Cada dispositivo electrónico que usamos en nuestra vida diaria está diseñado con sistemas eléctricos y proyectos de electrónica circuitos. Estos eléctricos yelectrónicaLos circuitos se pueden diseñar utilizando diversas tecnologías, como el vacío.tubostecnología, tecnología de transistores, circuito integrado o tecnología IC, tecnología de microprocesador ymicrocontroladortecnología. Estas tecnologías se pueden implementar utilizando componentes eléctricos y electrónicos discretos, circuitos integrados, microprocesadores y microcontroladores. En este artículo, analizaremos la mejor tecnología para sistemas integrados entre las tecnologías IC y la tecnología IC avanzada, como la tecnología IC de microcontroladores. Pero, principalmente antes de continuar, debemos saber qué es la tecnología IC ymicrocontroladorTecnología IC.
Tecnologías de sistemas integrados
Tecnología IC
En los primeros días, los dispositivos del sistema embebido se diseñaron utilizando tubos de vacío que serían mucho más grandes y más costosos. El primer transistor de contacto puntual fue desarrollado por John Bardeen y Walter Brattain en Bell Labs en 1947. Luego, la invención de los transistores ha reducido y reemplazado elvoluminoso carotubos de vacío enordenadoresdiseños. Posteriormente, eltransistoresel uso redujo el tamaño de los circuitos, ya que estos transistores son de menor tamaño, económicos, más rápidos en rendimiento, confiables y consumen muy menos energía. Circuitosconstruirusando transistores y otros componentes electrónicos discretos se denominan circuitos discretos.
Tecnología IC
Se hizo un cambio revolucionario en el diseño eléctrico yelectrónicacircuitos y computadoras con la invención de circuitos integrados o tecnología IC. Los circuitos integrados son de tamaño muy pequeño, muy fiables, muy económicos y muy fáciles de usar. Este concepto de tecnología IC se introdujo en 1958, y esta tecnología IC miniaturizó una gran cantidad de aparatos eléctricos y electrónicos como teléfonos móviles, portátiles, computadoras y muchos otros dispositivos. El circuito integrado se puede definir como uncolocarde circuitos electrónicos integrados en una pequeña placa de material semiconductor, típicamente llamado chip de silicio. Cada circuito integrado puede ser muy compacto y contener miles de millones de transistores y otros componentes en un área muy pequeña.
Generaciones de tecnología IC
Hay diferentes generaciones de circuitos integrados, clasificado basado en elnúmerode transistores utilizado en chips de circuitos integrados. Son: Integración a pequeña escala (SSI), circuitos integrados que contienen algunas decenas de transistores. La década de 1960 fue testigo de la integración de escala media (MSI), chips de circuitos integrados que contenían cientos de transistores. En1970 hubo una granIntegración de escala (LSI), en la que decenas de miles de transistores están integrados en cada chip. En la década de 1980 hubo una integración a gran escala (VLSI), en la que cientos de miles de transistores están integrados en cada chip. Además, se están desarrollando integración a ultra gran escala (ULSI), más de un millón de transistores integrados por chip, integración a escala de obleas (WSI), sistema en chip (SOC) y circuitos integrados tridimensionales (3D-IC). Circuitos integrados como 555timer IC, 741 amplificadores operacionales, CMOS, NMOS, Tecnología BICMOS , etc., se consideran ejemplos prácticos de tecnología IC.
Tipos de circuitos integrados
Hay diferentes tipos de circuitos integrados como ADC, DAC, amplificadores, circuitos integrados de administración de energía, circuitos integrados de reloj y temporizador, y circuitos integrados de interfaz que se utilizanporvarias aplicaciones de sistemas integrados.
Aplicación de la tecnología IC
Controlador de carga solar con tecnología IC de Edgefxkits.com
No-microcontroladorbasado controlador de carga solar El proyecto es una aplicación simple de tecnología IC. En este proyecto, se logra un mecanismo de carga controlado para evitar la subcarga,sobrecargay condiciones de descarga profunda sin usarmicrocontrolador. Un conjunto de amplificadores operacionales son usadoscomo comparadores para monitorear el voltaje del panel y la corriente de cargacontinuamente. Los LED verde y rojo se utilizan como indicación. Los LED verdes se utilizan para indicar el estado de la batería completamente cargada y las condiciones de baja carga, sobrecarga o descarga profunda se indican mediante LED rojos.
Circuito del controlador de carga solar con tecnología IC de Edgefxkits.com
Interruptor semiconductor de potencia MOSFETse usa para cortarcarga, si los LED rojos indican batería baja o condición de sobrecarga. Si los LED verdesindicarcondición completamente cargada debatería, entonces la energía solar se deriva a una carga ficticia en el circuito mediante un transistor. Por lo tanto, la batería está protegidaformulariosobre la carga. Este proyecto se puede mejorar aún más con un Módem GSM ymicrocontroladorpara lograr la comunicación del sistema solar y la sala de control para monitorear el estado delsistema.
MicrocontroladorIC
El microcontrolador es un circuito integrado o IC avanzado que se incorpora con periféricos adicionales. El desarrollo y uso del sistemas embebidos' aplicaciones esta incrementandocon el avance de las tecnologías de CI, como la tecnología de microprocesadores, ymicrocontroladortecnología. Las desventajas de la tecnología de transistores, la tecnología IC disminuyeron con la tecnología de microprocesador y microcontrolador de tecnologías IC avanzadas. Un microprocesador integra funciones de la unidad central de procesamiento (CPU) de una computadora en uno o varios circuitos integrados. SoyicrocontroladorLa unidad se puede tratar comopequeña computadoraen un solo circuito integrado que consta de una pequeña unidad central de procesamiento, oscilador de cristal, temporizadores, perro guardián y E / S analógicas. Existen diferentes tipos de registros, interrupciones que se utilizan para algunas tareas específicas.Microcontroladoresson de diferentes tipos, como el microcontrolador AVR, el microcontrolador PIC, etc. Pero típicamente 8051microcontrolador IC se utiliza para la mayoría de las aplicaciones de sistemas integrados.
8051 Microcontrolador
Si usamos tecnología IC, entonces se requieren varios componentes discretos para realizar algunas tareas en sistemas integrados. Si utilizamos tecnología IC avanzada comomicrocontroladortecnología, entonces con solo escribir unas pocas líneas de programación simples podemos realizar múltiples tareas. Por lo tanto, lanúmerode componentes discretos, el tamaño de los circuitos, la complejidad y el costo se pueden reducir en los sistemas integrados mediante el uso demicrocontroladortecnología.
Aplicación de la tecnología de microcontroladores
El controlador de carga solar que usa microcontrolador es un aplicación típica de microcontrolador IC avanzadotecnología. Para utilizar la energía solar de manera eficiente, la iluminación con energía solarsistemas que incluyenlinternas solares, farolas solares y sistemas de iluminación solar para casas y jardines se están utilizando tanto en áreas rurales como urbanas. El sistema de energía solar consta principalmente de cuatrocomponentes: fotovoltaicamódulo, batería recargable, carga y controlador de carga solar.
Controlador de carga solar con tecnología de microcontrolador
El diagrama de bloques de un sistema de energía solar con cuatro bloques principales usandomicrocontroladorLa tecnología se muestra en la figura. Entre estos cuatro componentes, considere el controlador de carga solar que utiliza un microcontrolador que juega un papel importante en el aumento del rendimiento general del sistema de energía solar. Los componentes de hardware utilizados paracircuito controlador de carga solarson AT89C2051microcontrolador, serie ADC0831, regulador de voltaje IC7805 , interruptor de semiconductor de potencia MOSFET, pantalla LCD, batería recargable, control de carga, sensor de anochecer a amanecer y control de carga.
Una bateríase utiliza para proporcionar un suministro regulado de 5 V CC para encender elmicrocontroladorque se utiliza para controlar el voltaje de la batería mediante ADC.El voltajede 0V-20V se reduce a V-5V utilizando un divisor de potencial con una disposición de resistencia hecha en el pin 2 del ADC y estos valores se muestran en la pantalla LCD. Usando una técnica de regulación en paralelo, se permite que la corriente de carga fluya hacia elbateríay deja de cargar la batería si está completamente cargada. Según las señales de entrada recibidas desde el sensor de anochecer a amanecer, elmicrocontroladorconmuta el relé de carga o de carga. lospantalla LCDes impulsado por elmicrocontroladorpara mostrar el mensaje de carga.
Circuito del controlador de carga solar con tecnología de microcontrolador
Si elbateríaestá completamente cargadohasta14V), luegorelése energiza a través del MOSFET para interrumpir la carga. Entonces se iniciará el temporizador de 5 minutospor microcontroladory la pantalla LCD muestra el mensaje como batería llena. Si se agota este temporizador, entonces elbateríase vuelve a conectar al panel solar mediante un relé y, por lo tanto, la corriente de carga solar se pulsa mientrasvoltaje solarestá presente. Si elvoltaje del panel solarcae por debajo voltaje del diodo zenerdel sensor del anochecer al amanecer , entonces elmicrocontroladorrecibe una señal del sensor de anochecer a amanecer, luego activa la carga a través del MOSFET y se muestra un mensaje de carga encendida en la pantalla LCD. SiVoltajecae por debajo de 10 V del sensor de anochecer a amanecer, entonces elmicrocontroladorapaga la carga a través delMOSFET.
La mejor tecnología para sistemas integrados
En este artículo, anteriormente la tecnología IC ymicrocontroladorTecnología IC junto con sus ejemplos,tiposy practico aplicación demicrocontrolador y tecnología IC en aplicaciones de sistemas integrados han sido discutidos brevemente. El controlador de carga solar discutido anteriormente con la tecnología IC anterior y con tecnología IC avanzada comomicrocontroladorLa tecnología IC muestra diferencias entre ambas tecnologías. Y también muestra que ambas tecnologías todavía se utilizan según el requisito. Ambas tecnologías tienen algunas ventajas y desventajas cuando se utilizan para sistemas integrados.
La tecnología IC redujo el tamaño de los circuitos en comparación con el tamaño del circuito construido con componentes discretos. Un avanzadomicrocontroladorLa tecnología IC reduce el tamaño de los circuitos al reemplazar muchos circuitos integrados en el circuito con un solomicrocontrolador IC. Por lo tanto, el costo de los circuitos con tecnología IC es menor que el de la tecnología discreta o de transistores.MicrocontroladorEl costo de los circuitos de tecnología IC es menor, en comparación con el costo de los circuitos diseñados con tecnología IC. De manera similar, para varios números de parámetros, elmicrocontroladorLa tecnología es preferible para los sistemas integrados en comparación con la tecnología IC y la tecnología de transistores o componentes discretos.
Aplicaciones de sistemas integrados que utilizan diferentes tecnologías
Figuramuestra aplicaciones de sistemas integrados diseñado con diferentes tecnologías. Para algunas aplicaciones específicas de sistemas integrados, la tecnología IC es preferible amicrocontroladortecnología. Pero la mayoría de las aplicaciones de sistemas integrados utilizanmicrocontroladortecnología, ya que es más avanzada y tiene más ventajas en comparación con la tecnología IC. Además, se le proporcionará ayuda técnica de las tecnologías Edgefx para elegirtecnología particularpara tu trabajo de proyecto académico basado en su interés en los sistemas integrados.
