ChatGPT برای طراحی مدار؟

همانطور که هوش مصنوعی در هر بخش از جهان موج ایجاد می کند، چرا مهندسان الکترونیک باید از آن دوری کنند؟ آیا واقعاً می توانید از ChatGPT برای طراحی مدارها استفاده کنید؟ بسیاری از مهندسان الکترونیک با ایده استفاده از هوش مصنوعی برای طراحی سخت افزار مخالف هستند. همینطور چند وقت پیش تا اینکه سعی کردم از chatGPT برای این پروژه خاص کمک بگیرم.

احتمالاً در مورد مهندسان نرم افزار شنیده اید که بسیاری از کارهای خود را به دستیاران و عوامل برنامه نویسی هوش مصنوعی برون سپاری می کنند. بسیاری از شرکت‌ها در سراسر جهان به هر طریقی وابستگی خود را به هوش مصنوعی افزایش می‌دهند. پذیرش هوش مصنوعی و استفاده موثر از آن برای افزایش بهره وری ناگهان مهم شده است.

آموزش های زیادی در مورد استفاده از دستیارهای هوش مصنوعی برای برنامه نویسی و ساخت نرم افزار خواهید دید. درست است، به دلیل تعداد زیادی از جوامع آنلاین که وجود دارد، برای این نوع وظایف بسیار خوب عمل می کند. آنها هوش مصنوعی را با اطلاعات بی پایانی برای یادگیری تغذیه می کنند. اگرچه سناریو در حال تغییر است. انجمن های بیشتر و بیشتری دسترسی به وب اسکراپرهای هوش مصنوعی را محدود می کنند. از سوی دیگر، انجمن‌ها و انجمن‌های مرتبط با طراحی الکترونیک بسیار کم هستند. دریافت پاسخ درست برای برخی از سوالات طراحی سخت افزار دشوارتر است. سپس ترس از کتک خوردن به خاطر پرسیدن سوالات احمقانه یا احمقانه وجود دارد. همه اینها را می توان با دستیارهای چت مانند ChatGPT، Grok، Claude، Copilot و غیره اجتناب کرد. بنابراین دقیقاً چگونه از دستیارهای هوش مصنوعی مانند ChatGPT برای طراحی مدارها استفاده می کنید؟ در این مقاله من تجربه اندک خود را به اشتراک می گذارم و شاید آینده طراحی الکترونیک را به من نشان داد.

چگونه با AI Assistance مدار طراحی کنیم؟

چند هفته پیش روی یک رله ماشه فعلی برای پروژه شخصی خود کار می کردم. این مشکلی بود که برای من باقی ماند و مجبور شدم در دامنه آنالوگ بر آن غلبه کنم. انجام این کار با یک میکروکنترلر و چند خط کد بسیار ساده تر خواهد بود، که واضح است که من از دستیار هوش مصنوعی می خواهم این کار را انجام دهد. جدای از راه حل دیجیتال، تصمیم گرفتم از یک رویکرد آنالوگ استفاده کنم.

بدانید چه می خواهید!

برای سنسور جریان، من یک ACS712 داشتم که از حسگر اثر هال برای حس کردن جریان AC استفاده می‌کند و یک ولتاژ متناوب AC در خروجی تولید می‌کند. این ولتاژ AC روی یک آفست ثابت 2.5 ولت حرکت می کند. من می خواستم زمانی که جریان حس شده از آستانه خاصی عبور می کند بار دیگری را روشن کنم.

بنابراین، در ذهنم شروع به برنامه ریزی مدار روی کاغذ کردم. ابتدا مجبور شدم ولتاژ AC را به ولتاژ DC معادل تبدیل کنم. این کار با یک رکتیفایر امکان پذیر است. با این حال، سیگنال در اینجا با آفست 2.5 ولت DC ثابت هدایت می شود. همچنین عرضه منفی وجود ندارد و همه چیز باید روی یک عرضه باشد.

ACS712 دارای پاسخ 100mV/A است. جریان چند ده میلی آمپری به این معنی است که ولتاژ خروجی حس شده نیز در محدوده mV باقی می ماند. بنابراین، یکسوساز دیود ساده آن را قطع نمی کند. من به یک یکسو کننده دقیق نیاز دارم که بتواند سیگنال ها را با دامنه چند ده میلی ولت تصحیح کند.

محدودیت ها را به وضوح تعریف کنید

نحوه توصیف مشکل خود تعیین می کند که دستیار هوش مصنوعی چقدر به شما پاسخ می دهد. یک پرس و جو مبهم با اطلاعات بسیار کم، حدس و گمان های زیادی را به جا می گذارد. اگر می خواهید دستیار هوش مصنوعی به درستی به شما خدمت کند، باید هر دستورالعمل را نیز به وضوح تعریف کنید.

اعلان

من یک درخواست برای chatGPT به صورت زیر کامپایل کردم:

یک آشکارساز جریان با ACS712 طراحی کنید. خروجی ACS712 یک ولتاژ AC است که دارای پاسخ 100mV/A است. ولتاژ AC را با استفاده از یکسوساز دقیق به DC تبدیل کنید که سپس یک مقایسه کننده را راه اندازی می کند. من از این با یک منبع تغذیه 5 ولت استفاده خواهم کرد. اجزای زنجیره ای مناسب و ارزان را پیشنهاد دهید.

پاسخ

در پاسخ، chatGPT یک نمای کلی طولانی از راه حل، از جمله پیشنهاد کامپوننت به من داد.

برای طراحی مدار آشکارساز جریان با استفاده از ACS712 سنسور فعلی، شما نیاز دارید:

• را ACS712 ماژول حسگر (معمولاً نسخه 5A، 20A یا 30A).
• الف یکسو کننده دقیق (سوپردیود) برای تبدیل ولتاژ خروجی AC سنسور به سطح DC.
• الف مقایسه کننده برای راه اندازی یک خروجی سطح منطقی زمانی که جریان از یک آستانه تعیین شده فراتر رود.
• همه توسط منبع تغذیه + 5 ولت.

نمای کلی مراحل مدار

1. خواندن فعلی (ACS712)
   • خروجی در مرکز 2.5 ولت (Vcc/2) است.
   • حساسیت 100 mV/A (برای نسخه 5A).
   • خروجی یک ولتاژ AC است که روی 2.5 ولت قرار گرفته است.
2. کوپلینگ AC و تنظیم دقیق
   • فیلتر بالا گذر برای حذف افست 2.5 ولت.
   • یکسو کننده تمام موج دقیق برای تولید یک ولتاژ ثابت متناسب با مقدار جریان.
3. مرحله مقایسه ای
   • خروجی DC از یکسو کننده را با یک آستانه تنظیم شده (از طریق پتانسیومتر یا تقسیم کننده ولتاژ) مقایسه می کند.
   • خروجی بسته به آستانه عبور جریان بالا (5 ولت) یا کم (0 ولت) است.

مدار یکسو کننده دقیق (موج کامل)

از آن استفاده کنید دو تقویت کننده عملیاتی از MCP6002 برای ساخت یکسو کننده تمام موج دقیق:

• اولین آپ امپ: ورودی را معکوس و اصلاح می کند.
• Op-amp دوم: سیگنال های اصلی و اصلاح شده را برای تصحیح تمام موج اضافه می کند.
• خروجی یک ولتاژ DC متناسب با مقدار جریان AC است.

📌 نکته: از آنجایی که خروجی ACS712 در 2.5 ولت بایاس است، از a استفاده کنید فیلتر بالا گذر (خازن کوپلینگ AC + مقاومت) برای حذف افست DC قبل از تغذیه به یکسو کننده.

مرحله مقایسه ای

• از آن استفاده کنید LM393 با یک ورودی متصل به سیگنال DC تصحیح شده.
• ورودی دیگر با آستانه تنظیم شده توسط:
  • تقسیم کننده پتانسیومتر بین 5 ولت و GND.
  • یا مرجع ثابت با کمک TL431.
• اضافه کنید هیسترزیس (از طریق یک مقاومت بازخورد) برای جلوگیری از پچ پچ خروجی.

خارج شوید

• خروجی LM393 است کلکتور بازبنابراین یک مقاومت کششی (به عنوان مثال 10 کیلو اهم تا 5 ولت) اضافه کنید.
• از خروجی منطقی می توان برای موارد زیر استفاده کرد:
  • باعث ایجاد وقفه در میکروکنترلر می شود.
  • درایو LED یا زنگ هشدار.
  • سوئیچ رله / ترانزیستور کنترل.

بار AC
|
ACS712 —-> [ AC Voltage Centered at 2.5V ]
|
+—> [ AC Coupling C1 + R1 (HPF) ] -> [ Precision Rectifier (MCP6002) ] -> [ Smoothed DC ]
|
v
[ Comparator (LM393) ]
|
ماشه خروجی

✅ یادداشت ها

• برای جریان های کم (
• می توانید سیگنال تصحیح شده را با یک فیلتر پایین گذر (به عنوان مثال 10kΩ + 10μF) صاف کنید.

✅ پیشرفت های اختیاری

• a اضافه کنید فیلتر پایین گذر RC کوچک پس از یکسو کننده برای کاهش ریپل.
• a اضافه کنید دیود بستن یا دیود TVS در ورودی ACS712 برای محافظت.
• استفاده از a آمپلی فایر کم افست (به عنوان مثال TLV2372) اگر جریان های بسیار کوچک اندازه گیری شود (

همچنین می پرسد که آیا شبیه سازی کامل LTSpice را می خواهم. در کمال تعجب، chatGPT یک فایل netlist کامل LTSpice را برای شبیه سازی تولید کرد. بدون اینکه بیشتر منتظر بمانم، فایل را در LTSpice انداختم و سعی کردم شبیه سازی را اجرا کنم. ظاهراً در ایجاد نحو صحیح ناموفق بود و LTSpice نتوانست فایل را بارگیری کند.

من برای تولید فایل LTSpice درست chatGPT را به زحمت نینداختم زیرا قبلاً به من یک شروع کار با مؤلفه ها داده بود. بنابراین من پیش رفتم و بر اساس اطلاعاتی که به دست آوردم، شبیه سازی LTSpice خودم را ساختم. برای نتایج سریعتر، از اجزای جایگزینی استفاده کردم که قبلاً در پایگاه داده وجود دارد.

با چند ترفند اینجا و آنجا، یک شبیه سازی کار داشتم که آنچه را که می خواستم انجام می داد.

وارد چت من شوید روی این لینک کلیک کنید

نتیجه گیری

حدود سه دهه پیش کامپیوتر وارد زندگی ما شد. برای کسی که نمی داند چگونه از کامپیوتر استفاده کند، به سرعت با استانداردهای امروزی معادل بی سوادها می شود. با گذشت زمان، کامپیوتر به بخشی جدایی ناپذیر از زندگی ما تبدیل شده است. این کار زمان قابل توجهی گرفت. برعکس، هوش مصنوعی با اسب تندرو به زندگی ما حمله می کند. حالا بستگی به ما دارد که از آن استقبال کنیم یا از آن دوری کنیم.

اگر به درستی مورد استفاده قرار گیرد، کمک هوش مصنوعی مبتنی بر LLM قطعا می تواند به طراحان سخت افزار الکترونیکی کمک کند تا طرح های مداری بهینه شده ای تولید کنند. این به نفع ماست که از آن به خوبی استفاده کنیم و توانایی های خود را افزایش دهیم.

در نظرات به من اطلاع دهید که آیا از ChatGPT برای طراحی مدارها استفاده می کنید یا قبلاً این کار را می کنید.