آلة كهربائية يحول الطاقة الكهربائية في الطاقة الميكانيكية يسمى المحرك الكهربائي. المحرك الكهربائي الأول والأهم هو جهاز إلكتروستاتيكي بسيط ابتكره الراهب الاسكتلندي أندرو جوردون في أربعينيات القرن الثامن عشر. لكن في عام 1821 ، أظهر مايكل فاراداي تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.
يتم تصنيف المحركات الكهربائية بشكل أساسي إلى فئتين: محركات التيار المتردد و محركات التيار المستمر . مرة أخرى ، يتم تقسيم كل فئة إلى عدة أنواع. العديد من الأحمال مثل الخلاط والمطحنة والمراوح وما إلى ذلك ، الأجهزة المنزلية الأكثر استخدامًا والتي يمكن أن نجد فيها أنواعًا مختلفة من المحركات ويمكن تشغيلها بسرعات مختلفة مع توفير التحكم في السرعة للمحركات. في هذه المقالة ، سنناقش حول أحد الأنواع الرئيسية لمحركات التيار المستمر ، ألا وهو محرك متدرج والتحكم فيه باستخدام الميكروكونترولر.
السائر المحركات
متزامن و محرك DC بدون فرش الذي يحول النبضات الكهربائية إلى حركات ميكانيكية وبالتالي ، يدور تدريجياً بزاوية معينة بين كل خطوة لإكمال دوران كامل يسمى Stepper Motor. تسمى الزاوية بين خطوات دوران المحرك السائر بزاوية السائر للمحرك.
السائر المحركات
يتم تصنيف المحركات السائر إلى نوعين وفقًا لملفها: أحادي القطب السائر المحركات وثنائي القطب السائر المحركات. يتم استخدام محرك السائر أحادي القطب بشكل متكرر في العديد من التطبيقات نظرًا لسهولة التشغيل مقارنة بالمحرك السائر ثنائي القطب. ولكن هناك أنواعًا مختلفة من محركات السائر مثل محرك السائر ذو المغناطيس الدائم ، والمحرك السائر ذو التردد المتغير ، والمحرك السائر الهجين.
التحكم في محرك متدرج
يمكن التحكم في محرك السائر بتقنيات مختلفة ، لكننا هنا نناقش التحكم في محرك السائر باستخدام متحكم Atmega . 89C51 هو متحكم دقيق لـ عائلة متحكم 8051 .
مخطط كتلة للتحكم في السائر
يظهر الرسم التخطيطي للكتلة للتحكم في السائر باستخدام متحكم 8051 في الشكل مع مزود الطاقة ، متحكم ، محرك متدرج وكتل مفاتيح تحكم.
2 طرق لتصميم دائرة التحكم في محرك متدرج
تم تصميم وحدة التحكم في السائر باستخدام 8051 ميكروكنترولر ودائرة التبديل للتحكم في سرعة محرك السائر. يمكن تصميم دائرة مفتاح التحكم باستخدام مفاتيح الترانزستور أو باستخدام محرك متدرج IC مثل ULN2003 بدلاً من الترانزستورات.
1. دائرة التحكم باستخدام وحدة تحكم محرك متدرج IC
يمكن تدوير محرك السائر أحادي القطب عن طريق تنشيط ملفات الجزء الثابت بالتسلسل. إن تسلسل إشارات الجهد هذه المطبقة عبر ملفات المحرك أو الخيوط كافية لقيادة المحرك ، وبالتالي ، لا يلزم وجود دائرة تشغيل للتحكم في اتجاه التيار في ملفات الجزء الثابت.
التحكم في السائر باستخدام IC
يتكون المحرك المتدرج ثنائي الطور من أربعة أسلاك طرفية متصلة بالملفات وسلكان مشتركان متصلان بالطرفين لتكوين مرحلتين. ترتبط النقاط المشتركة ونقاط النهاية للمرحلتين بالأرض أو Vcc ودبابيس متحكم ، على التوالي. لتدوير المحرك ، يجب تنشيط نقاط نهاية المرحلتين. في المقام الأول ، يتم تطبيق الجهد على نقطة النهاية الأولى للمرحلة 1 ، ويتم تطبيق جهد إضافي على نقطة النهاية الأولى للطور 2 ، وهكذا.
يمكن تشغيل محرك السائر في أوضاع مختلفة مثل وضع خطوة محرك الموجة ووضع خطوة القيادة الكاملة ووضع خطوة نصف محرك.
وضع خطوة محرك الموجة
من خلال تكرار التسلسل أعلاه ، يمكن تدوير المحرك في وضع التدوير الموجي إما في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة بناءً على اختيار نقاط النهاية. يوضح الجدول أدناه تسلسل طور الإشارة لوضع خطوة قيادة الموجة.
وضع خطوة محرك الموجة
وضع القيادة الكامل للخطو
يؤدي تنشيط نقطتي النهاية لمراحل مختلفة في وقت واحد إلى وضع خطوة القيادة الكاملة. يوضح الجدول تسلسل طور الإشارة لوضع خطوة القيادة الكاملة.
وضع القيادة الكامل للخطو
وضع نصف محرك خطوة
إن الجمع بين خطوات الموجة وأوضاع التنقل الكامل للقيادة يحقق وضع خطوة نصف محرك. وبالتالي ، في هذا الوضع ، يتم تقسيم زاوية التحرك إلى نصفين. يوضح الجدول تسلسل طور الإشارة لوضع خطوة نصف محرك.
وضع نصف محرك خطوة
بشكل عام ، تعتمد زاوية التحرك على دقة محرك السائر. يتناسب حجم الخطوات واتجاه الدوران بشكل مباشر مع رقم وترتيب تسلسل الإدخال. تعتمد سرعة دوران العمود على تردد تسلسل الإدخال. إن عزم الدوران وعدد المغناطيسات الممغنطة في وقت واحد متناسبان.
يتطلب محرك السائر تيارًا يبلغ 60 مللي أمبير ، لكن الحد الأقصى الحالي لمتحكم Atmega AT89C51 هو 50 مللي أمبير. لذلك ، يتم استخدام وحدة تحكم ذات محرك متدرج لربط محرك السائر بالمتحكم الدقيق لنقل الإشارات.
2. دائرة تبديل التحكم باستخدام الترانزستورات
يمكن توفير مصدر الطاقة للدائرة عن طريق التنحي عن الجهد من 230 فولت إلى 7.5 فولت باستخدام محول تنحي ، ثم تصحيح بواسطة مقوم الجسر مع الثنائيات . يتم تغذية هذا الخرج المعدل إلى مكثف مرشح ، ثم يتم تمريره عبر منظم الجهد. يتم الحصول على الخرج المنظم 5V من منظم الجهد. يتم توصيل دبوس إعادة التعيين بين المكثف والمقاوم.
دائرة التحكم في السائر باستخدام الترانزستور
بشكل عام ، يتكون محرك السائر من أربعة ملفات كما هو موضح في الشكل. لذلك ، لتشغيل المحرك ، يلزم وجود أربع دوائر للسائق. بدلاً من استخدام وحدة التحكم في محرك السائر IC لقيادة المحرك ، يتم توصيل أربعة ترانزستورات كدوائر السائق عند 21 و 22 و 23 و 24 دبابيس من المتحكم الدقيق ، على التوالي.
إذا بدأت الترانزستورات بالتوصيل ، فسيتم إنشاء مجال مغناطيسي حول الملف مما يتسبب في دوران المحرك. تتناسب سرعة محرك السائر طرديًا مع تردد نبض الإدخال. يتم توصيل مذبذب بلوري بالدبابيس 18 و 19 لتوفير تردد ساعة متحكم يبلغ حوالي 11.019 ميجا هرتز.
يمكن حساب وقت تنفيذ أي تعليمات باستخدام الصيغة أدناه
الوقت = ((C * 12)) / f
حيث C = رقم الدورة
و F = التردد البلوري
تم وصف إحدى الدوائر القائمة على التطبيق والتي تستخدم محرك متدرج لتناوب الألواح الشمسية أدناه.
التحكم في محرك متدرج باستخدام متحكم 8051 مبرمج
مشروع الألواح الشمسية لتتبع الشمس يهدف إلى توليد أقصى قدر من الطاقة عن طريق ضبط الألواح الشمسية تلقائيًا. في هذا المشروع ، يتم توصيل محرك متدرج يتم التحكم فيه بواسطة متحكم مبرمج من عائلة 8051 باللوحة الشمسية للحفاظ على وجه الألواح الشمسية دائمًا بشكل عمودي على الشمس.
التحكم في السائر باستخدام متحكم بواسطة Edgefxkits.com
ال متحكم مبرمج يولد نبضات كهربائية متدرجة على فترات منتظمة إلى محرك السائر لتدوير الألواح الشمسية. يتم استخدام برنامج التشغيل IC لقيادة محرك السائر لأن وحدة التحكم غير قادرة على توفير متطلبات الطاقة للمحرك.
يرجى ترك اقتراحاتك وملاحظاتك واستفساراتك عن طريق نشر التعليقات في قسم التعليقات أدناه. سنبذل قصارى جهدنا لمساعدتك تقنيًا فيما يتعلق بهذه المقالة و تطوير المشاريع الكهربائية والإلكترونية باستخدام محرك السائر.
