لماذا هذا التردد العالي ؟

التردد العالي يقابله سرعة الـ Pic في آداءه أكيد.

أخى الكريم
هنا خلط بين الشاحن و مثبت الجهد أو التيار
المثبت يثبت الخرج عند قيمة محددة سواء قابلة للضبط و التغيير أم محددة و غالبا ما لا يصلح كشاحن لكن الشاحن لا يثبت الفولت و لكنه قد يراقب التيار فى بعض الحالات و فى الحالات الأخرى يضع فولت عالى ليمرر تيار فى البطارية و يراقب الفولت عليها

المشكلة هنا أن لدينا بطاريات حامضية و نيكل كامديوم و LI-MH و Li-Ion و كل واحدة لها دورة مختلفة و عندى 3 بطاريات 9 فولت من 3 أنواع مختلفة فكيف تميز النوع من الفولت ولو استخدمت دورة غير صحيحة قد تتلف البطارية وهذا عن تجربة

الميكرو يناسب الشواحن أما بالنسبة لتثبيت الفولت فأهم نقطة أن تحدد زمن استجابة وحدة AD فهى أطولهم زمنا و من ثم تحدد هل زمن الإستجابة يناسب تطبيقك أم لا
حتى الآن وفى أعقد الوحدات و أكثرها تطلبا تستخدم الوحدات الخطية و أقصد هنا PWM مبنى على المكونات الخطية مثل المقارنات و المتكاملات المتخصصة مثل TL494 الخ و غيرها من هذه المتكاملات النبضية و ليست رقمية ولم اجد واحد يعتمد التقنية الرقمية إلا فى نقل البيانات أو الربط مع وحدة حاسب لإرسال حالة الجهاز

دوائر الهبوط المنخفض LDO
من المناقشة السابقة تبين أن الترانزيستور Q1 هو أساس مشكلتنا فهو الذى يتكون عليه هذا الجهد العالى ولا يمكننا تقليله

هنا نشات الفكرة، ماذا لو كان الفرق بين الدخول و الخروج قليلا و مازلنا بحاجة للتثبيت على الأقل لمنع التداخل أو استغلال جهد البطاريات لأقصى ما يمكن؟
حسنا يمكننا إعادة النظر فى نفس الدائرة و نتذكر جملة " يمكننا أن ندفع بالترانزيستور Q4 للتشبع كاملا فيوفر التيار اللازم لقيادة Q3 Q1 بينما نتحكم فقط فى تيار قاعدته وهو أقل بكثير"
حسنا فماذا لو كررنا هذه الميزة فى كل من Q1,Q3 أيضا؟؟

هنا سنجد أننا يمكن أن نقود الترانزيستور Q1 للتشبع الكامل و من ثم يمكننا الإكتفاء بالترانزيستور Q3 أيضا عندما يكون المكبر يتحمل التيار.
و من هنا نرى أنه فى حال الفرق الكبير بين الدخول و الخروج فلا فرق بين التقليدية ووحدات LDO ولكن افضل استخداماتها هو من بطارية مثلا أو على بوردة توصل على لوحة أم حيث يكون الفرق بين الدخول و الخروج محدود و من ثم الفقد أقل ما يمكن و يكون الإستخدام الرئيسى منع التداخل بين الكروت .

هذه صورة تركيب LM2940C وهى 1 أمبير من النوع LDO و يرى الترانزيستور الموصل بين الخرج و الدخل من النوع PNP وهو باللون الأحمر للتوضيح،

ربما اختلف التوصيل عن الشرح السابق قليلا لكن الفكرة لم تتغير و الهدف هو التمكن من إضافة باقى الدوائر اللازمة للحماية.
أيضا هناك المتكاملة LP2950 والتى يصل الفرق 0.6 فولت عند 100 مللى أمبير بل أقل عندما يقل التيار و تسمى ميكرو باور.
هل يمكن تثبيت التيار بهذه المتكاملات؟
أولا هل هناك فرق بين تثبيت التيار و تحديد التيار وهذا موضوعنا القادم بإذن الله.

أهلا بك أخى الكريم
اوافقك فيما ذهبت إليه بالنسبة لفولت البطارية فلو كانت سليمة فإن دفعة من تيار قليل من مصدر جهد عالى سيرفع فى ثوانى جهد البطارية لقرابة 70 إلى 80 % من جهد تشغيلها و من ثم يمكنك تحديد فولت البطارية لكن المشكلة أن نوعها لا يسهل تحديده مالم تكن البطارية مزودة من الداخل بذاكرة لتحدد ذلك لميكرو يقرأها و البعض بالفعل مزود بها لكنها ليست عامة

مثبتات التيار و محددات التيار :
تحديد التيار هو أن لا نتدخل فى أداء الدائرة حتى يصل التيار لقيمة ما يمكن ضبطها أو يسبق تحديدها و عندها فقط نخفض جهد الخرج لمنع زيادة التيار. قانون أوم يحتم أن لا وسيلة سوى تقليل الفولت.
إذن لم الحاجة لذلك، أبسط مثال 7805 لو زاد التيار سيقل الخرج حتى لا تحترق فلو احترقت سيخرج الدخل بكاملة بلا تحكم إلى الحمل متلفا إياه، وهذا عكس عطب المتكاملة، فيكون لتلف جزءأو مكون ما أو أكثر فى دائرتها الداخلية لذا يمكن أن تمنع الخرج كليا طبقا للتعريف التلف الآمن، أما الإحتراق نتيجة إرتفاع شديد فى الحرارة فيسبب "طبخ" المكونات حيث تندمج الشوائب ألتى تضاف أصلا بالحرارة المحكومة للسيليكون أو غيره و عندما تندمج الشوائب لا يصبح هناك سالب أو موجب N, P و تصبح قطعة من المعدن الموصل.

الإستخدام الآخر ولا يقل أهميه، عندما تصمم دائرة أو تصلح دائرة، كثيرا ما يكون أحد الترانزيستورات يقود آخر ولو زاد التيار سيتلف ترانزيستورات قدرة غالية الثمن أو تردد عالى مكلفة الخ
هنا نعلم أن أقصى تيار مثلا 500 مللى فنضبط الخرج على 500 مللى فيعطى المصدر الجهد حتى 500 مللى و هنا يبدأ فولت الخرج فى النزول لمنع زيادة التيار، و عندها نعلم أن هناك مكون ما يسبب هذا، فنستمر فى البحث حتى يتم الإصلاح.
مثال ذلك ما شرحناه فى دائرة زيادة تيار المثبت فى الموضوع الخاص بزيادة التيار قبل السابق.
أيضا كثير من الأجهزة يضع مقاومة صغيرة 0.01 أوم مثلا حتى لا تؤثر على الخرج و يكبر الفولت عليها بمكبر عمليات و يستخدم فى التحكم فى الدائرة.

أما تثبيت التيار فهو أمر مختلف وهو أن الحمل يحتاج مثلا 100 مللى أمبير فنظبط التيار على 100 مللى، وهذا يعنى أن فولت الخرج سيزداد طالما أن التيار المار فى الحمل أقل من 100 مللى، و عندما يصل التيار إلى 100 مللى سيتحمل المثبت أى فرق فى الجهد بين ما يحتاجه الحمل طبقا لقانون أوم و بين جهد المصدر.
لا يخفى هنا أن قانون أوم يحتم أن يكون جهد المصدر عاليا بالقدر الكافى لأن يمرر وحدة تيار أعلى من القيمة المطلوبة ( فى مثالنا السابق100 مللى) حتى يمكن للمتحكم أن يقوم بدوره و إلا فلن يخلق المتحكم تيارا من عنده.
أرجو ملاحظة أنى لم اتحدث عن المقاومة، فالحمل هنا 100 مللى وهذا ما يهم، لو تغيرت مقاومة الحمل لأى سبب سيتغير الفولت ليظل التيار ثابتا و طبيعة الحمل هى التى تحدد هذا فهناك المقاومات الحساسة للضوء و غيرها.
أبسط طريقة أن نضع مقاومة صغيرة فى مسار تيار الحمل و نستغل الفولت عليها فى تثبيت التيار ولكن حتى لا نخوط فى كثير من الحسابات و التصميمات هنا حلا بسيطا وغير مكلف باستخدام 7805

هنا يجب أن نلاحظ أن 7805 هى مثبت فولت ولا تفعل شيئا سوى تثبيت الفولت بين طرفى الخرج و الطرف الأوسط على 5 فولت وهى لا تعلم ماذا بالخارج من دوائر، فكل ما تستشعره هو ما بين طرفى الدخول و الطرف الأوسط (المرجع) وهو لا يجب أن يزيد عن 35 فولت كما يقول الداتا شيت و تمرر ما يكفى من التيار ليصبح ما بين الخرج و المرجع (الطرف الأوسط) 5 فولت. هذا ما لم يزداد التيار المطلوب عن القيمة العظمى المقننه للوحدة حسب عائلتها فالرسم هنا يحدد رقم المتكاملة به حرف L فى الوسط يعنى تيار 100 مللى أمبير كحد أقصى.
مما سبق سنجد أن التيار المار فى الحمل هو ببساطة هذه الفولتات الخمس مقسومة على قيمة المقاومة أى 5 / R1 فقط لا غير.
لو وصلنا حملا يحتاج تيار 50 مللى مثلا و كان على طرفى الحمل 12 فولت مثلا فمن الرسم

1- لا بد من وجود 5 فولت بين طرفى المتكاملة
2- يجب أن يكون الحد الأدنى بين الدخول و الخروج 2.5 فولت متوفر حسب الداتا شيت
إذن مجموع هذه القيم هو 19.5 فولت لتبدأ المتكاملة فى تثبيت التيار و أقل من ذلك لا تعمل ولا تنطبق المعادلة.
ما هو عيب هذه العائلة و لماذا الأفضل استخدام LM317 هذا موضوعنا القادم بإذن الله

المتكاملة LM317 وهل هى أفضل من 7805
لو لاحظنا المعادلة المكتوبة أسفل الرسم السابق لعائلة LM78xx تجد أنها أضافت قيمة للمعادلة التى شرحناها المرة السابقة وهى Io وهو قيمة التيار الأساسى المار من الطرف الأوسط ( الأرض).
فى التوصيل العادى كمثبت جهد، قيمة هذا التيار لا تهم فهى لا تمر فى الحمل لذا لم يهتم كثيرا بقيمتها لكنها تتراوح ما بين 0.5 مللى أمبير إلى 0.8 مللى و تتغير بحسب العائلة، هذا التيار يتأثر بالحرارة أيضا و لذا لم يكن مرحبا بأن تستخدم كمصدر جهد متغير أساسا. و فى تطبيقنا الحالى سيكون هذا هو الحد الأدنى للتيار و الذى قد يسبب خطأ فى النتيجة.

صنعت LM317 أساسا لتعمل مصدر جهد متغير و ليس ثابتا، ولذا روعى فى التصميم أن يكون الخرج أقل ما يمكن 1.2 فولت و تقليل هذا التيار للحد الأدنى 50 ميكرو أمبير و تثبيته بقدر الإمكان و جعل كافة التيارات الأخرى لعود للحمل بدلا من طرف الضبط Adj و من هكذا أصبحت أفضل كمثبت جهد متغير.
نفس الدائرة يمكن استخدامها كمصدر تيار ثابت باستخدام LM317 وهنا سيكون قيمة المقاومة اقل من السابقة

لو أردنا 100 مللى تيار حمل ستكون المقاومة للمتكاملة 7805 = 5 / 0.1 = 50 أوم
و القدرة 5 فولت * 0.1 أمبير = 0.5 وات
بينما ستكون للمتكاملة LM317 1.2 / 0.1 = 12 أوم فقط
و القدرة 1.2 فولت * 0.1 أمبير = 0.12 وات فقط
أيضا بحساب أقل فولت كما بالمعادلة السابقة سنجد أنه لنفس الحمل عليه 12 فولت سيكون
أقل فولت = 12 + 1.2 + 2.5 = 15.7 فولت بالمقارنة بقيمة 19.5 السابقة.
لذا فهى أفضل من عدة نواحى.
للحصول على تيار أكبر يمكن توصيل عدة دوائر على التوازى و ليس توصيل المتكاملات على التوازى للتباين بين خواص كل متكاملة عن زميلتها.

للحصول على فولت أعلى فالمتكاملة TL783 تعطى من 1.2 حتى 125 فولت.

قد نحتاج لتصميم دائرة لتحديد التيار عند قيمة ما لكن التيار أكبر من احتمال هذه المتكاملات مثلا 20 أمبير أو اكثر لتغذية موتورات أو أحمال أخرى. هذا يتطلب وسيلة لقياس التيار فى الحمل وهذا موضوعنا القادم إن شاء الله

وسائل قياس التيار:
سواء الهدف تثبيت التيار أم تحديده فيجب أن نجد وسيلة لقياس أو متابعة هذا التيار و تحويله لصورة مناسبة للتحكم. أشهر الطرق المستخدمة هى الطرق الثلاث التالية:

المقاومة الصغيرة:
سبق أن تحدثنا عن هذه الطريقة فى دائرة زيادة التيار للمتكاملات و فى الموضوع السابق أيضا، ولنجمل هذا الموضوع، توضع مقاومة صغيرة فى مسار التيار ثم تكبير الفولت الناشئ عليها للحد المناسب للدائرة.
ميزة هذه الطريقة سهولتها لكن مشكلتها الرئيسية فى المقاومة.
فى التيارات الصغيرة حتى 10 أمبير أو أكثر قليلا قد لا تبدو المشكلة ملحوظة فيمكنك ايجاد مقاومة 0.01 أوم بقدرة 1 وات أو يمكنك تجميعها من مجموعة على التوازى لكن بزيادة التيار سنحتاج لمقاومة أقل مما يجعل قياسها صعبا و استخدامها إلى حد ما ليس مريحا لتكون الحرارة عليها أثناء عملها.
لو لدينا مثلا موتور يحتاج 40 أمبير، فالمقاومة السابقة ستولد حرارة 40 * 40 * 0.01 = 16 وات وهذا يحتاج لتبريد كثير و تجهيزات فضلا عن عدم سهولة توصيلها بالبوردة.
ما فعلته فى هذه الحالات هو التحايل على المكونات للحصول على ما أريد.
أولا تقليل المقاومة إلى 0.001 أى 1 مللى أوم سيفيد ولن يعوق العمل، فالفولت عليها سيكون :
0.001 * 40 = 40 مللى فولت وهو بتكبيره 100 مرة فقط يصبح 4 فولت تصلح لأى دائرة و الفقد سيصبح 1.6 وات وهو رائع لكن من أين أجد 1 مللى أوم؟؟
إما تستورد لإستخدام القيم المحسوبة أو تلجأ للحيلة ثم الضبط و المعايرة .
السخانات الكهربية و الدفايات و مجففات الشعر و غيرها كثير لها سلك غيار للسخان

كلما زادت القدرة كان ذلك أقضل، فمثلا السخان 1 كيلو وات يمر به حوالى 5 أمبير عند 220 فولت و لذلك فلو وجدنا 5 كيلو وات فهو يستهلك قرابة 23 أمبير
الآن نحن لا نريد له أن يسخن لدرجة الإحمرار لذا سنكتفى بربع أو ثلث هذه القيمة و لتكن 5 أمبير.
الموتور بحاجة إلى 40 أمبير!! حسنا يمكننا دوما استخدام أكثر من سلك معا.
الأن الخدعة الواجب مراعاتها هى
مقاومة السلك وهو ساخن سبعة أمثال أو أكثر مقاومتة وهو بارد إذن لا تقيس السلك بالآفو ثم تحسب المقاومة بالقانون و تكتب هنا لماذا لا تتطابق؟!!!!! السبب أنك تقيس وهى جزء من ثمانية أجزاء من قيمة تشغيلها
حسنا لا تقيس أيضا ثم تضرب فى 8 وتقول لماذا ، هذه نسب تتباين بحسب التركيب فالسلك سبيكة نيكل كروم و تباين النسب يسبب تباين كل ما يلى ذلك من خواص
الحل البسيط قيس المقاومة بالآفو وهذه هى القيمة التى سنستخدمها و تذكر أننى قلت سنمرر ثلث التيار أو ربعه لكى لا يسخن.
حسنا قسنا السلك 5 كيلو وات ووجدناه 1 أوم أو 2 أو حتى نصف أوم
لا بأس، نقيس طوله الآن و بالقسمة نعلم كم مللى أوم لكل 10 سم
فى المثال السابق باستخدام سخان 5 كيلو و قدرنا أن نمرر به فقط 5 أمبير سنحتاج 8 أسلاك متوازية لتمرر 40 أمبير و كل سلك منها 8 مللى أوم
لو حسبت مما سبق أن 2 سم مثلا تكفى 1 مللى أوم فالطول 16 سم تكفى 8 مللى أوم و ثمانية أسلاك منها مضفورة توفر لك 1 مللى أوم و تثبت باستخدام روزيته تثبيت ذات قطر مناسب

هنا الدقة ليست ضرورة فستحتاج مكبر عمليات سواء استخدمت مقاومات دقيقة أو هذه الطريقة ففى هذه الطريقة كل شيئ يمكن علاجه باستخدام كسب أكبر قليلا من المطلوب مع مقاومة متغيرة لضبط الكسب ليوفر مع المقاومة الفولت المناسب للتحكم.
هذه الطريقة تصلح مع التيار المستمر و المتردد و أيضا لترددات مختلفة بفتراض تقويم الخرج بعد التكبير.
محول التيار موضوعنا القادم إن شاء الله