وظيفة اكتساب المعلومات - الملتقطات les capteurs

 وظيفة التغذية ( التغذية المستقرة)

 التحويل  - التقويم   - الترشيح  - التثبيت

v  إشكالية: لشحن بطارية الهاتف النقال نستعمل الشاحن Chargeur الذي يحول التوتر المتناوب 220V إلى توتر مستمر(5V)، لكن هل تساءلنا يوما كيف تتم هذه العملية؟

v  الحل: لتحويل 220V متناوبة إلى5V مستمرة لابد من وجود عدة مراحل، أولها مرحلة التخفيض (التحويل) وذلك لتفادي تبذير الطاقة، ثم تأتي مرحلة حذف النوبة السالبة (تقويم) ثم التقليل من الفارق بين القيمة العظمى والدنيا(الترشيح)، لتأتي في الأخير مرحلة تثبيت قيمة التوتر(تثبيت).

      I.   مرحلة التحويل (المحول):

v تحقق وظيفة التحويل بجهاز يسمى المحول الكهربائي( Transformateur) و هو عبارة عن آلة ساكنة عكوسة (تقوم برفع أو خفض) التوتر المتناوب بنفس التردد f

يتكون المحول الكهربائي  من لفين مستقلين كهربائيا عن بعضهما البعض ، و موضوعين حول نواة مغناطيسية واحدة .

   يسمى اللف الأول(دخول الطاقة) باللف الأولي Primaire

 و يسمى اللف الثاني (مخرج الطاقة) باللف الثانوي Secondaire 

v الرمز:  يمكن الرمز للمحول بعدة رموز و ذلك حسب نوع المحول:

v مبدأ التشغيل:

عند تغذية اللف الأولي (عبارة عن وشيعة) بتيار متناوب يتولد حقل مغناطيسي متناوب يسري عبر الدارة المغناطيسية (النواة) وعند وصوله إلى اللف الثانوي تتولد قوة محركة كهربائية fem (توتر كهربائي) التي تولد بدورها تيار كهربائي بوجود حمولة بين طرفيها. نقول أن الاستطاعة الكهربائية تحولت ( انتقلت ) من الأولي إلى الثانوي بتغيرات التدفق المغناطيسي.

v نسبة التحويل في المحول:

 اذا كان N1   V1 هما عدد لفات و توتر الأولي على الترتيب.

 V2 , N2     هما عدد لفات و توتر الثانوي على الترتيب.     

فان نسبة التحويل m تعطى بالعلاقة التالية: 

ملاحظة:

ü  إذا كانت: m<1 أي عدد لفات الثانوي أقل من عدد لفات الأولي(N2<N1) فإن المحول يدعى محول خافض   abaisseur

ü  إذا كانت: m>1 أي عدد لفات الثانوي أكبر من عدد لفات الأولي(N2>N1) فإن المحول يدعى محول رافع   élévateur

ü  إذا كانت: m=1 أي عدد لفات الثانوي يساوي من عدد لفات الأولي(N2=N1) فإن المحول يدعى محول مكيف   Adaptateur

 

v رسم إشارة الدخول والخروج: يمكن رسم إشارة الدخول والخروج بنفس السلم على الشكل التالي:

v المردود Rendement :

هو نسبة بين الاستطاعة الموفرة (المقدمة) للثانوي على الاستطاعة الممتصة في الأولي.

شاهد درس المحول على شكل فيديو على قناتنا في اليوتيوب

      I.  مرحلة التقويم:

تحقق وظيفة التقويم باستعمال الصمامات (المقومات)، والمقصود بعملية التقويم هو تحويل اشارة ثنائية الاتجاه(النوبة) الى اشارة أحادية الاتجاه. وهو نوعان:

ü     يمكن اعتبار كل الصمامات المستعملة في هذا الدرس صمامات مثالية.

راجع درس الصمام من هنا

1 ـ التقويم أحادي النوبة    : Redressement simple alternance   

  خلال النوبة الموجبة : يكون الصمام مستقطب بالمباشر و عليه فهو عبوري (قاطعة مغلقة)  و بالتالي Vs(t)=Ve(t)

    خلال النوبة السالبة: يكون الصمام مستقطب بالعكسي وعليه فهو محصور (قاطعة مفتوحة) وبالتالي:  Vs(t)=0

يمكن القول أن التقويم الأحادي النوبة حذف احدى النوبتين (السالبة في هذه الحالة).

·        القيم المميزة لإشارة الخروج في التقويم أحادي النوبة:

تعطي هذه القيم بدون برهان .

 

2 ـ التقويم ثنائي النوبة Redressement double alternances:

1.2 -التقويم باستعمال جسر جرايتز:

 مبدأ التشغيل:

·        خلال النوبة الموجبة (Ve(t)>0) يمر التيار عبر الصمام D1 ثم يعبر المقاومة و يرجع عبر الصمام D3 الى القطب السالب للمولد ، باعتبار كل الصمامات مثالية فإن Vs(t)=Ve(t) خلال النوبة الموجبة.

·        خلال النوبة السالبة (Ve(t)<0) يمر التيار عبر الصمام D2 ثم يعبر المقاومة و يرجع عبر الصمام D4 الى القطب الموجب للمولد ، باعتبار كل الصمامات مثالية فإن Vs(t)= -Ve(t) خلال النوبة السالبة.

-     يمكن القول أن التقويم الثنائي النوبة عكس إحدى النوبتين (في هذا المثال حول النوبة السالبة الى نوبة موجبة)

 

يمكنك تحميل برنامج المحاكاة من هنا

 

1.2 -التقويم باستعمال محول ذو نقطة وسطية:

المحول ذو نقطة وسطية هو محول يتكون من لفين في الثانوي بينهما نقطة مشتركة (وسطية) تعتبر الأرضي، حيث يكون التوتران V1 و2V متساويان في القيمة ومتعاكسان في الاتجاه بالنسبة الى هذه النقطة.

v    مبدأ التشغيل:

·         خلال النوبة الموجبة (Ve(t)>0) يكون       V1(t)>0 و V2(t)<0 و بالتالي فإن الصمام D1 مستقطب بالمباشر (قاطعة مغلوقة) وD2 مستقطب بالعكسي (قاطعة مفتوحة) و عليه فإن Vs(t)=V1(t).

·        خلال النوبة السالبة (Ve(t)<0) يكون  V1(t)<0 و V2(t)>0 و بالتالي فإن الصمام2 D مستقطب بالمباشر وD1 مستقطب بالعكسي و عليه فإن Vs(t)=V2(t)

·        القيم المميزة لإشارة الخروج في التقويم ثنائي النوبة:

تعطي هذه القيم بدون برهان لإنه يحتاج الى دراسة التكامل:

تمرين :

 اشرح مبدأ تشغيل التركيب المقابل ثم ارسم إشارة كل من V₁(t) و Vs(t)

الحل :

 

        I.     مرحلة الترشيح: Filtrage

الترشيح هو تقريب الإشارة المقومة قدر الإمكان من المستمرة وذلك بالاعتماد على عمليتي شحن وتفريغ مكثفة.

1 ـ الترشيح  في التقويم أحادي النوبة :

*    خلال الزمن t₀ يكون الصمام عبوري وهو زمن شحن المكثفة.

*       خلال الزمن t₁ الصمام مسدود لأن Vs(t)>Ve(t) وهو زمن تفريغ المكثفة

2 ـ الترشيح في التقويم ثنائي النوبة :

ـ الترشيح أفضل من الحالة السابقة، لان المكثفة لا تفرغ بشكل كامل، و شكل إشارة الخروج يقترب أكثر من الاستقامة ( تيار مستمر ) .

ـ تواتر التموج هو ضعف تواتر المنبع .

 

Ø     القيم المميزة للتوتر المرشح:

ملاحظات :

ـ للحصول على أضعف تموج ممكن لإشارة الخروج، يجب أن يكون الجداءRC >> T

التي تتمثل r ـ في البداية، تكون المكثفة فارغة، والتيار الابتدائي كبير، لذا يجب وضع مقاومة حماية

  في المقاومة الداخلية للمنبع + المقاومة المباشرة للصمام + مقاومة الحماية .

ـ يجب على كل صمام أن يتحمل توترا عكسيا يساوى على الأقل ضعف التوتر الأعظمي للمنبع .

   I.    مرحلة التثبيت

    عند دراسة الترشيح، رأينا أن شكل إشارة الخروج قد اقترب من الاستقامة، ولكنها بقيت متموجة. لتحسين شكلها وجعلها مستمرة تماما، نستعمل التثبيت الذي يعتمد على صمام زينر أو مثبتات التوتر.

    1 ـ التثبيت بصمام زينر :

نعلم أصمام زينر هو صمام عادي في الاستقطاب المباشر، لكن في الاستقطاب العكسي يسمح بمرور قيمة معينة فقط أي أنه يضبط قيمة التوتر بين طرفيه. بهذه الطريقة يمكن تثبيت التوتر المموج الذي حصلنا علية من الترشيح

-   يحافظ صمام زينر على قيمة التوتر بين طرفيه حتى في حالة وجود بعض التغيرات الطفيفة في المدخل (الشبكة)، لأن قيمة Vz تتغير حسب شدة التيار التي تعبر الصمام.

- رغم ذلك يبقى هذا النوع من التثبيت يعاني من عدة سلبيات أهمها:

- لا نملك الحرية في اختيار توتر الخروج (Vz)

-تضبط قيمة Vs حسب قيمة الحمولة R.

- لا يمكن نزع الحمولة لتفادي اتلاف الصمام

-لتفدي اتلاف الصمام نضيف مقاومة حماية على  التسلسل معه، وهذ تضييع للطاقة. 

ـ تثبيت التوتر باستعمال منظم 78XX Régulateur:

  يمكن تثبيت التوتر باستعمال دارات مندمجة من عائلة  78XX بالنسبة للتوترات الموجبة ، و عائلة 79XX  بالنسبة للتوترات السالبة، حيث أن الرمز XX يمثل توتر الخروج للدارة .

و هكذا نحصل على تغذية مستمرة بتوترVs 

شاهد محاكاة كامل مراحل تحويل التيار المتناوب إلى تيار مستمر ياستعمال برمجية multisim

عمل تطبيقي من انجاز التلاميذ حول التغذية المستمرة

***************  مدونة الأستاذ حمدي شريف محمد ****************

                      روابط تحميل الدرس

وثيقة التلميذ

تحميل على شكل  word      من   هنا            أو من   هنا

تحميل على شكل  pdf       من    هنا              أو من   هنا

وثيقة الأستاذ

تحميل على شكل  word      من   هنا            أو من   هنا

تحميل على شكل  pdf       من     هنا            أو من    هنا

 

ملف العرض PowerPoint   من       هنا       أو  من   هنا

 

***************  مدونة الأستاذ حمدي شريف محمد ****************