عناصر إلكترونيات القدرة والتحكم الإلكترونى فى المحركات الكهربائية - الصفحة 3

F.Abdelaziz · 15-07-2012, 02:34 AM

عناصر الإشعال Trigger devices :
يوجد العديد من العناصر الميتخدمة فى دوائر إشعال الثايرستور والترياكات مثل :
1- الدياك Diac .
2- المفتاح السليكونى الأحادى الاتجاه SUS وموحد شوكلى .
3- المفتاح السليكونى الثنائى الاتجاه SBS .
4- الترانزيتور الأحادى الوصلة UJT .
5- الترانزيتور الأحادى الوصلة القابل للبرمجة PUT .

الدياك Diac :
الداياك هو أحد العناصر العاملة بعد الانهيار الفوقى , وهعو يندرج تحت عائلة الثايرستور , ويسمى أحيانا بالموحد الثنائى الاتجاه . ويسمح الدياك بمرور التيار فى الاتجاهين , ويعمل بدون بوابة تحكم , وله طرفان وهما T1 و T2 , وهو يسمح بإمرار التيار الكهربى عندما يصل فرق الجهد بين الطرفين T1 و T2 لجهد الانهيار له . وعمل الدياك يشبه عمل ثنائيين زينر متصلين وجها لوجه أو خلفا لخلف . وفيما يلى رمز الدياك والرموز المكافئة له :

ويعتبر الدياك فى حالة قطع إلى أن يصبح الجهد بين طرفيه حوالى 32V تقريبا , حينئذ يتحول الدياك لحالة الوصل , وبمجرد انخفاض التيار المار فيه عن تيار الإمساك IH يتحول الدياك لحالة القطع تماما كالترياك , وهو يستخدم عادة فى إشعال الترياك .

F.Abdelaziz · 15-07-2012, 02:37 AM

المفتاح السليكونى الأحادى الاتجاه SUS وموحد شوكلى :
المفتاح السليكونى الأحادى الاتجاه SUS له ثلاثة أطراف , وهم : المصعد A والمهبط K والبوابة G . أما موحد شوكلى Schokley والذى يسمى أحيانا الموحد الرباعى الطبقات فله طرفان وهما المصعد A والمهبط K .
وفيما يلى رمز المفتاح السليكونى SUD ( الرمز 1 ) ورمز موحد شوكلى (الرمز 2 ) :

ويتشابه كل من SUS وموحد شوكلى حيث يعمل كلاهما عند جهد انهيار أمامى صغير يساوى +8V تقريبا , فى حين أن جهد الانهيار العكسى لهما كبير يكافىء جهد الانهيار العكسى للثايرستور .
وعادة فإن المفاتيح السليكونية SUS الموجودة بالأسواق لها جهد انهيار أمامى فوقى يساوى +8V وتيار التشغيل أقل من 1A . وتستخدم المفاتيح السليكونية SUS فى دوائر إشعال الثايروستورات SCRs , ويمكن تقليل جهد الانهيار الفوقى للمفتاح SUS باستخدام ثنائى زينر حيث يوصل مهبطه مع بوابة SUS فيهبط جهد الانهيار الأمامى ليصل إلى 1V بدلا من 8V .
أما موحدات شوكلى فيكون لها جهد انهيار فوقى يتراوح ما بين (10 : 400V) حسب الطراز , وتتحمل تيارات نبضية لفترة قصيرة تصل إلى 100A , وهى تستخدم أيضا فى دوائر إشعال الثايروستورات SCRs .

F.Abdelaziz · 15-07-2012, 02:39 AM

المفتاح السليكونى ثنائى الاتجاه SBS :
لهذا العنصر ثلاثة أطراف , وهم : المصعد الأول A1 والمصعد الثانى A2 والبوابة G .
وفيما يلى رمز المفتاح السليكونى ثنائى الاتجاه SBS :

وتتميز المفاتيح السليكونية الثنائية الاتجاه بالمميزات التالية :
1- يتراوج جهد الانهيار الفوقى الذى يعمل عنده SBD(+/- 8V) وهذا صغير بالمقارنة بجهد الانهيار الفوقى للدياك والذى يساوى +32V .
2- ينخفض الجهد بين المصعدين ليصل 1V بعد أن يعمل SBS وهذا غير متحقق بنفس الدرجة فى الدياك Diac .
3- مستقرة عند درجات الحرارة المختلفة , حيث إن جهد الانهيار الفوقى لها يزداد بمقدار 0.16/100C
4- يمكن تخفيض جهد الانهيار الأمامى إلى حوالى 1V , وذلك باستخدام ثنائى زينر , حيث يوصل مصعد الزينر ببوابة المفتاح السليكونى SBS ويوصل مهبط الزينر بالمصعد A1 .
وعند تعريض البوابة لجهد سالب بالنسبة لجهد المصعد A2 يمر تيار بوابة IG فيعمل على خفض جهد الانهيار الفوقى للمفتاح SBS إلى +1V بدلا من +8V , وتستخدم هذه الخاصية للتخلص من ظاهرة الرجوعية Hysteresis والتى تحدث عند استخدام الدياك فى إشعال الترياك , وهذا سيتضح فيما بعد .

F.Abdelaziz · 15-07-2012, 12:35 PM

الالكترونيات الضوئية :
إن جميع أشباه الموصلات تتفاعل مع الضوء لحد ما , مما دفع المصممين لتصميم بعض العناصر الالكترونية الضوئية لتعمل كحساسات للضوء أو باعثات للضوء , وسوف نتناول بعضها بشكل موجز فى هذه الفقرة :
1- الثنائى الباعث للضوء LED :
وهو يشبه لحد كبير لمبة صغيرة بألوان مختلفة وهو يستخدم للإشارة , وعادة لا ينبعث الضوء من الثنائى الباعث للضوء حتى يصبح جهد الانحياز الأمامى أكبر من 2V , أما عند الانحياز العكسى فإن ثنائى LED لا يضىء .
وتعتمد شدة إضاءة LED على شدة التيار المار فيه , وتتراوح ما بين (5 : 25 mA) , وهناك نوعان من الثنائيات الباعثة للضوء . الأولى باعثة للضوء المرئى وتسمى VLED , والثانية باعثة للضوء الغير مرئى (أشعة تحت حمراء) , وتسمى IRLED . كما يوجد عدة أنواع من الثنائيات حيب تيارها , فالأولى منخفضة القدرة (5mA) , والثانية قياسية وتيارها (10mA) , والثالثة عالية القدرة وتيارها (20mA) .
2- الترانزستور الضوئى Photo transistor
وهو يشبه الترانزستور العادى , فيما عدا أنه له سطح زجاجى يسمح بسقوط الشعاع الضوئى على وصلة الترانزستور , فإذا تعرض الترانزستور الضوئى للضوء فإن تيار المجمع سوف يزداد بزيادة شدة الشعاع الضوئى والعكس بالعكس .
3- الثايرستور الضوئى Light Activated SCR ( LASR) :
وهو يشبه الثايرستور العادى فى عمله , عدا أنه يحتوى على سطح زجاجى يسمح بسقوط الشعاع الضوئى على وصلته . ويعمل LASR كعنصر إمساك , فبمجرد سقوط شعاع ضوئى عليه يحدث إشعال له , ولا يمكن إطفاؤه إلا بتقليل تيار المصعد عن تيار الإمساك له . ويمتاز الثايرستور الضوئى بقدرتهعلى حمل تيارات عاليى لا يقدر على حملها كل من الثنائى الضوئى والترانزستور الضوئى .
4- المقاومة الضوئية LDR :
وهى تصنع من مواد شبه موصلة مثل سيلينديد الكادميوم , وتغطى بالسيراميك , وتوضع داخل غلاف زجاجى . وتتغير مقاومة LDR عند تعرضها لشعاع ضوئى , فتقل المقاومة من عدة ميجا أوم إلى عدة كيلو أوم . وفيما يلى رموز كل من الثنائى المشع للضوء LED (الرمز 1) والترانزستور الضوئى (الرمز 2) والثايرستور الضوئى (الرمز 3) والمقاومة الضوئية (الرمز 4 ) .

F.Abdelaziz · 15-07-2012, 12:37 PM

عناصر الارتباط الضوئية العازلة Photo Coupled Isolators :
تتكون عناصر الارتباط الضوئية العازلة من ثنائى باعث للضوء وعنصر إحساس ضوئى , مثل : المقاومة الضوئية أو الترانزستور الضوئى أو الثايرستور الضوئى أو الترياك الضوئى , وتستخدم عناصر الارتباط الضوئية العازلة فى عزل دوائر التحكم عن دوائر القدرة .
وفيما يلى رموز بعض عناصر الارتباط الضوئية العازلة :

فالرمز 1 لوحدة ارتباط ضوئية بخرج ترانزستور ضوئى .
والرمز 2 لوحدة ارتباط ضوئية بخرج ترانزستور دارلنجتون ضوئى .
والرمز 3 لوحدة ارتباط ضوئية بخرج LASR .
والرمز 4 لوحدة ارتباط ضوئية بخرج ترياك ضوئى .
ويصل جهد عزل عناصر الارتباط الضوئية عدة كيلو فولتات , ويختلف تبعا للتصميم , ويمكن معرفة جهد العزل من ورق البيانات .

F.Abdelaziz · 15-07-2012, 01:40 PM

الكوادراك Quadrac :
الكوادراك عبارة عن قطعة الكترونية ذات ثلاثة أطراف , وهو عبارة عن ترياك ودياك مدمجان معا داخل نفس الغلاف كما هو موضح بالشكل .

F.Abdelaziz · 15-07-2012, 04:05 PM

تطبيقات عملية بسيطة :
:
الشكل التالى يبين دائرة لاستخدام الثايرستور كمفتاح للقدرة :

فى هذه الدائرة يتم توحيد التيار من المصدر العمومى بواسطة الثنائيات D14 , حيث تتكون عند خرجها أنصاف موجات جيبية موجبة , حيث يزداد الجهد من الصفر وحتى أقصى قيمة ثم إلى الصفر مرة أخرى .
تطبق هذه الموجة على مصعد الثايرستور مارة بالحمل ( اللمبة) , فإذا كان المفتاح S1 مفتوحا فإن تيار البوابة سيكون مساويا للصفر وبالتالى سيعمل الثايرستور كمفتاح مفتوح ولا تضىء اللمبة .
عند غلق المفتاح S1 يمر تيار للبوابة وعندها يعمل الثايرستور كمفتاح مغلق ويظل على هذه الحالة حتى نهاية نصف الموجة , وفى هذه اللحظة سيقف عن العمل ثم يبدأ فى نصف الموجة التالى وهكذا , ولذلك ستعمل اللمبة بأقصى قدرة لها .
عندما يكون الثايرستور فى حالة عمل فإن جهد المصعد سيكون عند جهد صغير ( بضع ملى مترات من الفولت) ولذلك لا تستهلك قدرة تذكر فى المقاومات R1,R2 حيث لا يمر بها تيار ذى قيمة .
فى الشكل التالى تم وضع اللمبة فى جهة التيار المتردد , وهذه الدائرة تستخدم فى حالة الأحمال التى لا تعمل إلا على التيار المتردد , ولكن الدائرة ستعمل تماما مثل الدائرة السابقة .

F.Abdelaziz · 15-07-2012, 04:42 PM

2- دائرة تخفيض إضاءة لمبة عادية باستخدام الترياك والدياك :
فى هذه الدائرة : فى كل نصف موجة من المصدر تقوم الدائرة R1C1 بتطبيق إشارة متغيرة فى زاوية الطور إلى الترياك عبر الدياك , وعندما يصل جهد المكثف C1 إلى 35V أو أكثر فإن الدياك ينهار ويقوم بتوصل إشارة بجهد قدره 5V إلى بوابة الترياك , ولذلك يتم تشغيله وغلق دائرة اللمبة فتضىء . والقدرة المتوسطة خلال دورة كاملة يمكن أن تتغير من الصفر وحتى القيمة العظمى وذلك باستخدام المقاومة المتغيرة R1 حيث يتم تغيير زاوية الإشعال (القدح) .