईसी तकनीक का उपयोग करते हैं, तो एम्बेडेड सिस्टम में कुछ कार्यों को करने के लिए कई संख्या में असतत घटकों की आवश्यकता होती है। अगर हम उन्नत आईसी तकनीक का उपयोग करते हैं जैसे किmicrocontrollerतकनीक, तो बस कुछ सरल प्रोग्रामिंग लाइनें लिखकर हम कई कार्य कर सकते हैं। इस प्रकारसंख्याअसतत घटकों का उपयोग करके सर्किट के आकार, जटिलता और लागत को एम्बेडेड सिस्टम में कम किया जा सकता हैmicrocontrollerतकनीक।

माइक्रोकंट्रोलर प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग

माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग कर सौर चार्ज नियंत्रक एक है का विशिष्ट अनुप्रयोग microcontroller उन्नत आईसीतकनीक। सौर ऊर्जा का कुशलता से उपयोग करने के लिए, सौर ऊर्जा से चलने वाली प्रकाश व्यवस्थासहित सिस्टमसौर लालटेन, सौर स्ट्रीट लाइट और सौर घर और उद्यान प्रकाश व्यवस्था का उपयोग ग्रामीण और शहरी क्षेत्रों में किया जा रहा है। सौर ऊर्जा प्रणाली में मुख्य रूप से चार प्रमुख होते हैंअवयव: फोटोवोल्टिकमॉड्यूल, रिचार्जेबल बैटरी, लोड, और सौर चार्ज नियंत्रक।

सोलर चार्ज कंट्रोलर माइक्रोकंट्रोलर टेक्नोलॉजी का उपयोग करते हुए

सौर ऊर्जा प्रणाली का ब्लॉक आरेख जिसमें चार प्रमुख ब्लॉक हैंmicrocontrollerतकनीक को आंकड़े में दिखाया गया है। इन चार घटकों में, माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग कर सौर चार्ज नियंत्रक पर विचार करें जो सौर ऊर्जा प्रणाली के समग्र प्रदर्शन को बढ़ाने में एक प्रमुख भूमिका निभाता है। के लिए प्रयुक्त हार्डवेयर घटकसौर प्रभारी नियंत्रक सर्किटAT89C2051 हैंmicrocontroller, धारावाहिक ADC0831, वोल्टेज नियामक IC7805 , पावर सेमीकंडक्टर स्विच MOSFET, एलसीडी डिस्प्ले, रिचार्जेबल बैटरी, चार्ज कंट्रोल, सुबह सेंसर से सुबह और एक लोड कंट्रोल।

एक बैटरीका उपयोग 5V डीसी विनियमित आपूर्ति प्रदान करने के लिए किया जाता हैmicrocontrollerइसका उपयोग एडीसी का उपयोग करके बैटरी वोल्टेज की निगरानी के लिए किया जाता है।वोल्टेज0V-20V को ADC के पिन 2 पर किए गए अवरोधक व्यवस्था के साथ संभावित विभक्त का उपयोग करके V-5V तक बढ़ाया जाता है और ये मान LCD डिस्प्ले पर प्रदर्शित किए जाते हैं। एक समानांतर विनियमन तकनीक का उपयोग करके, चार्जिंग करंट को प्रवाह में आने दिया जाता हैबैटरीऔर बैटरी पूरी तरह चार्ज होने पर बैटरी को चार्ज करना बंद कर देता है। सुबह से शाम सेंसर को प्राप्त इनपुट संकेतों के आधार पर, इनपुटmicrocontrollerचार्ज या लोड रिले स्विच करता है।आयसीडी प्रदर्शनद्वारा संचालित हैmicrocontrollerचार्ज संदेश प्रदर्शित करने के लिए।

माइक्रोकंट्रोलर प्रौद्योगिकी का उपयोग कर सौर चार्ज नियंत्रक सर्किट

अगर दबैटरीपूरी तरह से चार्ज किया गया है (तक14 वी), तबरिलेचार्जिंग को बाधित करने के लिए MOSFET के माध्यम से सक्रिय है। फिर 5 मिनट का टाइमर शुरू किया जाएगाद्वारा द्वारा microcontrollerऔर एलसीडी संदेश को पूर्ण बैटरी के रूप में प्रदर्शित करता है। यदि यह टाइमर समाप्त हो गया है, तोबैटरीएक रिले द्वारा सौर पैनल में फिर से जोड़ दिया जाता है और इस प्रकार सौर चार्ज करंट को लंबे समय तक स्पंदित किया जाता हैसौर वोल्टेजउपस्थित है। अगर दसौर पैनल वोल्टेजनीचे गिरता है जेनर डायोड वोल्टेजसांझ को भोर का समय , फिरmicrocontrollerसुबह से शाम सेंसर के लिए एक संकेत प्राप्त करता है, फिर लोड को MOSFET के माध्यम से सक्रिय करता है और एलसीडी डिस्प्ले पर एक लोड ऑन संदेश प्रदर्शित होता है। अगरवोल्टेजसुबह 10 वी के नीचे सुबह सेंसर करने के लिए गिर जाता है, फिरmicrocontrollerके माध्यम से लोड बंद कर देता हैMOSFET।

एंबेडेड सिस्टम के लिए सर्वश्रेष्ठ प्रौद्योगिकी

इस लेख में, पहले आईसी प्रौद्योगिकी औरmicrocontrollerउनके उदाहरणों के साथ आईसी प्रौद्योगिकी,प्रकारऔर व्यावहारिक का आवेदनmicrocontroller और आईसी प्रौद्योगिकी में एम्बेडेड सिस्टम अनुप्रयोग संक्षेप में चर्चा की गई है। उपरोक्त चर्चा में पूर्व आईसी प्रौद्योगिकी और उन्नत आईसी प्रौद्योगिकी जैसे कि के साथ सौर चार्ज नियंत्रकmicrocontrollerआईसी प्रौद्योगिकी दोनों प्रौद्योगिकियों के बीच अंतर दिखाती है। और यह भी पता चलता है कि दोनों प्रौद्योगिकियों का उपयोग अभी भी आवश्यकता के आधार पर किया जा रहा है। दोनों तकनीकों में कुछ फायदे और नुकसान हैं जबकि एम्बेडेड सिस्टम के लिए उपयोग किया जाता है।

आईसी तकनीक ने असतत घटकों का उपयोग करके निर्मित सर्किट के आकार की तुलना में सर्किट के आकार को कम कर दिया। एक उन्नतmicrocontrollerआईसी प्रौद्योगिकी सर्किट में कई एकीकृत सर्किटों को एक एकल के साथ बदलकर सर्किट के आकार को कम करती हैमाइक्रोकंट्रोलर आई.सी.। इस प्रकार, आईसी तकनीक वाले सर्किट की लागत असतत या ट्रांजिस्टर तकनीक से कम है।microcontrollerआईसी तकनीक के साथ डिजाइन किए गए सर्किट की लागत की तुलना में आईसी प्रौद्योगिकी सर्किट की लागत कम है। इसी तरह, कई मापदंडों के लिए,microcontrollerतकनीक आईसी प्रौद्योगिकी और असतत घटक या ट्रांजिस्टर प्रौद्योगिकी की तुलना में एम्बेडेड सिस्टम के लिए बेहतर है।

विभिन्न तकनीकों का उपयोग करके एंबेडेड सिस्टम एप्लीकेशन

आकृतिदिखाता है एम्बेडेड सिस्टम अनुप्रयोग विभिन्न तकनीकों के साथ बनाया गया है। एम्बेडेड सिस्टम के कुछ विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए, आईसी तकनीक की तुलना में बेहतर हैmicrocontrollerतकनीक। लेकिन अधिकांश एम्बेडेड सिस्टम अनुप्रयोगों का उपयोग करते हैंmicrocontrollerप्रौद्योगिकी, क्योंकि यह अधिक उन्नत है और आईसी प्रौद्योगिकी की तुलना में अधिक फायदे हैं। इसके अलावा, चुनने में एजफैक्स प्रौद्योगिकियों से आपको तकनीकी सहायता प्रदान की जाएगीविशेष तकनीकआपके लिए शैक्षणिक परियोजना का काम एम्बेडेड सिस्टम में आपकी रुचि के आधार पर।