دارات التحويل ( inverter circuit )
أخوتي أود أولا أن أذكركم بطريقة تصميم أية دارة ما .
أولا - معرفة الحمل الذي نريد تشغيله ( جهده/فولته/-تياره-تردده ) .
ثانيا - دراسة المتطلبات المطلوبة من الدارة .
ثالثا - اختيار العناصر الإلكترونية المناسبة بعد دراسة البندين السابقين .
رابعا - جودة التصنيع ومدة التسليم .
أولا- معرفة الحمل الذي نود تشغيله:ويتم هذا الأمر من خلال معطيات الجهاز كأن نعرف قيمة أعلى جهد ( فولت ) يتحمله الحمل وأن نعرف أقصى تيار يتحمله ومن خلال قانون واط نعرف استطاعته طبقا للبيانات المقدمة من الجهد والتيار .
ومعرفة تردد الحمل أمر مهم جدا فمثلا لو أردنا تصميم دارة تغذية ذات مصدر جهد منخفض وتيار عالي ومنظمة من التيار العمومي كالتي موجودة بالتلفاز أو المستقبل الفضائي ( الدش ) أو أي جهاز إلكتروني فيتم حينها تشغيل المحول عند تردد أعلى من 80 هرتز وقد يصل إلى 400 هرتز وهذا تابع إلى نوعية المطلوب من الدارة وقصدي من هذا الكلام أنه بمعرفة تيار الحمل ( وكلمة الحمل هنا هي الجهاز الذي سيشتغل على دارتنا كأن يكون تلفاز أو مسجل أو مروحة أو أي جهاز مستقل بذاته ونريد تشغيله على دارتنا هذه ) نقوم على عمل الجهاز بالصورة الصحيحة فإذا زاد أو نقص التردد عن المعدل المسموح به مصنعيا للجهاز فإنه سيعطب في حال زيادة التردد وسيتوقف عن العمل في حال انخفاض التردد .
ومن هنا تأتي أهمية معرفة التردد ولا يخفى علينا أن التردد مهم أيضا من أجل عمل العناصر الإلكترونية بشكل جيد فكما نعلم أن للترانزستور خاصية تدعى بسرعة الإستجابة الترددية وسرعة الإستجابة الترددية للترانزستور هي عبارة عن سرعة إستجابة تيار المجمع وفقا لتيار القاعدة وفي موضوع لي هنا
http://www.qariya.com/vb/showthread.php?t=46760&page=2
قد شرحت هذه الخاصية ومدعمة بالقوانين لمن أراد الخوض أكثر بهذا الأمر .وطبعا يوجد بالمنتدى أشخاص أكفاء قاموا على شرح هذه القضية
كما أن للمكثفات الكيميائية سرعة استجابة ترددية أقل من المكثفات العدسية والهوائية والمصنوعة من التيتانيوم وفي نفس الموضوع أيضا يوجد شرح عن هذا .
إذا التردد يعد عامل مهم ولايجب أن نغفل عنه نهائيا .
وبعد معرفة جهد وتيار وتردد الحمل يبقى علينا أن نعرف ما هو العمل المطلوب منه يعني هنا في مثالنا نريد أن نشغل المحول كرافع للجهد إذا يجب علينا أن نقوم على معرفة التيار الذي سيقدمه المحول والجهد والتردد والمحول سيستخدم كرافع للجهد .
وسأقوم على اختيار قيمة للمعطيات بحيث يقوم مشروعنا على تغذية أكبر عدد من الأجهزة الإلكترونية .
وكما نعلم فإن أضخم تلفاز يعمل ضمن استطاعة 130 واط ( هذا ماأعرفه وربما يكون هناك أعلى من هذه القيمة والقيمة هذه مجازية ) وسأقوم على اختيار قيمة 1000واط كقيمة عالمية بالنسبة لمنتجي هذا النوع من الأجهزة .
وهنا يجب أن نعرف من أين سيأتي مصدر التغذية وبما أن الدارة هي دارة تحويل من 12 فولت مستمر إلى 220 فولت متناوب إذا من البديهي أن يكون مصدر التغذية هو بطارية السيارة .
وبما أن الجهد أصبح معلوما والإستطاعة إذا أصبحت معلومات المحول كلها واضحا وطبعا قانون واط كفيل باستنتاج باقي التفاصيل .
إذا نحن بحاجة إلى محول وفق المعطيات التالية :
بما أن الأستطاعة الناتجة من الدارة ( وهنا المقصود المقدمة من المحول يعني استطاعة خرج المحول وهي قيمة الجهد الذي سيقدمه مضروبا بالتيار المقدم )هي 1000 واط والجهد الناتج هو 220 فولت إذا نعوض لمعرفة التيار الذي سيقدمه المحول ومعرفة التيار هنا ستفيدنا لاحقا .
التيار = 1000تقسيم 220=4.54 أمبير وتعتبر هذه القيمة هي أعلى قيمة تيار تقدمها الدارة ( بواسطة خرجها المحول ) إذا معطيات المحول أصبحت واضحة جميعها .
عمل المحول : خافض للجهد./ جهده: من 220 إلى 12 فولت - نوعه: محول موجة كاملة - تياره : 5أمبير ( لأنه لا بد من أن يكون المحول في حالة الأريحية التشغيلية وسنتكلم عن هذه العبارة لاحقا وتعرف عالميا بمدى الأمان للعناصر الإلكترونية والكهربائية ) و استطاعته :1000 واط /وبقي أمر واحد وهو مهم جدا ألا وهو التردد : وبما أن المحول سيقوم على تغذية الأجهزة الكهربائية المنزلية والأجهزة الكهربائية المنزلية تتغذى من التيار العام والتيار العام تردده 50 هرتز إذا يجب أن يكون التردد الخارج من المحول هو 50 هرتز لأن تردد خرج المحول يكون مطابقا تماما لتردد دخل فالمحول عنصر طيب القلب كما ذكرنا سابقا ولا يشكل متاعب أبدا فكما تعطيه يعطيك ولكن بقيم مختلفة حسب تصميمه أما التردد فلا يغير المحول به ولا بأي شكل ومهما كان نوع أو عمل أو شكل المحول .
ولقد اعتبرت المحول هنا كحمل لأنه إذا عمل بشكل طبيعي على دخله فمن المنطقي أن يعمل بالشكل الأنسب على خرجه وهو من يقوم مقام الحمل بدارتنا .
الآن وبعد أن شرحنا أول بند وهو معرفة الحمل الذي نريد تشغيله .
نأتي إلى البند الثاني :
ثانيا - دراسة المتطلبات المطلوبة من الدارة :
دارتنا يجب أن تقود أو تشغل المحول الذي سيقوم بدوره على رفع الجهد بحيث ستقوم على تغذية المحول بتيار 4.5 أمبير وبجهد قدره 12 فولت متردد أو متناوب بتردد قدره 50 هرتز لضمان عمل المحول بالشكل السليم , وعمل المحول كما يلي :
كما تعلمون المحول بحاجة إلى ملفين أو أكثر حتى يعمل كمحول ولو كان مكون من ملف واحد فلا يجب أن نطلق عليه اسم محول وإنما ملف .
وبما أن المحول مكون من ملفين فيجب أن يكون أحدهما دخل والآخر خرج وقد يسأل سائل هل يمكن عكسهما .
سنقول له نعم ولكن بحالة التصميم فقط وليس التشغيل والفرق بين الحالتين هو أن المحول لكي يعمل بحالة التشغيل فيجب علينا أن نضع دخله عند المكان المخصص له مصنعيا فمثلا لو أتينا بمحول خافض للجهد ) 220/12) وأردنا أن نشغله من تيار عمومي فيجب أن نضع الدخل وهو هنا الملف الابتدائي كونه الدخل والذي يحوي على عدد لفات كثيرة مع التيار العمومي ونأخذ الخرج من الملف الثانوي الذي تكون عدد لفاته أقل كون خرجه أقل .
والمحول لكي يعمل سيقول لك أعطني تيار مهتزا حتى أعطيك تيارا مرتفع أو منخفض وبإستطاعتي .
إذا لابد من تيار مهتز حتى يعمل المحول ومن هنا نبدأ:
لماذا التيار المهتز فقد قال لنا الذي إخترعوا المحول أنه ياصديقي :
المحول عبارة عن سلك ملفوف على نواة من المعدن أو الفرايت أو أي معدن آخر ناقل للتيار وذو كثافة عالية وقابل للمغنطة ويسمى بالبدائي ويوجد ملف آخر معه يسمى الثانوي وقالوا أيضا أنه بتعريض المحول لتيار مهتز سيقوم على إنشاء فيض مغناطيسي وبالسؤال عن ماهو الفيض المغناطيسي قالوا هو عبارة عن ساحة مغناطيسية تتشكل أثناء مرور تيار بالملف وبمقاطعتهم قائلا إذا يمكن أن نستعمل التيار المستمر قالوا لا لأن التيار المستمر سيقوم على تحريك الإلكترون بجهة واحدة فقط داخل الملف الابتدائي وهذا سيؤدي إلى نشوء مجال مغناطيسي ثابت القيمة وهذا لن يؤثر بالإلكترونات داخل الأسلاك بمعنى آخر لن يساعد الإلكترونات على التحرر من مداراتها مشكلة التيار الكهربائي في الملف الثانوي .
وتابعوا قائلين إن التيار المهتز أو المتردد له خاصية جدا جيدة في تحرير الإلكترونات داخل الأسلاك ولكي نفهم الطريقة أكثر سنقوم على شرح التالي :
لنفرض أن الموجة الموجبة على دخل المحول فعندها سينشئ فيض مغناطيسي حول الملف الابتدائي ومنه سينتقل هذا الفيض إلى القلب الحديدي ومنه إلى الملف الثانوي ( وهنا يفسر سبب اختيار القلب من نوع معدن قابل للمغنطة ) وتخرج النبضة الموجبة التي دخلت على طرف الملف الثانوي دون تغيير بالصفحة أي تخرج موجبة القطبية مثلما دخلت ولكن بعرض قمة أقل فيما لو كان المحول خافضا وفي عرض قمة أعلى فيما لو كان رافعا ( وعرض القمة هو ارتفاع قمة النبضة الموجبة عن أقل قيمة له يعني من أو لها إلى أعلى نقطة من النبضة ) وعند دخول النبضة السالبة يحدث نفس الأمر أي المحول يمرر النبضتين الموجبة والسالبة .
ومن فهم عمل المحول نأتي إلى دارتنا ونقول :
إذا نحن بحاجة إلى جعل المحول يهتز ( أو يرقص ) ؟؟؟؟
ولكي نحقق هذا الأمر لابد لنا من أن نجعل التيار الداخل إليه مهتزا ويتم ذلك بطريقتين :
1- إما أن نقطع التيار إذا كان مستمر أو نضع تيار متناوب على دخله .
2- أن نسمعه بعض الأغاني الراقصة ؟؟؟؟ فعندها سيرقص ويهتز ويولد التيار .
وتقطيع التيار أنسب من إسماع المحول للموسيقى ويتم ذلك بدارة تقطيع أو هزاز أو مؤقت المهم أي شيء يقوم على جعل التيار الداخل إلى المحول متغير فقط وتحل كل المشكلة .
كما يمكن الأعتماد على المؤقت ne555 أو هزاز فليب فلوب أو المضخم العملياتي من أجل تشكيل تيار مهتز وطبعا كل دارة ولها ميزات ودقة أعلى من الأخرى .
ويجب علينا أن لاننسى أن المحول يعمل بالاتجاهين كأن نعطيه على مدخله (الملف الإبتدائي) 220 فولت ونأخذ من المخرج ( الملف الثانوي ) 12 فولت وبالعكس أن نضع جهد متناوب أو متردد أو متقطع على مدخله ( الملف الثانوي ) 12 فولت ونأخذ من مخرجه ( الملف الإبتدائي ) 220 فولت متناوب أو متردد أو متقطع حسب شكل التيار الداخل له.
ويمكن تشبيهه بتحويلة أنابيب المياه فمثلا إذا أراد فني التمديدات الصحية أن يأخذ مأخذا من أنبوب مياه بقطر 2إنش مثلا ويريد أن يوصل به صنبور لكي يشرب منه الناس فماذا يفعل طبعا سيعمد إلى شراء تحويلة من 2 إنش إلى 0.5 إنش لأن صنبور المياه قطره نصف إنش .
وماذا ستفعل التحويلة إذا أدخلنا بها ماء إلى الأنبوب الكبير 2إنش ألا تمرر مياه إلى الأنبوب طبعا نعم .
وهذا هو مبدأ عمل المحول فالمحول طيب القلب وطيب الطباع فهو يطلب فقط إهتزاز بالتيار المقدم له وعليه الباقي ؟؟؟؟ فقط وبهذه السهولة .
وسواء أدخل التيار له من الملف البدائي ( الأولي ) أو الملف الثانوي وكان التيار مهتزا فسيقوم مشكورا على إخراجه ولكن وفق القيم المصمم عليها .
وطبعا يجب أن لاننسى أن نأخذ بعين الإعتبار قيم الجهود المصنوع عليها المحول وبمعنى آخر يجب أن لانضع التيار العمومي 220 فولت عند الملف الثانوي لأن هذا الأمر سيغشي المحول من الضحك لدرجة الموت .
ونلاحظ هنا إننا لا نحتاج إلى تنظيم وذلك بسبب ثبات قيمة جهد البطارية .
ثالثا - اختيار العناصر الإلكترونية المناسبة بعد دراسة البندين السابقين :
الآن وبعد دراسة المطلوب نقوم على اختيار العناصر التي ستقوم على قيادة المحول وتشغيل العناصر التي ستقوم بدورها على قيادة قائد المحول والعناصر التي ستقوم على قيادة الدارة ككل .
بمعنى آخر أنه بالتصميم يتم بناء الدارة بشكل عكسي أي نقوم على دراسة الحمل ثم العنصر الذي سيقود الحمل ثم العنصر الذي سيقود قائد الحمل وهكذا إلى أن نصل إلى قلب الدارة أو محركها .
إذا يجب أن نختار عناصر قائدة للمحول تكون قادرة على تشغيل المحول بالشكل المناسب مع الحفاظ على بقائها ضمن شروط السلامة أثناء أقصى جهد وأقصى سحب للتيار ممكن أن يستجر من الدارة ككل ( من المحول ) وهنا يجب دراسة العناصر الإلكترونية بشكل جيد حتى نعرف كيف سنضع العنصر المناسب بالمكان المناسب وذلك كما يلي :
أولا نعرض العناصر الإلكترونية في مخيلتنا ونبدأ بالعناصر التي يمكن التحكم بها لأنها ستكون القائدة وهي من تتحكم بخرجها طبقا لدرجة التحكم بدخلها .
ونبدأ بالترانزستور ( ثنائي القطيبة - الترانزستور العادي ) وندرس خصائصه . فنقول أن هذا الترانزستور يمكن أن يعمل هنا وبشكل مناسب ويوجد منه أنواع تتحمل تيارات عالية وسريع الإستجابة الترددية ويتحمل جهود وتيارات عالية .
إذا الترانزستور ثنائي القطبية جدير بقيادة حملنا هذا .
والآن نقوم على إختيار عنصر آخر ولنأخذ ترانزستور fet ومن خلال خواصه نجد أن ترانزستور fet يوجد منه أنواع تتحمل تيارات صغيرة نسبيا بالمقارنة مع الترانزستور ثنائي القطبية وهو حساس جدا جدا للكهرباء الساكنة الموجودة بأجسامنا يعني لو كان الشخص المستخدم لهذا النوع من الترانزستورات يحمل شحنة كهربائية سواء سالبة أو موجبة ولمس قطب البوابة بالترانزستور فإنه أكيد سيقوم على صعق البوابة ويدمرها وكما تعلمون قد تصل فولتية جسم الإنسان منا إلى مئات الفولتات ولكن بتيار ضئيييييييييييييل جدا وهذا مايفسر لنا عدم الشعور بتلك الكهرباء الساكنة إلا إذا أتى شخص آخر وكان حامل لشحنة معاكسة لنا وقام على المصافحة فهنا سيزداد التيار وذلك وفق مبدأ تفريغ الشحنات سريعا وسنشعر بالكهرباء وكأن صعقة صغيرة قد أحلت بنا ويعود هذا الأمر لاختلاف مقاومة أجسام البشر ومدى إحتواء جسم كل منا على المياه .
إذا ترانزستور من النوع fet يعمل ولكن ليس عند التيارات العالية وهو عنصر سيء الطباع فهو ينزعج جدا من المعاملة السيئة ويحب أن يكون مدلل دائما .
ونأتي إلى ترانزستورات mos-fet هذه العملاقة أحسن ما صنع الإنسان إلى الآن ترانزستورات جبارة قوية ممتازة سهلة التعامل تتحمل تيارات أعلى من الترانزستورات ثنائية القطبية وجهود أعلى أيضا كما لها سرعة استجابة خيالية بحيث تبلغ سرعة استجابتها عشرة أضعاف بمقارنة ترانزستورين من نفس المواصفات ومن النوعين .
وتعتبر هذه الترانزستورات وليدة ترانزستورات fet ولكنها معززة فقد عمد الصانعون إلى تعزيز منطقة البوابة بالعازل المكون من خلائط من أكاسيد المعادن بحيث توصل الكهرباء وتؤمن عازلية ممتازة للترانزستور وطبعا هذا النوع يتأثر بالكهرباء الساكنة الموجودة بأيدينا ولكن إذا كانت في أعظمها وقليل جدا من البشر الذين يحملون شحنات عالية قادرة على تدمير هذه الأنواع من الترانزستورات .
وتعتبر هذه الأنواع من أكفئ أنواع الترانزستورات وعملها شبيه جدا بعمل ترانزستورات ثنائية القطبية ولكنها لا تستهلك الكثير من التيار فيمكن لهذه الأنواع أن تعمل عند تيارات تصل إلى مرتبة النانو أمبير بينما ترانزستورات ثنائية القطبية تقف عاجزة عن العمل أمام هذا التيار الضئيل .
ومقاومة دخلها عالية جدا تصل إلى مرتبة 1014 أوم بينما ترانزستورات ثنائية القطبية لا تتعدى 1كيلو أوم وممانعة خرجها ضئيلة جدا بحيث تكون معدومة عند التشغيل بينما ترانزستورات ثنائية القطبية تقوم على حجز مايقارب فولت 1.5-0.7 كجهد تشغيلي له على خرجه .
ونأتي إلى الثايرستور فالثايرستور لايعمل هنا لأنه عندما نطبق تيار 10 ميلي أمبير على بوابته فإنه يمرر التيار ولانستطيع إيقاف التيار إلا بفصله عن تيار التغذية الكلي .
إذا هو غير صالح لمشروعنا فهو عنصر مقيت أفضل تشغيل له هو كفتاح إلكتروني وهو يتحمل تيارات وجهود عالية جدا كالمستخدمة في مجال الكهرباء الصناعية .
ونأتي إلى الترياك والترياك كما تعلمون له خاصية جميلة تقربه من الترانزستورات ولكنه عنصر ذو عقل سميك لا تنفع معه التيارات الصغير فتيار البوابة يجب أن يكون أعلى من 10 ميلي أمبير حتى يعمل ويمرر تيار وعند إزالة الجهد المطبق على البوابة فإنه يتوقف عن العمل عكس الثايرستور الذي يقوم على تمرير التيار عند تطبيق تيار على بوابته ولا يتوقف عن العمل بإزالة تيار البوابة يعني الثايرستور مثل شخص نشيط مالبس أن استيقظ حتى يعمل وبجد ولا يعود للنوم إذا طلب منه ذلك ( إلا بالقتل ) أما الترياك فهو كشخص كسول محب للنوم ونومه ثقييييل إذا أنه لا يستيقظ إلا بالضرب والنعر ولكنه إذا استيقظ فإنه يعمل جيدا ولكنه مطيع إذ بكلمة أخلد للنوم يستجيب سريعا ودون نقاش .
هذه العناصر السابقة هي القادرة على قيادة الأحمال وعرضنا كل منها حسب ميزاته ومقدراته وبدراسة قليلة نجد أن ترانزستور mos-fet هو الأقدر على قيادة حملنا هذا ويأتي بالمرتبة الثانية الترانزستور ثنائي القطبية .
وأترك تحديد نوع الترانزستور إلى من يريد أن يطرح أفكاره حول هذا الامر .
رابعا - جودة التصنيع ومدة التسليم .
طبعا هذا البند وضعته لأخذ فكرة عن التصميم الذي اتبعه في التعاملات اليومية مع الناس لأن هذا الأمر مهم بالنسبة لي فقط ولا يهم أحدكم على ما اعتقد وكل قصدي هو أن لا يذهب هذا الأمر عن أحدكم إذا كان يصمم الدارات الإلكترونية للغير.
وجودة التصنيع هو أمر مهم فبه يحدد سعر الدارة ومدة كفالتها من خلال اختيار نوع قطع تحمل شهادات ضمان ( أصلية ) ومن حيث نوع التصميم فهناك دارات يمكن أن تعمل على عدد معين من العناصر كما يمكن أن تعمل بعدد أكثر وتحوي على دارات حماية وتحوي على دقة بالعمل أكبر من الأولى .
وطبعا أرجو ممن وجد أي خطأ أن يفصح عنه لأننا بالنهاية بشر وكل البشر خطائيييييييين ولا أحد معصوم من الخطأ إلا الأنبياء ولسنا منهم ونرجو أن يحشرنا الله معهم .
شكرا لكم وبإنتظار ردودكم
والآن سنقوم على فهم آليه عمل الدارة بشكل تقريبي .
كأن نقول أن الدارة مؤلفة من :
1- مذبذب يتم تحديد تردده وفقا للتردد الذي سيعمل الحمل عليه.
2- دارة قيادة وتحكم .
3- دارة الخرج .
4- الحمل ( وليكن تلفاز ) .
وسنقوم على دراسة مراحل دارات التحويل مرحلة مرحلة
إن شاء الله فيما بعد.
صيانة الشواحن وروافع الجهد
