 |
|
|
|
|||||
|
| اعلانات |
|
|||||
|
|
| اعلانات اضافية ( قم بتسجيل الدخول لاخفائها ) | |
|
|
|
|||||
|
متكاملات القنطرة H-Bridge
متكاملات H-Bridge : درسنا التفاصيل السابقة لنعرف أداء هذه القنطرة و مشاكلها و ما يجعلها لا تعطى ما نتوقعه منها، وهذا العلم سارى سواء قمت أنت بالتجميع أم استعنت بمتكاملة مصنعة لهذا الغرض – الفرق أن المتكاملة توظف القطع ذاتها فى الدائرة ذاتها ولكن بكفاءة أفضل. المتكاملة L 293: تتكون من 4 وحدات للتحكم فى سرعة 4 موتورات فى إتجاه واحد أو تجمع كل وحدتين كقنطرة H-Bridge للتحكم فى موتورين فى السرعة و الإتجاه. يجب أن نلاحظ هنا أن هذه المتكاملة تأتى برقم L293A و حتى الرقم L293E و هناك فارق فى عدد الأطراف بينها ووظائف بعضها، فهنا نجد طرازين B,E  الأول B من 16 طرف فقط و بها 4 أطراف للأرضى و التبريد محاطة باللون الأصفر بينما الأخرى من 20 طرف و بها 4 أطراف للأرضى و التبريد محاطة باللون الأصفر و لها 4 أطراف Sense محاطة باللون البرتقالى لتحديد أقصى تيار يمر بالموتور وهنا نجد طرازين أيضا أحدهما بدون حرف أى L293 و الآخر L293E و أيضا هناك فارق كبير بينهما و أيضا بين الأخيرة و السابقتين  سنلاحظ أن كلتا المتكاملتين 16 طرف و متطابقتان لكن الثانية مختلفة عنهما حيث لها 28 طرف و بها أيضا 4 أطراف للأرضى و التبريد محاطة باللون الأصفر و ليس لها أطراف Sense. هذه المتكاملة بكافة فصائلها تتحمل 1 أمبير لفهم كيف تعمل قمت بتلوين مسارات بعض الإشارات و التغذية حتى يسهل تتبعها و فى النهاية قمت بتلوين مخرج واحد منها ذو الرقم 4 باللون البرتقالى. هذه ليست قنطرة و لكنها 4 مخارج مستقلة كما سبق القول، يمكنك أن تستخدم أى منها للتحكم فى أى حمل مستقلا عن غيره كما يمكنك أن تجمع أى مخرجين و مدخليهما لتكون منهم قنطرة وبذلك تتيح لك هذه المتكاملة تكوين قنطرتين للتحكم فى موتورين.  الأطراف مرقمة برقمين الأول فى دائرة و يخص المتكاملة ذات 16 طرف و الآخر بين قوسين للمتكاملة 28 طرف ، و سنذكر هنا ارقام الأولى فقط ، فالثانية تزيد طرفى أرضى و أطراف بدون توصيل لا غير. أولا سنلاحظ أن للمتكاملة مصدرين للتغذية: الأول هو Vcc1 أعلى يمين الصورة الطرف رقم 16 باللون الأحمر وهو يعبر داخل المتكاملة ليغذى دائرة التحكم فى النصف العلوى من الرسم و إلى المداخل فى الجزء الأسفل من الصورة. من الداتا شيت نجد ان هذا المصدر خاص بالدوائر المنطقية وهو من 4.5 فولت حتى 7 فولت فى الوحدات L239,L239D أما فى الوحدات L239B,L239E من 4.5 إلى 36 فولت، لذا يجب الحيطة عند استبدال أو استخدام إحداها. و يخص مداخل الإشارة و التحكم. الثانى هو Vcc2 يمين منتصف الصورة باللون البنفسجى رقم 8 وهو يغذى المخارج و جزء من المداخل ولذا سيغذى هذا المصدر الموتورات أو الحمل. وهو لكل الوحدات من قيمة Vcc1 إلى 36 فولت أى يجب أن يكون مساويا أو اعلى من Vcc1 الخاص بالمداخل. يدخل الفولت و التيار من Vcc1 عبر 3 مثبتات تيار G1,G2,G3 وهى مثل دوائر الترانزيستور و الدايود السابق شرحها و هدفها تكوين مصدر تيار ثابت ذو مقاومة داخلية عالية جدا لتحسين أداء مكبرى التفاضل Differential Amplifier من الترانزستورين T2,T3 و أيضا T4,T5 أما G1 فلكى يثبت جهد الزينر ومن ثم الجهد المرجعى على باعث T1 وهو باللون البنى و يكون الجهد المرجعى لكل من T2 و T4. مكبرات التفاضل المذكورة لرفع قيمة مقاومة الدخول للطرفين En1 و En2 ، أيضا ينزل فى وسط الصورة ليكون جهد مرجعى للتراتزيستورات T9,T20,T23,T34 و المتصلة بدخول الإشارات الأربع للمخارج الأربعة. لتسهيل الشرح عزلت قناة من الإثنتين أى نصف المتكاملة و أحطت أحد المسارين بمربع أصفر لكى نعزل من دخل 4 وحتى خرج 4 و مثله الباقى  الخرج كما وجدنا من النقاش السابق يفضل أن يكون ترانزستورين متكاملين أى س م س مع م س م أى PNP-NPN وهما الترانزستوران T28 و T29 و نقطة المجمعين Collectors هى الخرج. تحسس تيار الخرج فى المتكاملة L293E فقط و يكون من طرف باعث E الترانزيستور T29 أو يكون متصل بالأرض فى الباقى كما بالرسم. من خواص المكبر التفاضلى أن دخول منطق1 على الطرف 15 عبر المقاومة 22 (ربما 5 فولت مثلا) كما بالرسم سيزيد التيار فى مجمع T35 و يقل بنفس القدر فى T34 وهذا يسحب تيار من قاعدة T28 فيفتح (يكون موصلا) بينما يقل التيار فى T34 و الذى يسحب من T21 وهو م س م PNP فيقل التيار من مجمعة و المغذى لقاعدة الخرج T29 فيغلق أو يفصل. العكس بالعكس لو الدخول صفر فولت سيكون T35 فى القطع ولا يمر فيه تيار و من ثم يكون T28 أيضا قاطعا ولا يمر فيه تيار للخرج بينما يكون التيار كله مارا فى T34 و الذى بدوره يسحب من قاعدة T21 و الذى بدوره يغذى قاعدة ترانزستور الخرج T29 فيكون موصلا جاعلا الخرج 0.2 فولت. الآن دور T33 ، عندما يكون الطرف EN2 أعلى يمين الصورة فى وضع منطق 1 أى مثلا 5 فولت، فسيكون مجمع الترانزستور T4 أيضا عليه نفس القيمة تقريبا لذا ستمر عبر المسار الأزرق لقاعدة الترانزستورين T33 و مثيله فى القناة الأخرى T24 وهذا يجعلهما ناشطين Active أى يعملان كمكبران وهو يكمل منظومة المكبر التفاضلى لكل قناة فيسمح للدخول أن يعبر للترانزيستور الآخر، أما لو كان الطرف EN2 فى وضع منطق صفر فإن جهد مجمع الترانزستور T4 أيضا عليه نفس القيمة أى صفر و من ثم ستمر عبر المسار الأزرق لقاعدة الترانزستورين T33 و مثيله فى القناة الأخرى T24 وهذا يجعلهما فى وضع الفصل فلا يعبر جهد الدخول للترانزيستور الآخر. كيفية التوصيل فى المرة القادمة إن شاء الله |
|
|||||
|
دوائر L293
توصيل L293فى دائرة: كما ذكرت سابقا تتكون من 4 وحدات لكل وحدتين منهما خط "إتاحة" أو "تفعيل" أو "تمكين" مشترك، لذا لو تنوى استخدام هذه الخاصية فمن الأفضل أن تراعى ذلك بجمع الوحدتين المشتركتين على ذات الموتور و إن لم تنوى استخدام هذه الخاصية أن تجعلها متاحة دوما بتوصيلها بتغذية التحكم Vss.  هذه دائرة الأنواع التى لا تحتوى خاصية تحسس التيار و من هذا نرى أننا يمكن أن تنحكم بأربع موتورات متصلة بالأطراف 3 أو 6 أو 11 أو 14 و الرسم يضع مثالين لموتورين متصلين بالطرفين 11 و 14 و يمكن إتاحتهما أو إيقافهما معا بالطرف 9 و الدخول كما بالرسم من الطرفين 10 للخرج 11 و 15 للخرج 14 و طبيعى أن دخل = 1 منطق (مساوى فى القيمة أو أقل قليلا من الجهد Vcc2 أو كما هنا Vss فولت) أو صفر سيسبب تحرك الموتور من جهد التغذية الخاص به وهو Vcc1 أو Vs. الدائرة هنا لإيضاح ضرورة توصيل دايودات الإخماد و الموضحة على التوازى مع الموتور و بهذه القطبية. كما أن الموتور العلوى الأيمن نلاحظ أنه متصل بالأرض لذا دخول 1 يسبب حركته و الصفر لإيقافه. الموتور السفلى الأيمن نلاحظ أنه متصل بالتغذية لذا دخول صفر يسبب حركته و الواحد منطق لإيقافه دون الحاجة لعاكس خارجى لعكس منطق التحكم فى الحركة. الجانب الأيسر يوضح كيفية جمع مخرجين لتكوين القنطرة و من ثم التحكم فى الإتجاه. أيضا يجب مراعاة توصيل الدايودات الأربع كما بالرسم. هنا لو الدخلين متساويين لا يتحرك الموتور فكلا الخرجين سيكونا إما + فولت أو أرضى، لكن جعل أحد المدخلين مخالفا للآخر يسبب الدوران و عكس الدخلين يسبب عكس الدوران. جدير بالذكر هنا أن جعل المدخلين متساويين يوقف الموتور فجأة فيما يسمى توقف سريع Fast Motor Stop و فى غالبية الأحوال عندما يوقف الموتور بالتحكم من طرف الإتاحة Enable يترك الموتور ليتوقف بحرية Free Running Motor stop و فى طراز واحد من المتكاملات يكون أيضا التوقف سريعا، هذا متوقف على إماكنية جعل الخرج ذو إعاقة عالية بفصل كل ترانزيستورات الخرج ( جعلها فى حال الفصل) . لو هذه الخاصية تهم دائرتك، إرجع للداتا شيت وتأكد من صحة الحرف الأخير فى الداتا شيت لتختار ما يحقق هدفك. الدايودات يجب أن تتحمل فولت الموتور و تياره أى على الأقل 1 أمبير. أيضا لا تنسى المكثفات و ستجدها فى الداتا شيت. تحسس التيار: فى المتكاملات المجهزة بهذا الطرف Sense يمكن وضع مقاومة بين هذا الطرف و الأرض و الداتاشيت تحدد له 2 فولت لذا يجب أن تحسب على أساس أن قيمة تسار الموتور × قيمة المقاومة أقل من 2 فولت لكن لا تذكر أنه يسبب حماية ذاتية و يذكر دوما دائرة خارجية.  أيضا الصورة توضح التوصيلات المختلفة كما فى السابق. بعضها لموتور فى إتجاه واحد و الآخر للإتجاهين. هذه المتكاملة بأرقام L293B - L293E توفر خاصية التوقف الحر. كما نعلم أن للمتكاملة 4 أو 6 أطراف للأرض و التبريد، لذلك ينصح الصانع عند الحاجة لتيار قريب من نصف إلى 1 أمبير ، أو استخدام أحمال مع التقطيع، توفير التبريد الكافى وهو إما باستخدام مساحة من البوردة ملحومة بهذه الأطراف كما بالرسم الأيسر أو تثبيت مبرد فوقها و لحامه على الأطراف من السطح العلوى للبوردة منا بالرسم الأيمن وهو الحل الأفضل.  المتكاملة L298N لتيار 2 أمبير وهى موضوعنا القادم إن شاء الله |
|
|||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|||||
|
المتكاملة L298N ذات 2 أمبير
المتكاملة L298N ذات 2 أمبير : أول ما يلفت الإنتباه هنا أن العبوة قد اختلفت لتوفر سطح يمكن تثبيته على مبرد كبير بسهولة ولا يخفى أثر ذلك فى تيسير أعمال الصيانه لاحقا بدلا من قك لحام المبرد كما فى السابقة لتغيير المتكاملة – لا تنسى وضع معجون التبريد بين المتكاملة و المبرد.  أيضا جدير بالذكر أن العبوة بالشكل الايمن أقل قدرة على إشعاع الحرارة و من ثم لا تتحمل ذات التيار. ايضا من الدائرة يتضح أن التحكم يتم بالبوابات عوضا عن الترانزيستورات وهو ليس بالفارق الكبير سوى أنه أيسر فهما من التفصيل بالترانزستورات السابقة. التحكم له مصدر تغذية مستقل كما سبق بإسم Vss بينما ترانزيستورات الخرج لها مصدر تغذية أعلى جهدا باسم Vs.  الوحدة لها أربعة مخارج كالسابقة ، و استخدامها و دائرتها متشابهة . هنا لم تغفل الشركة رسم المكثف على طرفى تغذية المتكاملة حتى لا تؤثر على الدائرة المتحكمة، خاصة و أن التيار هنا قد يصل لثلاثة أمبير. ينص الداتا شيت على أفضلية توصيل التغذية أولا قبل تفعيل طرف الإتاحة، بعبارة أخرى من الأفضل أن توضع النغذية على المتكاملة فى وضع عدم الإتاحة و ذلك لمنحها الفرصة للإستقرار فلا توصل كل ترانزيستورات الخرج بفعل النبضات الشاردة أثناء لحظة وضع الكهرباء. و بالمثل يجب وضع المتكاملة فى وضع الغير متاح قبل فصل التغذية. أيضا وضع الإيقاف السريع يتطلب الآ تتعدى حدود التيار الأقصى 2 أمبير. هذا قد يثير تساؤلا، كيف أفعل ذلك؟ فى الدوائر الرقمية يتم ذلك بمقاومة و مكثف على التوالى "التسلسل" شبيهة بدائرة RESET فى الميكرو كما أن المعتاد عند التصميم هو بهذه الدائرة (مقاومة و مكثف) يفرض وضع RESET عام لتحديد وضع البداية، أما فى دوائر الميكرو فيرجع للداتا شيت لتحديد وضع المنفذ (بورت) عند البدء RESET و جعل هذا يفرض عدم الإتاحة للمتكاملة ثم تتيحها لاحقا من البرنامج. طبعا لا يخفى عليك أيها القارئ العزيز أن المكثف للتغذية و المقاومة للأرض عندما تكون الإتاحة موجبة و العكس عندما تكون الإتاحة أرضى.  الدائرة تبين توصيلا كاملا لقنطرة مع الدايودات السريعة المفترض توصيلها و المكثفات على كلا مصدرى التغذية. مقاومة تحسس التيار يمكن أيضا استخدامها لحماية المتكاملة أو تحسس وضع ما فقد شاهدت ماكينات تستخدم هذه الخاصية فى تحديد نهاية المشوار حيث يتوقف الموتور عنوة فيزداد التيار فتعكس الدائرة التغذية لعكس الحركة لحظة ارتفاع التيار. ملحوظة: الموتورات صغيرة و قدرتها محدودة ولا تصلح هذه التقنية للموتورات الكبيرة لوجود قصور ذاتى لا يتيح التوقف الفجائى. عندما يتطلب الأمر زيادة التيار عن 2 أمبير فيمكن جمع كل مخرجين معا هكذا  لاحظ أن تجمع المسار 1 مع 4 كمدخل واحد و مخرج واحد والمسار 2 مع 3 كمدخل واحد و مخرج واحد. لا نترك القنطرة دون ذكر هذه الفكرة البسيطة السهلة. إن شاء الله المرة القادمة. |
|
|||||
|
مشكلة القنطرة مع الجهود العالية
مشكلة الجهود ألعالية : هناك أمران يجب التعامل معهما الأول جهود الشحن لو ستستخدم بطارية و الثانى جهود تحمل مكونات الدائرة. الأمر الأول يبدا من 24 فولت لأن شحن بطاريتان لقيمة 13.7 يعنى 27.4 فولت و معظم مثبتات الجهد تتحمل فقط 30 فولت. لا يخفى عليكم أن لنشحن بقيمة 27.4 نحتاج لفولت أعلى من ذلك و سيزيد عن 30 فولت أو 35 حتما. يمكن استخدام زينر أو غيره لكن الأفضل إما أن تصمم الشاحن بدائرة تقطيعية تتحمل جهود عالية أو تضع ريلاى يفصل دائرة التحكم عن الشحن طالما مقبس الشاحن متصل أو تستخدم مقبس به سويتش فصل لعزل الدائرة (مشابه لأجهزة الكاسيت أو الراديو التى تننقل بين البطارية و الادابتور بمجرد إدخال المقبس) خاصة لو احتاجنا إلى 36 فولت أو 48 كحال غالبية الموتورات لعربات الجولف و أوناش الشوكة. الأمر الثانى هو تصميم القنطرة ذاتها، لنأخذ مثلا المثال السابق و إن كان به تعديل طفيف هو بدلا من توصيل الترانزيستورين للمدخل ، وصلنا أحدهما للمدخل ثم أخذنا من باعثه emitter لقاعدة الثانى لتخفيف الحمل على المدخل. وهذا يفيد فى حال كون Q5,Q6 ترانزيستورى قدرة و تيار القاعدة لكل منهما يحسب له حساب. فيما عدا ذلك فالشرح لا يختلف  شرحنا هذه الدائرة مع جهود تصل 24 فولت لكن لو أردنا أن نرتفع عن هذه القيمة يجب أن نراعى أن المدخل الغير فاعل بفرض فى لحظة كان A سيكون ترانزستور الدخول له Q6 فى حال الفصل كما ذكرنا و بالتالى على مجمعه collector جهد التغذية مطروحا منه فقط جهد قاعدة Q1 وهو 0.6 فولت ولذا يجب أن يتحمل جهد التغذية كاملا شأنه شأن باقى ترانزيستورات القنطرة. طبعا نفس الكلام ينطبق على الجانب الآخر Q5 . بالنسبة للموسفيت فالأمر يختلف قليلا لكون الموسفيت يعمل بالفولت وليس التيار كالترانزيستور الثنائى، فلو أخذنا هذه الدائرة مثلا  هنا عندما يفتح الترانزيستور Q5 مثلا فإنه لا يستطيع تمرير تيار فى بوابة الموسفيت Q2 لذا وجب إضافة مقاومة R7 و مقابلتها R8 فى الجانب الآخر ليمر فيها التيار ولذا سنجد أن بالنسبة للموسفيت Q2,Q3 فالمقاومات R2,R4,R7 تمثل مجزئ جهد و يجب أن تضع الجهد المناسب من 10 إلى 20 فولت على بوابة / مصدر الموسفيت وهذا أمر حرج ما لم يكن جهد التغذية مثبت فالبطارية عند تمام الشحن 13.7 وعند فراغها تكون 8 فولت و المشكلة أن عند فراغها قد تكون 10 فولت و تهبط بمجرد التحميل إلى 8 فولت، فلو تستخدم 3 أو 4 بطاريات فالهبوط هنا مازال بنفس النسبة اى الثلث و هذا لا يضع ما يكفى للتوصيل الكامل للموسفيت مما يرفع حرارنه وقد يتلفه، لذا الأفضل أن تضع نسبة تقسيم ترفع الفولت أكثر مما يجب و تثبته بزينر كما بالرسم، هنا عندما ينخفض الفولت يظل الموسفيت يعمل بكفاءة. لتسهيل هذا الأمر تكون R2=R7 ليكون الفولت عليهما متساوى و يبقى أمر R4 و يكون عليها الباقى فلو على سبيل المثال أخذنا القيمة كما بالرسم (ويمكن اختيار قيم أعلى بالتأكيد) ستكون R7 أيضا 10ك و بالتالى مجموعهما 20 ك عليهما 20 فولت و باقى 220 فولت ستحتاج بالتأكيد 220 ك. لا تنسى هنا ان جهد التحكم يجب أن يكفى لفتح الموسفيت لذا إما من 10 إلى 15 فولت أو نستخدم النوع المناسب للتحكم بجهد 5 فولت مع مراعاة إعادة حسابات المقاومات. هذه الدوائر تصلح لأعلى قيمة يتحملها الموسفيت أما الترانزيستورات Q5,Q6 فالتى تتحمل الجهد العالى متوافرة و يكفى أن تنظر بداخل أى شاحن ستجد ترانزيستور 13001 يتحمل 600 فولت مع 200 مللى أمبير وهناك ما يتحمل جهود أعلى هذه الدوائر تصلح للبطاريات فقط فهى لا توفر العزل الجلفانى أى لو ستتغذى من التيار العمومى قد تسبب الصعق لذا فمن الأفضل إضافة أوبتو وهو موضوعنا القادم إن شاء الله. |
