Revista Conex Club – nr.1 – 2006 - Controlere Fuzzy

Timp de citit: 4 minute

Principalele subiecte prezentate

1. Tehnologii alternative de conectare a componentelor electronice (I)

Articolul intentioneaza sa dezvolte in serial problematica tehnologiilor alternative cu privire la conectarea componentelor electronice la placa de circuit imprimat prin solutii care sa elimine substantele periculoase din industria electronica.

Astfel, cititorul va fi familiarizat cu aspectele ingineresti practice ale implementarii optime a Directivei Europene RoHS (Restriction of Hazardous Substances – restrictii cu privire la utilizarea anumitor substante periculoase) in Romania, in special pentru a evalua si optimiza implementarea adezivilor conductori si aliajelor fara plumb in industria electronica romaneasca.

Regulile pe care se bazeaza directiva, implementeaza cerintele Parlamentului European asupra restrictiilor de folosire a anumitor substante periculoase in echipamente electrice si electronice (2002/95/EC – Directiva RoHS).

Regulile interzic plasarea pe piata europeana de echipamente electrice si electronice (EEE) noi continand niveluri mai mari decat cele stabilite pentru: plumb, cadmiu, mercur, crom hexavalent si substantele de ignifugare PBB si PBDE din componenta laminatelor pentru placile de circuit imprimat.

2. Stabilizator pentru tensiuni foarte mici (LDO) 1.2V

Sunt aparate electronice care se alimenteaza de la o singura sursa de energie electrica (o baterie de 1.5V sau acumulator de 1.2V NiCd). Tensiunea unei baterii noi poate fi de 1.65V (uneori 1.7).

Se considera ca o baterie mai este folosibila cand tensiunea scade pana la 1.2V, cam cat ofera un acumulator NiCd.

Se prezinta un stabilizator de tensiune care ofera o tensiune fixa stabilizata de 1.15V cand valoarea tensiunii de alimentare variaza in limitele 1.2…1.8V.

Valoarea tensiunii de la iesire nu se schimba cu mai mult de 70mV la un curent de sarcina de 5mA. Este o schema de stabilizator LDO (cadere de tensiune intrare-iesire mica).

3. Controlere Fuzzy

Oportunitati multiple au aparut in domeniul sistemelor controlate digital odata cu dezvoltarea microcalculatoarelor.

Informatiile preluate digital sunt rapid procesate. Sistemele complexe sunt usor de controlat. O noua abordare s-a introdus in automatizari folosind regulatoarele logice Fuzzy.

Expertul familiar cu un anumit proces poate usor implementa solutia dorita doar prin simpla scriere si/sau modificare a codului.

Controlul digital

Controlul digital ofera oportunitati noi pe care regulatoarele analogice nu sunt capabile sa le ofere (sau sunt dificil de implementat): achizitii de date, identificarea sistemului, controlul adaptiv, etc. (temeni cunoscuti din teoria controlului digital).

Doi termeni importanti sunt legati de sistemele digitale: discretizarea in timp (timpul de esantionare) si cuantizarea dupa nivel. Rata de esantionare defineste momentele succesive in care are loc esantionarea valorilor continue. Ca rezultat al conversiei A/D apare cuantizarea.

Aplicatia de control inteligent poate fi explicata ca nevoia de a face o reglare a dimensiunii fizice urmarite in urmatoarele conditii:

La sistemele reale, perturbatiile diferite influenteaza rezultatul constant;
Procesele reale, in cele mai multe din cazuri, sunt neliniare;
Procesele sunt modificabile in timp.

Aceste cerinte sunt des indeplinite in viata de zi cu zi. Controlul digital este deci, necesar.

Fazele proiectarii FLC

Controlerele logice Fuzzy (FLC) sunt un exemplu de control ca cel explicat mai sus. Se potrivesc foarte bine la sistemele greu de modelat.

Fazele proiectarii regulatoarelor Fuzzy sunt:

Analiza procesului;
Determinarea regulii de catre un expert;
Simularea regulatorului Fuzzy.
Daca nu se obtin rezultatele dorite trebuie repetati pasii 1, 2 si 3.

Realizarea FLC-ului intr-un sistem cu control digital consta din scrierea codului sursa (se foloseste limbajul C in exemplul din acest articol). Pe baza temperaturii date, regulatorul atinge valoarea dorita si o mentine pana ce apare o cerere pentru o alta valoare facuta de utilizator.

Inainte de scrierea codului program este necesara analiza (si supravegherea) sistemului cu control specific. Este de dorit a se descrie sistemul matematic, de a se simula procesul folosind un microcontroler si apoi de a se implementa programul.

Scopul simularii este folosirea algoritmilor matematici cu care se incearca descrierea operatiilor intr-un sistem real. Astfel, se poate verifica daca algoritmul de control indeplineste cerintele din realitate. Uzual conditille initiale sunt date in domeniul timp. Avantajele unui asemenea sistem sunt: stabilitatea, precizia si viteza.

4. Miniemitator (modulator) FM 100 – 108MHz

Se prezinta un kit Velleman ce poate fi utilizat in aplicatii diverse ca supravegherea bebelusilor, testarea tunerelor FM, comunicatii private, etc.

Cu acest emitator miniatura puteti realiza o "legatura radio", la o distanta de ordinul a 20…50 metri, in banda de 100…108 MHz.

Emitatorul este modulat in frecventa. Pentru a realiza legatura aveti nevoie si de un receptor in banda de UUS pentru posturi radio cu modulatie de frecventa (FM), adica pentru banda 88…108MHz. Schema electrica este prezentata in figura 1 (din articol) iar amplasarea componentelor si desenul cablajului imprimat in figura 2 (din articol).

Amplificatorul de microfon (vezi schema electrica) este realizat cu tranzistoarele T2 si T3. Gradul de modulatie se stabileste cu ajutorul potentiometrului semireglabil R4. Modulatia de frecventa este realizata cu ajutorul diodei varicap D1-BB221.

5. Amplificator stereo 2x30W

Amplificatorul audio (stereo) K4003, cu toate ca este foarte compact, ofera la iesiri un semnal de inalta calitate si o putere relativ mare, multumita utilizarii circuitului integrat monolitic tip TDA1521.

Montajul este usor de realizat si necesita un numar redus de componente auxiliare. Amplificarea totala, pentru fiecare canal in parte, este de 30dB, (circa 32 ori).

Circuitului imprimat are dimensiunile de 50 x 70mm. Amplificatorul, mai exact circuitul integrat TDA1521, necesita un radiator corespunzator.

Date tehnice:

Alimentare: 2 x 12V;
Puterea maxima RMS: 2 x 15W / 4 Ohmi; 2 x 10W / 8 Ohmi.
Putere maxima muzicala: 2 x 30W / 4 Ohm;
Sensibilitate: 300mV/20 KOhm;
Banda de frecventa: 7Hz…60 kHz (-3dB);
Raport semnal / zgomot: 98db;
Diafonia: -70db;
Protectie la suprasarcini si la scurt-circuit (max. 1 ora).

6. Sursa de curent constant, de putere

Se prezinta o aplicatie pentru electronica de putere, sursa de curent constant 0-5A, utila pentru incarcarea corecta a unor baterii de acumulatoare ori alimentarea unor lampi la care se doreste mentinerea temperaturii de culoare.

7. Determinator 4001 – Identificator / tester pentru tranzistoare

Instrumentul prezentat in articol asigura identificarea tipului de tranzistor, a dispunerii terminalelor in capsula sau a factorului de amplificare.

O aplicatie ce poate fi abordata ca si lucrare de sustinere a atestatului la sfarsit de an scolar o poate constitui si un banc de test pentru componentele electronice.

O maniera moderna si rapida de identificare a tipului de tranzistor, a dispunerii terminalelor in capsula sa sau a catorva parametrii electrici, o constituie o aplicatie celebra deja in Europa, cunoscuta mai intai sub numele de "Determinator 4001" (si publicata in Electronique Pratique nr. 282 – aprilie 2004, cu uC PIC16F872) si apoi revizuita (upgradata) ca "SC-Analyzer 2005" (si publicata in Elektor nr. 2/2005, cu uC PIC16F876). Realizatorul aplicatiei este Michel Waleczek.

8. Senzor de temperatura universal cu LM335

Utilizand particularitatea senzorului de temperatura LM335, respectiv liniaritatea iesirii in tensiune cu o panta de 10mV/°C, Velleman a realizat un modul de senzor de temperatura universal, de tip "3 fire", cu iesire semnal unificat 0…5V sau 0…10V (pe o bucla de curent de 20mA).

Date tehnice: