برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

در این پست شما با مداری آشنا میکنیم که می تونید باهاش

سرعت متور های DC  یا جریان مسطقیم رو کنترل کنید.

                         

چیست
PWM مخفف کلمه لاتین pulse width modulation است.در این روش هدف کنترل سرعت موتور با استفاده از دریافت پالس یا سیگنال است.در این روش سرعت موتور در هنگام حرکت را می شود کم یا زیاد کرد.موتورها در اشکال و اندازه و مشخصات مختلفی در بازار یافت می شوند.که به تبع آن درایور مربوط به سرعت آن ها نیز متفاوت می باشد.سرعت دور یا چرخش یک موتور DC وابسته به تغذیه آن می باشد.به طور مثال اگر یک موتوری که بتواند ولتاژ 12 ولت را تحمل کند به تغذیه 12 ولت متصل کنید و سپس ولتاژ تغذیه آنرا تا مقدار 6 ولت پایین بیاورید.سرعت چرخش آن نصف حالتی خواهد بود.،که شما به آن ولتاژ 12 ولت را می دادید.در حالت PWM کنترل موتور به صورت دستی انجام نمی شود.در این حالت شما موتور را به صورت دستی کنترل نمی کنید.بلکه این میانگین ولتاژ های فرستاده شده توسط مدار درایور موتور است که سرعت موتور را کم و زیاد می کند.
هنگامیکه یک فیلم را مشاهد می کنیددر واقع شاهد هزاران عکس ثابت هستید.، که با یک فرکانس بالا آنرا مشاهده می کنید.سرعت پخش شدن عکس ها آنقدر زیاد است که مغز شما فواصل زمانی بین پخش شدن و عدم پخش شدن را نمی تواند تشخیص دهد.
در واقع مغز شما میانگین این عکس ها را مشاهده می کند.در کنترل PWM نیز همین وضعیت وجود دارد.آنقد سرعت روشن و خاموش شدن زیاد است.که شما متوجه آن نمی شوید.هر چه فرکانس کاری بالاتر باشد.موتور سریعتر روشن و خاموش می شود.و در واقع میانگین،چیزی که شما مشاهده می کنید سرعت بیشتر موتور و زمانیکه فرکانس پایین باشد.فواصل زمانی روشن و خاموش شدن موتور کمتر می شود که شما میانگین آنرا با سرعت کمتر موتور مشاهده خواهید کرد.در واقع مانند یک فیلم شما نیز میانگین روشن و خاموش شدن را می بینید.در این حالت مغز شما سرعت این روشن و خاموش را به صورت سرعت کم و زیاد مشاهد خواهید کرد.در زیر دو نمونه عملی و ساده یک مدار کنترل دور موتور با استفاده از پهنای پالس را مشاهده می کنید.

قطعات مورد نیاز برای حالتی که از مسفت استفاده می کنید 

1.1  عدد آی سی 4093 
1.2 عدد پتانسیومتر 100 کیلو اهم 
1.3 عدد خازن 103 
1.4 عدد مقاومت 1 کیلو اهم 
2.5 عدد دیود 1N4148 
1.6 عدد دیود 1N4007 
1.7 عدد ترانزیستور اثر میدان (مسفت)BUZ80 
1.8 عدد موتور DC با رنج دلخواه 5 تا 18 ولت 
9. برد بورد یا برد مسی سوراخدار 
10. سیم تلفنی در صورت استفاده از برد بورد 

 

نقشه مدار به همراه توضیحات 

قبل از هر چیز می بایست بگویم.،دیود موجود در مسفت یک دیو داخلی است.،آنرا به عنوان یک المان مجزا در نظر نگیرید.
آی سی 4093 دارای 4 عدد گیت NAND با ورودی هایی است .،که به صورت اشمیت تریگر عمل می کند.ورودی های آن هم می توانند ولتاز های مثبت و هم ولتاژ های منفی باشند.و میزان ولتاژ های ورودی آن دارای محدوده بیشتری از لحاظ حداقل و حداکثر نسبت به 4011 می باشد.
برای تجسم بهتر عملکرد مدار در کنار نقشه مدار، ساختمان داخلی آی سی 4093 را نیز مشاهده می کنید.همانطور که در نقشه مشاهده می کنید تمامی ورودی های آی سی 4093 بجز پایه های 2 و 1 به یکدیگر متصل شده اند.و تمامی این ورودی ها به پایه خروجی 3 که نتیجه ورودی 1 و 2 آی سی 4093 است.به صورت مشترک وصل شده اند.
مقاومت 1 کیلو اهم به همرا پتانسیومتر 100 کیلو اهم و خازن 103 کار تولید پالس را در اولین گیت آی سی 4093 به عهده دارد.این گیت با توجه به سیم بندی مدار گیت های دیگر را نیز تحت تاثیر قرار می دهد.
با پیچاندن پتانسیومتر نیز می توانید سرعت موتور را کم یا زیاد کنید.در واقع با پیچاندن پتانسیومتر مدار RC را که از حاصلضرب مقاومت 1 کیلو اهم به همراه پتانسیومتر 100 کیلو اهم در خازن10 نانو فاراد ایجادمی شود.،را کم و زیاد می کنید.با پیچاندن پتانسیومتر تا انتهای یک سمت سرعت موتور حداکثر و با پیچاندن پتانسیومتر تا انتهای سمت دیگر سرعت آن حداقل می شود تا اینکه به صفر می رسد.البته با وجود مقاومت 1 کیلو اهم در مدار حتی اگر با پیچاندن پتانسیو متر مقاومت ایجاد شده را به صفر برسانید.مقاومتی که در پایه 2 موجود است به مقدار حداقل یک کیلواهم خواهد رسید.مقدار فرکانس پالس مربعی ایجاد شده در پایه 1و 2 از حاصلضرب مجموع مقاومت یک کیلو اهم و پتانسیومتر 100 کیلو اهم در خازن 10 نانو فاراد بدست می اید که این حاصلضرب را در دو حالت برای شما حساب می کنم.البته حالت های زیادی در اثر پیچاندن پتانسیومتر و تغییر مقاومت کل مجموع بدست می آید.که شما نیز به راحتی می توانید این حالت ها را محاسبه کنید.
حالتی را در نظر بگیرید.که پتانسیومتر مقاومت 100 کیلو اهم را داشته باشد.در این حالت مجموع دو مقاومت 101 کیلو اهم می شود.که حاصلضرب مقاومت 101 کیلو اهمی در خازن 10 نانو فارادی معادل 10 به توان،منفی 3 می شود.برای بدست آوردن فرکانس بایست این حاصلضرب را برعکس کنید که نتیجه معادل یک کیلو هرتز خواهد شد.در حالتی که پتانسیومتر مقدار 0 را داشته باشد.فرکانس کاری مدار از حاصلضرب،مقاومت 1 کیلو اهم در خازن 10 نانو فاراد بدست می آید.که این مقدار معادل 100 کیلو هرتز می شود.به یاد داشته باشید.که کیلو معادل 1000 و نانو معادل 10 به توان،منفی 9 می باشد.
با تعویض جای دیود های متصل به پایه های پتانسیومتر می توانید جهت حداکثر و حداقل شدن سرعت را با انتهای پتانسیومتر تنظیم کنید.یعنی اینکه در چه سمت که پتانسیومتر را می پیچانید سرعت زیاد یا کم شود.این دیودها همچنین مکان ورود پالس های مثبت و منفی از پایه 3 نیز می باشند.
تمامی خروجی های 4 ، 10 و 11 از آی سی 4093 به یکدیگر مشترک شده.و به گیت مسفت BUZ80 متصل می شوند.زمانیکه در مسفت ولتاژ در گیت از ولتاژ آستانه هدایت که در اینجا Vth نام دارد بیشتر شود.جریانی از سورس به سمت درین خواهیم داشت.
(در واقع در این وضعیت مسفت روشن می شود.در ترانزیستورهای اثر میدان مسفت درین دارای قطبیت مثبت و سورس دارای قطبیت منفی است.به طوریکه اگر ولتمتر در اختیار داشته باشد.می توانید این پایه های را حتی اگر به اطلاعات مربوط به پایه های ترانزیستورهای اثر میدان دسترسی نداشته باشید براحتی پیدا کنید.ولتمتر را در حالت تست دیود قرار دهید.در ترانزیستورهای اثر میدان این درین است که به سورس راه می دهد.و سورس به درین راه نمی دهد.اگر به این مسفت و سمت نوشته های روی آن نیز دقت کنید.اولین پایه از سمت چپ گیت ،دومین پایه درین و پایه سوم سورس خواهد بود.)
همانطور که در نقشه مشاهده می کنید.،یک سمت موتور به صورت مستقیم به مثبت ولتاژ متصل است.بنابراین موتور برای حرکت احتیاج به زمین دارد.که این زمین،توسط سورس مسفت بر روی درین و از آنجا بر روی یک سمت موتور ایجاد می شود.
در واقع موتور برای حرکت احتیاج به اختلاف پتانسیل دارد.که این اختلاف پتانسیل توسط آی سی 4093 به همراه مسفت BUZ80 در موتور ایجاد می شود.ایجاد این زمین در یک سمت موتور بستگی به فرکانس ایجاد شده در پایه های 1و 2 متاثر از خازن و مقاومت خواهد داشت.که این مسئله را نیز به راحتی با قرار دادن مقادیر متفاوتی از خازن و مقاومت براحتی می توانید تجربه کنید.
در مسفت مقدار جریان ایجاد شده با توجه به رابطه ای که در آن نیز حاکم است به سطح ولتاژ ورودی در گیت کاملا وابسته است.هر چه قدر این ولتاژ بیشتر باشد.شدت جریان ایجاد شده نیز بیشتر خواهد بود.در این وضعیت اگر ولتمتر در اختیار داشته باشد.،و یک سر سیم آنرا به زمین این مدار و سر دیگر آنرا به پایه گیت مسفت متصل کنید.مشاهده می کنید که با پیچاندن پتانسیومتر سطح ولتاژ در این پایه ممکن است.،کم یا زیاد شود.در سمتی که پتانسیومتر را می پیچانید.و میزان ولتاژ دیده شده در ولتمتر شروع به افزایش می کند.،در این وضعیت موتور نیزسرعتش زیاد می شود..همین مطلب را نیز به صورت برعکس می توانید تجربه کنید.در این حالت سرعت موتور رو به کاهش می رود.
برای افزایش جریان، پایه های خروجی 4،10 و 11 با یکدیگر مشترک شده اند.تا برای تقویت جریان به گیت مسفت احتیاجی به تقویت کننده ای مثل ترانزیستور ها نباشد.
در مسفت ها با توجه به کم بودن مقاومت Rds تلفات حرارتی کمتری را نسبت به ترانزیستورهای BJT خواهیم داشت.

                                                                                                 

  


                                         

قطعات مورد نیاز برای حالتیکه از ترانزیستور استفاده می کنید 

1عدد آی سی 4093
1عدد پتانسیومتر 50 کیلو اهم
1عدد مقاومت 1 کیلو اهم
1عدد مقاومت 100 اهم
2عدد ترانزیستورC1815
2عدد دیود 1N4148
1عدد دیود 1N4007
1 عدد خازن 100 نانو فاراد
1 عدد موتور DC بسته به نیاز 5 تا 12 ولت
1 عدد خازن 100 میکرو فاراد
1 عدد خازن 10 نانو فاراد

نقشه مدار به همرا توضیحات 

در این نقشه مانند حالت قبل کار تولید پالس را مقاومت های یک کیلو و پتانسیومتر صد کیلو اهم و خازن 10 نانو فاراد به عهده دارند.پایه 3 نیز مانند حالت قبل به پایه های ورودی 5 و 6 گیت دوم NAND از آی سی 4093 متصل می باشد.و خروجی 4 آی سی 4093 با یک مقاومت 100اهم،به بیس ترانزیستور C1815 متصل است.در این مدار به جای مسفت از ترانزیستورهای BJT استفاده شده است.در این حالت نیز مانند حالت قبل یک سر موتور به مثبت ولتاژ متصل است.وجهت حرکت موتور احتیاج به زمین داریم.،که این زمین در سر دیگر موتور و از طریق دو عدد ترانزیستور موجود در مدار ایجاد می شود.ترانزیستورها همانطور که مشاهده می کنید به صورت دارلینگتون بسته می شوند.دراین حالت مقدار جریان ایجاد شده در کلکتور ترانزیستور جهت حرکت موتور بیشتر می شود.،و همچنین موتور با کو چکترین تحریک بیس ترانزیستور رو شن خواهد شد.اگر ولتمتر در اختیار داشته باشد می توانید نکات جالبی را مشاهده کنید.به طور مثال زمانیکه پتانسیومتر را در یک سمت تا انته می پیچانید.و موتور خاموش می شود.اگر ولتاژ موجود در پایه 3 آی سی 4093 را اندازه بگیرید مقدار آن نزدیک به مقدار مثبت منبع تغذیه است.اگر تغذیه شما به طور مثال 5 ولت باشد.در این حالت،پایه 3 ولتاژ 5 ولت را نشان می دهد.این پایه به پایه های 5 و 6 که هر دو، وردودی های دومین گیت NAND موجود در این آی سی هستند.مطابق نقشه اتصال دارد.بنابراین با توجه به اینکه گیت NAND تنها زمانی خروجی آن صفر می شود که هر دو ورودی آن یک باشد.در این حالت خروجی 4 مقدار صفر را دارد.وترانزیستور همچنان خاموش است.


http://reglator.mihanblog.com/post/15

پروژه کنترل موتور DC

قطعات مورد نیاز
رگولاتور LP2954
IC TC4427
bicolor led
چیدمان شماتیک مدار
IC1
R1,R2
D1,D3
D2,D4
چیدمان واقعی مدار
فیلم حرکت موتور
همچنین ببینید


در این پروژه با یک مدار ساده جهت کنترل موتور های DC آشنا می شوید.
قطعات مورد نیاز
1-یک عدد موتور DC
2-دوعدد مقاومت 100k یا دو عدد مقاومت 10K
3-یک عدد مقاومت 1k
4-دو عدد خازن 1UF
5-یک عدد خازن 10UF
6-دو عدد کلید (PUSH-BOTTOM)
7-یک عدد آیسی TC4424 یا آیسی IC TC4427
8-سیم تلفنی
9-bicolor led(دیود نوری دو رنگ)
10-برد بورد
11-یک عدد خازن 0.1UF
12-چهار عدد دیود 1N5817
13-منبع تغذیه DC
14-رگولاتور LP2954 یا LM7805
رگولاتور LP2954
رگولاتورها در واقع تنظیم کننده های ولتاژ هستند.مثلا اگر به پایه ورودی LP2954 ولتاژ 9 ولت را وارد کنید و پایه وسط آنرا زمین کنید.در پایه خروجی ولتاژ 5 ولت را به صورت کاملا ثابت خواهیم داشت گاهی اوقات رگولاتورها نقش مدار محا فظت کننده را نیز انجام می دهند. در صورت پیدا نکردن این قطعه می توانید .از LM7805 استفاده کنید.مشخصات LM7805 کاملا مشابه LP2954
است.




IC TC4427
در این پروژه از IC TC4427 استفاده شده است این IC از نوع TTL است.ماکزیمم جریان خروجی 1.5 آمپر و رنج ولتاژی که این IC در آن کار می کند 4.5-18 ولت است.
پایه های 1و8 همانطور که ملاحظه می کنید.NC یا NO CONNECT(به چیزی متصل نیستند) هستند.
پایه 2و4 ورودی و پایه 7و5 خروجی است .پایه های 5و7 خروجی مستقیم پایه های 2و4 هستند.این مطلب با شکل یک دیود در زیر شکل مشخص شده است. پایه 3 گراند یا زمین IC است که به قطب منفی منبع تغذیه یا باطری متصل می شود.وپایه 6 تغذیه IC است .که به قطب مثبت منبع تغذیه یا باطری متصل می شود.




bicolor led
ساختار bicolor led یا led های دو رنگ همان led های تک رنگ است با این تفاوت که در ledهای دو رنگ شما دو رنگ مجزا را مشا هده می کنید.ضمننا این led ها سه پایه دارند.
شکلهای زیر هر دو led را نشان می دهد. در حالت تک رنگ دو پایه داریم.که پایه بزرگتر مثبت است .در حالت دو رنگ سه پایه داریم که دو پایه همسان ویک پایه بزرگتر است .بسته به نوع led کاتد مشترک یا آند مشترک این پایه به مثبت یا منفی وصل می شود.led ها عموما با ولتاژی بین 1 تا 3.5 ولت روشن می شوند.

شماتیک داخلی bicolor led



چیدمان شماتیک مدار
به نحوه چیدمان مدار در شکل زیر توجه کنید









IC1
این آیسی از نوع ترانزیستور dual mosfet است.تفاوت آیسی TC4424 با TC4427 در مقدار آمپر خروجی است.TC4424 با 3 آمپر وTC4427 با 1.5 آمپر مشخص می شود.از اتصال مستقیم آیسی به موتور بدون استفاده از دیودهای D1-D2-D3-D4 خودداری کنید.دلایل آن در پارامترهای D1-D3,D2-D4 آورده شده است.دو ورودی این آیسی کاملا از هم مستقل هستند.OUTA نتیجه سیگنال INA وخروجی OUTB نتیجه سیگنال ورودی INB است.


R1,R2
این دو مقاومت به ولتاژ 5 ولت متصل شده اند.و مقادیر آن می تواند بین 10 تا 100 کیلو اهم متغییر باشد.این دو مقاومت به دو پایه ورودی سیگنال متصل شده اند .اگر تنها این ولتاژ ثابت از طریق مقاومتها بر روی ورودی باشد حرکتی در موتور نخواهیم داشت.برای حرکت در موتور می بایست به صورت دستی ولتاژ 0 ولت را به ورودی اعمال کنیم. در این پروژه به صورت دستی و با فشردن کلید های (PUSH BOTTOM) به غیر از ولتاژی که به صورت ثابت از طریق مقاومتهای R1,R2 به ورودی اعمال می شود .ولتاژ 0 ولت نیز به آن اعمال می شود که شما با فشردن کلیدها شاهد حرکت موتور خواهید بود.البته می توانید یک منبع را که تولید کننده پالسهای 0و1 است در ورودی آیسی قرار دهید و عمل ارسال پالسهای 0و1 را به صورت خودکار ونه از طریق دستی اعمال کنید.حتی می توانید مداری بسازید که پالسهای 0و1 را برای شما تولید کند.

D1,D3

هنگامیکه یک موتور بنا به دلایلی مثل سیگنالهای ورودی-نوع بار-و یا اصطحکاک شتاب می گیرد یا خیلی آهسته می چرخد.مقامت مغناطیسی سیم پیچهای موجود در موتور تعغییر می کند.با تعغییر مقاومت سیم پیچها میدان الکتریکی سیم پیچها نیز تعغییر می کند.در این حالت ولتاژی که در موتور القاء می شود ممکن است کمتر یا بیشتر از ولتاژ منبع تغذیه باشد. به نحوه آرایش دیود های D1,D3 توجه کنید.این دیودها با منبع تغذیه به صورت معکوس قرار گرفته اند.زمانیکه ولتاژ ایجاد شده توسط موتور بیشتر از ولتاژ منبع تغذیه باشند مسیر حرکت ولتاژ ازطریق دیودها ایجاد می شود.وآیسی از ولتاژ برگشتی موتور محافظت می شود.

D2,D4

D2,D4 دقیقا عکس D1,D3 عمل می کنند.وآیسی را از افت ولتاژ های بوجود آمده در موتور محافظت
میکنند به نحوه قرارگرفتن D2,D4 در مدار توجه کنید

چیدمان واقعی مدار

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :