نظام لقيادة محرك تيار مستمر Dc رخيصة ببطء شديد، وبدقة شديدة

Eng.Mohamad

مدير عام
طاقم الإدارة

هذه الدارة هي وسيلة بسيطة جدا لتشغيل محرك بسرعة بطيئة جدا، وبدقة عالية جدا.فهناك العديد من التطبيقات التي تحتاج لسرعة بطيئة ودقة عالية منها


· تشغيل الساعة الصامتة
· قيادة التلسكوب
· أنظمة تتبع حركة الشمس من اجل استخدامات الطاقة البديلة
· مسار حركة كاميرة الفيديو

ولهذه الدارة عدة فوائد نذكر منها :

· استخدام طاقة أقل بكثير، وأكثر هدوءا / سلاسة من سائر المحركات
· يتم تأمين سرعة المحرك إلى الكريستال، وتبقي "الساعة" دقة الوقت
· سرعة المحرك قابلة للتعديل في خطوات دقيقة بشكل لا يصدق (أجزاء في مليار)
· سرعة المحرك يمكن أن تكون بطيئة جدا
· يمكن للمحرك ان يسترد السرعة التي كان عليها قبل التوقف
· التحكم بالدارة بسيط جدا

الهدف الرئيسي من استخدام هذه الدارة هو امكانية استبدال المحركات الخطوية في تطبيقات دقيقة على مدار الساعة نوع الحركة. وعلى عكس المحرك الخطوي فان الاستجابة لحركة تسارع وتباطؤ المحرك تتحقق بزمن قصير جدا ، (أي بضع درجات أو كسور من الثانية) لذلك كان التركيز الرئيسي على جعل متوسط السرعة مثالية.
وللحفاظ على سرعة متوسطة مثالية، تولد PIC ترددا مرجعيا باستخدام خوارزمية بريسنهام للرياضيات وتتميز هذه الميزة بالقدرة على إجراء أي تردد متوسط مثالي (الذي يحدد سرعة المحرك) من أي قيمة شتال. بل هو أيضا قابل للتعديل في خطوات غرامة بشكل لا يصدق، لذلك يمكن "" توليد ترددات ساعة دقيقة للغاية وتتبع التلسكوب.او الهدف المطلوب
ثم يتم تسجيل سرعة المحرك باستخدام ترميز التربيع المثبتة على مقدمة المحرك.



فائدة كبيرة نجنيها من التشفير تربيع في هذا التطبيق هو أنه لا يمكن أن تخسر اي نبضة من نبضات تعيين موضع المحرك، وذلك حتى لو تعرض المحرك لاي صدمة أو رعشة باتجاه الأمام أو الخلف وذلك لان النظام سوف يعمل على تعويض التقصير للحاق بالعدد المطلوب لتحقيق الكمال لمتوسط سرعة المحرك.
وذلك باستعمال التردد المرجعي للعد إلى الأمام حيث يتم مقارنة هذا العد باستمرار إلى موضع المحرك، وإذا كان المحرك متخلف عن المرجع يتم زيادة النبضات


يعمل النظام بشكل جيد للغاية! فالنظام الرقمي المستخدم لتسجيل إشارة والموقف الحركي يحافظ على متوسط سرعة مثالية وبالمثل فإنه يمكن أن يكون أفضل من المحركات الخطوية . ، ويتم احتساب أي خطأ على المدى القصير نتيجة الإفراط في القيادة وسيتم تصحيحها بشكل صحيح بعد الانتهاء من خطأ.

الخوارزمية بلغة C

يتم التعامل مع كل شيء لحركية الحركة في مقاطعة الموقت. وهذا يجعله من السهل جدا للاستخدام، وضعت للتو المقاطعة في رمز الموافقة المسبقة بلغة C وتعيين رقم واحد إلى السرعة التي تريدها، ثم سيتم تشغيل المحرك تلقائيا
يحتوي الملف المضغوط المرفق على شفرة المصدر التي تم اختبارها بالكامل، وملف هيكس ل PIC16F628A، ورسومات بيانية تخطيطية، إلخ.

تحميل ملف DCmotor_xtal.ZIP

إعداد الاختبار
في المثال التالي تم استخدام محرك 12V من مشغل CD او DVD. وهو مكون بالأصل من بكرة صغيرة وحزام وكان يستخدم لحركة الانزلاق نحو الداخل والخارج. هذه المحركات ذات جهد 12V تستخدم RPM، وهو خيار جيد لهذا التطبيق. 12v

اختبار المحرك.
تم تشغيل المحرك بجهد 5V منظم وعملت الدارة بشكل جيد، وكان كفاءة الطاقة جيدة جدا باستهلاك تيار حوالي 100mA فقط بدون أي حمولة. وكانت الخطوة التالية لربط الترانزستور قيادة وتشغيل PWM إلى المحرك للسيطرة على سرعته ...
موتور PWM في 5V و PWM مختلفة واجب٪؛
5v PWM 40%, RPM = 434
5v PWM 60%, RPM = 786
5v PWM 80%, RPM = 1138
5v PWM 100%, RPM = 1460

تم ا اختبار سرعة المماطلة للمحرك. المحرك لن يعمل بسرعة أبطأ من حوالي 70 دورة في الدقيقة.


المشفر.
يتوفر محركات DC مع ترميز التربيع بالأسواق ، مثل هذه في الصورة ادناه.



ولكن عوضآ عن ذلك سوف نلجأ لعملية تصنيع مشفروذلك من اجل إضافة التشفير إلى أي محرك،
وبامكتننا الحصول على شريحة التشفير ذات 36 فتحة من ماوس مايكروسوفت القديم،.
واشارة التشفير بسيطة للغاية و هي مجرد ليد ايعمل بالأشعة تحت الحمراء يوضع امامه قرص مشقوق نت اطرافه ، ويوضع امام القرص من الوجه الاخر ثنائي يعمل بالاشعة تحت الحمراء




ويتم لصق مستقبل إشارة التشفير والتي هي عبارة عن مستقبل اشعة تحت الحمراء إلى المحرك بواسطة سائل من الغراء ، ونتاكد من أنه كان في المكان الصحيح (نفس كيف كان في الماوس).
يتم تشغيل الفتحات والبالغ عددها 36 واثنين من أجهزة الاستشعار الضوئي في وضع "التربيع"، لذلك يعطي مجموع النبضات من 144 في الدورة (36 * 4).
نحتاج فقط 3 مقاومات لتوصيل حساس التشفير لpic ، مقاومة 1K من اجل مصباح الاشعة تحت الحمراء، ومقاومتين انحياز من اجل االثنائي الضوئي (مستقبل الاشعة نحت الحمراء).
نستخدم تريمبوتس 20K من اجل مفاومات الانحياز، لأن هذا يجعل من السهل ضبط الانحياز لإعطاء دقة 50:50


في الشكل أعلاه يمكنك أن ترى مدى نطاق موجة التشفير من أحد أجهزة الاستشعار الضوئي التشفير (أسفل باللون الأزرق)، وكيف يرى مدخل شميدت ل pic تلك الاشارة (أعلى باللون الأصفر).من الشكل نلاحظ ان المحرك يدور أكثر من 4 دورات في الثانية، في هذه السرعة ستبدوالموجة الضوئية وكأنها جيبه. اما عند سرعة أبطأ ستبدو الموجة الضوئية أكثر "رقمية


يظهرالشكل أعلاه زوج من مداخل التشفير وهي ليست مثالية تماما من حيث الدقة 50:50 أو المرحلة، ولكن هذا هو موافق تماما لمثل هذا الاستشعارولكنها رخيصة:)


التحكم الالكتروني بالمحرك.
كما ذكرنا أن هذا المحرك يحتاج فقط لتيار 200mA وقد تم استخدام الترانزستور BC337 الذي يتحمل تيار يصل ل 500mA مستمر و 1 A نبضي. و ان الخرج الرقمي ل PIC PWM يتحكم بقاعدة الترانزستور من خلال المقاومة 560 Ω بسيطة. اذا اخترنا محرك أكبر من ذلك فيمكنك استخدام ترانزستور نين أكبر أو أفضل من ذلك،

الجزء الآخر الوحيد المطلوب كان دايود EMF الخلفي عبر المحرك، وفي مثالنا هذا تم استخدام الدايود 1N4148 الصغير نسبيا لأن المحرك المستخدم صغير جدا <200mA.


اما اذا اردنا استخدام محرك أكبر <1A فعند ذلك سنحتاج لدايود شوتكي 1N5819


اما اذا كان المحرك ذو تيار لكبر من (1)أمبير فنستخدم T0-220 حزمة ديود شوتكي (على حد سواء الصمام الثنائي و FET يجب أن يتم تقييم لمتوسط تيار المحرك).


المخطط النظري لدارة محرك تيار مستمر ذو سرعة بطيئة ودقيقة جدا


الشكل أعلاه هو المخطط النظري للدارة التي لا تحتاج الا لعدد بسيط من العناصر.




ملاحظات


ان PIC المستخدم في هذه الدارة يملك خرجين رقميين TAP و TPA واللذان هما قناتا تشفير. يمكنك ربط 'نطاق لهذه النقاط 2 وضبط تريمبوتس للحصول على دورة عمل جيدة وتشفير 50:50


تم استخدام محرك 5v وتمت تغذيته من دارة تنظيم الجهد لديه وتم إضافة مكثف 330uF ومقاومة 10Ω. هذه القطعتين تمنع أي إشارة ضجيج من التدخل في إشارات التشفير، ويمكن أيضا قياس شدة تيار المحرك الحالي بكل سهولة من خلال قياس انخفاض الجهد عبر المقاومة.اما في حال تم تغذية المحرك من وحدة تغذية منفصلة (وخاصة بالنسبة للمحركات الكبيرة!) فقد لا تكون هناك حاجة لاستخدام هذين العنصرين


فيلم


هنا هو فيلم قصير لمحرك DC يدور 0.5 دورة في الثانية الواحدة (30 دورة في الدقيقة) لطيفة وسلسة. :) وتم وضع نقطة من الطلاء الأصفر على القرص حتى تتمكن من رؤية حركة الدوران.


اضغط هنا لمشاهدة الفيديو


 
التعديل الأخير:

Ahmad Altonji

Administrator
طاقم الإدارة
استاذي الكريم
بوركت اناملك لما تقدمه من شروحات جميلة جدا
لكن لدي فكرة ليكون المشروع متكامل
ما هو رأيك بإضافة LCD 16*2 مثلا لمشاهدة عدد دورات المحرك

و بإنتظار افكار باقي اخوتنا الكرام
 

Eng.Mohamad

مدير عام
طاقم الإدارة
استاذي الكريم
بوركت اناملك لما تقدمه من شروحات جميلة جدا
لكن لدي فكرة ليكون المشروع متكامل
ما هو رأيك بإضافة LCD 16*2 مثلا لمشاهدة عدد دورات المحرك

و بإنتظار افكار باقي اخوتنا الكرام
طبعا ممكن اضافة اي شاشة واظهار القراءة المطلوبة والموضوع ماهو الا فكرة قابلة للنقاش ومعرفة اراء الاخوة الاعضاءء وقد تتطور لمشروع اكبر
 

Ahmad Altonji

Administrator
طاقم الإدارة
طبعا ممكن اضافة اي شاشة واظهار القراءة المطلوبة والموضوع ماهو الا فكرة قابلة للنقاش ومعرفة اراء الاخوة الاعضاءء وقد تتطور لمشروع اكبر
جميل جدا
بارك الله بك استاذي
 
أعلى