اسعدنى ذلك أخى العزيز وفى انتظار أى مناقشات و أسئلة

تطبيقات خاصة للمقارنات

التركيب الخاص للمقارن أتاح له عدة استخدامات لا يسهل استخدام مكبر العمليات فيها، هذه بعض التطبيقات التى تناسب المقارنات فقط و لا يصلح فيها مكبر العمليات دون إضافات للدوائر.

تشغيل الريلاى مباشرة
يحتاج مكبر العمليات لاستخدام ترانزيستور لتكبير التيار الخارج منه فهو لا يناسب التحكم المباشر فى ريلاى مثلا بينما غالبية المقارنات يمكنها فعل ذلك. وجود ترانزيستور الخرج فى المقارنات و توصيل المجمع المفتوح Open Collector يتيح أن نستغل المقارن فى جهد مخالف لجهد الخرج. فمثلا يمكن عمل المقارنة على جهود عالية مثل 24 فولت أو أكثر وهو الوسط المناسب للبيئة الصناعية و يكون الخرج مناسب للبيئة الرقمية سواء 12 فولت أو 5 فولت.

أيضا يمكن العكس حيث يستخدم المقارن فى دوائر تعمل على جهد منخفض 5 فولت مثلا بينما الخرج يتحكم فى ريلاى 28 فولت مباشرة دون أى إضافات

و على العكس من مكبر العمليات يمكن استخدام ريلاى ذو جهد أعلى من مصدر التغذية كما بالصورة وهو ما يسبب تلفا فوريا لمكبر العمليات

الاستجواب Strobe
المقارن التالى من هذا الرابط LM311 أضاف خاصية الاستجواب وتسمى Strobe
http://www.alldatasheet.com/datashee...NSC/LM311.html
حيث يمكنك إرسال إشارة للترانزيستور المرافق فيظهر الخرج وقتها فقط و بالتالى يمكنك أن تقوم بتفعيل مجموعة كل بدوره لتحدد حالة حساس ما مثلا من مجموعة ثم التالى وهكذا، وأيضا تفيد فى تعطيل عمله إن لم تكن الظروف ملائمة فهو يمكن أن يعمل كمولد إشارات أو محول من موجة جيبيه أو مثلثة لنبضات مربعة ولا يجب أن تظهر إلا فى شروط معينة.


ويلاحظ هنا أن طرف الاستجواب هذا صمم ليعمل بالنسبة للأرضى وليس الجهد السالب –V وذلك حتى يمكن أن تتحكم فيه دوائر رقمية أو حاسب من أى نوع و يلاحظ أيضا أنه يكفى فقط أن يتصل بمقاومة 1 كيلو أوم للأرضى لمنع الخرج من الظهور وهناك أيضا تحذير من توصيلة مباشرة بالأرضى.

أيضا يمكن استخدام المقارن 311 فى بيئة تستخدم جهد تغذية +/- 15 فولت بينما الخرج ينسب للأرضى وذلك لأنه يتمتع بخاصية فريدة وهى أن طرفى المجمع C و الباعث E لترانزيستور الخرج متاحين على طرفى 7 ، 1 على الترتيب مما يمكنك ذلك وهو موضح فى الدائرة السابقة حيث يعمل المقارن بين +V و –V و الباعث طرف رقم 1 متصل بالأرضى و بالتالى الخرج منسوب للأرضى و أيضا الخرج ريلاى مباشرة و متصل بمصدر V++ والرمز هنا للتعريف أنه مختلف عن V+ ولا يهم إن كان أكبر أم أقل.

كاشف النافذة أو مقارن النافذة Window Detector, Window Comparator
هذه الدائرة مفيدة جدا عندما تريد أن تحدد ما إذا كان جهد ما يقع فى منطقة معينة كأن نقول أن هذا الجهد أكبر من القيمة كذا و أقل من قيمة أخرى. مثلا لو أن جهد التغذية العمومية بين 160 و 240 فولت تعمل الدائرة و سواء زادت عن 240 أو قلت عن 160 يجب أن تتوقف.

الدائرة بسيطة حيث يدخل الجهد تحت المراقبة على طرفى +،- للمقارنين. والطرف الغير عاكس Non Inverting للمقارن العلوى متصل بقيمة الجهد العليا ، والطرف العاكس Inverting للمقارن السفلى متصل بقيمة الجهد الدنيا. والخرجين مجموعين معا.
طبعا المقارنين معا يجعل الخرج = صفر لو أى منهما يعطى خرج =0 ولا يكون +فولت إلا عندما يكونان معا فى هذه الحالة.
لتسهيل الشرح سنقترح قيم سهلة مثل الجهد الأدنى 5 فولت والأعلى 10 فولت والتغذية 15 فولت.
عندما يكون جهد الدخول (الجهد تحت المراقبة) = 0 فالمقارن العلوى يريد أن يعطى 15 لكن السفلى له الطرف العاكس أعلى من الآخر فيريد أن يعطى صفرا ولهذا الخرج سيكون صفرا.
نفس الحالة لو كان جهد الدخول (الجهد تحت المراقبة) = 12 فالمقارن العلوى يريد أن يعطى صفرا لأن الطرف العاكس أعلى من الآخر لكن السفلى يريد أن يعطى 15 ولهذا الخرج سيكون صفرا.
أما لو كان جهد الدخول (الجهد تحت المراقبة) = 8 فالمقارن السفلى له الطرف الموجب أعلى من الآخر ولهذا يريد أن يعطى 15 فولت و المقارن العلوى طرفه العاكس أقل من الآخر فيريد أيضا أن يعطى 15 فولت ولهذا يكون الخرج = 15 فولت طالما كان جهد الدخول (الجهد تحت المراقبة) أكبر من 5 فولت و أقل من 10 فولت.
لو حاولنا عمل هذه الدائرة بمكبر العمليات سنضطر لجمع الخرج بثنائيات حتى لا يسبب أحدهما قصرا على الآخر.

مثبت الجهد

مثبت الجهد هو دائرة يتحكم فيها ترانزيستور (أو أكثر) فى مسار التيار للحمل. ولتحقيق ذلك نأخذ عينة من جهد الخرج "الحمل" و نقارنها بجهد مرجعى و الفرق يسمى "جهد الخطأ" Error Voltage و هذا الجهد يغير المتحكم لتصحيح الخرج.
إن كان هذا التحكم خطيا سمى المثبت خطيا Linear و إن كان كالمفتاح يغلق أو يفتح سمى نبضى Switching
يمكن استخدام مكبر لتقليل جهد الخطأ فى الحالتين.


الخطى يتميز بأنه لا يسبب أى ضوضاء و أكثر دقة فى ثبات الخرج و أسرع استجابة لكن يسبب فقدا كبيرا فى ترانزيستور التحكم فى صورة سخونة
النبضى أكثر كفاءة من الأول كما أن النظم الحديثة قللت من وزن المحول و مكنت من التعامل مع مدى واسع من 90 إلى 240 فولت متردد ولكنه يضع بعض الضوضاء على خط التغذية.

الدائرة السابقة هى الدائرة الأساسية التى تثبت جهد الخرج ولكن لم نتناول قضايا أخرى هامة جدا مثل الحماية و الفشل الآمن.
كيف نفرق ؟ المسألة متوقفة على مكبر الخطأ، إن كان مكبر من أى نوع سيكون المثبت خطيا أما إن كان مقارن Comparator سيكون المثبت من النوع النبضى Switching.
أخطار هذه الدائرة عندما يتعدى الحمل حدوده ، فإن زاد عن احتمال الدائرة سترتفع درجة حرارة الترانزيستور و قد تصل بعد فترة لدرجة خطيرة وإن لم تصل فيجب أن نتذكر كيف يصنع الترانزيستور و مدى تأثره بالحرارة لنعلم أنه عاجلا أم آجلا - ارتفاع الحرارة عن الحد سيؤدى إلى "طبخ" الترانزيستور أى اندماج تدريجى لطبقات السالب والموجب N&P مسببا تلفه فيصبح قطعة موصلة، ويحدث هذا فورا لو تحول الحمل إلى قصر Short Circuit
هذا التلف يجعل الجهد الغير مثبت (خرج وحدة التقويم) هو جهد الحمل وقد يسبب تلف الحمل – هذا هو تعريف الفشل الغير آمن.
لذا يجب وضع فيوز أو مصهر سريع الاستجابة لحماية الحمل. قيمة هذا المصهر يكون مرة ونصف قيمة الحمل.
لو صممنا المثبت كما يجب ولكن ارتفعت حرارة الجو المحيط لفشل التهوية أو وضع الجهاز فى درجة حرارة غير مسموح بها سيحدث نفس الشيء.
من مشاكل هذا النوع من المثبتات اعتماده على ثنائى زينر والذى أيضا يتأثر بالحرارة المحيطة مما يجعل جهد الخرج أيضا غير ثابت.
من الطبيعى أن نضيف دوائر إضافية لحماية المثبت و الحمل ضد كل هذه الأخطار مما يرفع كلفته و يزيد من تعقيد الدائرة و يعقد عملية الصيانة والإصلاح ، لذا نشأت الحاجة لعمل مثبتات الجهد بصورة دوائر متكاملة تشمل كل هذه الحماية و تقلل الكلفة و البوردة المستخدمة و تجعل الصيانة مجرد تغيير قطعة واحدة فقط تشبه الترانزيستور مما يقلل أيضا زمن التوقف نتيجة عطل ما.
كلنا نعلم أن دوائر TTL تحتاج لجهد تغذية 5 فولت +/- 0.25 فولت و إلا ربما لا تؤدى وظيفتها و هذه الدرجة من الثبات صعبة التحقيق بالدوائر التقليدية.
بعد أن علمنا ما نريد نستطيع أن نتحدث عن المثبتات الخطية 78XX وهو موضوعنا المرة القادمة بإذن الله

مثبتات الجهد الموجب 7800
تسمى عائلة 78XX حيث تستبدل XX بقيمة الجهد المراد الحصول عليه فمثلا 7805 لمثبت جهد 5 فولت موجب.
لماذا موجب؟ لو بدلت الطرفين للحمل سيصبح سالب!!
أجل ولكن الطرف المشترك بين المثبت و الحمل و دائرة التوحيد و المحول إن وجد كلها على خط صفر فولت و التحكم سيكون على الخط الموجب و سيكون هناك فرق جهد أيضا بين موجب دائرة التقويم و موجب الحمل، لذلك تم تصنيع عائلة مماثلة تسمى عائلة 79XX لتثبيت الجهد السالب فلو أردت عمل وحدة تغذية +/- 15 فولت لمكبر عمليات لن يتيسر ذلك بوحدتين من عائلة واحدة و باستخدام 7815 مع 7915ستحصل على المطلوب مع خط أرضى متصل و مستمر وهذا أساسى لعمل الحجب Shield و التوصيل بالأرضى الخ.
يجب أن نلاحظ الفرق فى أطراف التوصيل بين 7800 و 7900 حيث الأرضى هو الطرف الأوسط فى المثبت الموجب بينما هو الأول فى المثبت السالب وهذا يجعلنا غير قادرين على وضع الاثنين على نفس المبرد دون ميكا عازلة، و طبعا الآن يمكننا الحصول على صفحة البيانات Data Sheet ببساطة من أحد الموقعين التاليين:
http://www.alldatasheet.com/
http://www.datasheet4u.com/
و يجب ألا ننسى أن ما لا تجده هنا قد تجده هناك أو إن لم تجده يمكنك البحث فى جوجل Google لتعرف معلومات عنه.
سنتكلم للسهولة عن الموجب و إن كان هناك خلاف سنذكر ما يخص السالب أيضا.
تأخذ هذه المثبتات شكل أى ترانزيستور عادى حيث لكل شكل منها قيمة مختلفة لأقصى تيار حمل ممكن، بدء من 100 مللى أمبير وحتى 1.5 أمبير وهناك أرقام أخرى تعطى 3 أمبير و أرقام تعطى 5 أمبير.
لو نظرنا صفحة البيانات الخاصة بها سنجد الكم الهائل من الترانزستورات المستخدم لتصنيع هذه القطعة و عجب لو نظرنا للخواص التى تعطيها مقابل ذلك، الثمن؟ ربما أقل من ثمن ترانزيستور واحد يتحمل 1.5 أمبير، وقد نلاحظ مفارقة هنا إذ ربما سعر الوحدة ذات التيار الأقل أعلى من تلك ذات التيار الأعلى والسبب تجارى بحت.

سنجد من الميزات المتعددة أنها
1- محمية ضد زيادة الحمل حيث لا يزيد التيار عن حده الأقصى كثيرا
2- محمية ضد الحرارة فلو ارتفعت حرارة جسمها تقلل من تيار الحمل آليا لتقليل الحرارة المتولدة.
3- محمية ضد القصر فلو حدث قصر على الحمل لا تتلف الوحدة ولا يزيد التيار عن حده كثيرا.
4- خاصية التلف الآمن حيث تلف القطعة لا يعطى أى خرج عوضا عن وضع كل جهد الدخول على الحمل.
كما لها العديد من الخواص الأخرى مذكورة بالصفحة الأولى مثل الخرج ثابت فى حدود 5% بتغيير جهد الدخول فى الحدود المسموح بها وغيرها.
كل هذه الخواص الهامة لا تأتى مجانا ولكن لو نظرنا للدائرة المرسومة وكم المكونات بها، سنجد من الصعب تنفيذها بمكونات عادية.
يوجد من هذه العائلة وعائلة 340 المماثلة عدد من القيم فمثلا LM7805 = LM320-05 وكلها مثبت خمسة فولت لدوائر TTL لرقمية والقيم 5،8،9،10،12،15،18،24 فولت موجودة ولكن ربما ليست كلها لشركة منتجة واحدة لذا ستختلف الأحرف السابقة LM واللاحقة ولكن هذا لا يهم.
أيضا العائلة LM79XX والعائلة LM340-XX لتثبيت الجهد السالب و فى شكل 6 نجد دائرة للحصول على +/-5فولت. لاحظ أن الأطراف غير متشابهة بين المثبت الموجب والمثبت السالب.
كيف نستخدمها؟ ليس أسهل من ذلك – توضع بعد الموحد وهى ذات ثلاثة أطراف دخول – أرضى – خروج و كل عبوة لها ترتيبها و نرجع للمواصفات فى ذلك.

لو رجعنا للدائرة فى صفحة الخواص ستجد أنها مكبر ذو كسب عالى لتتمكن من تحقيق هذه الدقة و الثبات. هذا المكبر من شأنه أن يكون غير مستقر و يسبب اهتزاز أى يتحول لمذبذب، و نظرا لكونه يستطيع الإمداد بتيار قوى، إذن سيغرق الدائرة كلها بالذبذبة من خلال خط التغذية – ما طلبناه أتينا بعكسه!!
لا تقلق الحل سهل وبسيط هو وضع مكثف من 0.1 مايكرو فاراد إلى واحد ماكرو بين الخرج و الأرضى.
هيه الدائرة مليئة بالمكثفات – لماذا أضع هذا؟
لقد ذكرت الإجابة ضمن السؤال فقلت "مليئة" أى أن واحد بقيمة مكافئة لا يغنى عن العدد من المكثفات الأصغر ولكن موزعة توزيعا جيدا.
كيف هذا؟ - المسألة ببساطة أن كل قطعة من السلك هى فى الواقع جزء من ملف وبينها و بين كل من ما حولها سعة وهذا يجعلها خط نقل قدرة و عند تردد ما يشكل معاوقة كبيرة – لهذا فأسلوب المكثفات 0.1 مايكرو الموزعة "وسبق الحديث عنه" تجده دوما فى الكروت الإلكترونية و لا يغنى عنه مكثف واحد مهما بلغت قيمته وجودته.

لذا فالمكثف 0.1 مايكرو هذا يجب أن يكون أقرب ما يمكن لطرف الخرج مع الأرضى.
حسنا فهمنا هذا، لماذا هذا الثنائى الموضوع عكس اتجاه التيار؟ هو فعلا لا وظيفة له!!
هذا حماية ضد القصر Short Circuit
أليست هذه العائلة محمية ضده؟ - هى محمية ضد قصر الحمل ولكن ليست محمية ضد قصر المنبع!
وما هذا؟
لو حدث قصر فى دائرة الموحد أو انقطع التيار و حدث تفريغ لمكثف الموحد – فالمشكلة فى المكثفات الموزعة على البوردة والتى قد يكون مجموعها كبير ستقوم بتفريغ شحنتها فى مثبت الجهد فيتلف فورا، لهذا يوضع هذا الثنائى كى يكون التفريغ خلاله لو حدث.
هل يمكن أن أحصل على قيم غير تلك المعطاة أو أعمل منها مثبت متغير الجهد؟
ممكن وهو موضوع المرة القادمة عن شاء الله

استاذ ماجد بارك الله فيك شكرا لك على هذا المجهود الرائع وبصراحة كنت لااعرف لماذا يتم استخدام هذا المكثف اوضحت شكرا لك
استاذ ماجد لو كان عندى منضم 7805 وسلط عليه 12 فولت على دخل المنضم هل يتحمل ؟؟؟ ام تم تحديد فولتية الدخل على المنضم من قبل الشركة المصنعة

أخى
لو أنزلت Data Sheet لهذا المثبت تجد أن كل الوحدات حتى 7818 تتحمل 35 فولت فى الدخول
أما 7824و7827 فتتحمل 40 فولت

المثبت المتغير LM317
كيف نغير جهد الخرج؟
لو عرفنا كيف تعمل الوحدة، نستطيع التلاعب بها. الوحدة ببساطة تثبت الخرج على القيمة المطلوبة!!
كلا هذه الإجابة الخاطئة!
و ما الصواب إذن؟ - الصواب أن الوحدة تثبت الجهد بين طرفى الخرج و العام OUT and Common .
نفس الإجابة فقط تلاعب بالألفاظ!
كلا فالوحدة لا ترى ما هو الخرج وتتعامل مع أطرافها الداخلية ونحن نعتبر أن الخرج هو طرف الخرج بالنسبة للأرضى – و اللعبة أن لا توصل الطرف العام بالأرضى ، فإن تم ذلك برفع الطرف العام عن الأرضى "س" فولت سيكون الخرج هو 5+س بافتراض استخدام 7805 أو ما تريد من القيم المذكورة أى نستخدم 7824 مع زينر 3 فولت مثلا تحصل على 27فولت لشحن البطاريات 24 فولت الحمضية.
لو أخذنا فى الاعتبار أن هذا الطرف يمر فيه تيار فيكفى وضع مقاومة متغيرة لتغيير الخرج كما بالرسم الثالث ولكن للأسف هذا التيار غير ثابت و يعتمد على تيار الحمل مما يسبب تدهور عامل تثبيت الجهد ولذلك يمكن استخدام مثلا الدائرة الرابعة لإضافة 0.6 فولت للخرج أو استخدام بدلا من الثنائى العادى LED لإضافة 1.5 فولت.

لتجنب هذه المشاكل تم تصميم دائرة أخرى سميت 317 وتمت عليها تعديلات هامة أهمها
1- تقليل تيار الرجوع المطلوب إلى أقل قيمة ممكنه
2- جعل تيار الرجوع يمر فى الحمل بدلا من الطرف العام حتى لا يسبب تغيير الجهد
3- بهذا تم إلغاء وظيفة الطرف العام واستخدم بدلا منه طرف سمى الضبط Adjust
4- جعل وظيفة الوحدة تثبيت الجهد بين الخرج و الضبط على 1.2فولت حتى يمكن الحصول على قيم أكثر
نظرا لأن تيار الرجوع أصبح يمر فى الحمل، إذن لابد من وجود حمل أدنى يتم سحبه لضمان عمل القطعة، هذا لا يشكل عبئا فيكفى مجزئ الجهد المطلوب لضبط قيمة الخرج لسحب هذا التيار الضئيل.
شكل 5 يوضح الدائرة وهى بسيطة – فقط مجرد مجزئ جهد ولكن بدلا من الشكل التقليدى "نفكه" إلى مقاومتان واحدة ثابتة والثانية متغيرة
الأولى ثابتة بقيمة 240 أوم وهذه القيمة فقط لتسحب الحد الأدنى من التيار وهى أيضا مضاعفات العدد 1.2 وهو الفولت المثبت بين الخرج والضبط OUT & ADJ لتسهيل الحساب لكن يمكنك استخدام ما تشاء
بفرض القيمة 240 أوم سيكون عليها 1.2 فولت وهو دور القطعة 317 إذن سيمر عبرها تيار = 1.2÷240=5 مللى أمبير
هذا التيار سيمر فى المقاومة المتغيرة P2 مسببا ظهور جهد = 5 مللى × قيمة المقاومة
هذه القيمة تضاف للخرج
لحساب المقاومة نستخدم الطريقة التى علمناها فى أوائل الحساب فمثلا لو أريد 12 فولت سنقول
240 أوم ==== 1.2 فولت
؟ أوم ===== 12 فولت
12 × 240 ÷ 1.2 =2400 أوم هذه القيمة هى مجموع المقاومتين
بما أن لدى 240 أوم إذن نحتاج 2400-240 = 2160 أوم
هل مازالت صعبة؟- إذن بدون P1 ستعطى القطعة 1.2 فولت
240÷1.2=200 أوم لكل فولت
ببساطة لكل فولت تريد إضافته للخرج أضف مقاومة P1 بقيمة 200 أوم

ارجو أن يكون ما سبق حقق الفائدة المطلوبة و ما يلى هو 555 والتى سبق لى وضعها هنا
إن شئتم أعيد وضعها هنا أو يمكن أن أبدا فى محلل النغمات LM567
فى انتظار آرائكم

استاذماجد احيك على هذا الدروس بارك الله فيك وعسى الله ان يجعلها فى ميزان حسناتك
وياريت تعيد وضع 555 نكون من الشاكرين

شكرا أخى سعيد على سرعة الإجابة
هذا هو رابط الشرح السابق للمؤقت 555
http://www.qariya.info/vb/showthread.php?t=54725
و فى انتظار باقى الآراء