 |
|
|
|
|||||
|
| اعلانات |
|
|||||
|
| اعلانات اضافية ( قم بتسجيل الدخول لاخفائها ) | |
|
|
|
|||||
|
دوائر القدح و التشغيل:
دوائر القدح و التشغيل: القدح هو توفير ما يلزم البوابة لكى يصبح الثايرستور أو التراياك موصلا و كما سبق الشرح فسيظل فى حال التوصيل طالما التيار المار به أكبر من الحد الأدنى لدوام التوصيل. من هذا نستنتج أنه يمكن توصيل أو قطع (التحكم فى) تيار أقل من الحد الأدنى بشرط أن توفر تيار البوابة طوال فترة التوصيل يمكن قدح أى من الثايرستور أو التراياك بنفس المبدأ و تقريبا نفس الدوائر. لدينا طريقتين لقدح هذه الأدوات طريقة التيار المحدد و طريقة النبضة القدح بالتيار المحدد: بالرجوع لمنحنيات استجابة هذه الأدوات سنجد أن مثلا الثايرستور كما ذكرنا عبارة عن ترانزستورين متصلين عكس بعضهما و التيار يدخل لقاعدة أحدهما و ذكرنا أن ارتفاع الجهد على طرفيه يسبب مرور تيار تسريب للقاعدة و يكبر ذاتيا فإن وصل لحد الانهيار يفتح الثايرستور . ذكرنا أيضا أننا لو امددنا جزء من هذا التيار خارجيا (من أى مصدر) سيحتاج لتيار تسريب أقل و من ثم جهد أقل ليصل للانهيار .  المنحنيات السابقة توضح هذا السلوك للثايرستور . وباعتبار التراياك مكافئ لوحدتين ثايرستور فالسلوك مشابه. المنحنيات توضح العلاقة بين تيار البوابة و جهد الانهيار. هذه الطريقة هى أساس أغلب وحدات تغيير الإضاءة (أحيانا تسمى dimmer ديمر) و التى تستخدم للتحكم فى إضاءة اللمبات العادية ذات الفتيلة و السخانات البسيطة مثل مجفف الشعر الخ و التحكم فى سرعة موتور تيار مستمر من مصدر متردد. أبسط دائرة هى بتغذية البوابة من مقاومة متغيرة بين المهبط Anode و البوابة Gate و توصل اللمبة ما بين المهبط Anode و المصدر. الدائرة المشروحة ستعمل جيدا إلا أنها تعانى من خاصية تسمى Backlash وهى تعنى حركة ارتجاعية عنيفة أو غير متوقعة، وهى ببساطة أن تحريك المقاومة للأمام ستضيء اللمبة و عند الرجوع لن تطفئ عند ذات النقطة التى بدأت عندها و متى انطفأت لن تبدأ الإضاءة بمجرد الحركة فى الإتجاه المعاكس ولكن يحتاج للحركة للأمام مسافة لتبدأ الإضاءة. باختصار عدم تطابق مسار الزيادة مع مسار التناقص. لعلاج هذا الأمر يستخدم الداياك كما فى هذه الدارة مع مكثف.  معاوقة المكثف عند 59 ذ/ث حوالى 32ك أوم و المقاومة المتغيرة 500 ك (مصدر 220 فولت) لذا لن يكون هناك فولت على المكثف يكفى لفتح الداياك. عند تحريك مقبض المقاومة المتغيرة لتقل قيمتها و نظرا لكون دائرة م/س تسبب فرق وجه فالفولت يصل متأخرا على المكثف و عندما يصل لقيمة قدح الداياك ( حسب رقمه وهو فى الداتاشيت) سينهار الداياك مفرغا شحنة المكثف فى بوابة التراياك فيفتح. بقى هنا أمر صغير وهو أن التقطيع يسبب ظهور توافقيات غير مرغوب فيها لذا يضاف ملف صغير للحد من تأثيرها و المكثف C2 Thy-Triac-cct02.png هذه هى الدائرة الكاملة بعد إضافة التحسينات. .هنا أضاف مقاومة R2 وهى لتقليل المسافة الميتة فى أول المفتاح والتى لا تحكم فيها. لو استخدمت ثايرستور يمكنك التقويم أيضا فتتحكم فى سرعة موتور تيار مستمر صغير و بتعديل طفيف يمكن استخدامها لتغيير سرعة موتورات يونيفيرسال Universal motor مثل موتورات المثقاب (شينيور ) و بعض الخلاطات الخ.  هنا سنجد إضافة دائرة تسمى "ماص الصدمات" أو snubber circuit وهى المقاومة و المكثف C2-R4 على طرفى التراياك لتمتص أثر تقطيع الشربونات (فرش التوزيع) فى العضو الدوار. طبعا الملف الصغير و المكثف فى الدائرة السابقة يمكن إضافتهم هنا أيضا. انتشرت فى فترة ما دوائر تعطى أضواء ملونة تتراقص مع الموسيقى حيث يؤخذ خرج من مكبر الموسيقى و يوصل بهذه الدائرة فتقسمه إلى ثلاث نطاقات تردديه، التردد المنخفض تحت 200 ذ/ث و المتوسط من 200 و حتى 3 ك هرتز و العالى أعلى من 3ك هرتز. طبعا هذه القيم ليست قانونا لأن هناك مدى مشترك بين كل نطاقين فلا يوجد مرشح يفصل كحد السيف و دوما ما يكون تدريجيا. تكبر هذه الترددات ثم توحد باستخدام دايودات سريعة مثا 1N4148 و تغذى لدوائر تحكم فى إضاءة لمبات ملونة بهذه الألوان الثلاث و غالبا ما كان الأحمر للترددات المنخفضة مثل الطبل الخ و الأخضر للترددات المتوسطة مثل الكمان و غيرة من الآلات و الأزرق للترددات الحادة مثل الصاجات و غيرها من الآلات المشابهة.  فكرتها بسيطة وهى جمع مدخلى اليمين و اليسار من مخرج Line out من أى جهاز صوتى أو عازف أغلنى الخ. و يكبر المجموع بالمكبر الأول و يضبط مستوى التأثير بواسطة VOL1 و المسمى SUM ثم يغذى للمسار العلوى حيث يوجد مرشح تمرير منخفض يمرر الترددات تحت 200 ذ/ث، أيضا يمر فى المسار الأسفل حيث مرشح تمرير الترددات العالية أعلى من 3000 ذ/ث. خرج المسار السفلى يعبر من المحول T3 العازل للجزء الحى من الدائرة (حى بمعنى عليه 220 فولت وخطر لمسه) ثم يقوم بالموحد D3 و يغذى دائرة المقاومة و المكثف و منها يمر تيار لبوابة التراياك . كلما زاد هذا الفولت يزداد التيار و من ثم يقل جهد انهيار التراياك و تزداد إضاءة اللمبة الزرقاء و العكس بالعكس. نظرا لكون الجهد هنا اقل ما يمكن فسنحتاج لكل الفولت و نضبط باقى المسارات عليه. خرج المسار العلوى يعبر من المحول T1 العازل للجزء الحى من الدائرة (حى بمعنى عليه 220 فولت وخطر لمسه) ثم يقوم بالموحد D5 و يغذى دائرة المقاومة و المكثف و منها يمر تيار لبوابة التراياك . كلما زاد هذا الفولت يزداد التيار و من ثم يقل جهد انهيار التراياك و تزداد إضاءة اللمبة الحمراء و العكس بالعكس.و تضبط حساسيته النسبية من Pi خرج مرشح التردد المنخفض يجمع على خرج مرشح التردد العالى فى المكبر U1D و يطرح من مجموع الدخل SUM لينتج التردد المتوسط و يعبر المحول العازل T2 الخ. ملحوظة هامة: يوجد أرضى خاص بالدائرة و رمزه المتعارف عليه، و يوجد أرضى آخر مكتوب عليه Neutral وهو المتصل بالتيار العمومى وهو منفصل تماما عن بقية الدائرة وهذا الجزء قد يسبب الصعق لذا تم عزله عن باقى الدائرة بمحولات صوت 1:1 للعزل وهى T1,T2,T3 , و يجب التأكد من العزل التام و عدم وجود أى اتصال بين جزئي الدائرة حتى لا يمتد تأثير الصعق من الدائرة لمكبرات الصوت والأجهزة المشغلة المتصلة بالدائرة. المقاومات المتغيرة P1,P2 لمعايرة القنوات الثلاث وهى تثبيت على البوردة ولا أطراف لها خارج الجهاز وليست للمستخدم. تضبط مرة واحدة بمفك معزول بواسطة المختص و مفتاح الضبط العام الوحيد هو VOL1 و يكون له مقبض للضبط فى واجهة الجهاز حيث أنه غير متصل بالتيار العمومى. كافة الطرق السابقة تعتمد على خواص الثايرستور أو التراياك لذا غالبا ما تتأثر قليلا بتغيير الثايرستور / التراياك ولو بذات الرقم، لذا التحكم فى موتورات الماكينات حيث الدقة مطلوبة يتطلب اسلوب أدق فى القدح وهو موضوعنا القادم بإذن الله. |
|
|||||
|
القدح بالنبضة
القدح بالنبضة: يستخدم القدح بالنبضة حينما تود التحكم الدقيق فى الخرج دون الاعتماد على خصائص الثايرستور أو التراياك و يكون ذلك أنه عند اللحظة المناسبة من الدورة (50ذ/ث) تضع نبضة على بوابة الثايرستور بجهد و تيار كافيان لفتح الثايرستور و بالزمن الكافى لتحقيقه و كل هذه البيانات فى الداتاشيت و للثايرستور BT151  تيار القدح هو المذكور IGT فى السطر الأول و نعتمد القيمة العظمى 15 مللى أمبير.و فى السطر الخامس نجد جهد القدح VGT وهو الفولت الأدنى لتمرير تيار للبوابة أشبه بذلك على قاعدة الترانزستور طبعا المسألة بقانون أوم و تحسب الفولت المطلوب فلو لك مصدر 5 فولت ستكون 5 فولت – 1.5 فولت للبوابة = 3.5 فولت التيار المطلوب 15 مللى أمبير ستكون المقاومة 3.5 ÷ 0.015 = 233 أوم و طبعا نستخدم 220 أوم و تكون الدائرة كما بالرسم  حيث R1هى المقاومة 220 أوم و R2 عادة ما توضع لضمان أن تكون البوابة منسوبة للأرضى و مغلقة ما دامت النبضة غير موجودة. أما اقل زمن للقدح فلذات الثايرستور وفى جدول لاحق ستجد عبارة tgt Gate controlled turn-on time 2us أى أقل زمن هو 2 ميكرو ثانية للقدح. لو نريد التحكم فى موتورات قدرات كبيرة أو تعمل على التيار العمومى مباشرة، سنلاحظ هنا أن التغذية من مصدر التيار العمومى مما يخلق مشكلة فى العزل لأن الدائرة كلها ستصبح متصلة بالتيار العمومى ومن ثم تسبب الصعق، لهذا تستخدم محولات تسمى محول نبضات pulse transformer وهى محول من ملفين 1:1 أو ثلاثة ملفات 1:1:1  الأول ملفين للعزل فقط حيث تكون نبضة الدخول موجودة بالخروج لأن نسبة اللفات واحدة 1:1 أما الثانى فيضيف ملف ثالث يمكن استخدامه فى التعامل مع ثايرستور ثانى كما فى حال تقويم موجة كاملة. جدير بالذكر أنه لتقويم موجة كاملة يكفى استخدام 2 ثايرستور مع 2 دايود فى القنطرة لأن فرق ثمنهما عند التيارات العالية يكون كبيرا. البعض يفضل أن يستخدم مولد ترددات مثل 555 أو غيره لتوليد تردد أعلى من تردد النبضة و يستخدم المحول لتقل هذه الترددات أثناء عرض النبضة فقط و هكذا ينقل عبر المحول تردد بدلا من نبضة و هذا يسهل نقله بمحول. بإضافة المحول تصبح الدائرة هكذا  المقاومة R1 مازالت مطلوبة لتحد التيار للقيمة المناسبة فلا يحدث تحميل على المصدر عبر المحول. أما المقاومة r2 فلم نعد بحاجة إليها لكون المحول يوفر ذات الوصلة و ذات التأثير. لتحديد وقت النبضة بدقة فالمسألة بسيطة. نعلم أن تقويم موجة كاملة سيعطى الموجة بالشكل العلوى  و باستخدام مقارن ( وسيأتى شرحه فى الدوائر المتكاملة إن شاء الله ) تتحسس بجوار الأرضى تحصل على الموجة المربعة التالية. هذه الموجة تستخدمها كقدح لمولد موجة سن منشار أو بمقاومة و مكثف تحولها لموجة سن منشار أو موجة مثلثة. الموجة سن منشار تقارن بجهد المقارنة الذى يحدد متى تريد قدح الثايريستور. طبعا عندما يقدح الثايرستور سيبقى موصلا طالما التيار يمر به المرة القادمة إن شاء الله نناقش قضية هامة وهى تكبير الجهد المستمر. |
|
|||||
|
مكبر الجهد المستمر
مكبر الجهد المستمر: تكبير الجهد المستمر هام جدا للحاجة إليه فى تكبير جهود الحساسات و أجهزة القياس المتنوعة و رواسم الإشارات، لذا يجب مراعاة التكبير مع أقل ضوضاء ممكنه، أيضا الدقة فى التكبير. الدقة هنا لا تعنى فقط كم مرة نكبر الإشارة لكن أيضا بعد غلق الجهاز ثم فتحه لاحقا لا تتغير خواصه. لنبدأ بالمكبر العادى ، نأخذ مثلا الترانزستور 2N2570 وهو ذو ضوضاء قليلة و ممتد النطاق حتى 5 جيجا هرتز.  بتغذية 12 فولت نستخدم مقاومة للقاعدة عالية القيمة 180ك أوم فيكون تيار القاعدة 0.063 مللى. بضربه فى 200 قيمة بيتا يكون تيار المجمع 12.7 مللى و جهد المجمع 6.03 فولت.نكرر الحسابات للمرحلة الثانية و نحصل على القيم المبينة فى الرسم هنا سنجد الكثير من المشاكل فى هذا التصميم. أولا جهد الدخول لن يكون صفر و بالتالى لو جهد الحساس أقل من 0.7 سيقفل الترانزستور أو ربما هذا الفولت 0.7 سيعطل عمل أو يؤثر على الحساس. أعلم انك ستقول أنه يمكن معادلته بدايود لكن ببساطة رجاء اشترى 10 دايودات من رقم واحد وقيس جهودها بحثا عن 2 لهما ذات القيمة، ناهيك عن أن تجد أحدهم مطابق لقاعدة/باعث الترانزستور. و أخيرا وجدت، هل سيظل على قيمته مع تغير الحرارة بعد نصف ساعة من بدء التشغيل؟ بالتأكيد لأ. ثانيا الخرج ضبطناه على نصف التغذية حتى يكبر الموجب و السالب للذبذبة بذات الخطية أى لا يكون التشويه فى نصف الذبذبة أعلى من النصف الآخر، حسنا المفروض أن يكون الخرج = صفر عندما يكون الدخل = صفر، أليس كذلك؟؟ ثالثا مرحلتين لن يعطيا كسبا كافيا وفى المرحلة الثالثة ستزداد التيارات و الجهود مما يفرض استخدام مقاومة للباعث لتحقيق الاستقرار الحرارى، الآن ارتفعت الجهود عاليا. ارتفع جهد الباعث Emitter بسبب المقاومة و بالتبعية يجب ان يرتفع جهد المجمع Collector ليحقق الشروط السابقة، مما يستلزم رفع مصدر التغذية. رابعا أى تغيير فى جهد التغذية سيسبب تغير فى تيار قاعدة الترانزستور الأول و من ثم تغير فى جهد المجمع و ألذى سيكبر تتابعا فى كل مرحلة لاحقة خامسا أى تغيير فى حرارة أى ترانزستور ستسبب تغير فى بيتا ومن ثم فى خرجه و الذى سيكبر لاحقا سادسا معاوقة الدخول لن تكون كبيرة وهناك اختلاف كبير فى هذه الدائرة بين المعاوقة للتيار المستمر و معاوقة التيار المتردد مما يشوه الخرج بصورة كبيرة. سابعا ما الضمان أن كل مرة تبدأ تشغيل الجهاز سيعطى ذات القيم وهو دائم التغير مع الحرارة؟ مما سبق قد تظن أن التغذية العكسية السالبة قد تحل بعض المشاكل و لكنها لن تحل أخطرها وهى جهد الدخول 0.7 فولت و جهد الخروج. كما سبق الذكر فى الدارلنجتون فهو أيضا لن يوفر الكسب العالى مع الشروط السابق ذكرها. هذا الشرح كان تمهيدا لتوضيح الحاجة للمكبر التفاضلى و سيضاف فى ملف PDF للترانزيستور فى مكانه الصحيح إن شاء الله المرة القادمة إن شاء الله سنتكلم عن كيفية تقويم الجهود المترددة بمكبر العمليات Operational Amplifier لتقويم و الكشف عن جهود متردده أو مستمرة صغيرة جدا. |
|
|||||
|
|
|
|||||
|
دوائر التقويم
دوائر التقويم: من التطبيقات الحساسة فى دوائر ألاستقبال اللاسلكى هى التقويم و يطلق عليها عادة اسم دوائر الكشف detection و السبب هو أنك فى أجهزة ألاستقبال تقوم بالكشف عن وجود إشارة مستقبلة أم لا. و أيضا يطلق عليها كلمة إشارة signal و غالبا ما تكون موجة حاملة يجب الكشف عليها. إذن ما المشكلة، يمكن استخدام ثنائى (دايود) للكشف! حسنا من أى نوع؟ لو سيليكون سيكون الحد الأدنى للإشارة هو 0.7 فولت ولو شوتكى قد ينخفض حتى 0.2 فولت وهو لابأس به خاصة و دوما يكون قبله مكبرات. ولكن لو تمكنت من الاستفادة من هذه القيمة سيكون أفضل. أيضا هناك تطبيق آخر مثل أجهزة القياس أو تحسس قيمة ما، ستجد أنك تستخدم دايود سيليكون وجهد الهبوط عليه يتراوح من 0.7 إلى 1.2 فولت وهذا لو استخدمت تقويم نصف موجة أو موجة كاملة بمحول ذو وصلة نصفية. أما لو اضطررت لاستخدام القنطرة فستضرب الرقم السابق فى 2 أى قد يكون لديك فاقد من جهد الدخول 1.5 فولت. الآن لو تستخدم محول تماثلى رقمى ADC فستفقد 1.5 فولت من الدخل وهو يقارب ثلث الدخل من جهد القياس و الأخطر أنه ثابت بمعنى أن الدخل طالما أقل من هذه القيمة، لن يظهر الجهد على مدخل المحول الرقمى ADC ولن يكون لديك قياس. نقطة أخيرة وهى أن التقويم بالدوائر التقليدية مرتبط أساسا بزمنى الشحن و التفريغ مما يجبرك على الانتظار زمن بضع نبضات حتى تستقر القيم و لو حاولت تقليل جهد التعرجات ستنتظر أطول أو تستجيب سريعا و تتعرض للخطأ فى القياس بقدر أكبر. إذن ما الحل؟؟!! يقدم مكبر العمليات حلا لبعض هذه المشاكل و بإضافة بعض المكونات القليلة تكتمل الحلول. التقويم نصف موجة: أبسط طريقة هى وضع ثنائى فى دائرة التغذية العكسية هكذا  الدائرة تعطى أنصاف الموجات الموجبة فقط و لعكس القطبية يمكن عكس الثنائى أى برفع D1 من الدائرة ووضع D2 مكانه و فكرتها بسيطة أيضا: فى الدائرة بالرسم، عندما يكون الدخول = صفرا فالمتوقع ان يكون الخرج أيضا = صفرا وهذا يجعل الثنائى فى حال الغلق و من ثم لا توجد تغذية عكسية ، لكن كما نعلم هناك فروق فى الجهد داخليا بين الدخولين ستكبر وقد تجعل الخرج على أى وضعية. لكن بمجرد أن ترتفع إشارة الدخول بقدر بسيط، هذا القدر سيكبر بالكسب الكلى (للدائرة المفتوحة وهو من 15 ألف فأكثر) ويظهر بالخرج ،بمعنى آخر أن هذه القيمة 0.7 فولت و التى كانت تحذف من إشارة الدخل قد قسمت على مقدار التكبير المفتوح للمكبر 15 ألف أو أكثر مما يجعلها أقل بكثير ولو استخدم مكبر أفضل من 741 ستكون بالميكرو فولت. نصف الذبذبة الموجب بكاملة سيجعل الثنائى D1 موصل و من ثم تكون النقطتان TP2,TP3 فى حال قصر ولا يفصلهما سوى 0.7 فولت على الثنائى و بالتالى الدائرة تحولت إلى مكبر ذو كسب = 1 و الخرج سيطابق الدخل. فى نصف الذبذبة السالب، ستدفع الإشارة خرج المكبر لأقصى جهد سالب (Vee-) أو للدقة يرجع للداتاشيت لمعرفة أقصى انحياز سالب فبعض المكبرات تكون بفرق 2 فولت أعلى من (Vee-) و البعض يكون تقريبا مساوى له. هذا "الإنجراف" للجهد السالب ليس جزء من إشارة الدخول أصلا وهذا يشكل نسبة خطأ فضلا عن أنه يحتاج لزمن لكى يعوم من (Vee-) إلى الصفر مرة أخرى (يرجع فى ذلك لمعامل slew rate أو معدل الانحراف). لتقليل هذا الأثر يمكن تقليل قيمة (Vee-) لو الخرج موجب أو Vcc لو الخرج سالب و الثنائى D2 هو المستخدم . لتحسين الأداء يمكن استخدام دائرة تقويم موجة كاملة وهذا موضوع المرة القادمة بإذن الله. |
|
|||||
|
|
