認識基本電路與符號
構成電路的3要素(電源、導體、負載)
認識基本的控制電路與符號
構成傳統控制電路的4要素(電源、導體、負載、開關) 如下圖說明
基本控制電路分析 >> 開關與燈泡動作分析
基本控制電路與符號
構成傳統控制電路的4要素(電源、導體、負載、開關)
動作分析表
電路構成一個迴路,燈泡有電流通過發亮
電路迴路中斷,燈泡無電流通過,燈滅
以"0"與"1"作為動作分析
首先先弄清楚 "0" ,"1"的定義才能分析出上表所示結果
以負載角度的電位分析
以受控的附載(R或是上述的燈泡)兩端而言
就負載而言,不論電源型式為何,只要負載兩端由能量提供即可工作,控制的對象為負載。
最後以負載端的角度而言,只要能建立電位差,如圖A電位大於B電位>>故電流由A點通過電阻流向B>>即在負載形成電壓降,使電阻做功(如果R為燈泡在足夠的電流下會發光)。
數位訊號分析(電位分析的方法)
電資相關科系因分析數位訊號,有一獨立學科" 數位邏輯設計"(或數位電子學或邏輯設計等),會針對數位訊號的處理、分析與相關應用等加以介紹和說明,有興趣可以觀看相關線上課程(清大資工系數位邏輯課程)。
數位訊號>>又稱為開關訊號>>通常會以"0"、"1"來表示,而微控制器的數位輸出亦是以"0"、"1"來區別,一般而言(正邏輯)就是"0"=低電位、"1"=高電位。(另有負邏輯的推演方式)。
工作電壓:隨著科技與低功耗的需求,一般MCU的工作電壓也有所不同,(就如TTL IC 5V 與 CMOS IC 3~18V就有很大的不同,兩種電路架構在訊號傳遞時也需要特別處理)。(TTL(transistor-transistor logic, TTL) ,CMOS(complementarymetaloxide semiconductor, CMOS) )。
第一代 課程使用 Arduino nano 工作電壓 5V
第二代 課程使用 NodeMCU-32S 工作電壓 3.3V
工作電壓不同,電路在設計上的相關條件也會跟著調整。(如LED電路的 限流電阻值 5V 約用330Ω , 3.3V 會選用220Ω )
如左圖所示 為正邏輯分析的狀態,
訊號圖隱含有時間的概念。
附記:
TTL電路與COMS電路因元件結構不同,訊號判斷上的邏輯準位的電壓範圍亦有不同,如左圖所示。
非本次選修課程探討重點。
以微控制器數位控制的概念,就如下圖所示,微控制器取代了一堆開關。
而已傳統開關需要有人親手操作,但微控制器就不由人手動操作,是透過程式來控制這些腳位的訊號,讓輸出的燈泡發生亮、滅情形(也就是這些開關都成被包含在MCU中)。
除了數位控制的狀態位,透過MCU的程式設定,還可以有更多的功能。
就以上亮種電位控狀況進行分析,以電流流入MCU對MCU的負擔較輕,較不會造成MCU過熱、發燙或當機的問題。
就以下電流的流向進行分析。