وصف الدائرة الالكترونية
سنقوم إن شاء الله على تصميم وشرح دارة إلكترونية تقوم على قيادة الكرسي الكهربائي مستخدمين طريقة عملية وفعالة لتحقيق ذلك باستخدام الترانزستورات ثنائية القطبية .

يمكننا استخدام مجموعات متكاملة لتحقيق هذا الهدف ولكن لتيسير الشرح والفكرة إلى الأخوة لأنه بالنهاية ما بداخل المجموعة المتكاملة عبارة عن تلك الدارة التي سنصممها ومن تلك المجموعات LMD18200-L393D

ويوجد كثير من تلك المجموعات القادرة على قيادة المحركات وفق المطلوب فقط إفتح موقع ALLDATASHEET-DATASHEET CATALOG أو أي موقع وأكتب عند نافذة البحث MOTOR CONTROL وسيعرض لك الموقع كل مجموعة خاصة بقيادة المحركات .

ودارتنا هنا بسيطة وفعالة ومعروفة وهي استخدام جسر ترانزستورات للتحكم بقيادة محرك مستمر ذو قلب مغناطيسي .
لقد اخترت هذا النوع من المحركات مونه متوفر بكثرة وباستطاعات مقبولة لتسيير كرسينا وسعره زهيد مقارنة مع نظرائه من الأنواع الأخرى التي تملك ذات الإستطاعة .

كما تلاحظون فقد قسمنا دارتنا إلى ثلاثة أقسام , وسنقوم على شرح كل قسم على حدى ولكن بداية سنقوم على شرح آلية عمل الكرسي الكهربائي لكي نفهم مانحن بصدد الإقبال عليه.
دعونا بداية نرسم هيكلا مبدئيا للكرسي موضحين عليه بعض النقاط الهامة لتسهل علينا فكرة إنشاء هذا الكرسي وتنفيذه بطريقة فعالة .

كما نرى لقد صورت لكم شكلا مبدئيا للكرسي من أجل توضيح بعض النقاط وهي :
1- تخيلوا معي لو أن المحرك اليميني قد تقدم إلى الأمام أو الخلف فماذا سيحصل , يقوم الكرسي على التحرك إما لجهة اليمين أو لجهة اليسار وذلك مرتبط بالجهة فلو تحرك المحرك اليميني إلى الأمام فبالتأكيد سيقوم الكرسي على
على الإلتفاف إلى جهة اليسار ولو تحرك إلى الخلف فالكرسي سيتحرك إلى الجهة اليمنى والقصد من شرح هذه النقطة هي لمعرفة أي من المفاتيح الموجودة بقبضة التوجيه سنجعلها تقوم على تحديد جهة الدوران إلى اليمين أو اليسار .
وسنعتمد طريقة التحرك إلى الأمام للإتجاه فعند دوران المحرك اليميني إلى الأمام سيقوم المقعد أو الكرسي على الإلتفاف إلى اليسار
وجهة التحرك للأمام تعطي الكرسي دفعا أكبر فيما لو عكسنا الحركة فكما تعلمون الحركة مرتبطة بالوزن ونلاحظ أن السحب أخف من الدفع و الدواليب تحدد تثاقل الجسم إما مع أو ضد مركز الإستناد كما يلي :

فكما نرى أن العجلة أ تقوم على الدوران للأمام وبذلك تقوم على شد الكرسي للأسفل ورد فعل الكرسي ينتج قوة معاكسة للأعلى ومبينة بالشكل تحت اسم الفعل وهو القوة الناتجة عن تحرك الدولاب للأمام ورد الفعل وهو القوة الناتجة عن الكرسي لذلك يحقق الدفع للأمام عزم أقوى متمثلا بتمسك الدولاب بالأرض أكثروكأنما هما ( الدولاب والأرض صديقان حميمان يتعانقان )
ولو جعلنا العجلة ب هي من تحدد جهة الدوران فأكيد أنها سوف لن تستطيع أن تلبي طلب الجالس على الكرسي كفاية وستقوم على الدوران بشكل ثابت أي دوران بمكانها دون تحريك الكرسي فيما لو كانت الأرض تحت الدواليب رملية بعض الشيء أو متوحلة .
2- يجب وضع البطارية بعيدا عن مركز الحركة أي إلى داخل الكرسي حتى لايقوم الكرسي بالتشقلب إذا كان سيسير في طريق مرتفع قليلا عن مستوى الأرض وهي بتلك الطريقة تحقق للكرسي توازن هو بحاجة لها .
3- يجب أن تكون الدواليب أو العجلات خارج نطاق الكرسي بعض الشيء حتى إذا اصطدم الكرسي بشيء تقوم العجلات على إمتصاص الصدمة دون أذى اجسم الكرسي .
4- يجب أن تكون دارة التحكم قريبة من البطارية والمحركات حتى لا تتبدد الإستطاعة بالكابلات .
والآن نأتي إلى تصميم دارتنا وسنبدأ بالقسم المحدد باللون الأحمر من الدارة التالية.

كما تلاحظون حركة التيار بالدارة عند عملها سواء للأمام أو للخلف .
والخطوط الملونة باللون الأحمر تدل على حركة التيار عند الضغط على المفتاح SW2 معلنة بذلك حركة المحرك بإتجاه يمينك أخي القارئ والخطوط باللون الأزرق تحدد جهة دوران معاكسة عند الضغط على المفتاح SW3 .
ولقد بينت لكم كيفية تعلق الترانزستور Q4 بالترانزستور Q2 عند تحريك المحرك وذلك بالخط الملون باللون الأخضر الفاتح ويتعلق الترانزستور Q3 بالترانزستور Q1 حتى يعمل ويسمح للتيار بالمرور وبالتالي يعمل المحرك وصورت ذلك بالخط الملون بالأخضر الغامق
.وسنأتي الآن على تفصيل هذه العملية بشكل أنسب وسنأخذ كل مرحلة على حدى حتى نتمكن من فهم هذه الآلية بشكل أفضل سآخذ أولا الحركة المتمثلة باللون الأحمر .

كما تلاحظون فقد بسطنا الدارة إلى أقرب حد وسنقوم على شرح هذا الجزئ وحساب قيمه وبذلك نكون قد شرحنا دارة التحكم بحركة الكرسي للأمام وللخلف كلها
لأن هذا الجزئ من الدارة مكرر أربع مرات لتحقيق غاية التحكم بالحركة للأمام وللخلف للكرسي .
كما نرى فلقد استخدمنا ترانزستورين واحد من النوع PNP والآخر من النوع NPN وفي ذلك هدف نرجوه حتى نحقق مرادنا من العناصر الإلكترونية .
وكما تعلمون فالترانزسنورات من النوع PNP تعمل عندما نسحب أو نستجر تيار عبر قاعدتها بينما ترانزستورات NPN تعمل عندما نطبق أو ندفع أو نحقن بالتيار إلى قاعدتها .
والأمر هنا كيفي أي أنني يمكنني أن أجعل الترانزستورات من النوع PNP هي القائدة والترانزستورات NPN هي التابعة والعكس صحيح وكما يمكننا أن نجعل جميع الترانزستورات من نوع واحد سواء NPN أو PNP وهذا الأمر عائد للمصمم برمته .
ولكن هنا آثرت أن أستخدم هذه الطريقة كي أوفر وقتا بطباعة اللوحة وجهدا بحساب قيم العناصر ولا يوجد توفير مادي لأن العناصر ستكون بالعدد نفسها وتزيد مقاومتان فقط فيما لو اخترت طريقة النوع الواحد من الترانزستورات بالتصميم .
إذا دارتي هنا عبارة عن قائد وتابع فالترانزستور Q4 هو القائد والترانزستور Q2 هو التابع وهذا الكلام يدل على أنه يوجد ترانزستور يجب أن يوصل بحالة التشغيل الدائم وسأجعله من يتحكم بالتيار المار بالمحرك والآخر يقوم على التحكم بوقت التشغيل .
فعند ضغط المفتاح SW2 ماذا يحدث ؟؟؟؟؟
وقبل الرد على هذا السؤال تعالوا ندرس حالة الدارة عندما لايتم الضغط على أي مفتاح سوى مفتاح التشغيل الرئيسي SW1 .
ففي هذه الوضعية تكون الدارة بوضع الإستعداد لتنفيذ الأوامر ويكون الترانزستور Q2 وهو ذو النوع PNP في حالة الإنحياز الأمامي وفي وضعية التشغيل ولكن لايمر به تيار وسبب ذلك أنه لايستجر تيار عبر قاعدته لأن مجزئ الجهد لم تكتمل دارته ولحدوث ذلك لا بد للمقاومة R5 أن تتصل بالأرضي
وهنا يكمن سر لعبتنا فنحن قمنا على وضع ترانزستور على طريق مجزئ الجهد كي نتحكم بوقت التشغيل وسأصمم الترانزستور Q2 على التحكم بقيمة التيار والترانزستور الآخر على التحكم بوقت التشغيل .
إذا يجب علينا تحديد قيم العناصر من أجل الحصول على تيار يتطابق مع تيار المحرك وسنقوم على إفتراض قيم للمحرك .
سنفترض مثلا أننا نريد أن نضع محرك مساحة زجاج السيارة الأمامي كمحرك يقوم على تحريك الكرسي خاصنا وسنقوم على إعطائه قيمة تيار أعلى من قيمته المصنعية لأنه قد يقوم من يجلس على الكرسي بالسيرعبر طريق منزلق بإتجاه الأعلى وذلك سيرتب على محركنا عزما إضافيا يتمثل بإستهلاك تيار زائد .
ولنقول أن المحرك خاصتنا ذو قيمة جهدية تساوي إلى 12 فولت وقيمة تيارية تساوي إلى 5 أمبير وفي هذه الحالة سأقوم على حساب عناصر الدارة كي تعطي تيار قيمته100/ 5*25= 6.25 أمبير كتعويض عن نقص الجهد الذي سيستهلكة كل من الترانزستورين وكتعويض عن التيار الزائد الذي سيحتاج له المحرك عند الصعود بأي طريق( أو إذا احتاج إلى عزم إضافي ) .
فقيمة الجهد المطبقة على طرفي أي ترانزستور عند العمل هي قرابة 0.6 فولت وبما أنه لدينا ترانزستورين فتصبح عندها القيمة 1.2 فولت .
ولنبدأ بالترانزستور Q2 لنضع بعض القوانين التي ستفيدنا بمعرفة قيم العناصر .
قبل البدء بذلك يجب علينا معرفة المعلومات المصنعية للترانزستورات التي سأقوم على وضعها بالدارة ولقد قمت على إختيار ثلاثة أنواع وخصائصها موضحة بالجدول التالي :

من خلال الجدول نرى أن الترانزستورين من نوعين مختلفين الأول وهو ذو الرقم 2N6388 وكما هو موضح بالجدول نرى أنه من النوع NPN ونرى أنه يوجد حرف D قرب النواع ويدل هذا الحرف على أن الترانزستور مزود بديود داخلي كما هو موضح بالشكل على يمين الجدول وهذا الأمر يهمنا كي لا نضع ديودات في أثناء تصميم اللوحة
ونرى أن قيمة الجهد الأعظمية هي 80V أي أعلى قيمة تيار يتحملها أثناء التشغيل واستدلينا على ذلك ( أثناء التشغيل ) كونهم ( الصانعين ) قد وضعوا حرف O عند الإشارة على الجهد وهي الملونة باللون الأحمر كما يلي VCEO وهي إختصار لكلمة operate وتعني تشغيل والمقصود بهذا الأمر هنا هو إخبارنا أن الترانزستور يتحمل جهدا أعظميا على طرفيه ( المجمع والمشع ) قدره 80V في حالة العمل أو التشغيل ويوجد جهد آخر يتحمله الترانزستور ويسمى بجهد الإنهيار وتلك قيمة تعطى عن أعلى قيمة يتحملها الترانزستور في حال كان متوقف أو في حالة CUTOFF وتبلغ هذه القيمة قيما أعلى من قيمة الجهد عند العمل وتصل إلى عدة ألوف في بعض الترانزستورات .
وبمتابعة قراءة المعلومات المصنعة نرى أن التيار ألأعظمي الذي يتحمله هو 10A وهذا يتناسب كثيرا مع محركنا فمحركنا سيعمل عند تيار قدره 6.25A وبذلك سيكون ترانزستورنا في حال جيدة عند أسوء الظروف .
ونرى أيضا أعلى استطاعة يتحملها الترانزستور وهي هنا أعظمية طالما أشارو إلى أعظمية التيار والجهد ونسبة تضخيمه أو تكبيره للتيار تبلغ 1000 مرة ولايوجد واحدة لنسبة التضخيم لأنها محصلة قسمة تيار الخرج على تيار الدخل وأي قسمة عددين على بعضهما يحملان الواحدة نفسها فإن الناتج لايوجد له واحدة .
ونرى أنه يعمل بتردد أقصاه 20 MHZ ولوتجاوزت قيمة إشارة الدخل تلك القيمة فستحصل بالخرج على إشارة تحمل الكثير الكثير من التشويش فيما لو كانت إشارة صوتية ونحن هنا لانهتم لهذا الأمر لأننا نتعامل مع تيار مستمر وليس متناوب .
وبعد أن أصبحت معلومات الترانزستورين واضحة سنقوم على حساب قيم العناصر الكفيلة بتشغيل الدارة التي بدورها ستشغل المحرك وفق طلبنا .
لمعرفة الجهد الذي سأطبقه على القاعدة بواسطة مجزئ الجهد أستخدم هذا القانون VE=VB+0.7 وأنا هنا أريد أن أستخدم الترانزستور كمفتاح بالنسبة للجهد وكمحدد تيار بالنسبة للتيار .
فأعمد إلى تطبيق كامل قيمة جهد التغذية وهي هنا 12 فولت وبالتعويض للقيم نلاحظ 12=VB+0.7 ومنه VB=11.3V .
ومن أجل حساب التيار الذي سأستجره من قاعدة الترانزستور أستخدم القانون التالي :
IE=(hEF+1)IB حيث hEF : هي نسبة التضخيم للترانزستور .
وبالتعويض يصبح لدينا 6.25= (1000+1 ). IB ومنه IB=0.0062A إذا يجب أن يكون خرج المجزئ يستجر تيار من القاعدة قيمته 0.0062A وبجهد قدره 11.3V بهذا الشكل تصبح المعلومات كلفية لمتابعة تصميم مجزئ الجهد .
وسنحدد مجزئ الجهد الخاص بدارتنا بلون مختلف عن بقية عناصر الدارة كما يلي :

كما نرى فلقد لونا حركة التيار التي سنستجرها عبر المجزئ باللون الأحمر ونلاحظ أنه يأتي عبر خط التغذية فالمشع أو الباعث ومن ثم القاعدة للترانزستور Q2 ومن ثم المقاومة R5 ومن ثم الترانزستور Q4 فالأرضي .
وطبعا المقاومة R4 هي جزء أساسي من المجزئ فهي هنا تمثل مقاومة الحمل بالنسبة للمجزئ ونأتي الآن لحساب قيم مقاومات مجزئ الجهد حتى ننتهي من هذه المرحلة ونبدأ بغيرها .
أولا نضع جهود وتيارات مجزئ الجهد وهي كما يلي:
أولا الترانزستور Q4 سيحجز على طرفيه جهدا قدره 0.6V إذا هل يمكننا إعتبار الترانزستور كمقاومة ونحسب مقاومته وفق قانون أوم طبعا لا لأن الترانزستور ليس مقاومة وهو إنما يحجز جهد على طرفيه فهذا لأنه مكون من ثلاث شرائح نصف ناقله مكونة ديودين متصلين مع بعضهما وتكون كيفية الإتصال فيما بينهما هي من تحدد نوع الترانزستور وبالواقع العملي فالترانزستور لايصنع وفق هذا الأساس وإنما يصنع بطريقة مختلفة تجعله متمتع بخصائص الديود عند مرور جهد به وبخصائص المقاومة عند مرور التيار به في آن واحد ولو كان يعمل على تكبير إشارة صوتية أو متناوبة فإنه يضاف إلى ذلك أنه يتمتع بخصائص المكثف أيضا .
ونحن هنا نتعامل مع تيار مستمر أي سنستفيد من خصائصه كمقاومة وكديود فقط لأنه لايوجد تغيير على قاعدته بالتيار .
ومن القانون التالي نحسب مقاومة الترانزستور الداخلية rtr=0.0026/IC حيث : rtr : هي المقاومة الداخلية للترانزستور و0.0026 ثابت عددي وهي مقدرة بالفولت .
وبالتعويض يصبح لدينا rtr=0.0026/6.25+0.0062=0.000416ohm قيمة المقاومة الداخلية للترانزستور .

إذا يصبح لدينا مجزئ الجهد كما يلي :

وبتطبيق ماسبق على بقية الترانزستورات تصبح لدينا الدارة جاهزة وإليكم القوانين الخاصة بالترانزستورات من النوع NPN حتى تتمنكوا من إيجاد العناصر اللازمة لتشغيلها .
VE=VB+0.7 ويحسب تيار القاعدة من نفس القانون السابق الخاص بحساب تيار القاعدة للترانزستورات من النوع PNP وحساب المقاومة الداخلية للترانزستور أيضا .
ونلاحظ أننا قد وضعنا حاكمتان مغناطيسيتان ذواتا تماسات من النوع DPDT أي ذات تماسات مزدوجة منفصلة ,وقمنا على وصل أول تماس بحيث يوصل المحرك الاول والتماس الثاني يقوم على قصر المحرك الثاني ولقد عمدنا إلى هذا الأمر
لأننا اشترطنا أن يكون المحرك ذو قلب مغناطيسي والمحرك ذو القلب المغناطيسي يقوم بعمل مزدوج أي يتحرك إذا غذي بالكهرباء ويقوم على توليد الكهرباء إذا تحرك والمولدة كما تعلمون إذا قصرت أقطابها تعمد إلى توقيف محورها وذلك بسبب تعاكس التيارات الناشئة داخلها مع جهة الحركة وهذا مايسبب توقفها وبشكل متباطئ وهذا المبدأ مستخدم في المصاعد الكهربائية
إذ أن توقف المصعد بشكل سلس ناتج عن قصر أقطاب أقطاب المحرك بواسطة حاكمة مغناطيسية ( RELAY ) وتوضع الريليه باستطاعة تتناسب واستطاعة المحرك وبما أن محركنا هنا ذو تيار قدره 5 أمبير فيكفي أن نضع حاكمة تتحمل تيار قدره 10 أمبير وهذه الحاكمة متوفرة بكثرة .
وعند قصر أول محرك وعمل الثاني سيقوم الكرسي على الاستدارة حسب الجهة التي نريد ويعمل الكرسي عندها كما تدور الدبابة أو أية آلية تعمل بدواليب من الجنازير ولقد وضعت لكم قيم الترانزستور الذي سيقوم على تشغيل الريليه في الجدول السابق وعليكم حساب المقاومات الكفيلة بتشغيله وقد وضعت أيضا مكثفا على طرفي المحرك ويفيد هذا المكثف بكبت أية إشارات تشوش المذياع إذا كان صاحبنا الذي سيجلس على الكرسي يريد الإستماع له كما وضعت مفتاح on off على طرفي المحرك كتعبير عن تماسات الحاكمة المغناطيسية ( الريليه ) ومن حسن حظنا أن البرنامج يستجيب لهذا الأمر كما لو أنه واقعي فقط قوموا على تشغيل المحرك لأي جهة
وبعد إزالة الضغط على مفاتيح التشغيل إلى الأمام أو الخلف إضغطوا مباشرة على المفتاح الموصل على طرفي المحرك ولاحظوا حركة المحرك كيف تتباطئ بسرعة .
بهذا الشكل إخوتي الأكارم نأتي إلى نهاية هذا الشرح وأترك حساب بقية العناصر عليكم حتى تتمكنوا من تصميم أية دارة بمفردكم .
أرجو أن يكون هذا الشرح كافيا كما أرجو من الأخ اسامة أن يعذرني عن التأخيرالذي حصل ونرحب بكل استفسارات الأخوة الأعضاء عن أي شيء حول الدارة

للحصول على تفاصيل كاملة مع استقبال أستفسار او أضافة تعليق على هذه الدائرة .. تفضل هنا