منظم تحويلة نشط. منظم جهد مولد المحرك الخارجي مبدأ تشغيل أجهزة الإرسال والاستقبال

تناقش هذه المقالة طرق نقل البيانات عبر أسلاك الطاقة الخاصة بالأجهزة. انتباه خاصيركز على المشكلات التي يجب حلها بواسطة مطور أجهزة الاتصال هذه. ونضرب أمثلة على تنفيذ أجزاء الاستقبال والإرسال لخطوط الاتصال عبر أسلاك كهرباء التيار المستمر، وكذلك تنفيذ قناة اتصال عبر أسلاك كهرباء تيار متردد جهد 220 فولت بتردد 50 هرتز. تم وصف الخوارزميات النموذجية لتشغيل متحكم التحكم الدقيق.

قليلا من التاريخ

فكرة نقل إشارات التحكم عبر أسلاك الكهرباء ليست جديدة. في الثلاثينيات من القرن الماضي، تم إجراء تجارب جريئة لنقل مثل هذه الإشارات عبر أسلاك شبكة الكهرباء بالمدينة. لم تكن النتائج التي تم الحصول عليها مثيرة للإعجاب للغاية، لكن لا تنس أنه في تلك الأيام سادت تكنولوجيا المصابيح و قاعدة العنصرلم يكن متنوعا جدا. بالإضافة إلى جميع المشاكل التقنية، تمت إضافة مشاكل تنظيمية: لم يكن هناك معيار واحد - كل مطور فعل كل شيء بنفسه: تم استخدام ترددات وتعديلات مختلفة. كل هذا أعاق تطوير صناعة الاتصالات هذه.

مبدأ تشغيل أجهزة الإرسال والاستقبال

مبدأ تشغيل هذه الأجهزة هو إرسال إشارات عالية التردد عبر أسلاك طاقة التيار المستمر أو التيار المتردد. في خطوط طاقة التيار المتردد، يتم إرسال الإشارات غالبًا في اللحظة التي يتجاوز فيها تيار التيار المتردد الصفر، أي عندما يكون جهد الطاقة غائبًا أو عند الحد الأدنى. والحقيقة هي أن مستوى التدخل في هذه اللحظة هو الحد الأدنى. في هذه الحالة، يتم إرسال الإشارة المفيدة لنا كما لو كانت بين سلسلة من التداخل.

نقل إشارة عالية التردد عبر شبكة التيار المتردد

غالبًا ما يستخدم المحول لنقل إشارة عالية التردد إلى شبكة الطاقة. يتكون الجزء المستقبل عادة من محول اتصالات ودائرة يتم فيها عزل الإشارات اللازمة عالية التردد.

طريقة نقل الإشارات عالية التردد إلى شبكة التيار المتردد

في دوائر الطاقة DC، يتم استخدام طريقة مماثلة لنقل الإشارات عالية التردد، ولكن مبدأ توليد مثل هذه الإشارة مختلف: مفتاح قوي (الترانزستور) مع انتقاله يتجاوز الشبكة لفترة وجيزة. هناك انخفاض طفيف في جهد الشبكة (الشكل 3).

طريقة لتوليد إشارات عالية التردد في شبكات التيار المستمر

يتم تركيب كاشف حساس على الجانب المستقبل، والذي يكتشف انخفاضات الجهد في الخط. بعد ذلك، يتم توفير هذه الإشارات إلى مدخلات مكبر الصوت مع وظيفة AGC، وبعد ذلك يتم إرسال الإشارات المستقبلة إلى كتلة منطقية، والتي يمكن تنفيذها إما على دوائر متكاملة صغيرة الحجم أو على متحكم عالميأو دائرة كهربائية دقيقة متخصصة تحتوي على جميع المكونات المذكورة أعلاه. في الآونة الأخيرة، يتم استخدام وحدات التحكم الدقيقة بشكل متزايد لمثل هذه المهام بسبب سعرها المنخفض وقدراتها الكبيرة. علاوة على ذلك، فإن استخدام الأجهزة القابلة للبرمجة يسمح لك بتغيير الغرض من هذه الأجهزة عن طريق تحميل برنامج جديد فيها - وهذا أبسط وأرخص بكثير من صنع جهاز إلكتروني جديد بعشرات الدوائر الدقيقة...

رسم تخطيطي لمودم PLC حديث

مزايا وعيوب هذا النوع من الاتصالات

كرامة من هذا النوعالاتصال هو مشاركة خط سلكي موجود لشبكة الطاقة. أي أنه ليست هناك حاجة لتركيب خط اتصال، ويوجد منفذ في أي غرفة تقريبًا.

تشمل العيوب التعقيد الفني للجهاز والسرعة المنخفضة عند نقل البيانات عبر مسافات تزيد عن 100-300 متر.

لا تنس أيضًا أن قناة الاتصال هذه لا يمكن تنظيمها إلا بين تلك الأجهزة المتصلة بنفس المرحلة من الشبكة وداخل محطة فرعية واحدة فقط للمحولات - لا يمكن للإشارات عالية التردد المرور عبر ملفات المحولات لمحطة فرعية كهربائية.

من حيث المبدأ، تتم إزالة القيد الأخير جزئيًا عن طريق استخدام مكررات سلبية أو نشطة للإشارات عالية التردد. يتم استخدامها لنقل الإشارات إلى مرحلة أخرى ولإرسال الإشارات إلى خط محول آخر.

الصعوبات الفنية في تنفيذ قناة الاتصال

يعد تنظيم قناة اتصال موثوقة عبر شبكة طاقة مهمة غير تافهة. الحقيقة هي أن معلمات الشبكة ليست ثابتة، فهي تتغير اعتمادًا على الوقت من اليوم: يتغير عدد الأجهزة المتصلة بالشبكة ونوعها وطاقتها. ميزة سلبية أخرى للشبكات الكهربائية في البلدان هي اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية السابقهي "الهيمنة" - محطات محولات فرعية قوية تمد أحياء بأكملها بالطاقة! وبناء على ذلك، يتم توصيل مئات المشتركين بمرحلة واحدة من المحول، ولكل منهم عدد كبير من الأجهزة المتنوعة في شقتهم. كلا الجهازين مزودان بمصادر طاقة محولة وأجهزة بها كتل النبضتَغذِيَة. غالبًا ما يتم تنفيذ هذا الأخير بانتهاكات من حيث الإشعاع الكهرومغناطيسي - وهو التداخل الذي يخلقه للغاية مستوى عالالتدخل في شبكة الكهرباء للمبنى والمدينة بشكل خاص.

في العديد من البلدان، يتم استخدام البطاريات المدمجة لتشغيل المباني. أجهزة المحولات. يعمل أحد هذه المحولات على تشغيل 3 إلى 7 شقق أو منازل. وبالتالي، فإن جودة الكهرباء المقدمة للمشتركين أعلى بكثير مما هي عليه في شبكاتنا الكهربائية. كما أن المقاومة بين سلك الطور والمحايد أعلى. كل هذه العوامل تسمح لنا بذلك ظروف أفضللنقل البيانات داخل شقة أو مبنى مما لدينا في ظروفنا.

يؤدي وجود عدد كبير من الأجهزة المتصلة بالشبكة إلى انخفاض المقاومة بين سلك الطور والصفر؛ ويمكن أن تكون 1-3 أوم، وأحيانًا أقل. توافق على أنه من الصعب جدًا "تأرجح" مثل هذا الحمل منخفض المقاومة. بالإضافة إلى ذلك، لا تنس أن مساحة الشبكات كبيرة جدًا، وبالتالي فهي تتمتع بسعة ومحاثة كبيرة. تحدد كل هذه العوامل مبدأ إنشاء قناة الاتصال هذه: خرج قوي للمرسل وحساسية عالية للمستقبل. ولذلك، يتم استخدام الإشارات تردد عالي: تتمتع الشبكة بممانعة أكبر للترددات العالية.

ولا تقل المشكلة عن سوء حالة شبكات الكهرباء، سواء بشكل عام أو داخل المباني. غالبًا ما يتم تنفيذ هذا الأخير مع حدوث انتهاكات، وحتى الحد الأدنى من المتطلبات يتم انتهاكه: الخط الرئيسي مصنوع بسلك أكثر سمكًا من خطوط الإمداد الصادرة إلى الغرف. يعرف الكهربائيون مثل هذه المعلمة باسم "مقاومة حلقة الطور الصفري". يتلخص معناها في علاقة بسيطة: كلما اقتربت من المحطة الفرعية الكهربائية، كلما كانت الأسلاك أكثر سمكًا، أي يجب أن يكون المقطع العرضي للموصلات أكبر.

إذا تم اختيار المقطع العرضي للأسلاك بشكل غير صحيح، فسيتم وضع الخط الرئيسي "كما يحدث"، ثم تقوم مقاومة الخط بإخماد الإشارات عالية التردد. ويمكن تصحيح الوضع إما عن طريق تحسين حساسية جهاز الاستقبال أو عن طريق زيادة قوة المرسل. كلا الأمرين الأول والثاني يمثلان مشكلة. أولاً، يوجد تداخل في خط الاتصال، وبالتالي فإن زيادة حساسية جهاز الاستقبال لمستوى التداخل لن يزيد من موثوقية استقبال الإشارة. قد تتداخل زيادة طاقة جهاز الإرسال مع الأجهزة الأخرى، لذا فهي أيضًا ليست حلاً سحريًا.

المعايير المشتركة. معيار X10

أشهر معايير نقل الأوامر عبر شبكة الطاقة هو X10. تم تطوير هذا المعيار منذ وقت طويل، في عام 1975 من قبل شركة بيكو للإلكترونيات الاسكتلندية. يتم إرسال البيانات باستخدام مجموعة من النبضات بتردد 120 كيلو هرتز ومدة 1 مللي ثانية. تتم مزامنتها مع اللحظة التي يمر فيها التيار المتردد عبر الصفر. يتم إرسال بت واحد من المعلومات لكل عبور صفر. ينتظر جهاز الاستقبال مثل هذه الإشارة لمدة 200 ميكروثانية. وجود نبضة فلاش في النافذة يعني "واحد" منطقي، وغيابه يعني "صفر" منطقي. يتم إرسال البتات مرتين: المرة الأولى شكل مباشر، مقلوبًا للمرة الثانية. عادة، يتم تنفيذ الوحدات كأجهزة منفصلة، ​​ولكن الآن يتم تنفيذها بشكل متزايد ليس على أساس مكونات مختلفة، ولكن باستخدام متحكم دقيق. وهذا يقلل من حجم جهاز الاستقبال، مما يسمح بدمج الأجهزة الذكية حتى في مقبس المصباح الكهربائي أو جرس الباب.

كما ذكرنا سابقًا، لا يمكن للإشارة عالية التردد أن تنتشر خارج محطة المحولات الفرعية والمرحلة. لذلك، لتلقي الاتصالات في مرحلة أخرى، يتم استخدام ما يسمى بالمكررات النشطة. ولكن يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن جهاز الاستقبال يستمع إلى الإشارة فقط لحظات معينةوقت. ولذلك، يستخدمون إما أجهزة الاستقبال "الذكية" ذات المعلمات المتغيرة

معيار الاتصال هذا له إيجابيات وسلبيات. أولاً، قام بتطويرها منذ وقت طويل، ولم تكن هناك وحدات تحكم دقيقة في ذلك الوقت، وكانت جميع الدوائر تناظرية، باستخدام العديد من المكونات. ولذلك، فإن بروتوكول الاتصال منخفض السرعة للغاية: لا يتم إرسال أكثر من بت واحد في فترة الشبكة الواحدة. والحقيقة هي أن الشيء يتم إرساله مرتين: في نصف الدورة الأول يتم إرساله بشكل مباشر، وفي نصف الدورة الثانية - بشكل عكسي. ثانيا، يتم إرسال بعض الأوامر في مجموعات. وهذا يزيد من وقت الاتصال.

عيب آخر مهم لهذا البروتوكول هو عدم تأكيد الجهاز لاستلام الأمر. وهذا هو، بعد إرسال الأمر، لا يمكننا التأكد من تسليمه المضمون إلى المستلم. وهذا أيضًا لا يشجع على انتشار هذا المعيار.

تجربتي الخاصة. إعادة اختراع العجلة

بعد أن اختبرت في ظروف حقيقية العديد من الأجهزة الجاهزة التي تسمح بنقل الأوامر عبر شبكة الطاقة، توصلت إلى نتيجة مخيبة للآمال: في المنزل، بميزانية محدودة، بدون أجهزة متخصصة ومعرفة (ما الذي يمكن إخفاءه؟) لن يكون من الممكن اختراع شيء عبقري. لكن لا شيء ولا شيء يمنعك من صنع حرفة جميلة لنفسك، في ظل ظروفك المحددة. ويعني هذا أيضًا نطاق تطبيق مثل هذا المنتج، والمسافات التي يجب أن تنتقل عبرها الأوامر، بالإضافة إلى وظيفة هذا الجهاز.

دعونا نكمل بعض الإجراءات الشكلية في شكل نوع من الاختصاصاتلمشروعنا:

• يجب أن يقوم الجهاز بنقل البيانات عبر أسلاك شبكة الكهرباء؛
• يجب أن يتم نقل البيانات أثناء "فترات الإيقاف المؤقت" الحالية، أي عندما يكون جهد الشبكة في حده الأدنى؛
• يتم ضمان موثوقية قناة الاتصال سواء في الأجهزة (مستوى الإشارة الأمثل عند نقطة الاستقبال) أو في البرامج (يتم إرسال البيانات بمجموع اختباري للكشف عن تلف البيانات المستلمة، ويتم إرسال الأوامر عدة مرات، وحقيقة استلام يتم تأكيد الأمر بواسطة الجهاز المستقبل عن طريق إرسال إشارة مقابلة مرة أخرى إلى الجهاز المضيف)؛
• سنقوم بتبسيط بروتوكولات تبادل البيانات بين الأجهزة الموجودة على الشبكة ونوع التعديل إلى المستوى المطلوب. لنفترض أنه يتم إرسال بت واحد من البيانات لمدة 1 مللي ثانية. سيتم إرسال الوحدة على شكل دفعة من النبضات لهذه المدة، وسيتم إرسال صفر في غيابها؛
• على الشبكة، تستمع جميع الأجهزة إلى الإشارات، ولكن الجهاز الذي يتم توجيه هذا الأمر إليه هو فقط من ينفذ الأمر المستلم. أي أن كل جهاز له عنوانه الفردي - الرقم.

قد تكون دوائر الجزء التنفيذي من هذه الأجهزة نفسها مختلفة. نحن مهتمون بدائرة أجزاء الاستقبال والإرسال.

يوضح الشكل رسمًا تخطيطيًا لجهاز حقيقي ينقل الأوامر عبر شبكة طاقة. الجزء التنفيذي من الجهاز يتحكم في سطوع المصباح، أي أنه خافت.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على الرسم البياني. يوفر المحول T1 وجسر الصمام الثنائي D1-D4 الطاقة للجهاز. توفر العقدة R8\R11 والصمام الثنائي D6 والترانزستور Q1 تنسيقًا للإشارة يشير إلى الحد الأدنى من الجهد في شبكة الطاقة (التردد 100 هرتز). يتم استخدام الأزرار S1-S3 للتحكم محليًا في تشغيل جهاز التعتيم: فهي تغير سطوع المصباح، وتسمح لك بحفظ هذه المعلمة كإعداد افتراضي، بالإضافة إلى أوقات صعود وهبوط المصباح. يعرض مؤشر LED أوضاع التشغيل الخافتة وحقيقة تلقي الإشارات. تعرض مصابيح LED المتبقية سطوع المصباح ووقت تغيير السطوع.

تشكل المقاومات R11 و R12 مقسم جهد وتستخدم لضبط "حساسية" الجزء المستقبل من الجهاز. ومن خلال تغيير نسب مقاومة هذه المقاومات، يمكنك التأثير على استجابة الجهاز لكل من التداخل والإشارة المفيدة.

يتم استخدام محول الاتصالات T2 للعزل الكلفاني لأجزاء الاستقبال والإرسال بالجهاز، كما يقوم أيضًا بنقل الإشارات عالية التردد إلى شبكة الكهرباء الخاصة بالمبنى.

يتكون الجزء المرسل من الترانزستور Q2 وأحد ملفات المحول T2. انتبه إلى الصمام الثنائي زينر D5 - فهو الذي يحمي تقاطع الترانزستور من الانهيار أثناء التداخل قصير المدى عالي الجهد في الشبكة.

الجزء المستقبل أكثر تعقيدًا إلى حد ما: تشكل إحدى ملفات المحول T2 مع الدائرة التذبذبية المتوازية L1\C2 دائرة معقدة لمسار الاستقبال. الثنائيات D8 و D9 تحمي مدخلات المتحكم الدقيق من حد الجهد. بفضل هذه الثنائيات، لا يمكن أن يتجاوز الجهد قيمة جهد الإمداد (في حالتنا 5 فولت) ولا يمكن أن يصبح سالبًا أقل من 0.3-0.5 فولت.

تتم عملية استقبال الإشارات على النحو التالي. لا تحتوي أزرار الاقتراع والعمل مع الشاشة على أي ميزات خاصة. ولذلك، لن أصف عملهم.

ينتظر الروتين الفرعي المتلقي إشارة عبور الصفر الحالية. عند وقوع هذا الحدث، يتم إطلاق إجراء استقصاء المقارنة التناظرية، والذي يستمر حوالي 250 ميكروثانية. إذا لم يتم تلقي أي إشارات، يبدأ الروتين الفرعي عمله من البداية.

عند استقبال أي إشارة (أصدر جهاز المقارنة إشارة منطقية عند خرجه)، يتم إطلاق إجراء تحليل الإشارة المستقبلة: لفترة معينة، يتم استقصاء جهاز المقارنة لوجود إشارة طويلة. إذا كانت الإشارة المستقبلة لها المدة المطلوبة، تعتبر الإشارة المستقبلة موثوقة. بعد ذلك، يبدأ إجراء تلقي العدد المطلوب من بتات البيانات المرسلة بواسطة الجهاز البعيد.

بعد استلام جميع البيانات، يتم تحليلها لمعرفة ما إذا كانت تتطابق مع المجموع الاختباري المقبول في نفس الطرد. إذا تم استلام البيانات بشكل موثوق، فسيتم التعرف على الأمر على أنه صالح وتنفيذه. وبخلاف ذلك، يتم تجاهل البيانات المستلمة ويتم تنفيذ البرنامج مرة أخرى.

يتم أيضًا تنفيذ عملية إرسال الإشارات إلى الشبكة بالكامل بواسطة وحدة التحكم الدقيقة. إذا كان من الضروري نقل البيانات، ينتظر الروتين الفرعي حالة البداية: استقبال إشارة عبور الصفر الحالية. بعد تلقي هذه الإشارة، يتم الحفاظ على توقف مؤقت قدره 80-100 ميكروثانية، وبعد ذلك يتم إرسال حزمة من النبضات بالتردد والمدة المطلوبة إلى شبكة الطاقة. تمر الإشارات عالية التردد عبر السعة الصغيرة للمكثف عالي الجهد C1 إلى الشبكة دون أي خسائر تقريبًا. يتم إنشاء رشقات نارية من التردد المطلوب باستخدام مولد PWM للأجهزة المتوفرة في وحدة التحكم الدقيقة هذه. كما أظهرت التجارب، فإن تردد إرسال الإشارة الأمثل يقع في نطاق 90-120 كيلو هرتز. يُسمح باستخدام هذه الترددات دون الحاجة للتسجيل لدى الجهات الإشرافية المختصة في كل من روسيا وأوروبا. (معيار سينيليك)

والآن الإجابة على السؤال الأكثر شيوعًا: ما هو نطاق الاتصال بين هذه الأجهزة؟ الجواب بسيط: يتأثر نطاق الاتصال بعدة عوامل: جودة خطوط الكهرباء، ووجود "الالتواءات" وصناديق التثبيت، ونوع الحمولة وقوتها...

من الممارسة: في مدينة صغيرة، على خط كهرباء يزود 30-50 منزلاً خاصًا، في الصباح وأثناء النهار (عند استخدام أجهزة كهربائية أقل)، يكون نطاق الاتصال أعلى بكثير مما هو عليه في مدينة كبيرة بها مائة شقق في نفس المرحلة.

وسأجيب أيضًا على السؤال الشائع الثاني: كيفية زيادة نطاق الاتصال؟ للقيام بذلك، يمكنك زيادة قوة الإشارة المرسلة إلى شبكة الطاقة، وكذلك تحسين الجزء المتلقي من الجهاز.

يمكن تصنيع مضخم الطاقة باستخدام الدائرة المصغرة TDA2030 أو TDA2003 الشائعة (على الرغم من اختلاف المعلمات المعلنة من قبل الشركة المصنعة، إلا أنها تعمل بشكل جيد).

يصعب تعديل الجزء المتلقي:

• إضافة مضخم الإدخال وAGC؛
• إضافة مرشحات النطاق الضيق عند مدخلات الجهاز. الحل الأبسط هو هذا: دائرة تسلسلية مضبوطة على التردد المطلوب.

اليوم، تتمتع محولات AC-DC النبضية بمكانة رائدة بين نظائرها. الطوبولوجيا الأكثر شيوعًا لتحويل النبض هي طوبولوجيا flyback. سبب آخر لشعبيتها هو الطريقة البسيطة وغير المكلفة إلى حد ما لبناء مصدر طاقة متعدد القنوات، والذي يتم تحقيقه ببساطة عن طريق إضافة ملفات ثانوية إضافية إلى المحول.

عادة، تعليقمأخوذ من الإخراج الذي يتطلب تسامح الإخراج الأكثر دقة. يحدد هذا الخرج بعد ذلك نسبة الجهد لجميع اللفات الثانوية الأخرى. ومع ذلك، نظرًا لتأثير تسرب الحث، ليس من الممكن دائمًا تحقيق الدقة المطلوبة في ضبط معلمات الإخراج للقنوات المختلفة، خاصة في حالة وجود حمل صغير (أو عدم التحميل على الإطلاق) على القناة الرئيسية و تحميل كامل للقنوات الثانوية.

يمكن استخدام منظمات ما بعد التنظيم وأجهزة التحميل المسبق لتحقيق الاستقرار في إخراج القنوات الثانوية. إلا أن استخدامها يزيد من التكلفة النهائية ويقلل من فعالية المنتج، مما يجعلها أقل جاذبية للمستهلكين. هذه المشكلة حادة بشكل خاص بسبب الاتجاهات السائدة في تشديد معايير إمدادات الطاقة التي تعمل بدون تحميل أو في وضع الاستعداد.

يُطلق على الحل المعروض في الصورة 1 اسم "Active Shunt Regulator" ويسمح لك بتحقيق المعلمات وفقًا لمعايير الإدخال وفي نفس الوقت الحفاظ على ميزانية مقبولة للجهاز النهائي.

الشكل 1. منظم التحويل النشط لطوبولوجيا flyback متعددة القنوات

المخطط يعمل على النحو التالي. بينما تكون المخارج ضمن حدود التنظيم، يتم تشغيل مقسم الجهد R14 وR13 بواسطة الترانزستور Q5، الذي يقوم بإيقاف تشغيل Q4 وQ1. عندما يتدفق التيار عبر Q5 في وضع التشغيل هذا، يكون هناك تحميل مسبق بسيط على مخرج 5V.

فرق الجهد الاسمي بين خرج 5 فولت وخرج 3.3 فولت هو 1.7 فولت. عندما يبدأ الحمل على خرج 3.3 فولت في زيادة استهلاك التيار دون زيادة مقابلة في التيار على خرج 5 فولت، سيزداد الجهد على خرج 5 فولت. نسبة إلى خرج 3.3 فولت ب. في اللحظة التي يتجاوز فيها الفرق في الفولتية الاسمية 100 مللي فولت، يغلق Q5، مما يؤدي إلى فتح Q4 وQ1، والذي بدوره يسمح لتيار الخرج 5 فولت بتشغيل الحمل عند خرج 3.3 فولت وتقليل الجهد. الفرق في انحراف الجهد.

يتم تحديد التيار خلال Q1 من خلال فرق الجهد الناتج بين القنوات الرئيسية والثانوية ويسمح لك بالحفاظ على نسبة الجهد الأصلية بغض النظر عن الحمل، حتى عندما يكون الإخراج 3.3. محمل بنسبة 100%، يعمل بجهد 5 فولت بدون تحميل. إن اتساق Q5 و Q4 يزيل انحراف درجة حرارة المعلمات، حيث يتم تعويض التغير في VB-E لأحد الترانزستورات بالتغير في الآخر. الثنائيات D8 وD9 ليست مطلوبة، ولكنها تقلل من تبديد الطاقة في الربع الأول، مما يلغي الحاجة إلى المبدد الحراري.

نظرًا لأن الدائرة تستجيب فقط للاختلافات النسبية بين الجهدين، فهي غير نشطة إلى حد كبير عند التحميل الكامل والحمل الخفيف. نظرًا لأن التحويلة متصلة من مخرج 5 فولت إلى مخرج 3.3 فولت، يتم تقليل فقدان الطاقة النشطة في الدائرة بنسبة 66% مقارنة بمنظم التحويل المتصل بالأرض. ونتيجة لذلك، تظل الكفاءة عالية عند التحميل الكامل ويظل استهلاك الطاقة منخفضًا عبر نطاق التحميل بأكمله.

​

يمكن أن تكون منظمات الترحيل تحويلية أو غير تحويلية.

1) أبسط وأرخص RRs هي RRs التحويلة. مبدأ تشغيلها هو كما يلي: عندما يتم تجاوز سعة الجهد المحدد، يتم تحويل أطوار المولد (تقصيرها) معًا بواسطة دائرة مقصورة. بمعنى آخر، نحن نقود السيارة ونحافظ باستمرار على دواسة الوقود الكاملة، وننظم السرعة ليس عن طريق إطلاق الغاز، ولكن عن طريق الضغط على الفرامل. سخيف أليس كذلك؟ وهذه هي بالضبط الطريقة التي يعمل بها منظم ترحيل التحويلة. وبطبيعة الحال، مثل هذه الكتلة ليست موثوقة بشكل خاص. غالبًا ما تؤدي زيادة توليد الحرارة للكتلة نفسها والأسلاك والموصلات إلى ذوبان وقصر الدائرة وفشل الدائرة بأكملها، من منظم تتابع المولداتوإلى البطارية وصندوق المصهر. لمثل هذه الكتلة، كلما زاد الحمل على المستهلكين، كلما كان ذلك أفضل. لأنه في هذه الحالة يتم تشغيل دوائر التحويل بشكل أقل. وعلى العكس من ذلك، بدون مستهلكين متصلين، سيتم تبديد كل قوة المولد على دائرة التحويل، الأمر الذي سيؤدي إلى فشل سريع للوحدة. في الوقت الذي تتجاوز فيه طاقة المولد الطاقة الإجمالية للمستهلكين، تكون دوائر التحويل قيد التشغيل باستمرار. عند إخراج منظم الترحيل هذا، يكون للجهد شكل مسنن (كما في الشكل)، وليس ثابتًا كما ينبغي. يقوم هذا الجهد بشحن البطارية بشكل أبطأ بكثير وحتى الضوء يخفت مع زيادة سرعة المحرك. أعتقد أن الكثير من الناس قد لاحظوا هذه الصورة - وهذا هو منظم ترحيل التحويلة. مزايا هذه الكتلة هي التكلفة المنخفضة وسهولة التصنيع. بأغلبية ساحقة الدوائر الإلكترونيةهذه هي الكتل التي تتجول في المنتديات. غالبًا ما تقوم المصانع بتثبيت مثل هذه الوحدات على عربات الثلوج المزودة بمعدات كهربائية مدمجة عندما يكون الجهاز دائمًا و AC الجهدلمختلف المستهلكين.

2) حسنًا، النوع الثاني من RR ليس التحويل. لن أصف دوائر هذه الكتل، سأقول ببساطة أن مبدأ التنظيم يعتمد على إيقاف جهد الخرج من RR عند تجاوز السعة المحددة. عندما يعود الجهد (النقصان) إلى وضعه الطبيعي، يتم تشغيله، وهكذا آلاف وحتى عشرات الآلاف من المرات في الثانية. وبهذه الطريقة يتم تحقيق استقرار الجهد العالي، والذي يميل شكله إلى أن يكون متساويًا. خط أفقي(انظر الصورة). بالضبط ما يطلبه المستهلكون يؤخذ من المولد. توليد الحرارة أقل بكثير، مما يعني أن موثوقية هذه الوحدة أعلى. مزايا مثل هذه الكتلة واضحة.

المولد هو آلة كهربائية تقوم بتحويل الطاقة الدورانية الميكانيكية إلى طاقة تيار متردد. يتم تصحيح التيار المتردد الناتج عن ملفات المولد بواسطة الثنائيات وشحن بطاريات القارب. يحافظ منظم الجهد على جهد ثابت عند خرج المولد، ويتم تركيب منظم خارجي أو منظم للشحن على ثلاث مراحل. بدونها، بطاريات الشحن السريع التفريغ العميقمن مولد محرك القارب غير ممكن.

أبسط مولد

أبسط مولد هو قضيب معدني به سلك ملفوف حوله. إذا تم تحريك مغناطيس دائم تحت القضيب، فسيتم ممغنطة القضيب في اتجاهات مختلفة، وسيتسبب المجال المغناطيسي المتناوب الناشئ في السلك في حدوث نبضات تيار ذات قطبية متناوبة.

يتناسب التيار الناشئ في الموصل بشكل مباشر مع قوة المجال المغناطيسي وسرعة المغناطيس وعدد لفات السلك حول القضيب.

سيأخذ المولد مظهره المعتاد إذا تم استبدال الحركة الانتقالية للمغناطيس بحركة دورانية وتم وضع الملفات التي ينشأ فيها التيار في دائرة. ومع ذلك، لتنظيم التيار في مثل هذا المولد سيكون من الممكن فقط من خلال سرعة المحرك، وهذا غير مريح للغاية.

كيف يعمل منظم الجهد على محرك القارب؟

يتم التحكم في المولد الحقيقي عن طريق تغيير قوة المغناطيس. للقيام بذلك، بدلا من دائم، يتم استخدام المغناطيس الكهربائي، في قلب الحديد الذي يتركز فيه المجال المغناطيسي، الذي تم إنشاؤه بواسطة التيار المتدفق عبر الملف. تتناسب قوة المجال المغناطيسي مع التيار في ملف الإثارة، وبالتالي فإن تغيير التيار في الملف يزيد أو يقلل من قدرة المولد. يسمى الجهاز الذي يتحكم في تيار الإثارة وقوة المولد بمنظم الجهد.

المنظمات الكهروميكانيكية هي الأجهزة الأولى من هذا النوع. يتدفق تيار الإثارة عبر ذراع التتابع، الذي يدور بالنسبة للنقطة F ويغلق نقطتي "الإشعال" و"الأرض". يتم توصيل "الإشعال" بالطرف الموجب للبطارية من خلال مفتاح إشعال المحرك. الزنبرك الأيمن يحمل ذراع التتابع مقابل جهة اتصال الإشعال.

إذا كان جهد البطارية منخفضًا، يكون تيار الإثارة هو الحد الأقصى وينتج المولد أقصى تيار. عندما يرتفع جهد البطارية إلى القيمة المحددة (بين 13.8 و 14.2 فولت) يزداد التيار المتدفق من الإشعال إلى الأرض عبر ملف المرحل، ويعمل المرحل ويدفع الرافعة لأسفل ويفتح جهة الاتصال. ينخفض ​​\u200b\u200bتيار الإثارة إلى الصفر، وينخفض ​​\u200b\u200bخرج المولد إلى الصفر، وينخفض ​​جهد البطارية ويغلق المرحل جهة اتصال الإشعال. تبدأ العملية من جديد.

كلما زاد الجهد الكهربي للبطارية، كلما بقيت جهة الاتصال في الموضع السفلي لفترة أطول. يتحول خرج المولد بين الحد الأقصى والصفر مئات المرات في الثانية، مع الحفاظ على متوسط ​​الجهد ثابتًا بينما يميل التيار إلى الصفر (بالإضافة إلى التيار الذي يسحبه الحمل المتصل). يتم ضبط جهد شحن البطارية في المنظم الكهروميكانيكي عن طريق شد الزنبرك.

مبدأ التشغيل منظم الكترونيالجهد مشابه. إذا كان الجهد في البطارية منخفضًا، فإن الجهد عند قاعدة الترانزستور 1 منخفض ويتم إيقاف تشغيله. في هذه الحالة، يعمل الترانزستور 1 كمقاومة عالية بين قاعدة الترانزستور 2 والأرض، وبالتالي يكون الجهد عند قاعدة الترانزستور 2 مرتفعًا ويتم تشغيله. يقوم الترانزستور 3 بتضخيم تيار المجمع والباعث للترانزستور 2 بمقدار عشرين مرة أو أكثر، مما يتسبب في تيار مرتفع في ملف الإثارة والحد الأقصى لتيار الخرج للمولد.

بعد زيادة الجهد على البطارية، يتم تشغيل الترانزستور 1. تتناقص المقاومة بين قاعدة الترانزستور 2 والأرضي وينطفئ الترانزستوران 2 و 3، مما يقطع تدفق التيار في ملف الإثارة. بدون تيار الإثارة، يتوقف المولد عن إنتاج التيار.

يتم تشغيل وإيقاف الترانزستورات مئات المرات في الثانية الواحدة. يعتمد متوسط ​​تيار الإثارة وتيار خرج المولد على مدة بقاء النظام في حالة التشغيل والإيقاف.

لماذا تحتاج إلى منظم جهد التحويلة؟

منظمات الجهد القياسية لمولدات المحركات الخارجية هي منظمات نوع السيارة، والتي تعمل بشكل رائع في ظل الظروف التالية:

• البطارية عبارة عن بطارية بداية ذات ألواح رفيعة
• تكون البطارية مشحونة بالكامل تقريبًا دائمًا
• الفرق في درجة الحرارة بين المنظم والبطارية صغير
• انخفاض الجهد بين البطارية والمولد أقل من 0.1 فولت

في السيارات، عند بدء تشغيل المحرك، يتم تفريغ البطارية بنسبة 5-10٪، وبعد ذلك حتى تسكعطاقة المولد كافية لتزويد جميع المستهلكين بالطاقة وإعادة شحن البطارية. نظرًا لأن بطارية البادئ لم يتم تفريغها بشكل كبير، فإن شحنها لا يستغرق الكثير من الوقت وتصبح مرحلة الشحن الثانية المطلوبة لبطاريات الجر غير ضرورية.

منظمات جهد المحرك الخارجي عبارة عن أجهزة شحن ذات الحد الأقصى للتيار وبجهد يتراوح من 13.8 إلى 14.2 فولت. لكن الجهد 13.8 فولت أعلى من الجهد الموصى به في مرحلة شحن الصيانة للبطاريات ذات التفريغ العميق، والجهد 14.2 أقل من جهد مرحلة التشبع.

لن يقوم المولد المزود بمنظم قياسي أبدًا بشحن بطارية ذات تفريغ عميق بالكامل، ولكنه لن يؤدي إلا إلى زيادة شحنها وإتلافها إذا تم توصيلها بالبطارية لفترة طويلة.

ما يمكن أن تفعله منظمات الجهد الخارجية

منظم جهد مقاوم للماء من شركة ستيرلنج باور. الحد الأقصى لتيار المولد هو 120 أمبير. منظم الجهد مناسب لأي محرك خارجي - هوندا وسوزوكي وياماها وغيرها.

يتحكم منظم جهد محرك القارب الذكي في شحن بطاريات قارب الجر. ويتم شحنه على ثلاث مراحل تسمى مرحلة التشبع والامتصاص وشحن الصيانة.

الرسوم البيانية للجهد والتيار خلال ثلاث مراحل من شحن بطارية التفريغ العميق. تتم إعادة الشحن عندما ينخفض ​​جهد البطارية إلى أقل من 12.8 فولت

خلال مرحلة التشبع، أثناء الشحن العاصمة، تكتسب البطارية بسرعة 75-80٪ من القيمة الاسمية، ويرتفع الجهد عند أطرافها إلى 14.4-14.8 فولت (حسب النوع). في هذه اللحظة يتحول المنظم إلى مرحلة الامتصاص. في هذه المرحلة، يتم الشحن بشكل أبطأ ويتم تقليل تيار الشحن تدريجيًا ليتناسب مع الحالة الحالية للبطارية. بعد انخفاض التيار إلى 1-2% من سعته، يكتمل الشحن ويتحول المنظم إلى وضع شحن الصيانة، حيث يقوم خلاله بمراقبة الجهد الموجود على البطارية وإعادة شحنه إذا انخفض الجهد عن 13 فولت.

• لتجنب إتلاف البطارية أثناء الشحن، تم تجهيز منظمات الجهد الكهربي الخارجية بأجهزة استشعار حرارية مدمجة. يتوقف الشحن إذا ارتفعت درجة حرارة البطارية إلى 50 درجة.
• البطاريات أنواع مختلفةوالأحجام تتطلب منحنيات شحن مختلفة و معان مختلفةالجهد والتيار، لذلك تتمتع المنظمات الذكية بأوضاع محددة مسبقًا لشحن البطاريات الحمضية السائلة وبطاريات AGM والبطاريات الهلامية.
• يتم تركيب منظم جهد خارجي على المحرك الخارجي بالتوازي مع المحرك القياسي، والذي يعمل في حالة فشل المنظم الذكي.

مساوئ منظمات التحويلة

على الرغم من أن المنظمات الذكية مناسبة لجميع أنواع مولدات القوارب و البطارياتقد يبدو تركيبها صعبًا بالنسبة لأولئك الذين ليس لديهم معرفة سابقة بالعمل بالكهرباء. في بعض الحالات، لتوصيل المنظم، ستحتاج إلى تحديد نوع المولد المستخدم وإزالته من المحرك. بالإضافة إلى ذلك، لا يوصى بتركيب منظمات جهد التحويل على المحركات الخارجية الجديدة، حتى لا تنتهك ضمانها.

شاحن مولد كهربائي من ستيرلنج بقدرة تصل إلى 120 أمبير (12 فولت) يسمح بشحن البطارية ذات الدورة العميقة ووصلات البطارية المتعددة بشكل أسرع بما يصل إلى خمس مرات

يمكن تجنب صعوبات التثبيت ومشاكل الضمان إذا كنت تستخدم تلك الموجودة على متن الطائرة والتي يتم تشغيلها بواسطة مولد محرك القارب. كما أنها تقوم بشحن البطاريات على ثلاث مراحل، وتعمل بمولدات تصل قوتها إلى 400 أمبير وتنتج جهدًا يبلغ 12 أو 24 أو 36 فولتًا. تحتوي النماذج القوية على ثنائيات مقسمة مدمجة لتوصيل بطاريات متعددة.

شاحن ضد الماء ستيرلنج باور BBW 1212. تيار الشحن يصل إلى 25 أمبير. مدعوم من مولد محرك القارب. يتم توصيله ببطارية البادئ ويبدأ العمل فقط بعد شحنها بالكامل

طرح سؤال،

واحصل على المشورة بشأن المحركات الكهربائية للقوارب أو البطاريات أو شواحنللقارب أو اليخت