الأجزاء المختلفة من المحرك لها متطلبات تصميم مختلفة.
1. قسم المدخلات و نقل المستوى:
يتم إدخال خط إشارة الإدخال بواسطة DATA ، ويكون دبوس 1 هو خط الأرض ، والباقي هو خط الإشارة. لاحظ أنه يتم توصيل 1 قدم إلى الأرض بمقاومة 2K أوم. عندما يتم تشغيل لوحة القيادة ووحدة التحكم الدقيقة بشكل منفصل ، يمكن أن يوفر هذا المقاوم مسارًا لتدفق الإشارة إلى الخلف. عندما يشارك لوح السائق والميكروكونترولر مجموعة من إمدادات الطاقة ، يمكن لهذا المقاوم أن يمنع تيارات كبيرة من التدفق على طول الأسلاك التي تتدفق إلى أرضية لوحة متحكم. بمعنى آخر ، فإنه يعادل فصل الخط الأرضي من لوحة السائق عن الخط الأرضي للميكروكونترولر لتحقيق "نقطة أساس واحدة".
يعمل مضخم المرجع عالي السرعة KF347 (المتوفر أيضًا في TL084) كمقارن يقارن إشارة المنطق المدخلة بفلطية مرجعية 2.7 فولت من المؤشر و الصمام الثنائي ويحوله إلى إشارة موجة مربعة قريبة من مصدر الطاقة السعة الفولطية. لا يمكن أن يكون نطاق جهد الإدخال في KF347 قريبًا من جهد الإمداد السلبي ، وإلا سيحدث خطأ. لذلك ، فإن الصمام الثنائي الذي يمنع مدى الجهد من الفيضان يضاف إلى دخل أمبير المرجع. يتم استخدام أحد المقاومات عند الإدخال للحد من التيار ، ويستخدم أحدها لسحب المدخلات منخفضة عند ترك المدخلات عائمة.
لا يمكن استخدام LM339 أو أي مقارن آخر للدائرة المفتوحة بدلاً من أمبير المرجع ، نظرًا لأن مقاومة الإخراج ذات المستوى العالي لمخرج الدائرة المفتوحة تزيد عن 1 كلفن ، ويكون انخفاض الجهد كبيرًا ، ويكون الترانزستور للأخير المرحلة لا يمكن إيقاف.
2. جزء محرك البوابة:
تعمل الدائرة المكونة من الترانزستور الخلفي والمقاوم وأنبوب زينر على تضخيم الإشارة وتدفع بوابة FET وتستخدم السعة البينية للـ FET نفسها (حوالي 1000pF) لتأخير FET للأذرع العلوية والسفلية H-الجسر. يؤدي التوصيل المتزامن ("توصيل الحالة العامة") إلى حدوث دارة قصيرة في مصدر الطاقة.
عندما يكون خرج أمبير المرجع منخفضًا (حوالي 1 فولت إلى 2 فولت ، فإنه لا يصل إلى الصفر تمامًا) ، يتم إيقاف الترانزستور الأدنى ويتم تشغيل FET. يتم تشغيل الترانزستور العلوي ، يتم إيقاف تشغيل FET ، ويكون الإخراج عاليًا. عندما يكون خرج أمبير المرجع عاليًا (تقريبًا VCC- (1 فولت إلى 2 فولت) ولا يمكنه الوصول إلى VCC بالكامل) ، يتم تشغيل الترانزستور الأدنى ويتم إيقاف تشغيل FET. يتم إيقاف تشغيل الترانزستور العلوي ، ويتم تشغيل FET ، ويكون الناتج منخفضًا.
التحليل أعلاه هو ثابت. ما يلي هو مناقشة عملية التحول الديناميكي: المقاومة على الصمام الثلاثي هو أقل بكثير من 2 kΩ ، لذلك يمكن تحرير الشحنة على سعة البوابة الخاصة بـ FET بسرعة عندما يتم تشغيل الترانزستور من وضع التشغيل إلى وضع التشغيل. مغلقة بسرعة. ومع ذلك ، يستغرق الأمر وقتًا محددًا لشحن الترانزستور من خلال مقاوم 2 kΩ عندما يتم تشغيل الترانزستور من التشغيل إلى وضع الإيقاف. في المقابل ، يتم تبديل FET من التشغيل إلى إيقاف بمعدل أسرع من من تشغيله. إذا حدث تحرك من الثنائيين في نفس الوقت ، فإن هذه الدائرة يمكن أن تجعل FETs من كسر الأسلحة العلوية والسفلية ثم تمر ، والقضاء على ظاهرة التوصيل المشترك.
في الواقع ، يحتاج جهد الخرج من أمبير المرجع إلى التغيير لفترة معينة من الزمن. خلال هذا الوقت ، يكون جهد الخرج من أمبير المرجع في الوسط بين الفولتية الموجبة والسالبة للإمداد. في هذا الوقت ، يتم تشغيل الترانزستورات في نفس الوقت ، ويتم إيقاف تشغيل FET في نفس الوقت. لذا فإن الدائرة الفعلية أكثر أمانًا من هذا الوضع المثالي.
يستخدم الصمام الثنائي زينر 12V لبوابة FET لمنع انهيار الجهد الزائد FET بوابة. مقاومة الجهد للبوابة العامة FET هي 18V أو 20V ، والجهد المطبق مباشرة على 24V سوف يتكسر. لذلك ، لا يمكن استبدال صمام زينر الثنائي بتيار ثنائي عادي ، ولكن يمكن استبداله بمقاومة تبلغ 2 kΩ. ضغط جزئي 12 فولت.
3. جزء تأثير أنبوب التأثير الميداني:
في FET عالية الطاقة ، هناك صمام ثنائي متصل بالتوازي بين المصدر والمصرف. عند توصيله بجسر H ، فإنه يعادل أربع صمامات ثنائية تستخدم للقضاء على ارتفاع الجهد في طرف الخرج. لذلك ، لا يوجد ديود خارجي. يوجد اتصال موازي لمكثف صغير (بين out1 و out2) عند الإخراج له مزايا معينة في تقليل ذروة الجهد المتولدة عن المحرك. ومع ذلك ، هناك تأثير جانبي لذروة التيار عند استخدام PWM ، لذا لا ينبغي أن تكون السعة كبيرة جدًا. يمكن حذف هذا المكثف عند استخدام محرك ذو طاقة منخفضة. إذا قمت بإضافة هذا المكثف ، فيجب عليك استخدام جهد تحمل عالٍ ، المكثفات السيراميكية العادية يمكنها اختراق الدائرة القصيرة.
تشير الدارة المكونة من المقاوم وثنائي الصمام الباعث للضوء ومكثف متصل بالتوازي عند طرف الخرج إلى اتجاه دوران المحرك.
4. مؤشرات الأداء:
إن مصدر التيار الكهربائي هو 15 ~ 30V ، وأقصى تيار تيار مستمر هو 5A / لكل محرك. يمكن أن تصل إلى 10A في وقت قصير (10 ثوان) و 30 كيلو هرتز في تردد PWM (عادة 1 إلى 10 كيلوهرتز). تحتوي لوحة الدائرة على أربع وحدات مستقلة منطقية ، وترتبط أطراف الخرج لتشكيل وحدة تضخيم طاقة H-bridge ، والتي يمكن التحكم فيها مباشرة بواسطة حاسوب صغير أحادي الشريحة. تحقيق التناوب ثنائي الاتجاه وتنظيم السرعة للمحرك.
5. الأسلاك:
يجب أن يكون خط التيار العالي قصيرًا وسميكًا قدر الإمكان ، وحاول تجنب المرور عبر الثقب. إذا كان من الضروري اجتياز الثقب عن طريق الفتحة ، فاجعل الثقب عبر أكبر (> 1 ملم) وقم بعمل ثقب صغير على اللوحة. اللحيم يملأ ، وإلا فإنه قد يفجر. بالإضافة إلى ذلك ، إذا تم استخدام صمام زينر ثنائي ، يجب أن يكون مصدر FET قصيرًا وسميكًا بقدر الإمكان لمصدر الطاقة والأرض. خلاف ذلك ، عند التيار العالي ، قد يمر انخفاض الجهد عبر موصل من خلال منظم منحازة إيجابيا ويحمل الترانزستور تحولت عليه. في التصميم الأولي ، تم توصيل مصدر الترانزستور NMOS مرة واحدة إلى المقاومة 0.15 أوم للكشف عن التيار. أصبح هذا المقاوم المسؤول الرئيسي في الحرق المستمر للوحة. بالطبع ، إذا قمت باستبدال منظم الجهد بمقاوم ، فلا توجد مشكلة من هذا القبيل. في مسابقة Robocon 2004 ، استخدمنا هذه الدائرة أساسًا لمحرك الأقراص.
