امروزه در کارهای تولیدی توسط شرکت های بزرگ این کار توسط مدارهای الکترونیکی و دستگاههای الکترونیکی انجام می شود.
برای مثال شمارش تولید یک شرکت شکلات سازی توسط یک دستگاه الکترونیکی بسیار آسان تر و ارزان تر استن تا توسط انسان که خطای آن هم بیشتر است.
این کار را می توان با طراحی و ساخت مداراتی با ICها و قطعات الکترونیکی انجام داد.
انواع مختلف مدارهای شمارنده با استفاده از ICهای TTL از قبیل 7497 , 7490 در دسترس می باشد.
اما مدار مورد بررسی در این قسمت سوای دیگر مدارها است.
این مدار از ICهای CMOS استفاده کرده است که دارای مزیت های زیادی نسبت به ICهای TTL هستند بعضی از برتریهای آی‌سی های CMOS نسبت به آی‌سی های TTL عبارتند از:
1- محدوده وسیع ولتاژ تغذیه.
محدوده مجاز ولتاژ تغذیه آی‌سی‌های TTL بین NOV4 تا 25/5 می باشد بنابراین آی‌سی‌های TTL به یک منبع تغذیه ولتاژ کاملاً تثبیت شده نیاز دارند.
اما آی‌سی‌ها با ولتاژهای تغذیه بین 37 تا 15 ولت می توانند بخوبی کار نمایند.
بنابراین در ساخت منبع تغذیه آی‌سی‌های CMOS صرفه جویی اقتصادی صورت می گیرد.
2- توان مصرفی بسیار کم توان مصرفی آی‌سی‌های CMOS حدود mw1/0 تا mw2/0 می باشد در حالی که توان مصرفی مدارهای مجتمع TTL حدود mw15 است.
3- مصونیت در برابر نویز.
مصونیت در مقابل نویز آی‌سی‌های CMOS بسیار بیشتر از آی‌سی‌های TTL است.
نویز در کارخانه ها بیشتر ناشی از کلید زنی بارهای سلفی می باشد که از طریق شبکه برق کارخانه به روی وسایل الکترونیکی موجود اثر نامطلوب دارد.
4- دانسیته بسته بندی بالا.
به دلیل این خاصیت تعداد عناصر به کار رفته در یک مدار خاص حداقل می شود و در نتیجه مخارج مدار نیز کاهش می یابد.
برای مثال در خانواده CMOS شمارنده BCD افزاینده وجود دارد ولی در خانواده TTL خیر.
همچنین ICهای CMOS که در داخل آن یک شمارنده باینری و یک شمارنده BCD وجود دارد در بازار موجود می باشد.
ولی در خانواده TTL خیر.
بنابراین باید از دو یا چند آی‌سی TTL استفاده کرد تا مدار معادل این آی‌سی CMOS به دست آید.
علاوه بر این بیشتر آی‌سی‌های CMOS با آی‌سی‌های TTL (پایه به پایه) سازگار هستند و در نتیجه جایگزین آنها بسیار آسان است.
5- گنجایش خروجی بالا.
گنجایش خروجی یک آی‌سی عبارت است از تعداد آی‌سی از همان خانواده که می توان به خروجی آن متصل نمود.
گنجایش خروجی آی‌سی‌های خانواده CMOS برابر 5 و TTL برابر 10 است.
تقریباً انواع آی‌سی‌هایی که در خانواده TTL وجود دارد در خانواده CMOS در سطحی بالاتر موجود می باشد به دلیل قابلیت های متنوعی که آی‌سی‌های CMOS دارند طراحی مدارهای دیجیتال با استفاده از آن بسیار ساده است در اینجا شمارنده‌ای ارائه شده است که در تمام قسمت های آن از آی‌سی‌های CMOS استفاده می شوند.
بطور کلی در سیستم های مخابراتی، اطلاعات به صورت سیگنال های الکتریکی مخابره می شوند، این سیگنالها می توانند گفتار، موسیقی، تصویر تلویزیونی، داده‌های علمی و تجاری و غیره باشند.
شکل موج این سیگنال ها پیچیده و دائماً در تغییر است، ولی طیف فرکانسی آنها معمولاً به پهنای باند مشخصی محدود می شود، این محدودیت یا از طبیعت منبع سیگنال ناشی می شود و یا از فیلترهای موجود در دستگاه فرستنده سرچشمه می گیرد.
حد پایین باند فرکانسی بسیاری از این سیگنال ها تا چند هرتز هم می رسد، به همین خاطر نمی توان آنها را بر روی یک مسیر انتقال مشترک بصورت اصلی شان مخابره کرد، زیرا جداسازی آنها در گیرنده ممکن نیست.
داشتن یک خط انتقال، یا یک مسیر رادیوئی مجزا برای هر سیگنال هم از نظر اقتصادی و هم از نظر عملی ممکن نیست به این خاطر باید در سیستم مخابراتی راهی برای ارسال همزمان چند سیگنال اندیشیده شود، این کار یا با قراردادن سیگنالها در بخشهای متفاوت طیف فرکانسی صورت می گیرد و یا با فرستادن نمونه‌هایی از هر سیگنال براساس یک تقسیم بندی زمانی.
طول موج یک موج رادیویی، برحسب متر، از رابطه C/F بدست می آید که در آن C سرعت نور (10*3 متر بر ثانیه) و F فرکانس برحسب هرتزاست.
(برای محاسبات RF بهتر است به یاد داشته باشید که F برحسب مگاهرتز * برحسب متر است=300) برای داشتن یک بازده معقول، طول فیزیکی آنتن باید حدود نصف طول موج باشد.
بنابراین با افزایش فرکانس انتقال ابعاد فیزیکی و هزینه آنتن کاهش و بازده آن افزایش می یابد.
یکی از انواع سیستم های مخابراتی که درباره طراحی و ساخت آن در این مجموعه بحث خواهد شد، کنترل از راه دور رادیوئی چند کاناله می باشد.
اصولاً کنترل از راه دورها شامل فرستنده و گیرنده ای می باشند که ارتباط در آنها بصورت بی سیم می‌باشد.
چون بخش مهمی از ساختمان کنترل از راه دورها را فرستنده ها و گیرنده ها تشیکل می دهند مناسب است در اینجا به تاریخچه ای از ارتباطات الکتریکی بصورت گذرا، اشاره ای شود.
تلگراف مورس در سال 1838 میلادی اختراع شد.
تلگراف بی سیم توسط مارکونی در سال 1897 میلادی بوجود آمد.
گیرنده AM سوپر هترورین در سال 1918 میلادی توسط آرمسترانگ ساخته شد.
آغاز خدمات تایپ از راه دور (تلکس) در سال 1931 میلادی می باشد.
رادیو FM آرمسترانگ در سال 1936 میلادی اختراع شد.
جنگ جهانی دوم که بین سالهای 1940 تا 1950 میلادی می باشد باعث پیشرفت در زمینه‌های رادار و سیستم های مایکروویو می شود.
در سال 1958 میلادی کاربرد نظامی سیستم های انتقال داده های راه دور مطرح شد.
در سال 1962 میلادی ارتباطات ماهواره‌ای بوجود آمد.
در سال 1970 میلادی ارتباطات ماهواره تجارتی ایجاد شد و سرانجام تا به امروز که شاهد پیشرفتهای عظیمی در زمینه مخابرات هستیم.
1-2- انواع سیستم های کنترل از راه دور 1-2-1- کنترل از راه دور به کمک برق شهر در این روش توسط نوسان ساز یک فرستنده، فرکانس مشخصی ساخته شده و آنرا روی خط ولتاژ شهری سوار می کنند، حال اگر در مسیر گیرنده هایی که همزمان مسیر برق 220 ولت تغذیه می شوند ، یک فیلتر جهت جدا نمودن این امواج از برق شهر قرار دهیم، قادر به دریافت فرکانس فوق بوده که پس از آشکارسازی و تقویت آن می‌توان یک رله را بکار انداخته و در نهایت باعث وصل دستگاهی بشویم.
در این سیستم، چنانچه برق مصرف کننده توسط ترانس ایزوله از برق شهر جدا شده باشد (یعنی در سر راه برق، ترانس 220 ولت به 220 ولت قرار داشته باشد) قادر به دریافت فرکانسهای فوق نخواهیم بود.
1-2-2- کنترل از راه دور توسط امواج آلتراسونیک (امواج مافوق صوت) همانطوریکه می دانیم به فرکانسهای بین 20هرتز تا 20 کیلوهرتز، فرکانسهای صوتی اطلاق می شود که قابل شنیدن می باشند و بقیه فرکانسها غیر قابل شنیدن می باشند.
در سیستم آلتراسونیک از فرکانسهای بین 30 تا 50 کیلوهرتز استفاده می نمایند و طرز کار به این صورت است که توسط نوسان سازی، فرکانس فوق ساخته شدهت و توسط بلندگوی تویتر و یا توسط ترانس داکتور (یا ترانس مبدل که با علامتR.T.C مشخص می شود.) که مخصوص پخش فرکانس های بالا است در فضا پخش شده و توسط گیرنده این امواج دریافت و تقویت و آشکار شده و باعث وصل رله و در نهایت روشن شدن دستگاهی می شود.
لازم به ذکر است که در مدار گیرنده نیز از ترانس داکتور برای دریافت فرکانس های بالا استفاده می شود که برای تشخیص ترانس داکترو فرستنده از گیرنده، بر روی ترانس داکتور گیرنده حرف R که مخفف RECEIVER است و به معنای گیرنده می باشد، نوشته شده است.
ضمناً ترانس داکتور برحسب فرکانس کار آن، خریداری می شود و بایستی ترانس داکتور فرستنده و گیرنده هر دو برحسب یک فرکانس مشخص انتخاب شوند.
جنس ترانس داکتور فرستنده از پیزوالکتریک است که با رسیدن ولتاژ متناوب به آن، شروع به نوسان می نماید که تا چند متر بیشتر برد ندارد، جنس ترانس داکتور گیرنده نیز از پیزوالکتریک است که با رسیدن نوسان به آن، در دو سر آن ولتاژ ظاهر می شود.
1-2-3- کنترل از راه دور توسط امواج رادیویی برای کنترل از راه دور در مسیرهای طولانی و برای دستگاههایی که متحرک هستند از این روش که استفاده از امواج الکترومغناطیسی است، استفاده می شود.
در این روش توسط نوسان ساز امواج رادیویی در محدوده فرکانسهای بالا، یعنی 27 تا 72 مگاهرتز ساخته می شود (به این علت که موانع در مسیر، خللی در حرکت این امواج پیش نمی آورد) بطور کلی وقتی امواج مغناطیسی در فضا پخش شوند هر گاه هر جسم هادی را قطع نماید مقداری از انرژی خود را در آن جسم القا، می کنند، بطور مثال وقتی این امواج از فرستنده پخش شوند و به یک آنتن میله ای برخورد نمایند مقدار کمی از انرژی امواج در آنتن بصورت ولتاژ جذب می شود و پس از تقویت شدن و آشکار شدن در گیرنده در نهایت باعث وصل رله و دستگاهی می‌گردد.
در کنترل از راه دور رادیویی، یا نوسان تنها از فرستنده ارسال می شود و یا فرکانسهای خاصی بر روی امواج رادیویی به صورت رمز یا کد ارسال می شود که این مخصوص کنترل از راه دور با چندین کانال می باشد.
1-2-4- کنترل از راه دور توسط امواج نوری برای دستگاههایی که در فاصله نزدیک می باشند مانند رادیو، تلویزیون و ویدئوها، از سیستم کنترل از راه دور نوری استفاده می کنند که به دو صورت می باشد.
با استفاده از نور قابل دید و نور غیر قابل دید (اشعه مادون قرمز).
الف) در روش نور قابل دید، توسط یک لامپ، نور مرئی پخش شده و توسط فتوسل و یا فتو ترانزیستور، این نور دریافت می شود (فتو ترانزیستور، ترانزیستوری است با سقف شیشه ای که تابش نور باعث هدایت جریان بین امیتروکلکتور آن میشود که گاهی سه پایه دارد).
ب) در روش نور غیر قابل دید (اشعه مادون قرمز)، توسط دیوید مخصوص فرستنده امواج مادون قرمز که بصورت مستقیم پخش می شود و در نهایت توسط دیوید مخصوص گیرنده امواج مادون قرمز، و یا توسط فتوترانزیستور، امواج دریافت و تقویت شده و رله ای را به کار می اندازد، لازم به ذکر است که برای کارکرد بهتر، بایستی بر روی دیوید گیرنده امواج، حتماً یک تلق یا شیشه دودی قرار داده شود.
1-2-5- کنترل از راه دور توسط امواج صوتی به طور خلاصه در این روش، توسط یک میکروفن خازنی، امواج صوتی تولید شده از بلندگوی مربوط به فرستنده صوتی سیستم کنترل از راه دور صوتی دریافت و پس از تقویت رله ای را به کار انداخته که در نهایت باعث وصل شدن مداری می گردد.
1-3- بلوک کلی سیستم های کنترل از راه دور رادیویی بطور خلاصه فرایندی که طی آن پیام اصلی به شکل مناسب برای انتقال تبدیل میشود مدولاسیون نام دارد.
در فرایند مدولاسیون، مشخصه‌ای- مانند دامنه، فرکانس یا فاز از یک حامل فرکانس بالا متناسب با لحظه ای سیگنال مدوله کنند (پیام) تغییر می کند به این ترتیب محتویات پیام اصلی که بخشی از طیف فرکانسی در حوالی فرکانس حامل منتقل میشود.
در گیرنده فرایند معکوس صورت گرفته و آشکارساز، سیگنال اصلی را بازیابی می کند.
در خصوص فرایندهای مدولاسیون در فرستنده و دمولاسیون در گیرنده، در فصل های دوم و سوم به این موضوع به طور مفصل پرداخته خواهد شد.
در شکل (3-1) نمودار بلوکی ساده ای از یک مدار کنترل از راه دور رادیویی رسم شده است تا پردازشهای انجام گرفته بر روی سیگنال ها، نشان داده شود.
عملکرد هر بلوک در فصل چهارم توضیح داده خواهد شد.
شکل (1-3) بلوک کلی سیستم های کنترل از راه دور رادیویی در مدار فرستنده مادون قرمز این دستگاه یک آی‌سی 4059 که آی‌سی است از نوع CMOS و دارای 3 گیت NOR است برای تولید پالس مربعی و یک کریستال 000/40 هرتزی است چون مادون قرمز با فرکانس حدود 36 کیلو هرتز تا 40 کیلوهرتز کار می‌کند این مدار دارای یک ترانزیستور برای تقویت است.
این کریستال برای تولید فرکانس مورد نیاز استفاده می شود.
سرانجام خروجی این آی‌سی کریستال و مقاومت های مورد استفاده در این مدار به یک فرستنده مادون قرمز وصل می شود که کار ارسال این پالس مربعی را برعهده دارد.
عملکرد مدار به دنبال مدار ورودی که از یک فرستنده و یک گیرنده مادون قرمز تشکیل شده یک تقویت کننده که براساس ترانزیستور سرعت بالای T2 کار می کند قرار دارد و یک فرستنده مادون قرمز نیز به عنوان منبع نور به کار رفته است.
یک پالس مربعی از فرستنده مادون قرمز که یک مدار جداگانه ای دارد و از طریق فرستنده فرستاده می شود هرگاه این پالس از طریق گیرنده گرفته نشود یعنی قطع شود گیرنده مادون قرمز یک پالس تولید خواهد کرد بدین ترتیب اجسامی که از بین فرستنده مادون قرمز و گیرنده مادون قرمز رد می شوند با قطع کردن این فاصله باعث تولید پالس