تأثير التردد على محركات التيار المستمر والتحكم بسرعتها عن طريق اشارات ديجيتال

dc-graph

سأتحدث اليوم عن التحكم بالسرعة للمحرك عن طريق اشارة Digital صادرة من اي متحكم دقيق او اي دارة منطق.

 

سأبدأ بالتعريج على ما يسمى بالقيمة المتوسطة للموجة، حسب تحاليل Fourier فإن لكل موجة قيمة متوسطة تقاس بالتكامل المحدود لهذه الفترة  مقسوم على 2*pi ، و للموجة المربعة تقاس القيمة المتوسطة بنسبة فترة التشغيل الى فترة الاطفاء، مثلاً لو كان لدينا موجة مربعة بقمة مقدارها 5 فولت ، و كانت نسبة التشغيل للإطفاء هي 1:1 او بمعنى آخر كانت الموجة في نصف الفترة 5 فولت و في النصف المتبقي 0 فولت ، فستكون القيمة المتوسطة لهذه الموجة 2.5 volts ! :]

 

تبينهذه الصورة كيفية تغير القيمة المتوسطة للموجة مع نسبة ال HIGH الى ال LOW او بمعنى آخر نسبة ال 1 الى 0 و التي هي نسبة ال 5 فولت الى 0 فولت

 

dc

 

الآن اريد منك ان تتخيل الدارة البسيطة الموضحة في الصورة وهي عبارة عن دارة تحكم بمحرك مع ديود للعزل الحر (free wheeling diode) حيث يعمل المحرك في حال ادخال اشارة لنقطة ال BASE سيقوم الترانزيستور بالعمل لان مقاومة Vce ستنخفض بالتالي سيعمل المحرك.

 

dc22

 

الآن يوجد للعمل 3 حالات :

اولها حالة ال cutt off للترانزيستور و يكون فيها تيار و جهد ال BASE يساوي 0 و لا يعمل فيها المحرك.

 

اما الحالة الثانية فهي حالة ال saturation و يكون فيها تيار الBASE اعلى او يساوي تيار الاشباع ، و في هذه الحالة يعمل المحرك باقصى قدرة ممكنة له.

 

اما الحالة الثالثة فهي محور حديثنا الآن ، لو ادخلنا على الbase تيار مسلوي لنصف تيار الاشباع الكلي ، فإن المحرك سيعمل بنصف القدرة المتاحة لأن علاقة تيار حلقة المحرك يتناسب بعلاقة خطية مع تيار ال BASE.

 

فلو قمنا بتسليط 2.5 فولت على الBASE و كان الجهد الذي ينشىء تيار الاشباع هو 5 فولت فإن المحرك سيعمل بنصف قدرته ببساطة !، الآن ماذا لو قمنا بتسليط موجة مربعة او بعبارة اخرى Pulse Width Modulation ! على هذا الترانزيستور ! بتردد لا يستطيع المحرك ملاحظته ! على ماذا سوف نحصل ؟!!

 

اذا كنت تفكر بأن القيمة المتوسطة للجهد في التعديل النبضي (الموجة المربعة) قد قام بالتحكم بسرعة المحرك فتفكيرك صحيح ! و يمكنك اصدار هذه الموجة المربعة بطرق مختلفة، منها بإستخدام 555 timer او اي متحكم او معالج دقيق (PIC ,Arduino, Raspberry PI). -يبقى اخيراً ملاحظة مهمة جداً عن تأثير التردد على المحرك فهاك اشياء يجب ان تؤخذ في الحسبان، يوضع عادتاً تردد المحرك على 25 KHz و هي اعلى من التردد السمعي للإنسان و ذلك لإخفاء صوت المحرك (جعله فوق سمعي). -زمن اللإطفاء للترانزيستر يساعد على التبريد و بشكل اساسي فيمكن التلاعب بال PWM لتسهيل التبريد.

 

المصدر