صناعة محرك سيرفو خطوة بخطوة

zamalkawi

عضو جديد
إنضم
9 سبتمبر 2009
المشاركات
2,434
مجموع الإعجابات
88
النقاط
0
السلام عليكم

أولا عنوان الموضوع قد يكون خادعا بعض الشيء، فقد يظن من يقرأ عنوان الموضوع أنه سيجد بداخله شرحا مفصلا خطوة بخطوة لكيفية صناعة السيرفو موتور
في الواقع ليس هذا هو محتوى الموضوع
محتوى الموضوع هو حرفيا عنوان الموضوع
وعنوان الموضوع هو

صناعة محرك سيرفو خطوة بخطوة

فماذا أقصد بهذا؟
القصد هو أنني أنوي بإذن الله صناعة محرك سيرفو، ولكني لم أبدأ بعد، وقررت أن تكون البداية هذا الأسبوع بإذن الله

وفكرت في أن أشارككم في ما أقوم به خطوة بخطوة، وبالتالي هذا الموضوع قد يستمر لعدة أشهر، فأنا سأعمل فقط في أوقات الفراغ، وكل فترة أضيف تقريرا قصيرا عما قمت به، وكيف قمت به، وما هي النتائج التي وصلت إليها

وأتمنى أن أجد منكم تفاعلا، مثل نقد للخطوات، أو اقتراح للتحسين، أو أفكار لإضافات، أو اقتراحات لحلول المشاكل، وبالتالي نكون قد حققنا استفادة متبادلة من هذا الموضوع

المشاركة التالية بإذن الله ستكون مقدمة نظرية، نتفق فيها على بعض التعريفات والمفاهيم، وبعدها أبدأ في عرض الجانب العملي إن شاء الله

في انتظار تفاعلكم، وأتمنى ألا يكون التفاعل في صورة مشاركات اجتماعية لا فائدة منها مثل عبارات الشكر والمديح والثناء، فمن يرى أنه استفاد أو قد يستفيد من الموضوع ليس عليه وضع عبارة شكر، وإنما يكفي دعاؤه لي وللمشاركين الآخرين بظهر الغيب

لذا أرجو أن تكون كل المشاركات بناءة، مثل أن تحتوي المشاركة على اقتراح أو تصحيح لمفهوم أو نقد بناء أو أفكار إلى آخره

وإلى اللقاء في المشاركة القادمة بإذن الله

أرجو عدم وضع اى عبارات شكر او دعاء كرد على الموضوع والاكتفاء فقط بالردود التى تخص الموضوع من مناقشات وغيرها
فدعوة بظهر الغيب تكفينى

والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته
 
التعديل الأخير بواسطة المشرف:

مواضيع مماثلة

zamalkawi

عضو جديد
إنضم
9 سبتمبر 2009
المشاركات
2,434
مجموع الإعجابات
88
النقاط
0
والآن نأتي إلى التعريفات والمفاهيم

مصطلح محرك سرفو servo motor يطلق على عدة أشياء، ولكن ما أقصده هنا هو المحرك الكهربي الذي يمكن التحكم في موضعه أو سرعته أو عزمه، ونجده في ماكينات الإنتاج (مثلا في محاور ماكينات التفريز والخراطة السي إن سي) أو في الروبوتات الصناعية وغيرهم

يظن البعض أن المحرك السرفو هو نوع معين من المحركات، ولكن هذا ليس دقيقا تماما
فالمحرك السرفو هو أي محرك كهربي يتم قياس متغيرات الحالة له، ليتم بهذا القياس غلق حلقة التحكم، وبالتالي يتم التحكم في أحد متغيرات الحالة state variables
متغيرات الحالة في المحرك السيرفو هي الموضع والسرعة والعجلة (التسارع) والعزم
ليس بالضرورة أن يتم قياس كل تلك المتغيرات، ولكن أحيانا يكفي قياس أحد هذه المتغيرات أو بعضها من أجل التحكم. واختيار المتغير(ات) التي يتم قياسها يعتمد بالطبع على خوارزم التحكم control algoritm المزمع تنفيذه والأداء الديناميكي المطلوب
من هذا التعريف يتضح أن أي محرك يتم التحكم فيه من خلال حلقة تحكم مغلقة closed control loop هو محرك سرفو
رغم هذا، توجد أنواع من المحركات مفضلة أكثر من غيرها لعمل نظام سرفو، وربما أشهر هذه الأنواع هي
- محرك التيار المستمر التقليدي ذو الفحمات brushed dc motor
- محرك التيار المستمر بدون فحمات brushless dc motor
- المحرك المتزامن ثلاثي الطور three-phase synchronous motor

في هذا المشروع سأقصر العمل على محرك التيار المستمر ذو الفحمات (المرحلة الأولى) وعلى المحرك المتزامن ثلاثي الطور (المرحلة الثانية)
محرك التيار المستمر ذو الفحمات يتميز بسهولة التحكم الكهربي فيه، ويتميز بسهولة فهمه وسهولة نمذجته، لذا سأبدأ به بإذن الله
بينما الدوائر المطلوبة للتحكم في المحرك المتزامن أصعب، وتحتاج إلى فهم أعمق، ولذا أجلته للمرحلة الثانية بإذن الله

التحكم في المحركات السرفو كان يتم قديما باستخدام قديما باستخدام المتحكمات التناظرية (أنالوج) حيث كان يتم تكوين جهاز التحكم من عناصر الإلكترونيات التناظرية كالمقاومات والمكثفات والمضخمات، ويتم ضبط بارمترات التحكم عن طريق تغيير قيم هذه المكونات، كتغيير قيم المقاومات مثلا
ولكن هذا قد أصبح الآن تاريخا، ولم يعد يستعمل في محركات السرفو
الآن يتم تنفيذ التحكم باستعمال المعالجات الدقيقة microprocessors لبرمجة وتنفيذ خوارزمات التحكم

جهاز التحكم في حد ذاته لا يمكنه تشغيل الموتور، فهو يصدر فقط إشارات تحكم control signals، وهذه الإشارات تكون عادة إشارات كهربية ضعيفة غير قادرة على تشغيل المحرك. هذه الإشارت يتم من خلالها التحكم في مجموعة من إلكترونيات القوى power electronics، وتسمى هذه المجموعة مرحلة القدرة power stage. عن طريق إشارات التحكم تقوم إلكترونيات القوى بفتح أو غلق بواباتها لتسمح بمرور التيار أو تمنعه بنمط معين، فيدور الموتور كما نريد

ذكرت أن غلق حلقة التحكم يتطلب قياس أحد أو بعض متغيرات الحالة، وربما يكون أهم متغير حالة يتم قياسه هو الموضع، أو زاوية الدوران، خاصة إذا كان الهدف من المحرك هو التحكم في الموضع
وإذا تحدثنا عن قياس الزاوية فنحن نتحدث عن إنكودر دوار rotary encoder إذ لا يوجد جهاز آخر ينافس هذا الجهاز الرائع لقياس زاوية دوران الموتور. توجد أجزة أخرى لقياس زاوية الدوران ربما أشهرها هو الريزولفر resolver ولكن الإنكودر بوجه عام أفضل وأدق
والإنكودر ليس نوعا واحدا ولكن توجد عدة أنواع، ربما أتناولها لاحقا

من هنا يمكن تلخيص مكونات نظام السرفو في الأربعة أنظمة التالية:
- محرك كهربي
- معالج دقيق لتلقي قياسات متغير(ات) الحالة، وإجراء خوارزم التحكم، وإصدرا إشارات التحكم
- مرحلة القدرة وهي إلكترونيات القوى التي تتلقى إشارات التحكم وعلى أساسها تمرر التيار للمحرك
- أجهزة القياس، وأهمها هو الإنكودر لقياس الموضوع

بهذا أكون قد أنهيت الجزء النظري والتعريفات، وفي المشاركة القادمة بإذن الله سأبدا بالجوانب العملية للمشروع، وسأعرض بإذن الله خطة العمل، وبداية من المشاركة القادمة سأكون في أمس الحاجة لتعليقاتكم ومشاركاتكم كي أستفيد بآرائكم في تنفيذ المشروع

وإلى اللقاء في المشاركة القادمة إن شاء الله
 

zamalkawi

عضو جديد
إنضم
9 سبتمبر 2009
المشاركات
2,434
مجموع الإعجابات
88
النقاط
0
السلام عليكم
في المشاركات السابقة وضحت الفكرة العامة للمشروع، ووضعت تصوري للسرفو موتور الذي أنوي صنعه بإذن الله
في هذه المشاركة أبدأ النواحي العملية
بدءا من هذه المشاركة سأحتاج تفاعلكم معي بحيث نحقق الاستفادة المتبادلة
سأبدأ في هذه المشاركة بطرح المكونات التي أملكها وتلك التي أحتاجها ولم أحصل عليها بعد
بعدها سأبدأ في الحديث عن الخطوات التنفيذية في المشاركة القادمة بإذن الله

والآن بسم الله نبدأ

ذكرت سابقا أن نظام السرفو موتور يتكون من أربعة أشياء، هي الموتور والمعالج الدقيق ومرحلة القدرة وجهاز القياس (الإنكودر)
بالطبع هذه هي المكونات الأساسية، ولكن توجد مكونات ثانوية أخرى مطلوبة، مثل الأجزاء الميكانيكية ومكونات الدوائر الإلكترونية، وبعض المفاتيح وخلافه

ما أمتلكه الآن بالفعل هو الآتي
- المحرك الكهربي، وهو محرك تيار مستمر ذو فحمات ومغناطيس دائم. توجد أنواع من محركات التيار المستمر لا تعمل بمغناطيس دائم، وإنما بمغناطيس كهربي، ولكني أظن والله أعلم أن المحرك ذو المغناطيس الدائم أنسب
المحرك الذي أمتلكه صغير من شركة بولر Buehler وموديله هو 1.13.044.235 ومواصفاته تجدونها في هذا الرابط
رابط المحرك لا يعمل، حيث يتم تغيير أحد الكلمات في الرابط تلقائيا، ولا أعرف ما السبب
من مميزات هذا المحرك أنه صغير وبالتالي يحتاج مرحلة قدرة صغيرة (ورخيصة!) مما يساعدني على إجراء التجارب بسهولة
الميزة الأخرى في هذا المحرك هي أن عامود الدوران الخاص به يمتد من الأمام ومن الخلف، وهذه ميزة كبيرة، لأنها تجعل تركيب الإنكودر من الخلف سهل للغاية

- الأجزاء الميكانيكية:
جعل موتور يدور بدون حمل، والتحكم فيه أمر سهل نسبيا، ولكن في الماكينات الحقيقية يوجد حمل ميكانيكي على الموتور. كذلك، يحتاج الموتور إلى بعض الأجزاء الميكانيكية من أجل تثبيت الإنكودر فيه وكذلك من أجل تثبيت الموتور للقاعدة
من أجل ذلك قمت بتصميم وتصنيع الأجزاء الميكانيكية اللازمة للتثبيت، وكذلك لإيجاد حمل ميكانيكي على الموتور
في المرفق تجدون صورة لتصميم المجمع الميكانيكي الذي صنعته
http://www.arab-eng.org/vb/uploaded2009/433548_11304418745.jpg
الثقوب في القرص الكبير الهدف منها إضافة أوزان لزيادة أو تقليل الحمل الميكانيكي
هذه الأجزاء تم تصنيعها بالفعل وموجودة في الحقيقة، ولكن لازلت أريد عمل بعض الإضافات عليها، مش التأثير عليها بقوة احتكاك، وإضافة بعض العناصر المرنة فيها

- الإنكودر: لدي إنكودر من شركة هايدنهاين موديله هو ROD426-1000 وهو إنكودر يصدر 1000 نبضة مربعة في اللفة
أستغل هذه الفرصة، وأقول أن هناك عدة أنواع من إشارات الإنكودر، وكذلك عدة أنواع من إشارات الاتصال بالإنكودر (لاحظ الفرق، إشارة الإنكودر، وإشارة الاتصال بالإنكودر!!)
يوجد نوعين شهيرين من إشارات الإنكودر (ويوجد غيرهما أيضا) وهما النبضات المربعة، وعادة تكون متوافقة مع الإشارة TTL وهذا يعني 5 فولت تعني واحد و0 فولت تعني صفر
النوع الثاني هو 1Vss وفيه تكون النبضة عبارة عن إشارة جيبية sinusoidal سعتها 1 فولت. ويتميز هذا النوع بدقته العالية جدا، إذ أن النبضة الواحدة يمكن التعامل معها كإشارة تناظرية ومن ثم تحويلها إلى إشارة رقمية، مما يضاعف الدقة بدرجة قد تتجاوز الألف مرة. المشكلة أن التعامل مع هذه الإشارة أعقد بعض الشيء من التعامل مع الإشارة المربعة
في هذا المشروع سأبدأ بالإشارة المربعة، وفي المرحلة الثانية سأحاول الحصول على إنكودر من النوع الثاني واستعماله
أما بخصوص إشارات الاتصال بالإنكودر، فأحيانا تكون إشارة الاتصال هي نفسها إشارة الإنكودر، ويتم نقلها إلى الدرايف drive (وكلمة درايف تشمل المعالج الدقيق والإلكترونيات الملحقة به، بالإضافة لمرحلة القدرة) ولكن المشكلة هنا أنه قد يحدث تشوه للإشارات إذا كانت المسافات طويلة أو كانت هناك مصادر ضجيج
وفي أحيان أخرى يستعمل بروتوكول اتصال خاص لنقل الإشارات، وأشهر هذه البروتوكولات هو EnDAT و Hyperface
في هذا المشروع في مرحلتيه الأولى والثانية لا أنوي استعمال أي بروتوكول للتخاطب مع الإنكودر، أي تكون إشارة الاتصال هي نفسها إشارة القياس
ولكن في المرحلة الثالثة من المشروع سأحاول أن أضيف بعض بروتوكولات الاتصال
والمرحلة الثالثة للمشروع هي مرحلة الإعداد للوصول لمنتج تجاري قابل للطرح في السوق بإذن الله

- المعالج الدقيق
المعالج الدقيق كما نعلم هو وحدة تقوم بإجراء العمليات الرياضية والمنطقية على الأعداد الثنائية الموجودة في سجلاته. ولكن المعالج الدقيق وحده لا يمكن الاستفادة به إلا عن طريق ربطه بوحدات خارجية، لإدخال وإخراج إشارات وبيانات، وللتخزين والذاكرة
وحيث أنني لست متمكنا من الإلكترونيات، ففضلت أن أستعمل متحكم دقيق مايكروكنترولر microcontroller بدلا من معالج دقيق. والفرق هو أن شريحة المايكروكنترولر يكون مدمجا عليها وحدات أخرى مثل الذاكرة والإدخال والإخراج، بالإضافة للمعالج الدقيق. أي أن المياكروكنترولر عبارة عن معالق دقيق زائد وحدات إضافية، وكل هذه الأشياء مدمجة على شريحة واحدة. ولكن عادة تكون قدرات المعالج الموجود بداخل المايكروكنترولر أقل من المعالجات المنفردة. ولكن بعض المايكروكنترولرز الحديثة لها إمكانيات عالية جدا، تشبه إمكانيات المعالجات التي كانت موجودة منذ 10 أو 15 سنة، وهذا يعني أن لها قدرة عالية جدا
أحيانا تكون العمليات الحسابية في أنظمة التحكم معقدة جدا، فحلقة التحكم تشبه إلى حد كبير الفلاتر المطبقة في معالجة الإشارات. لذا بعض الدرايفز التجارية الاحترافية لا تستعمل معالجات دقيقة عادية، وإنما تستعمل معالجات إشارات رقمية digital signal processor DSP
وهي معالجات مزودة بإمكانيات كبيرة لإجراء العمليات الحسابية بدقة عالية
ولكن التعامل مع هذه المعالجات أصعب من التعامل مع المعالج العادي أو المايكروكنترولر
ولكن في السنوات الأخيرة ظهرت في الأسواق مايكروكنترولرز مزودة بمحرك معالجة إشارات رقمية، ويطلق على هذه المايكروكنترولرز متحكم إشارات رقمية Digital Signal Contriller DSC وبهذا نكون قد جمعنا بين مميزات المايكروكنترولر والدي إس بي والمايكروبروسيسور كل هذا في شريحة واحدة
لهذا السبب اخترت أن أعمل بمايكروكنترولر من هذا النوع، واخترت الشريحة
dsPIC33FJ128MC804
http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en532303
هذه الشريحة بها إمكانيات عالية، وأظن أنها تكفي لهذا المشروع. وقد يقول البعض أنها أكثر بكثير مما قد أحتاجه لهذا المشروع، وهذا قد يكون صحيحا، وتوجد مئات أو آلاف من مشاريع سيرفو موتور قام بها هواة وموجودة على الإنترنت، وتستعمل مايكروكنترولرز أبسط بكثير. ولكني لا أريد أن يكون هذا المشروع مجرد مشروع هواة آخر، وإنما أتمنى أن أصل به لدرجة من الاحترافية بحيث يصبح منتجا تجاريا فيما بعد

وتتميز هذه الشريحة بأنها تقرأ إشارات الإنكودر مباشرة، وبها مدخلين للإنكودر، وهذا يعني أنه يمكن التحكم بموتورين بهذه الشريحة، أو موتور واحد به 2 إنكودر
بالمناسبة، في كثير من الماكينات يكون لكل محور موتور واحد و 2 إنكودر، وسأتحدث عن هذا لاحقا

ولكن لكي يعمل هذا المايكروكنترولر يحتاج إلى دوائر إلكترونية إضافية. وحيث أنني ضعيف في الإلكترونيات قررت أشتري لوحة تطوير development board جاهزة، بحيث لا أضيع وقتا كبيرا في الإلكترونيات، وأركز أكثر في البرمجة والتحكم
لوحة التطوير لم أشترها بعد، ولكني أنوي وضع أمر الشراء اليوم أو غدا على أكثر تقدير بحيث أحصل عليها هذا الأسبوع وأبدأ العمل في عطلة نهاية الأسبوع بإذن الله
ولوحة التطوير التي قررت شراءها تجدونها على هذه الصفحة
http://www.mikroe.com/eng/products/view/430/lv-24-33-v6-development-system/
اللوحة سأشتريها الآن أما المعالج فسأشتريه بعد أسبوعين تقريبا بعد أن أعمل قليلا على اللوحة والتي يأتي معها متحكم دقيق آخر ولكنه غير مناسب للتطبيق
وبالنسبة للبرمجة، قررت استعمال لغة مايكرو سي MikroC
http://www.mikroe.com/eng/products/view/231/mikroc-pro-for-dspic30-33-and-pic24/

- مكونات إلكترونية أخرى
بالطبع سأحتاج بعض المكونات الأخرى مثل كابلات ومقاومات ومكثفات وموصلات وغيرهم، لدي بالفعل بعض الأشياء، والباقي سأشتريه وقت الحاجة، حيث أنه من الصعب تقدير المتطلبات الآن

والآن وقد عرضت ما أمتلك، أنتظر آراءكم. هل يصلح هذا كنقطة بداية؟ هل لديكم آراء أو اقتراحات؟

في المشاركة القادمة بإذن الله سأضع خطوات العمل، والتي أتمنى أن تساعدوني في تعديلها وتنقيحها

وإلى اللقاء في المشاركة القادمة إن شاء الله
 
التعديل الأخير:

zamalkawi

عضو جديد
إنضم
9 سبتمبر 2009
المشاركات
2,434
مجموع الإعجابات
88
النقاط
0
في المشاركة السابقة نسيت أن أذكر مكونا هاما، وهو مرحلة القدرة
أشهر أنواع مرحلة القدر في محركات التيار المستمر هي ما يسمى قنطرة H-bridge
وقد أخذت اسمها هذا بسبب توزيع إلكترونيات القوى فيها على شكل شبيه بحرف H

لدي H-bridge بالفعل وهي عبارة عن متكاملة شهيرة اسمها L298 وهي تصلح كبداية، ولكن الهدف هو صنع قنطرة خاصة بي من عناصرها الأساسية، أو أن أجد دائرة H-bridge أخرى جاهزة بسعر مناسب، وهذا بإذن الله سيكون في خلال المرحلة الأولى
لمزيد من المعلومات عن ال H-bridge
http://en.wikipedia.org/wiki/H_bridge

أما في المرحلة الثانية فإن ال H-bridge لا تصلح، حيث أنوي استعمال محرك متزامن ثلاثي الطور
 
التعديل الأخير:

zamalkawi

عضو جديد
إنضم
9 سبتمبر 2009
المشاركات
2,434
مجموع الإعجابات
88
النقاط
0
السلام عليكم
والآن آتي إلى خطة العمل
وكما ذكرت من قبل سأحتاج إلى مشاركتكم في هذه الجزئية لتقترحوا علي خطوات العمل أو تعدلوا على خطوات العمل التي وضعتها
بعد عرض خطوات العمل سأظل صامتا لن أعرض شيئا جديدا، إلى أن تبدأ الخطوات التنفيذية بالفعل، وسأعرض عليكم ما تم تنفيذه. ولكني بالطبع سأشارك في النقاش لو كان هناك نقاشا

والآن إلى الخطوات


- شراء لوحة التطوير والمايكروكنترولر
كما ذكرت سابقا سأضع أمر الشراء غدا غالبا بإذن الله

- عمل برامج بسيطة بالمايكروكنترولر للتدريب عليه، مثل إنارة ليد أو ما شابه

- تشغيل المحرك بواسطة ال PWM والقنطرة H-bridge
ولمن لا يعرف ما هو ال PWM هو اختصار عبارة pulse width modulation وتعني تعديل عرض النبضة، وهو تكنيك يتبع للتحكم في الفولتية الداخلة للمعدة الكهربية، عن طريق إصدار نبضات بعرض يتم التحكم فيه، وبالتالي يتم التحكم في زمن فتح البوابات في إلكترونيات القوى، وبالتالي يكون الفولت المتوسط متناسبا مع عرض النبضة
ملحوظة: هذه الخطوة لا تشمل حلقة التحكم المغلقة بعد! هذه تأتي في مرحلة لاحقة

- قراءة الإنكودر: عمل دوائر اتصال الإنكودر بالمايكروكنترولر، وكتابة برنامج قراءة الإنكودر، والتأكد من القراءة الصحيحة من خلال ال In Circuit Debugger الموجود في لوحة التطوير
in circuit debugger هو مكون يسمح بقراءة سجلات المايكروكنترولر على الكمبيوتر أثناء تشغيل البرنامج بدون أي برمجة إضافية

- الاتصال ببعض الوحدات الخارجية مثل شاشة العرض LCD وبطاقة التخزين SD-Card والاتصال بالحاسب عبر المنفذ التسلسلي

- تنفيذ خوارزم تحكم تناسبي تكاملي تفاضلي PID بسيط
ورغم أن استعمال خوارزم PID ليس هو هدفي، فأنا أريد استخدام خوارزم تحكم مختلف بعض الشيء (سأعود له لاحقا)، إلا أنه يصلح كبداية لاختبار قدرتي على برمجة خوارزمات التحكم بوجه عام

- تحسين مرحلة القدرة: كما ذكرت في المشاركة السابقة أن هدفي النهائي ليس العمل بالمتكاملة L298 لذا فسأحاول هنا أن أنمي مهارتي في التعامل مع إلكترونيات القوى لبناء مرحلة قدرة أفضل
جدير بالذكر أن هذه الخطوة تشمل إضافة بعض مكونات الحماية للدائرة، والتعامل مع حالة كبح المحرك، وهي أمر لا أظنه شديد السهولة رغم أن كبح (فرملة) المحرك قد يبدو سهلا للوهلة الأولى

- تنفيذ حلقات تحكم متداخلة cascade control loop
هذا هو خوارزم التحكم المستعمل في الدرايفز التجارية، وسأحاول أن أنفذه بصورة احترافية قدر الإمكان
هذه المرحلة تشمل محاولة الوصول لبارامترات التحكم المثلى

- إضافة قارن ميكانيكي مرن flexible mechanical coupling
الهدف من هذا هو اختبار قدرة المتحكم على التحكم في الهياكل المرنة، حيث أن هذه هي الحالة العامة في الماكينات. والمرونة قد تؤدي إلى عدم استقرار النظام في حالة التحكم بالحلقة المغلقة. لذا سيكون هذا تدريبا جيدا على ضبط بارامترات التحكم


>>>>>>>>>>>> نهاية المرحلة الأولى <<<<<<<<<<<<

فما رأيكم في هذه الخطة؟ وهل هي قابلة للتحقيق؟ وهل لديكم أي اقتراحات أو تعديلات؟
بالمناسبة، الخطة لا تشمل الزمن، هي فقط خطوات العمل القادمة بإذن الله
أثناء وبعد تنفيذ كل خطوة سأشارككم في ما فعلت في النتائج التي وصلت لها بإذن الله
 
التعديل الأخير:

zamalkawi

عضو جديد
إنضم
9 سبتمبر 2009
المشاركات
2,434
مجموع الإعجابات
88
النقاط
0
حيث أن رابط مواصفات الموتور لم يعمل، أرفقت ملف الداتا شيت
وموديل الموتور هو 1.13.044.235
 

المرفقات

  • DC-motor-1_13_044_en.pdf
    325.3 KB · المشاهدات: 1,242

maMar

عضو جديد
إنضم
2 ديسمبر 2005
المشاركات
11
مجموع الإعجابات
0
النقاط
0
السلام عليكم
خطة رائعة وأنا أحيك من كل قلبي على هذا الموضوع الرائع.
ولكن هناك سؤال هل يتم التحكم السيرفو كما يتم التحكم بالستبر أى بمعنى أدق؛
هل يتم التحكم عن طريق الStep & Direction ؟
وكيف يتم ربطه بالبارلل بورت.
 

zamalkawi

عضو جديد
إنضم
9 سبتمبر 2009
المشاركات
2,434
مجموع الإعجابات
88
النقاط
0
أشكرك على الاهتمام أخي مامار
المحرك السيرفو يختلف عن الستبر
درايف الستبر كما تعلم يتلقى إشارات stp/dir فيحولها إلى تتابع معين يفتح به البوابات فيدخل التيار للمحرك فيدور خطوة
ومعدل النبضات يعتمد على السرعة، فكلما زادت السرعة زاد معدل النبضات والعكس بالعكس
أما في المحرك السيرفو فالأمر يختلف
فالدرايف يتلقى أوامر الحركة بمعدل زمني ثابت ويعمل على تحقيقها من خلال حلقة التحكم
بمعنى أنه كل فترة زمنية معينة يمكن أن نطلق عليها زمن الدورة (ولتكن 1 ميللي ثانية مثلا) يتلقى الدرايف أمر حركة جديد (بمعنى زاوية جديدة) وبمقارنة قياس الزاوية الفعلية من خلال الإنكودر مع أمر الحركة يتم غلق حلقة التحكم
فالسؤال هو: كيف يتلقى الدرايف أمر الحركة؟؟
من الممكن أن يتلقى الدرايف أمر الحركة من خلال إشارات stp/dir حيث يعد الدرايف عدد النبضات التي تلقاها في زمن الدورة، ويضيفها على أمر الحركة السابق لتصبح أمر الحركة الجديد
توجد درايفز لمحركات سيرفو مجهزة بالفعل لتلقي إشارات خطوة/اتجاه، والميزة هنا أنه يمكن استعمال هذه الدرايفز مع البرامج التي تصدر هذه الإشارات مثل EMC2 و Mach3
ولكن أجهزة السي إن سي الاحترافية مثل زيمنس وهايدنهاين وريكسيروت وبيكهوف لا تدعم إشارات خطوة/اتجاه (على حد علمي) وتستعمل بروتوكولات اتصال احترافية
وأشهر هذه البروتوكولات Sercos و profibus و etherCAT وغيرهم
وقديما كان الاتصال يتم من خلال إشارات أنالوج، ولكن هذا أصبح جزء من الماضي
في هذا المشروع أنوي إضافة خاصية تلقي إشارات خطوة/اتجاه وذلك كي يتسنى لي اختبار الدرايف مع برنامج مثل Mach3، ولكني لن أهتم بهذا الأمر في المرحلة الأولى، وسأكتفي بالتخاطب مع الدرايف من خلال المنفذ التسلسلي
في المرحلة الثالثة بإذن الله (وهي كما سبق أن ذكرت مرحلة الإعداد لتحويل المشروع إلى منتج تجاري) سأحاول أن أوفر أكبر عدد ممكن من بروتوكولات الاتصال الشهيرة، وغالبا ستكون إشارات خطوة/اتجاه أحد البروتوكولات التي سأطبقها
 

maMar

عضو جديد
إنضم
2 ديسمبر 2005
المشاركات
11
مجموع الإعجابات
0
النقاط
0
أعتقد أن مبدأ العمل هذا يشابه الHobby servo على حسب شرحك.
يتم التحكم به بعرض النبضة, ويحتوي على مقارن وقاومة متغيرة مربوطة مع علبة تروس تقوم بتعديل عرض النبضة الداخلية للمقرن لكي تتساوى مع عرض النبضة الداخلة
 

zamalkawi

عضو جديد
إنضم
9 سبتمبر 2009
المشاركات
2,434
مجموع الإعجابات
88
النقاط
0
أعتقد أن مبدأ العمل هذا يشابه الhobby servo على حسب شرحك.
يتم التحكم به بعرض النبضة, ويحتوي على مقارن وقاومة متغيرة مربوطة مع علبة تروس تقوم بتعديل عرض النبضة الداخلية للمقرن لكي تتساوى مع عرض النبضة الداخلة
لم أفهم ماذا تقصد
فأنا لم أذكر أي مقاومة متغيرة في مشروعي
 

zamalkawi

عضو جديد
إنضم
9 سبتمبر 2009
المشاركات
2,434
مجموع الإعجابات
88
النقاط
0
أخواني، لو الشرح غير واضح، أنا على استعداد للإجابة عن أي أسئلة
بالمناسبة، لقد استلمت أمس لو حة التطوير والحمد لله، وأقوم الآن بالتدريب عليها كي أتقن التعامل معها قبل أن أبدأ بالتحكم في الموتور، والله المستعان
 

zamalkawi

عضو جديد
إنضم
9 سبتمبر 2009
المشاركات
2,434
مجموع الإعجابات
88
النقاط
0
قررت أن أعدل الخطة قليلا
حيث قررت أن أضع خطوة الاتصال بالمحيطات (مثل الشاشة وبطاقة التخزين والمنفذ التسلسلي) قبل خطوة قراءة الإنكودر

قبل أن أوضح الهدف من التعديلات، سأذكر نبذة عن عمل نظام السرفو

ربما درس الكثير منكم نظم التحكم الآلي، وتعرفون أن الخرج من النظام output يتم التحكم فيه من خلال قياسه، ومقارنته بالأمر، ويتم إدخال الفرق إلى المتحكم الذي يخرج إشارة التحكم التي تتحكم في النظام
في نظم التحكم الميكانيكية والإلكترونية التناظرية analog يكون كل النظام مستمر contineous بمعنى أنه في أي لحظة يوجد قياس ويوجد تحكم وتوجد إشارة التحكم
هذه الاستمرارية مستحيلة في الأنظمة الرقمية digital systems، حيث لا يستطيع المعالج الرقمي أن يعمل بصورة مستمرة، وإنما يعمل بصورة متقطعة discrete
وهذا معناه أنه يجب "تقطيع" الإشارات على فترات زمنية متساوية تسمى زمن الدورة cycle time أو فترة التمثيل sampling period
زمن الدورة يجب أن يكون ثابتا من أجل أداء أفضل لحلقة التحكم
فكيف يتم ذلك؟
يقوم المتحكم بقراءة القياسات، ثم يقوم بإجراء الحسابات اللازمة، ثم يقوم بإصدار إشارات التحكم، وكل هذا (القراءة، والحسابات، وإصدار الإشارات) يجب أن يتم في زمن أقل من زمن الدورة
وهذا ما يسمى التحكم في الزمن الحقيقي real-time control
المقصود بالزمن الحقيقي هنا أن التحكم يتم أونلاين، مباشرة، بمعنى أن نتائج الحسابات يتم إصدارها مباشرة، أي أن الحسابات لو لم تتم في الزمن المطلوب لما تم التحكم
الزمن الحقيقي لا يعني أن الفارق الزمني يساوي صفرا، أو أن زمن الحسابات أقل ما يمكن، ولكن يعني أن الدورة تتم بمعدل زمني ثابت، وأن كل الحسابات يجب أن تتم في أثناء زمن الدورة ولا تتخطاها

فكيف يتم ذلك في المايكروكنترولر أو المايكروبروسيسور؟
في أنظمة المايكروبروسيسور يوجد ما يسمى بالمقاطعة interrupt حيث يمكن مقاطعة سير البرنامج ، وتنفيذ كود معين، وبعد الانتهاء من التنفيذ يعود البرنامج الأصلي من النقطة التي توقف عندها
هذه الخاصية الرائعة هي ما تجعل حساب الزمن الحقيقي سهلا
فيمكن إصدار إشارات المقاطعة على فترات زمنية متساوية، وبالتالي كلما تأتي إشارة المقاطعة يتم تنفيذ دورة التحكم، وينتظر المايكروبروسيسور إلى أن تأتي إشارة المقاطعة القادمة، أو حتى يقوم بتنفيذ برامج أقل أهمية (حيث أن أهم ما يجب تنفيذه هو حلقة التحكم) وعندما تأتي إشارة المقاطعة القادمة يتم تنفيذ الدورة القادمة وهكذا

يوجد مصدران للمقاطعة، إما مقاطعة خارجية external interrupt وإما مقاطعة داخلية internal interrupt
المقاطعة الخارجية ما هي إلا إشارة تأتي إلى أحد مداخل المايكروكنترولر، وعندما تتفير الإشارة (مثلا من واحد إلى صفر أو العكس) تحدث المقاطعة. ولو أردنا استخدام المقاطعة الخارجية فما علينا إلى أن نوصل أحد مداخل المايكروكنترولر لمولد نبضات خارجي pusle generator or clock generator حيث يصدر المولد إشارات رقمية بمعدل ثابت يساوي معدل التمثيل أو زمن الدورة الذي نريده
المقاطعة الداخلية هي إشارة يصدرها المايكروكنترولر بنفسه عندما يحدث أمرا ما داخل المايكروكنترولر، مثلا عندما يصل عداد معين إلى القيمة العظمى له
وإذا أردنا أن نستخدم المقاطعة الداخلية من أجل الحساب في الزمن الحقيقي، فما علينا إلا أن نعرف عدادا يعد مع ساعة المايكروكنترولر، وعندما يصل هذا العداد لعدد معين يصدر إشارة المقاطعة

والآن أعود إلى تغيير الخطة
فقد قررت الآتي...
أولا أعد برنامج (فارغ) يتم تنفيذه في الزمن الحقيقي، باستخدام إشارة مقاطعة داخلية
وبعدها أقوم بملئ هذا البرنامج بتعليمات الاتصال بالشاشة، وببطاقة التخزين وبالمنفذ التسلسلي
وبعدها أقوم بكتابة برنامج قراءة إشارات الإنكودر وعرضها على الشاشة أو على الحاسب الآلي عبر المنفذ التسلسي أو تخزينها على بطاقة التخزين
وبهذا أكون قد قرأت إشارة الإنكودر في الزمن الحقيقي

في انتظار ملاحظاتكم وتعليقاتكم
 
التعديل الأخير:

د.محمد باشراحيل

إستشاري الملتقى
إنضم
11 مارس 2009
المشاركات
7,042
مجموع الإعجابات
1,011
النقاط
0
الأخ زملكاوي
السلام عليكم .. فكرة مميزة .. وخطوة مبدعة ..
إطلعت بسرعة .. وقد درست جزئيات عن هذا الموضوع في مادة automatic control

جهد طيب .. وفقك الله.
 

zamalkawi

عضو جديد
إنضم
9 سبتمبر 2009
المشاركات
2,434
مجموع الإعجابات
88
النقاط
0
أشكرك جدا على تشجيعك أخي د. محمد
وكم أتمنى أن يشارك باقي الأعضاء في النقاش، خاصة أن المايكروكنترولر ليس تخصصي، فتخصصي هو الميكانيكا والميكاترونكس، وليس الإلكترونيات، وكما ذكرت في البداية، المشروع ليس جاهزا وإنما سأنفذه خطوة بخطوة، وأتوقع أن تقابلني كثير من المشاكل خاصة في الإلكترونيات وبرمجة المايكروكنترولر
في الواقع لقد تأجلت البداية كثيرا، فقد كنت أتوقع أن أبدأ منذ نحو عام، ولكن البداية تأجلت كثيرا، ولكن بإذن الله بعد أن دارت العجلة، أتمنى ألا أتوقف حتى نهاية المشروع بإذن الله، ونهاية المشروع في تعريفي هي تحويله لمنتج تجاري ينافس مثيله من الشركات المتقدمة أو حتى المتوسطة في هذا المجال

بالمناسبة: هناك خطوات لم أذكرها في الخطة، حيث أنها متضمنة في خطوات أخرى، وسآتي لها في حينها، مثل تعريف النظام system identification وفلاتر حلقات السرعو التيار، وتخطيط المسار trajectory planning وغيرها من المواضيع الشيقة، هي مواضيع شيقة بالنسبة لي على الأقل :)
 

zamalkawi

عضو جديد
إنضم
9 سبتمبر 2009
المشاركات
2,434
مجموع الإعجابات
88
النقاط
0
حيث أن العمل سيكون في المرحلة الأولى على محرك تيار مستمر ذو فحمات وذو مغناطيس دائم permanent magnet brushed DC motor، فسأشرح نبذة مبسطة عن هذا المحرك والقوانين الحاكمة له
فكرة هذا المحرك تعتمد على ظاهرة فيزيائية وهي أنه إذا مر تيار في موصل (سلك) وكان هذا السلك واقعا في مجال مغناطيسي، فإن المجال المغناطيسي يولد قوة على السلك
ولقد تمت صياغة هذه الخاصية الفيزيائية في ما يعرف بقانون لورنتس، وهذا القانون في أبسط صوره يقول
F = I x L x B
حيث F هي القوة، I هي شدة التيار، و L هي طول السلك، و B هي شدة المجال المغناطيسي
http://en.wikipedia.org/wiki/Lorentz_law
لو تم وضع السلك في مجال مغناطيسي بحيث يمكن للسلك الدوران حول محور ثابت في منتصف المجال المغناطيسي، فإن القوة تولد عزما دورانيا، وبهذا يدور السلك
عندما يتم السلك نصف دورة، ينعكس اتجاه المجال بالنسبة لاتجاه التيار، وبالتالي ينعكس اتجاه العزم، ولا يستطيع الموتور أن يكمل دورانه
حيث أن المجال المغناطيسي ثابت (لأننا نستعمل محرك ذو مغناطيس دائم) لذا يجب عكس اتجاه التيار، ويتم هذا عن طريق الفحمات، ومن هنا جاء اسم المحرك: محرك تيار مستمر ذو فحمات
فما هي الفحمات؟؟
هي وسيلة ميكانيكية لربط ملفات المحرك بمصدر التيار الكهربي، وعندما يتم المحرك نصف دورة تنعكس أقطاب الملفات المتصلة بالفحمات، وبالتالي ينعكس اتجاه التيار
ليس الهدف هنا هو شرح تفصيلي للمحرك، وإنما الأساسيات فقط، ولمزيد من المعلومات عن محركات التيار المستمر طالعوا هذا الرابط
http://en.wikipedia.org/wiki/Brushed_DC_electric_motor

يوجد في قلب الملفات قلب حديدي لزيادة شدة المجال المغناطيسي

من الشرح السابق يتضح أن العزم الدوراني للمحرك يتناسب مع شدة التيار، ومن هنا تأتي سهولة التحكم في هذا المحرك، حيث يمكن القول أن العزم يساوي
T = Kt x I
حيث T هو العزم، I هي شدة التيار، و Kt هو ثابت التناسب ويطلق عليه ثابت العزم torque constant

سأعود لهذه العلاقة لاحقا عندما أتحدث عن نمذجة المحرك، أي وضع نموذج رياضي له

نعود إلى بنية المحرك. قلت أن توصيل التيار للملفات يتم من خلال وسيلة ميكانيكية وهي الفحمات، وهذا يؤدي إلى عيبين رئيسيين في هذا النوع من المحركات
الأول هو تآكل الفحمات نتيجة احتكاكها المستمر، وبالتالي يجب صيانة المحرك على فترات أقل من المحركات الأخرى
الثاني هو أن هذا الاتصال الميكانيكي قد يؤدي لانبعاث شرارة مما قد يشكل خطورة في حالة العمل في مكان به مواد قابلة للاشتعال
هذا المحرك به عيب ثالث، وهو أنه نتيجة طبيعة تصميمه، فإن الملفات تقع على الجزء الدوار rotor بداخل المحرك، بينما في أنواع أخرى من المحركات تكون الملفات في الجزء الثابت stator والذي يقع في الجسم الخارجي للمحرك. وحيث أن التيار يمر في هذه الملفات فإنها تسخن بطبيعة الحال، ووجودها بالداخل يجعل تبريدها مشكلة، خاصة في حالة الأحمال العالية التي تسحب تيارا كبيرا

رغم هذه العيوب الثلاثة إلا أن رخص سعر هذا المحرك وسهولة التحكم فيه جعل له شعبية كبيرة، وكان هذا المحرك حتى فترة ليست بعيدة يستعمل بكثرة في ماكينات السي إن سي، قبل أن يتم اسبدال المحرك المتزامن ثلاثي الطور به

كنت أود أن أتحدث هذه المرة عن نمذجة المحرك، ولكن سأضع النموذج الرياضي للمحرك في مشاركة لاحقة عندما أبدا في الحديث عن تعريف النظام system identification

في المشاركة القادمة سأتحدث بإذن الله عن إشارة تعديل عرض النبضة pulse width modulation PWM، حيث أن هذه هي الإشارة التي تستعمل لإدخال التيار للمحرك
وفي المشاركة بعد القادمة سأتحدث عن دائرة القنطرة H-bridge

إلى اللقاء
 
التعديل الأخير:

zamalkawi

عضو جديد
إنضم
9 سبتمبر 2009
المشاركات
2,434
مجموع الإعجابات
88
النقاط
0
بالمناسبة يا إخواني
أنا أحاول ألا يكون الشرح عمليا فقط وإنما أحاول أن أشرح النظرية أولا، كي لا يكون الأمر مجرد "توصيل أسلاك"، فنحن مهندسون ويهمنا في المقام الأول فهم الجوانب العلمية والهندسية حتى نستطيع أن نصمم وليس مجرد أن نركب ونجمع

أحببت ذكر هذه الملحوظة حتى لا تملون من الشرح النظري الذي أضعه من آن لآخر
بالمناسبة، أعلم أن الشرح ربما لا يكون شيقا، فأنا لا أستعمل الصور والألوان ولا أغير الفونت، ولكن إدخال صور وتغيير الألوان سيأخذ مني مجهودا كبيرا في الكتابة، فأرجو أن تسامحوني على هذا
ولكني سأحاول أن أضع مزيدا من الصور في المشاركات القادمة إن شاء الله

وإلى اللقاء في المشاركة القادمة حيث سأتحدث عن تعديل عرض النبضة pwm
 

zamalkawi

عضو جديد
إنضم
9 سبتمبر 2009
المشاركات
2,434
مجموع الإعجابات
88
النقاط
0
والآن أتناول إشارة تعديل عرض النبضة pwm حيث أنها الوسيلة التي أنوي اتباعها للتحكم في الجهد الداخل للمحرك

توجد عدة طرق للتحكم في الجهد الداخل للمحرك، ولكن أشهرهم، والأكثر شيوعا واستخداما هي طريقة PWM، ولذا لن أتناول الطرق الأخرى

لتوضيح طريقة PWM فلننظر إلى الشكل التالي
attachment.php
attachment.php


حيث V هو مصدر تيار مستمر بجهد قدره V و S هو مفتاح و M هو المحرك الكهربي
نعلم جميعا أنه بمجرد توصيل المفتاح يتم غلق الدائرة ويسري تيار في الحرك
وبقطع المفتاح تفتح الدائرة وينقطع التيار

والآن لنتصور أننا قمنا بتوصيل المفتاح وقطعه بصورة مستمرة، فمثلا قمنا بتوصيل المفتاح لمدة نصف ثانية وقطعنا لمدة نصف ثانية، سنجد أن الفولت الذي نؤثر به على المحرك يساوي V لمدة نصف ثانية وصفر لمدة نصف ثانية
وبالتالي يكون الفولت المتوسط يساوي V/2
وبهذا نكون قد تحكمنا في الفولت
وبالتالي لو أردنا مثلا إدخال قيمة للفولت مقدارها 0.9V فما علينا إلا توصيل المفتاح لمدة 0,9 ثانية وقطعه لمدة 0,1 ثانية
وهذا هو تحديدا المقصود بتعديل عرض النبضة PWM

في تعديل عرض النبضة تسمى النسبة بين فترة توصيل المفتاح إلى فترة الدورة الكاملة "دورة الأداء" duty cycle حيث في المثال الأول (نصف ثانية توصيل ونصف ثانية قطع) كانت دورة الأداء 50% وفي المثال الثاني كانت دورة الأداء 90%

ولكن كما وضحت سابقا، ما يعنينا في المحرك هو التيار المار به حيث أن عزم الدوران يتناسب مع التيار
T = Kt x i
فكيف نحسب قيمة التيار؟
نفترض أن ملفات المحرك يمكن أن نعبر عنها بمقاومة R
هذا الفرض غير صحيح لأن ملفات المحرك لها قيمة حثية ولكن لنفترض أن الملفات لها مقاومة فقك
وقتها يكون التيار يساوي ببساطة
i = V/R
وبالتالي عزم المحرك يساوي
T = Kt x V/R
وهذا يعني أن العزم يساوي صفرا لمدة نصف ثانية ويساوي Kt x V/R لمدة نصف ثانية
هذا يجعل أداء المحرك سيئا، لأنه يعني أن العزم يساوي إما صفر وإما القيمة العظمي، وهذا يؤدي إلى اهتزازات في الماكينة

ولكن لحسن الحظ هذا لا يحدث بسبب الحث الموجود في الملفات، حيث يؤدي الحث إلى ممانعة زيادة التيار، وبالتالي لا يحدث تغير لحظي في قيمة التيار، وإنما تغير تدريجي، وبالتالي يتم "تنعيم" التيار المار في المحرك
وجود مقاومة مع حث يجعل المحرك نظام من الدرجة الأولى first order system ثابته الزمني يساوي L/R حيث L هي قيمة الحث

لا أريد أن أدخل في تفاصيل النظام من الدرجة الأولى، ومن يريد معرفة أي معلومات عنه عليه الرجوع لأي كتاب يتحدث عن التحكم الآلي، ولكن باختصار هو نظام به عنصر واحد فقط لتخزين الطاقة، وهذا العنصر هنا هو الحث

معادلة هذا النظام تساوي
i.R = V - L di/dt
وهي معادلة تفاضلية يجب حلها لمعرفة استجابة النظام مع الزمن، ولن أدخل في تفاصيل حلها، فهي موجودة في أي كتاب يتحدث عن التحكم الآلي

قلت سابقا أن الثابت الزمني يساوي L/R والثابت الزمني هو الزمن المطلوب لتصل استجابة النظام للتغير اللحظي للدخل input إلى حوالي 63% من قيمة الدخل

وبالتالي كي نحصل على تنعيم مناسب يجب أن يكون زمن دورة ال PWM أقل من الثابت الزمني بدرجة كافية

والآن انظروا للمنحنيات التالية
attachment.php


هذه المنحنيات تمثل استجابة النظام في حالة دورة أداء 80% ودورة أداء 50% ودورة أداء 20% لنظام ثابته الزمني 2 ثانية، وزمن دورة الPWM نصف ثانية

والآن نعود مرة أخرى للدائرة
ما هو المفتاح؟؟
المفتاح قد يكون مفتاح ميكانيكي نفتحه ونغلقه يدويا
ولكن هذا بالطبع غير مناسب للأداء في نظام تحكم آلي
وقد يكون ريليي relay يتم التحكم في فتحه وغلقة بواسطة إشارة كهربية، وهذا مناسب للتحكم به من خلال مايكروكنترولر، ولكنه غير مناسب للترداد العالية، حيث أن معدل وصل وقطع التيار في تطبيقات المحركات يصل إلى عدة كيلو هرتس
لذا يتم عادة استخدام إلكترونيات القوى power electronics، وهي عناصر إلكترونية مثلها مثل العناصر الإلكترونية المستخدمة في الإلكترونيات الرقمية، ولكنها تختلف عنها في قدرتها على تحمل تيارات أكبر
ربما أدخل في بعض تفاصيل إلكترونيات القوى لاحقا، ولكن ليس الآن، ولكن يكفي الآن أن أقول أن عناصر إلكترونيات القوى تشبه عناصر الإلكترونيات العادية فهناك power diode و power transistor وهناك power MOSFET وهناك IGBT وغيرهم
وكما قلت لن أدخل في تفاصيلهم الأن، خاصة أن معلوماتي ليست قوية في هذا المجال
بالمناسبة، دائرة L298 والتي أنوي استعمالها كمرحلة قدرة قائمة هي عبارة عن مجموعة من الترانزيستورات التي تم ترتيبها على هيئة قنطرة H-bridge والتي سأشرحها لاحقا بإذن الله
والترانزيستور هو عنصر يمكن السماح بتمرير تيار عبره من خلال إدخال إشارة تحكم صغيرة
وبالتالي يمكن استخدامه كمفتاح لفتح وغلق الدائرة الموضحة أعلاه

والآن بقيت نقطة هامة في الدائرة، أغفلتها في البداية من أجل تبسيط الشرح
لو لاحظنا أنه أثناء غلق الدائرة سيمر تيار عبر الموتور، بينما أثناء فتح الدائرة لا يوجد أي مسار ليكمل التيار دورته، ومع وجود حث للملف لا يمكن قطع التيار لحظيا، وبالتالي سيتولد جهد عالي جدا عبر المفتاح (الترانزيستور) مما قد يؤدي لانهيار الدائرة، كذلك يجب السماح للتيار بالمرور لسبب آخر وهو كما ذكرت سابقا تنعيم التيار
لذا فالحل هو إضافة مقوم تيار diode على التوازي مع المحرك، والديود هو كما تعلمون مكون إلكتروني يسمح بمرور التيار في اتجاه واحد، وبالتالي يغلق الدائرة حول الموتور (مع قطع الدائرة من ماحية مصدر التيار) وبالتالي يظل التيار يمر عبر الموتور أثناء فتح الدائرة
هذا التعديل ترونه في الصورة التالية
attachment.php


بالطبع الدائرة الفعلية ستكون أعقد بعض الشيء من هذا، ولكن هذه هي الفكرة العامة

بقيت نقطة أخيرة، وهي أن الدائرة بصورتها الحالية لا تسمح إلا بمرور التيار في اتجاه واحد، وهذا بالطبع غير مناسب لمحركات السيرفو والتي يتطلب التحكم بها التحكم في اتجاهين، وهنا يأتي الاحتياج للقنطرة H-bridge والتي سأتناولها بالشرح في المشاركة القادمة بإذن الله
 

المرفقات

  • PWM_response_resize.JPG
    PWM_response_resize.JPG
    195.9 KB · المشاهدات: 781
  • circuit_2.JPG
    circuit_2.JPG
    6 KB · المشاهدات: 716
  • circuit_1.JPG
    circuit_1.JPG
    4.4 KB · المشاهدات: 723
التعديل الأخير بواسطة المشرف:

المغترب63

عضو جديد
إنضم
1 يونيو 2010
المشاركات
61
مجموع الإعجابات
7
النقاط
0
جهد مميز و رائع ونافع, وأنا من المتابعين لهذا المشروع , وفقك الله لأكماله.لا أريد أن أحضر خالي اليدين فقد أقتبست بعض المعلومات للفائدة :

Speed=Kv*V……………………………………..(1)
Kv::: ثابت
V ::::: جهد الدائرة المتكاملة التى تتحكم فى الترانزسنور (غالبا 5 فولت).
لكن هذا القانون غير دقيق لان الموتور يحتوى على مقاومة داخلية R
هذه المقاومة تتسبب فى فقد فى الجهد مقداره (I*R) حسب قانون اوم
اذن القانون الامثل هو
Speed=Kv(V-I*R)……………………………………..(1)
اذن اذا كان لدينا موتور بالمواصفات التالية
Rated 12 V
Rated 120 Rpm
فاذا غذينا الموتور بجهد 12 فولت فالسرعة لن تكون 120 بل اقل من ذلك
بسبب الفقد فى الجهد.

ايضا العلاقة بين العزم Torque))(القوة التى تنتج دوران الموتور)
والتيار المسحوب علاقة طرية ايضا بمعنى كلما تتطلب الامر عزما
كبيرا زاد التيار المسحوب والعكس صحيح اى
Torque=Kt*I …………………………………….(2)
Kt::: ثابت
I ::: التيار المسحوب من المصدر
ولكن ليس كل التيار المسحوب من المصدر سيتسبب فى هذا العزم
هناك فقد فى القدرة سببه تيار اخر هو Io تيار اللاحمل هو التيار
المسحوب عندما لا يكون هناك عزم على الموتور او بمعنى اخر لا يوجد حمل.
وبنفس الطريقة القانون الامثل هو
Torque=Kt(I-Io) …………………………………….(2
سنحتاج الى هاتين المعادلتين اذا اردنا ان نتحكم فى الموتور.



transistor H-bridge



و هو يعمل بال darlington transistor
=======================================================
--- يمكننا من استعمال هذا النوع من الترانسسترات ويوجد غيرها أيضا حيث تحتوي بداخلها على دايود مما يغنينا عن أستعمال الدايود الخارجي
--- بعض الترانسسترات التي تحتوي على دايود داخلي Built in Diode
TIP120 - 3A/80V
TIP31
MOSFET: IRF510-IRF530(N-channel) and TRF9520/IRF9530(P-channel)
 

zamalkawi

عضو جديد
إنضم
9 سبتمبر 2009
المشاركات
2,434
مجموع الإعجابات
88
النقاط
0
شكرا أخي المغترب63 على المشاركة القيمة
كنت قد بدأت في الحديث عن محركات التيار المستمر، ولكني أوقفت الحديث عنها، حيث كنت أنوي وضع شرح أكثر تفصيلا عن معادلات المحرك في حالة الحركة عند تناول نمذجة المحرك
بالمناسبة، لو اخترت الوحدات المناسبة، ستجد أن Kv تساوي تماما 1/Kt
والعلاقة speed = Kv * V لا أحبذ استعمالها لأنه كما قلت هذه العلاقة تتأثر بالتيار، والتيار يعتمد على العزم، وبالتالي مع أي تغير في الحمل لا نستطيع الاعتماد على هذه العلاقة لأي تحكم دقيق
أما بخصوص تيار اللاحمل Io فأنا لا أفضل استخدام هذا المصطلح
فالعلاقة T = Kt . I علاقة ثابتة، ولكن العزم T هنا هو العزم الكلي، وينقسم إلى قسمين
الأول هو العزم المفيد Kb
والثاني هو عزم الاحتكاك في الموتور Kf، وهذا العزم هو الذي يجب التغلب عليه من أجل الحصول على الحركة
والعزم الكلي يساوي مجموع العزمين T = Tb + Tf
وعزم الاحتكاك Tf هو المسبب لتيار اللاحمل، فلو لا يوجد احتكاك على الإطلاق ولا يوجد حمل، لكان Io يساوي صفر
وسبب عدم تفضيلي لاستعمال مصطلح تيار اللاحمل أنه عند عدم وجود حمل يدور المحرك بسرعة معينة، ويوجد عزم احتكاك معين
ولكن عزم الاحتكاك يعتمد على السرعة، وبالتالي عزم الاحتكاك (والذي يؤدي إلى تيار اللاحمل) له قيمة فقط عند سرعة اللاحمل، بينما مع تغير السرعة يوجد عزم احتكاك آخر
وهذه النقطة سأوضحها مكررا عندما آتي للحديث عن نمذجة المحرك
والنمذجة من أهم الخطوات اللازمة لتصميم نظام تحكم سليم كما تعلم
بينما العلاقات المبسطة تسمح بعمل نظام تحكم سهل ومبسط، ولكنه ليس بالضرورة دقيق
والهدف هو صنع محرك سيرفو كالذي نجده في ماكينات الإنتاج كالمخارط والفرايز

في انتظار تعليقك ومشاركتك

في المشاركة القادمة بإذن الله سأتحدث عن القنطرة H-bridge
وللتذكرة، القنطرة التي أنوي استعمالها في البداية هي المتكاملة L298 ولكن بإذن الله سأحاول استعمال قنطرة أكثر تطورا فيما بعد أثناء المرحلة الأولى من المشروع
 
التعديل الأخير:

zamalkawi

عضو جديد
إنضم
9 سبتمبر 2009
المشاركات
2,434
مجموع الإعجابات
88
النقاط
0
transistor h-bridge



و هو يعمل بال darlington transistor
=======================================================
--- يمكننا من استعمال هذا النوع من الترانسسترات ويوجد غيرها أيضا حيث تحتوي بداخلها على دايود مما يغنينا عن أستعمال الدايود الخارجي
--- بعض الترانسسترات التي تحتوي على دايود داخلي built in diode
tip120 - 3a/80v
tip31
mosfet: Irf510-irf530(n-channel) and trf9520/irf9530(p-channel)
بالمناسبة، أنا معلوماتي ضعيفة في إلكترونيات القوى، ولكني ميال لاستعمال igbt ولكني لا أعلم السبب :)
على كل حال عندما أصل لمرحلة تطوير القنطرة، سأفكر مليا في ما يمكن عمله، ولن تكون الاختيارات قائمة على الميل، وإنما على الموضوعية
 
أعلى