دائرة مقياس " نافذة الجهد" Voltage Window Meter ومراقبة جهد شحن البطارية
دائرة مقياس " نافذة الجهد" Voltage Window Meter ومراقبة جهد شحن البطارية فى هذه الدائرة يوجد ثلاثة ليدات لمراقبة ما إذا كان الجهد الذى تريد التحكم فيه عند القيمة الصحيحة , أو عند قيمة منخفضة , أو عند قيمة مرتفعة , باستخدام مكبرات العمليات . الدائرة الكهربية : سوف تحتاج إلى مكبرى عمليات مفردة LM741 (أو مكبرى عمليات مزدوج LM358) , وستة مقاومات وثلاثة ليدات كما فى الشكل التالى :
مبدأ العمل : يعتمد مبدأ العمل على استخدام مجموعة من مكبرى عمليات فى شكل مقارنات جهد مصحوبة بمقسم جهد مكون من ثلاثة مقاومات . يقوم أحد المقارنات بمراقبة ما إذا كان الجهد المطبق على الدخل Vin تحت عتبة معينة ( العتبة المنخفضة) ويقو المقارن الآخر بمراقبة ما إذا كان جهد الدخل Vin فوق عتبة معينة ( العتبة المرتفعة ) . الفرق بين العتبة المرتفعة والعتبة المنخفضة يسمى "النافذة" window , ودقة المراقبة تعتمد على ضيق النافذة . فى المخطط المقترح , الجهد المقاس يجب أن يكون 4.5 V + / -0.2 V حتى يضىء الليد الأخضر D2 المبين للقيمة الصحيحة . إذا كان الجهد Vin أكبر من 4.7 V , ينطفىء الليد الأخضر D2 ويضىء الليد الأحمر D1 ويظل الليد D3 مطفأ . إذا كان الجهد Vin أقل من 4.3V يضىء الليد الأحمر D3 . الجدول التالى يلخص ما يحدث لجهد الدخل ومدى الخرج , على سبيل المثال جهد المنبع هنا هو 9V . العتبة المرتفعة تناظر الجهد على الدخل الغير عاكس ( + ) للدائرة المتكاملة U1 ( الطرف المشترك بين R1 و R2 ) . والعتبة المنخفضة تناظر الجهد على الدخل الغير عاكس للدائرة المتكاملة U2 ( الطرف المشترك بين R2 و R3 ) :
هذا الجدول ليس من الصعب تفسيره , حالات إشعال كل ليد تتلخص فيما يلى :
لكى يضىء الليد , فمن الضرورى أن يكون أنوده عند جهد أعلى من الجهد المطبق على كاثوده . قيمة فرق الجهد المطلوب حوالى 2V .
أنود الليد D1 متصل بالقطب الموجب لمنبع القدرة , وكاثوده متصل بخرج U1 . هذا الليد لا يمكن أن يتحول إلى التوصيل ON ما لم يكن خرج U1 منخفضا LOW . الحالة المنطقية للدائرة المتكاملة U2 غير مهمة هنا .
أنود الليد D3 متصل بخرج U2 , وكاثوده متصل بالأرضى . هذا الليد يمكن أن يضى فقط إذا كان خرج U2 مرتفعا HIGH . الحالة المنطقية لخرج U1 غير مهمة هنا .
أنود الليد D2 متصل بخرج U1 , وكاثوده متصل بخرج U2 . هذا الليد لا يمكن أن يتحول إلى حالة التوصيل ON ما لم يكن خرج U1 عند الحالة المرتفعة HIGH وخرج U2 عند الحالة المنخفضة LOW .
تغيير العتبات :
يمكنك أخذ العتبات المرتفعة والمنخفضة بأى قيمة بين قطبى جهد تشغيل مكبر العمليات . هنا جهد المنبع 9V , لذلك يمكنك استخدام أى قيمة بين 0V و 9V للعتبات . قيم العتبات تتحدد بواسطة القيم المعطاة للمقاومات R1,R2,R3 . مثال لطريقة التحكم فى الأحمال ذات التيار المرتفع نسبيا :
فى هذا التطبيق يتم مراقبة قيمة الجهد فى مدى الجهد المطلوب , حيث يوجد عتبات مستقلة , عتبة منخفضة وعتبة مرتفعة .يمكن أن يتم التحويل ( توصيل ليد أو تفعيل ريلاى) :
عندما يكون الجهد المراد مراقبته "فى المدى" أى فوق العتبة المنخفضة "و" AND أسفل العتبة المرتفعة ( داخل النافذة) ويتم بيان ذلك بواسطة الليد الأخضر D4 .
أو : عندما يكون الجهد المراد مراقبته "خارج عن المدى" أى أسفل العتبة المنخفضة , "أو" OR فوق العتبة المرتفعة (خارج النافذة) ) ويتم بيان ذلك بواسطة الليد الأخمر D3 .
هذا التطبيق يستخدم المقارن المزدوج LM393 , ويستخدم فى مراقبة شحن البطارية ويتم اختيار العتبات وفقا للتطبيق ولكن يمكن تغييرها لتطبيق آخر .
مبدأ العمل : تعتمد الدائرة على مجموعة من مقارنات الجهد مرتبطة بثلاثة مقاومات كمقسم جهد . الجهد Vin المطبق إلى الوصلة J1 هو الجهد المراد مراقبته . يقوم مقارن بالنظر فيما إذا كان جهد الدخل Vin أسفل من العتبة المنخفضة , والمحدد بالجهد المرجعى Vref1 , فى حين يقوم المقارن الآخر فى النظر فيما إذا كان نفس جهد الدخل Vin أعلى من العتبة المرتفعة , والمحددة بالجهد المرجعى Vref2 . عرض النافذة يعتمد على فرق الجهد بين جهد العتبة المرتفعة وجهد العتبة المنخفضة . فى الدائرة , يفترض أن الجهد المقاس يجب أن يكون بين 12.35 V (Vref1) و 15.5 V (Vref2) بحيث يضىء الليد الأخضر LED4 وينطفىء الليد الأحمر LED3 . منظم الجهد 8V : لماذا نستخدم منظم جهد 8V لتغذية المقارنات ومقسم الجهد ؟ السبب : جهود العتبات يجب ألا تتغير بدرجة كبيرة تبعا لدرجة حرارة الوسط المحيط . يمكنك استخدام أى منظم جهد آخر يناسب مقارن الجهد . نظام العرض :
فى الدائرة يوجد ليدان , ليد أحمر LED3 وليد أخضر LED4 . لايمكن توصيل الليدان فى نفس الوقت . يتم استخدام أحد الليدان تبعا لنظام العرض الذى ترغب فيه كما يلى :
استخدام الليد الأحمر LED3 ليضىء عندما يكون جهد الدخل خارج النافذة وينطفىء عندما يكون Vin بين 12.35 V و 15.5 V .
استخدام الليد الأخضر LED4 ليضىء عندما يكون جهد الدخل Vin داخل النافذة , وينطفىء عندما يكون Vin أقل من 12.35 V أو أكبر من 15.5 V .
يتم اختيار الليد الأحمر عندما تريد إظهار أن هناك خطأ ما , ويفضل استخدام الليد الأخضر لإظهار أن كل شىء على مايرام . بالطبع يمكنك تغيير التصميم ليلائم تطبيقك الخاص .
اختيار جهود العتبات : كما رأينا سابقا , تم تحديد جهود العتبات بالقيمة 12.35 V للعتبة المنخفضة والقيمة 15.5 V للعتبة المرتفعة. يمكن تحديد جهد عتبة آخر طالما أنه داخل المدى من 0V إلى 8V , وهو الجهد المطبق على أطراف مقسم الجهد R1/R2/R3 . لاحظ أن جهد الدخل يتم تقسيمه على ثلاثة قبل مقارنته بالعتبات , نتيجة لوجود مقسم الجهد البسيط المكون من المقاومة R4 والمقاومة R5 . مثال عملى : دعنا نحسب قيم المقاومات R1,R2,R3 من أجل للعتبات 12.35 V و 15.5 V : يمكننا فرض أن مجموع المقاومات الثلاثة يساوى 100 كيلو أوم , وأن الدائرة المتكاملة لا تسحب تيار تقريبا فيكون :
Rtot = R1 + R2 + R3 = 100 kΩ
أولا يتم حساب قيم المقاومات من جهد المرجع المرتفع Vref2 وهو (15.5/3 =5.2 ) V .
Vref2 = V * [(R2+R3)/Rtot] => (R2+R3)
وجهد المرجع المنخفض Vref1 وهو (12.35/3= 4.1) V :
Vref1 = V * (R3/Rtot) => R3
عند حساب المقاومات تكون غير مقربة ومن المفضل تكون مجموعة من مقاومة أو أكثر للحصول على قيمة دقيقة للمقاومات للحصول على النتائج المرجوة . جهود العتبات القابلة للضبط : هل يمكننا استخدام مقاومتين متغيرتين بدلا من مقسم الجهد ؟ بالطبع يمكن ذلك , لكن يجب الحذر لكفاءة المقاومات المتغيرة حيث يجب أن تكون ذات دقة مرتفعة ( تكون مرتفعة الثمن ) . الخرج عن طريق ريلاى : يمكن استبدال الليد LED3 أو الليد LED4 ومقاومات تحديد التيار التسلسلية بريلاى قدرة صغير إذا لم يكن ملفه يستهلك أكثر من عشرات الملى أمبير . ويفضل استخدام ترانزستور لتشغيل الريلاى .
بارك الله فيك لهذا الشرح المبسط والممتع لهذه الدائر
ولدي بعض الاسئلة اود ان اطرحها عليك
ارجو ان يتسع صدرك علي
1.الدائرة lm741 لديها 8 ارجل وفي الدائرة الولى موجودة كل الارجل سوى الطرف رقم 8 غير موجود هل معنى ذلك ان هذا الطرف مهمل في هذه ic في جميع تطبيقاتها وكذلك الطرف رقم 3 في ic رقم4n35.
2.لماذا وضعنا 1n4148 على الطرف 2 في U3 وU5 ولم نضعه على الطرف2 في U4. وما هو عمله في هذه الاماكن
3.الطرف 6 في 4N35 يمثل قاعدة ترانسيستور حسب الشكل فكيف يعمل في هذه الحاله.
4.في الشرح يتضح ان المنظم 7808 يغذي المقسم والمقارنات وانا اجد امن الطرف 1 هو الموصول بالمقسم والمقارنات مع ان الطرف 1 في المنظم هو للدخل وليس الخرج هل هناك خطا ما
5.ما وظيفة المكثفين c1,c2
6.في التطبيق الاخير نجد ان البطاريه 12 فولت هي المسؤوله عن شحن البطارية المتصلة بالوصلة j1 التي نريد مراقبته فكيف سيتم شحنها بفرق جهد 15.5فولت مع ان البطاريه في vs تساوي 12 فولت فقط
7. واخيرا ماذا يحدث لو استغنينا عن المقاومتينr4,r5 الخاصتين بمقسم التيار ولم نضعهما مثل الدائرتين في الاول ماذا يحدث
قد تحمل اسئلتي الكثير الكثير من الغباء فارجو ان يتسع صدرك علي وتتحمل غبائي فان اجبتني اكون فهمت الموضوع 99% ان شاء الله
بارك الله فيك على هذا الابداع والشرح المبسط
بارك الله فيك لهذا الشرح المبسط والممتع لهذه الدائر
ولدي بعض الاسئلة اود ان اطرحها عليك
ارجو ان يتسع صدرك علي
1.الدائرة lm741 لديها 8 ارجل وفي الدائرة الولى موجودة كل الارجل سوى الطرف رقم 8 غير موجود هل معنى ذلك ان هذا الطرف مهمل في هذه ic في جميع تطبيقاتها وكذلك الطرف رقم 3 في ic رقم4n35.
2.لماذا وضعنا 1n4148 على الطرف 2 في u3 وu5 ولم نضعه على الطرف2 في u4. وما هو عمله في هذه الاماكن
3.الطرف 6 في 4n35 يمثل قاعدة ترانسيستور حسب الشكل فكيف يعمل في هذه الحاله.
4.في الشرح يتضح ان المنظم 7808 يغذي المقسم والمقارنات وانا اجد امن الطرف 1 هو الموصول بالمقسم والمقارنات مع ان الطرف 1 في المنظم هو للدخل وليس الخرج هل هناك خطا ما
5.ما وظيفة المكثفين c1,c2
6.في التطبيق الاخير نجد ان البطاريه 12 فولت هي المسؤوله عن شحن البطارية المتصلة بالوصلة j1 التي نريد مراقبته فكيف سيتم شحنها بفرق جهد 15.5فولت مع ان البطاريه في vs تساوي 12 فولت فقط
7. واخيرا ماذا يحدث لو استغنينا عن المقاومتينr4,r5 الخاصتين بمقسم التيار ولم نضعهما مثل الدائرتين في الاول ماذا يحدث
قد تحمل اسئلتي الكثير الكثير من الغباء فارجو ان يتسع صدرك علي وتتحمل غبائي فان اجبتني اكون فهمت الموضوع 99% ان شاء الله
بارك الله فيك على هذا الابداع والشرح المبسط
أخى الكريم شكرا جزيلا لك :
اقتباس:
1.الدائرة lm741 لديها 8 ارجل وفي الدائرة الولى موجودة كل الارجل سوى الطرف رقم 8 غير موجود هل معنى ذلك ان هذا الطرف مهمل في هذه ic في جميع تطبيقاتها وكذلك الطرف رقم 3 في ic رقم4n35.
نعم الطرف 8 فى الدائرة المتكاملة 741 غير مستخدم نفس الشىء بالنسبة للطرف 3 بالدائرة المتكاملة 4n35 (برجاء الرجوع إلى الداتا شيت ) .
اقتباس:
2.لماذا وضعنا 1n4148 على الطرف 2 في u3 وu5 ولم نضعه على الطرف2 في u4. وما هو عمله في هذه الاماكن
الدايود هنا (أو فى أى دائرة أخرى ) كما هو معروف , لتحديد الإتجاه الممكن للتيار ومنع مرور التيار فى الاتجاه المعاكس للحصول على وظيفة معينة وبناء علية يمكنك تطبيق الشرح لتتعرف على الوظيفة , على سبيل المثال الدايود الأول متصل بهذه الطريقة ليسمح بتوصيل الدائرة الأولى "فقط" عندما يكون خرج مكبر الهمليات منخفض . وهكذا .
اقتباس:
3.الطرف 6 في 4n35 يمثل قاعدة ترانسيستور حسب الشكل فكيف يعمل في هذه الحاله.
يعمل عن طريق "الأشعة الضوئية" فعندما يوصل الدايود الضوئى فإنه يصدر أشعة تسقط على الترانزستور الضوئى فيقوم بالتوصيل ( برجاء مراجعة الداتا شيت) .
اقتباس:
4.في الشرح يتضح ان المنظم 7808 يغذي المقسم والمقارنات وانا اجد امن الطرف 1 هو الموصول بالمقسم والمقارنات مع ان الطرف 1 في المنظم هو للدخل وليس الخرج هل هناك خطا ما
الطرف 1 طرف خرج وليس طرف دخل (برجاء مراجعة الداتا شيت ) .
اقتباس:
5.ما وظيفة المكثفين c1,c2
لزوم عمل منظم الجهد فالأول يسمى مكثف الدخل والثانى يسمى منظم الخرج (برجاء مراجعة الداتا شيت ) .
اقتباس:
6.في التطبيق الاخير نجد ان البطاريه 12 فولت هي المسؤوله عن شحن البطارية المتصلة بالوصلة j1 التي نريد مراقبته فكيف سيتم شحنها بفرق جهد 15.5فولت مع ان البطاريه في vs تساوي 12 فولت فقط
التطبيق فى الوضع العام المثالى حيث تكون البطارية المخصصة لتغذية الدائرة منفصلة عن الجهد المراد اختبارة حتى لاتتأثر بالتغيرات التى تحدث فيه , مع ذلك يمكن تغذية الدائرة من نفس الجهد وبالتالى يجب توصيلهلما معا .
اقتباس:
7. واخيرا ماذا يحدث لو استغنينا عن المقاومتينr4,r5 الخاصتين بمقسم التيار ولم نضعهما مثل الدائرتين في الاول ماذا يحدث
عندئذ يحدث خطأ فى المقارنة فالجهود المرجعية ( كما تم ذكره فى الشرح) تقع فى حدود جهد خرج منظم الجهد وهو من صفر إلى 8 فولت لذلك يجب أن يكون "جهد الدخل" المراد مراقبته داخل هذه لكن جهد الدخل فى مدى خارج هذه الحدود ( من 12 إلى 15 فولت على سبيل المثال ) لذلك يتم قسمتها على 3 لتكون داخل الحدود ( أى يصبح جهد الدخل للمقارنات فى الحدود من 4 إلى 5 فولت على سبيل المثال ) .
دائرة مقياس " نافذة الجهد" Voltage Window Meter ومراقبة جهد شحن البطارية
