مدار واسط خروجی

مدار واسط خروجی:
مدار واسط خروجی (Output Interfacing Circuit) در اکثر مدارات الکترونیکی، میکروکنترلرها و PICها مورد استفاده قرار می گیرد و به آن ها این امکان را می دهد که دنیای واقعی پیرامون خود را از طریق حرکت دادن یک شی و یا حتی روش کردن یک لامپ کنترل کنند.

مدار واسط ورودی به یک مدار اجازه می دهد تا به المان یا مداری دیگر متصل شود که ممکن است دارای سطح ولتاژ یا جریان متفاوتی باشد.

علاوه بر مدارات واسط ورودی مانند کلیدها و سنسورها، گاهی لازم است تا با مدارات خروجی مانند رله ها، سلونوئیدهای مغناطیسی و لامپ ها ارتباط برقرار کرد.

ارتباط ادوات خروجی با مدارات الکترونیکی را ارتباط خروجی می نامند و مداری که برای این نوع ارتباط مورد استفاده قرار می گیرد، مدار واسط خروجی نام دارد.

ارتباط خروجی در مدارت الکترونیکی و میکروکنترلرها به آن ها امکان کنترل پدیده های دنیای واقعی را می دهد.

به عنوان مثال، از طریق حرکت دادن یک موتور و یا بازوهای یک ربات، می توان منجر به جابه جایی اشیا در محیط شد و فرآیندهای صنعتی مختلفی را کنترل کرد.

همچنین از مدار واسط خروجی برای خاموش و روشن کردن یا کلیدزنی لامپ ها استفاده می شود. مدار واسط خروجی می تواند هم سیگنال خروجی آنالوگ و هم سیگنال خروجی دیجیتال داشته باشد.

خروجی های منطقی دیجیتال، متداول ترین نوع سیگنال های خروجی از مدارات واسط خروجی محسوب می شوند که کنترل آن ها نیز بسیار ساده تر از سایر انواع سیگنال ها است.

مدار واسط خروجی دیجیتال، با استفاده از نرم افزارهای مختلف یا رله ها، می تواند سیگنال خروجی از پورت یک میکروکنترلر یا یک مدار دیجیتال را به یک خروجی خاموش و روشن یا یک سیگنال ON\OFF تبدیل کند.

مدار واسط خروجی آنالوگ از تقویت کننده ها برای تولید یک سیگنال ولتاژ یا جریان مناسب استفاده می کند و از طریق آن خروجی های نوع سرعت و یا موقعیت را کنترل می کند.

کلیدزنی خروجی پالسی (Pulsed Output Switching) نوعی دیگر از کنترل خروجی است که در ان چرخه وظیفه (Duty Cycle) سیگنال خروجی تغییر داده می شود و از طریق آن می توان مثلا سرعت یک موتور DC و یا خاموش و روشن شدن یک لامپ را تغییر داد.در تصویر زیر نمایی از یک موتور DC نشان داده شده است.

در حالی که مدار واسط ورودی به این منظور طراحی شده است که بتوان سطوح ولتاژ مختلفی را از انواع مختلف سنسورها پذیرفت، اما مدار واسط خروجی به این منظور مورد استفاده قرار می گیرد که بتوان مقادیر بالاتر ولتاژ یا جریان یا هر دو را تولید کرد.

سطح ولتاژ سیگنال خروجی را می توان با استفاده از آرایش خروجی کلکتور باز (Open Collector) افزایش داد. در این پیکربندی، ترمینال کلکتور در ترانزیستور و یا ترمینال درین در MOSFET معمولا به بار خروجی متصل می شود.

طبقه خروجی اکثر میکروکنترلرها، PICها و یا مدارات منطقی دیجیتال می توانند میزان معینی جریان خروجی را برای کلیدزنی و یا کنترل گستره وسیعی از مدارات واسط خروجی جذب (Sink) و یا تامین (Source) کنند و در نتیجه دنیای پیرامون خود را به صورت موثری کنترل کنند.

هنگامی که درباره جذب یا چاه جریان و تامین یا منبع جریان سخن می گوییم، منظور این است که مدار واسط خروجی می تواند هم جریان کلیدزنی (Switching Current) را تامین کند و هم آن را جذب کند.

احتمالا ساده ترین نوع از مدارات واسط خروجی، ادواتی هستند که برای تولید نور به کار می روند. این ادوات ممکن است یک نشان گر ساده خاموش و روشن شدن و یا بخشی از یک نمایش گر چند قسمتی یا Bar-Graph باشند.

اما بر خلاف یک لامپ حبابی عادی، که می تواند مستقیما به خروجی مدار متصل شود، یک LED که نوعی دیود است، به مقاومت سری با خود نیاز دارد تا جریان بایاس مستقیم آن را محدود کند.

دیودهای انتشار نور یا LEDها، به عنوان وسیله خروجی برای بسیاری از مدارات الکترونیکی یک انتخاب بسیار کم مصرفی (توان پایین) محسوب می شوند.

از LEDها می توان به عنوان جایگزین برای لامپ های حبابی رشته ای در نشان گرهای وضعیت (Status Indicators) استفاده کرد؛ زیرا برخلاف آن ها، هم توان پایین تری لازم دارند و هم انرژی حرارتی کمتری تولید می کنند.

یک LED معمولا با منابع تغذیه با ولتاژ و جریان پایین تغذیه می شود و به همین دلیل به عنوان یک المان بسیار کاربردی در اکثر مدارات دیجیتال مورد استفاده قرار می گیرند.

همچنین به دلیل این که LEDها جزو ادوات حالت جامد (Solid State) هستند، طول عمر عملکردی بالایی در حدود 100.000 ساعت دارند و به همین دلیل بر کاربردهای آن افزوده می‌شود.