ساخت یک دو چرخه ی الکترونیکی و یک اتوموبیل الکترونیکی

[ناصر منتظری]

سلام دوستان عزیز و گرامی
از امروز می خوام شما رو با ساخت یک دو چرخه و یک اتومبیل الکترونیکی آشنا کنم. ساخت این گونه لوازم به علوم روز دنیا نیاز دارد و مطالب بسیار زیاد و پیچیده هستند. علاوه بر اینکه منابع زیادی در دسترس نیست هزینه های بسیار بسیار زیادی هم در بر دارد که مشکل یادگیری این علوم را سخت تر می کند .
این گونه پروژه ها در کشور های مختلف جز پروژه های روز دنیاست و بسیار جالب و لذت بخش و کاربردی می باشد.
من به همراه جمعی از دوستانم در دانشگاه شیراز به کمک اساتید محترم دانشگاه شیراز و همچنین اساتید محترم و دوستان گرامی فارغ التحصیل هنرستان نمونه دولتی آزادی فلسطین تهران روی این پروژه کار می کنیم شما هم با ما همراه باشید و از آزمایش های ما و این مطالب زیبا لذت ببرید. ما در این پروژه با هاب موتور ها و موتور های براش لس دی سی ، سوپر خازن ها ، کنترل توان و بازیابی انرژی ، شارژرها و باتری ها و . . . سروکار داریم. و مطالب مفید زیادی رو خواهیم گفت.
به امید روزی که از شر اتوموبیل های سوخت فسیلی خلاص شویم و با داشتن تکنولوژی روز دنیا به شهری پاک قدم نهیم.
در ضمن بخش سوال و جواب نیز در این تا پیک قرار گرفت که می توانید سوالات و نظرات و مطالب خود را در آنجا مطرح کنید تا این تاپیک فقط مختص توضیحات بماند.
http://www.eca.ir/forum2/index.php?topic=88184.0


http://www.infineon.com/export/sites/default/media/press/Image/press_photo/ebike_with_Infineon.jpg

[ناصر منتظری]

تعاریف اولیه

در ابتدا شما را با چند تعریف آشنا می کنم:
شهر الکترونیک :
شهر الکترونیک یک مجموعه از ماشین ها ی الکترونیکی سیستم های شارژر خورشیدی و همچنین منازل مسکونی در چند کشور مانند آلمان ایجاد شده است در این شهر ماشین های الکترونیکی با سیستم خورشیدی شارژ می شوند و چون مجهز به قابلیت کنترل توان به صورت دو طرفه هستند در شب برای تامین برق منازل انرژی ای که در باتری اتومبیل ها ذخیره شده به کمک نیروگاه ها می آید و مورد استفاده قرار می گیرد.
موتور دی سی براشلس :
این موتور ها دارای آهنربای دائم هستند اما مانند موتور های دی سی معمولی جاروبک ندارند و به جای آن چند سیم پیچ دارند که توسط کنترلر فاز سیمآپیچآها دائما سوییچ میآ شود تا موتور به گردش آید و در این موتور ها برای درک موقعیت روتور از سنسور های متعددی استفاده می کنیم.
سوپر خازن ها :
با پیشرفت علم نانو و استفاده از کربن اکتیو یک خازن دو لایه مانند خازن های الکترولیت ایجاد می شود ولی چون در آن از ساختار نانویی موج دار استفاده شده سطح صفحات بسیار زیاد شده و موجب شکل گیری یک خازن با ظرفیت بسیار بالا می شود.
هاب موتور :
موتور براش لس مخصوص دوچرخه و موتور الکترونیکی که یک موتور اوت رانر دارد یعنی به جای چرخیدن روتور استاتور و پوسته آن می چرخد و روتور ثابت است.

[ناصر منتظری]

سوپر کاپاسیتور

سوپر خازن ها
1 فاراد 5 ولت
30 فاراد 2.3 ولت
100 فاراد 2.7 ولت
3000 فاراد 2.7 ولت
14000 فاراد معادل 14 کیلو فاراد 1.6 ولت
تعجب کردید ؟؟؟ تعجب ندارد ! امروزه سوپر خازنها به وفور یافت می شوند در ایران هم تا 30 فاراد موجود هستند ولی بسیار قیمت بالایی دارند. (30 فاراد 30 هزار تومان)
من یک ماژول 58 فاراد 16.2 ولت خریدم 800 هزار تومان :angry: این ماژول از 6 خازن 350 فاراد 2.7 ولت به همراه متعادل کننده داخلی تشکیل شده است.
این هم از عکسش :
http://upload7.ir/imgs/2014-01/42691781435950572882.jpg

سوپر خازن دارای ساختمان داخلی بسیار جالب و شبیه باتری و البته تا حدودی هم شبیه خازن الکترولیت است برای آشنایی بیشتر عکس زیر را مشاهده نمایید .
این خازن ها از کربن اکتیو و به صورت دولایه ساخته می شوند.
http://upload7.ir/imgs/2014-01/05153108753164433390.jpg

نکات مهم کار با سوپر خازن ها :
برای کار با این خازن ها حتما باید توجه داشته باشید به علت مقاومت بسیار پایین و ظرفیت بسیار بالا هنگام شارژ و دشارژ جریان باید کنترل شود و منبع تغذیه حتما باید محدود کننده داشته باشد همان طور که می دانید یک منبع ولتاژ هنگامی که در حالت محدود شدن جریان کار می کنید همانند یک منبع جریان کار می کند و با این روش می توان سوپر خازن ها را شارژ کرد. با این روش ولتاژ خازن به صورت خطی Kx افزایش پیدا می کند. هنگام کار با سوپر خازن ها همیشه باید احتیاط کرد اگر اتصال کوتاهی رخ دهد ممکن است عواقب ناگواری در بر داشته باشد.
شرکت MAXWELL یکی از بزرگترین سازنده های سوپر خازن است که می توانید با مراجعه به این سایت اطلاعات بیشتری راجع به سوپر خازن ها کسب نمایید. maxwell.com

[ناصر منتظری]

سوپر خازن

پارامتر های مهم سوپر خازن ها :
این پارامتر ها شامل
1- ESR مقاومت داخلی خازن
2- RATED Voltage ولتاژ کاری که نباید هرگز بیش تر از آن ولتاژی اعمال کرد که البته از مقدار ماکزیمم ولتاژ خطرناک 0.1 ولت کمتر است.
3- جریان دائم و جریان لحظه ای
4- دمای کار
5- جریان نشتی
می باشد که باید همواره به آن توجه داشت. در عکس زیر سوپرخازن های معروف ماکسول به همراه دیتا شیت آنها را می بینید.

http://upload7.ir/imgs/2014-01/18893960912924435914.jpg

[ناصر منتظری]

دی سی براش لس موتور

هاب موتور و موتور های دی سی براش لس :
موتور های براشلس نوعی موتور دی سی هستند .در موتورهای معمولی دی سی که آهنربای دائم دارند به سیم پیچ ها توسط جاروبک به نوبت ولتاژ اعمال می شود و میدان های ایجاد شده سبب حرکت می شود.اما در موتورهای براشلس چند سیم پیچ وجود دارد که به کمک مدار های الکترونیکی فاز سیم پیچ ها به نوبت عوض می شود و دارای آهنربای دائم متعددی نیز می باشند که می توانید ساختار داخلی موتور دی سی براش لس را در عکس های زیر مشاهده نمایید:
http://static.ddmcdn.com/gif/brushless-motor-1.jpg

http://www.rcuniverse.com/magazine/reviews/1344/BrushlessMotors7.jpg

http://www.avdweb.nl/Article_files/Solarbike/Motor-controller/4-Pole-brushless-DC-motor-animation.jpg

این موتور ها به دو دسته اوت رانر و این رانر تقسیم می شوند :
موتور اوت رانر دارای پوسته ی متحرک است و به جای محور استاتور آن می چرخد و گشتاور بالایی دارد و آهنربای دائم در پوسته است
موتور اینرانر دارای محور متحرک و آهنربای دائم در رتور است و سرعت بسیار بالایی دارد
موتور های براشلس دارای اصطحکاک بسیار کمی هستند (به دلیل نبودن ذغال و جاروبک ) همچنین لغزش که در موتور های معمولی مشاهده می شود در این موتور ها وجود ندارد . این موتور ها بسیار کوچک و کارآمد و پر قدرت هستند و حتی تا توان 100 کیلو وات هم تولید شده اند !!!!!!!! ( موتور 100 KW ) !!!
این موتور ها جرقه زنی ندارند ولی کنترل آنها پیچیده است و حرارت روی آهنربای دائم آنها تاثیر نا مطلوب می گذارد
هاب موتور ها :
نوعی موتور براشلس دی سی هستند که از نوع اوت رانر و دارای گشتاور بسیار بالامی باشند و مخصوص موتور و دوچرخه ی الکترونیکی طراحی شده اند.
من هاب موتور 350 وات 36 ولت رو به قیمت 700 هزار تومان خریده ام :angry:
http://www.electricbike.com/wp-content/flagallery/hub-motors/bafang.jpg

http://www.ebikes.ca/images/crystalyte2.jpg

لطفا سوالات خود را در تاپیک http://www.eca.ir/forum2/index.php?topic=88184.0 مطرح کنید.

[ناصر منتظری]

هاب موتور

دوستان عزیز و گرامی این تاپیک مختص توضیحات است و این توضیحات به تدریج کامل می شود لطفا سوالات خود را در تاپیک سوالات قرار دهید با سپاس فراوان
این هم هاب موتوری که من خریده ام که کنترلر هم داره و کنترلرش مخصوص دوچرخه است که برای اتصال مواردی از جمله موتور ، ترمز ، گاز ، باتری و ... طراحی شده حتی جای سوئیچ هم داره که میشه با کلید مخصوص دوچرخه رو روشن کرد .
http://upload7.ir/imgs/2014-01/64944626257304855343.jpg

این هاب موتور ها دارای جا برای پره ها (اسپوک ها ) هستند و به راحتی روی دوچرخه نصب می شوند.در سایز ها و اقسام مختلفی برای اسکوتر - دوچرخه - ویلچر و سه چرخه و ... طراحی شده اند و در دو نوع با سنسور و سنسور لس موجود هستند. نوع بدون سنسور کنترلر مخصوص دارد که با نیروی ضد محرکه کار می کند و سه سیم دارد. نوع سنسور دار آن دارای 8 سیم می باشد سه سیم برای سه سیم پیچ است و 3 سیم دیگر برای سه سنسور هال و دو سیم دیگر برای ولتاژ 5 ولت و زمین است که برای بایاس سنسور های داخلی به کار می رود. . در این گونه موتور ها همان طور که گفتم باید فاز سیم پیچ ها توسط مدار کنترلر به نوبت تغییر کند و ما موتور براشلس دی سی سه فاز خواهیم داشت . برای اطلاع از وضعیت دقیق رتور از سه سنسور هال استفاده می شود و مدار می فهمد چه زمانی باید چه سیگنالی را به موتور متصل کند . جمعا 8 سیم خواهیم داشت که سه تا سیم ضخیم هستند مخصوص سیم پیچ ها و 5 سیم نازک داریم برای سنسور ها که وظیفه اعلام وضعیت را بر عهده دارند.

[ناصر منتظری]

پاسخ : بیا وتا پایان ساخت یک دوچرخه ی و اتوموبیل الکترونیکی همراه ما باش

در این قسمت می خواهیم راجع به رویاها و واقعیت ها در مورد الکترونیک روز صحبت کنیم
از شما می خوام در این بحث مشارکت کنید و پست های خود را در تاپیک سوالات و جوابها مطرح کنید: http://www.eca.ir/forum2/index.php?topic=88184.0 لطفا فقط در تاپیک گفته شده پست بگذارید تا مطالب این پست به صورت پشت سر هم باشد و سوالات هم در بخش دیگر پاسخ گفته شود تا به زیبایی این مباحث بیافزاید.
تصور کنید اتوموبیلی خیالی را که الکترونیکی است این اتوموبیل الکترونیکی طبیعتا استارت ندارد! صدای ناهنجار ندارد! بنزین نمی خواهد! دود ندارد!
احتمالا این اتوموبیل باید با دکمه روشن شود ، دکمه ای شبیه این کلید :
http://www.infineon.com/export/sites/default/media/Applications/emobility/power.jpg

و باید به جای سوخت شارژ شود :
http://www.infineon.com/export/sites/default/media/Applications/emobility/charger.jpg

و همچنین باید دارای یک موتور قدرتمند براشلس دی سی باشد در توان 10 کیلو وات تا یک اتوموبیل قدرتمند داشته باشیم مثل این :
http://www.goldenmotor.com/HPM-10KW%203D.jpg

این اتوموبیل الکترونیکی است می تواند در سر پایینی ها باتری های خود را شارژ کند و همچنین در هنگام ترمز انرژی ترمز را ذخیره کند. دزدگیر این اتوموبیل می تواند بسیار پیشرفته و کامل باشد و امنیت بسیار بالای داشته باشد. حتی می توان از سیستم خورشیدی برای شارژ باتری ها استفاده کرد به این ترتیب می توان با داشتن یک اتوموبیل الکترونیکی بدون هزینه های جانبی از رفت و آمد لذت برد.
http://www.inhabitat.com/wp-content/uploads/blue-car-ed01.jpg

http://cdn1.coresites.mpora.com/dirt_new/wp-content/uploads/2012/11/audi.jpg

شما از یک اتوموبیل الکترونیکی و یا یک دوچرخه الکترونیکی چه انتظاری دارید و چه ویژگی های مد نظر شماست برای یک وسیله نقلیه ی الکترونیکی ؟؟؟
( منتظر پاسخ شما در تاپیک پرسش و پاسخ هستم ، سوالات فقط در آن تاپیک پاسخ گفته می شود http://www.eca.ir/forum2/index.php?topic=88184.0 از همکاری شما عزیزان پیشاپیش متشکرم)
با ما همراه باشید تا به یاری هم به علوم روز دنیا دست پیدا کنیم . دوچرخه و اتوموبیل الکترونیکی بسازیم و از آن لذت ببریم .

[ناصر منتظری]

پاسخ : بیا وتا پایان ساخت یک دوچرخه ی الکترونیکی و یک اتوموبیل الکترونیکی همراه ما باش

بحث راجع به موتور ها و بازیابی انرژی ترمز :
موتور ها از جمله اختراعات مهم بشر است اولین موتور موتور بخار بود که موجب پدید آمدن انقلاب صنعتی شد و اختراع موتور الکتریکی اختراع مهمی بود که به پیشرفت صنایع کمک بزرگی کرد و انقلاب دومی را بوجود آورد احتمالا اگر شما بتوانید یک موتور جدید اختراع کنید انقلاب سوم صنعتی را شاهد خواهیم بود . امروزه موتور ها در اکثر وسایل کاربرد دارند : در رایانه (هارد دیسک - سی دی رام) ، موتور ویبره مبایل ، آسانسور ، لوازم آشپرخانه و .... همگی موتور دارند.
همانطور که میدانید به سیم حامل جریان درون یک میدان مغناطیسی نیرو وارد می شود (بیو - ساوار ) همین قانون اساس کار موتور های الکتریکی است.
در موتور های الکتریکی همیشه یک میدان مغناطیسی به دنبال یک میدان مغناطیسی دیگر حرکت می کند . میدان مغناطیسی می تواند توسط یک سیم پیچ ایجاد شود و یا از آهنربای دائم کمک بگیرد . موتور های براشلس نیز از آهنربای دائمی استفاده می کنند ولی در این موتور ها با استفاده از مدار الکترونیکی سیم پیچ ها درایو می شوند و نیازی به جاروبک نمی باشد و راندمان به همین خاطر بسیار بالا می رود (حدود 90 درصد) در موتور های دی سی هنگامی که ولتاژ به موتور متصل است موتور می چرخد و انرژی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند اما اگر ما موتور را بچرخانیم ولتاژ دی سی ایجاد می شود که می توان این موتور ها را به عنوان ژنراتور نیز استفاده کرد.
اولین موتور که توسط خاصیت آهنربایی و الکتریسیته توسط فارادی ساخته شد :
http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/c/cf/teknology1.jpg

یک دوچرخه و یا یک اتوموبیل الکترونیکی می تواند در سربالایی ها و در جاده های صاف انرژی الکتریکی را توسط موتور به انرژی مکانیکی تبدیل کند و حرکت کند و هنگامی که می خواهد ترمز کند و یا در سرپایینی قرار گرفته موتور الکتریکی می تواند در نقش ژنراتور ظاهر شده اولا انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل کند و همچنین خود این عمل می تواند به کنترل سرعت نیز بیانجامد و مانع افزایش سرعت در سرپایینی ها شود و همچنین در هنگام ترمز با ذخیره کردن انرژی عمل ترمز گیری را انجام دهد. در ضمن برای کنترل بهتر باید از یک سیستم ترمز مکانیکی هم استفاده کنیم تا عمل ترمز با اطمینان خاطر انجام شود . اتوموبیل و یا دوچرخه ای که در حال حرکت است دارای اینرسی می باشد و اگر یک اتوموبیل را با سرعت بالا در یک جاده صاف رها کنیم مسافت بسیار زیادی را خواهد پیمود همچنین هنگامی که با سرعت با دوچرخه حرکت می کنیم برخی اوقات بدون رکاب زدن رو به جلو می رویم و این نشان میدهد که این جسم یک انرژی را در خود ذخیره کرده و برای ترمز گرفتن باید این انرژی از بین برود در اوتوموبیل و یا دوچرخه های معمولی این انرژی توسط لنت و اصطحکاک به گرما تبدیل شده و هدر می رود اما در دوچرخه و اتوموبیل الکترونیکی این انرژی می تواند باتری ها را شارژ کند و مفید واقع شود. این موضوع یکی از موضوعات روز الکترونیک در دنیا می باشد.
اولین اتوموبیل بنزینی ساخته کارل بنز :
http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/b/b9/teknology.jpg

همان طور که می دانید هر چیزی دوست دارد در شرایطی که هست بماند مثلا وقتی یک اتوموبیل متوقف است باید انرژی زیادی برای شروع حرکت مصرف کند و همچنین رکاب زدن با دوچرخه در لحظه اول سخت تر است اما هنگامی که دوچرخه شروع به حرکت کرد رکاب زدن آسان تر می شود و این بار دوچرخه دوست دارد به حرکت خود ادامه دهد این قانون را در سلف ها نیز می بینیم هنگامی که سلف جریانی ندارد دوست دارد جریان صفر باشد و اگر ما به آن ولتاژی اعمال کنیم در لحظه اول یک ولتاژ در دوسر سلف شکل می گیرد که مانع افزایش جریان می شود و جریان در سلف به صورت نمایی ظاهر میشود و به نوعی سلف دوست دارد جریان همانطور که هست بماند و اگر ما جریان سلف را به یکباره تغییر دهیم از ما عصبانی شده و یک ولتاژ ضد محرکه بوجود می آورد که با ولتاژ اعمالی ما مخالفت می کند زیرا دوست دارد در شرایط پایدار بماند همانند یک جسم و حرکت آن به این قانون اینرسی گفته می شود. اینرسی در یک وسیله ی نقلیه ی الکترونیکی بسیار مفید است و می توان با ذخیره سازی آن مسافت بیشتری را با یک بار شارژ کردن باتری ها پیمود و در مصرف انرژی صرفه جویی کرد. اما مشکل اینجاست که برای شارژ باتری ها زمان نیاز است و ما نمی توانیم انرژی حاصل از ترمز گرفتن یک وسیله نقلیه که باید در زمان کوتاهی ترمز کند را در باتری ذخیره کنیم. اما می توان این انرژی را در سوپر خازن ها ذخیره کرد و از آن استفاده کرد زیرا خازن ها می توانند به سرعت شارژ شوند و اگر مقاومت مسیر بسیار کم باشد با جریان بالا به سرعت شارژ می شوند و می توانند انرژی ترمز را در خود ذخیره کنند. از این انرژی می توان برای شارژ باتری ها استفاده کرد . یا هنگامی که اتوموبیل الکترونیکی می خواهد شروع به حرکت کند این انرژی به کمک باتری ها می آید و انرژی زیادی برای شروع حرکت به موتور اعمال می شود و با این کار باتری ها کارآمد تر می شوند و مدت زمان بیشتری کار می کنند و عمر آنها افزایش پیدا می کند.
http://webpages.eng.wayne.edu/~az0131/Quiz%20%231_files/image001.gif

لطفا نظرات و سوالات خود را در تاپیک پرسش و پاسخ مطرح نمایید .

[ناصر منتظری]

مقدمه ای بر علم سوئیچینگ 1

مقدمه ای بر سوئیچینگ :
امروزه علم سوئیچینگ با پیشرفت خود کمک بزرگی به صنعت و زندگی کرده است به طوری که ساخت برخی از دستگاه ها و لوازم را با راندمان بالا و حجم کوچک فراهم آورده که قبل ها دستیابی به آنها دور از ذهن به نظر می رسید.
از ترانزیستورها در سوئیچینگ در ناحیه قطع یا اشباع استفاده می شود که در نتیجه یا جریان آن صفر است و یا ولتاژ آن که این امر سبب می شود تلفاتی روی عنصر سوئیچ نداشته باشیم و راندمان در تئوری به 100 در صد می رسد.
معمولا سوئیچ های مورد استفاده ماسفت های قدرت هستند که امروزه پیشرفت بسیار خوبی داشته اند و با ریتینگ نسبتا خوبی در بازار پیدا می شوند.( تا حدود 1000 ولت و جریان حدود 100 آمپر) ماسفت ها عناصر کنترل شده با ولتاژ هستند ،
و موجب می شود تلفات کنترلی نداشته باشیم .ماسفت ها در حالت قطع مانند یک کلید باز عمل می کنند و در حالت وصل مانند یک کلید بسته پس در ناحیه قطع و اشباع توانی را هدر نمی دهند زیرا توان مصرفی یک کلید ایده آل صفر است. همچنین فرکانس کاری بالایی دارند و کنترل کردن آنها بسیار ساده است.
اما در عمل چند نوع تلفات داریم:
تلفات ناشی از (R ds (on :
که مقاومت داخلی ماسفت در حالت روشن بودن می باشد و این مقاومت در اثر عبور جریان تلفاتی در پی دارد که طبق رابطه (P=RI^2*R ds (on توانی در خود ماسفت تلف خواهد شد و هر چه جریان بیشتر باشد تلفات بیشتر خواهد بود اما راه حل آن استفاده از ماسفت های با کیفیت تر می باشد که (R ds (on آنها بسیار کم است.
Pcond= (R ds (on))/(R l)*Po
2- تلفات گیت :
به علت ساختار نیمه هادی ماسفت ها همیشه چند خازن پارازیتی شکل می گیرد که این خازن در فرکانس بالا بسیار حائز اهمیت می شود . و بر طبق رابطه ی زیر توانی را هدر می دهد :
P gd=2*Qg*Vgs*f
که در آن خازن گیت و فرکانس سوئیچینگ و همچنین ولتاژ گیت سورس تاثیر گذارند.
راه حل آن بهبود درایو و همچنین کاهش فرکانس تا حد نیاز و همچنین استفاده از ماسفت با کیفیت تر می باشد.

3- تلفات سوئیچینگ روشنی و خاموشی :
که این امر ناشی از تلفات سوئیچ در هنگام روشن شدن و خاموش شدن می باشد که این تلفات بسیار زیاد خواهد بود و حتی می تواند با افزایش دما سبب سوختن ماسفت و مدار شود.
Psw=Coss*〖Vbus〗^2*f+Id*Vds*tf*f

و در نتیجه تلفاتی که روی ماسفت ها خواهیم داشت مجموع سه توان فوق می باشد.
اما می توان با استفاده از ماسفت های با کیفیت از توان تلفاتی مقاومت درین سورس و همچنین تلفات گیت صرف نظر کرد اما تلفات سوئیچ همچنان پا برجاست و همان طور که طبق رابطه نشان داده شده است رابطه مستقیم با فرکانس دارد و اگر بخواهیم این تلفات را کم کنیم باید فرکانس را تا حد ممکن کمتر انتخاب کنیم . اما هرچه فرکانس کمتر باشد قطعات صافی مورد استفاده در مدار و همچنین ترانس و ایزوله کننده بزرگتر و حجیم تر می شوند در نتیجه قیمت افزایش می یابد.
PWM:
برای کنترل منابع تغذیه سوئیچینگ از PWM یا مدولاسیون عرض پالس استفاده می شود که می تواند از مقایسه یک سیگنال مرجع با یک موج دندانه اره ای و یا مثلثی تولید شود اما فرکانس موج PWM همواره ثابت است از طرفی به علت تاخیر ماسفت ها مجبوریم از زمان مرده یا دید تایم برای روشنی ماسفت ها استفاده کنیم تا همپوشانی و اورلپ از بین برود و اگر اینکار را نکنیم در مواقعی که یک ترکیب نیم پل یا تمام پل داریم سوئیچ بالایی و پایینی هر دو در برخی لحظات روشن بوده و موجب تلفات بسیار شدید و یا سوختن سوئیچ ها می شود ( در واقع به نوعی تغذیه اتصال کوتاه می گردد.)
پس مدولاسیون عرض پالس نیز دارای این معایب می باشد.
اما با پیشرفت خوب علم سوئیچینگ این ایرادات برطرف شده تا بتوان با فرکانس بالا مدارات الکترونیکی را در ابعادی کوچک و با راندمان بالا تری ساخت . و آن راه حل به ZVS یا سوئیچ ولتاژ صفر مشهور است . که در آن توسط مدار با افزایش تعداد کمی قطعه طوری عمل سوئیچینگ را انجام می دهیم که تلفات سوئیچینگ بسیار کم شود و به آن سوئیچینگ نرم گویند.
در شکل های زیر تفاوت سوئیچینگ نرم و سخت کاملا مشخص است :
در شکل سمت راست سوئیچینگ سخت نشان داده شده است در این حالت مدار بسیار ساده است اما تلفات بالا می رود.
به این صورت که در زمان خاموشی و یا روشنی با افزایش ولتاژ جریان کاهش می یابد و بالعکس و چون مدت زمانی طول می کشد تا سوئیچ از حالتی به حالت دیگر تغییر وضعیت دهد ماسفت در زمان کوتاهی در ناحیه فعال قرار گرفته و باعث می شود تا توان تلفاتی به شدت افزایش یابد .در شکل سمت چپ سوئیچینگ نرم نشان داده شده است که کاهش قابل ملاحظه ی تلفات توان را در آن شاهد هستیم در نتیجه می توان در توان های بالاتر و همچنین در فرکانس بالاتری کار کرد.

http://upload7.ir/imgs/2014-01/04801358582879431967.jpg

مبدل دی سی به دی سی با قابلیت کنترل رجنریتیو :
هدف ما در این پروژه ساخت نمونه ای کامل و با کیفیت از این نوع مبدل هاست که راندمان بسیار بالایی دارند.
این مبدل می تواند در قدرت های بسیار بالا مورد استفاده قرار بگیرد . مدار همان گونه که در شکل نشان داده شده است از دو پل فعال ماسفت قدرت تشکیل شده است که یکی در مد اینورتری و دیگری در مد یکسوسازی کار می کند . و از طریق یک ترانس ایزوله به یکدیگر مرتبط شده اند . پل فعال دوگانه موجب انتقال دو طرفه توان است و می تواند طوری کنترل شود که توان از یک سمت به سمت دیگر انتقال یابد و ولتاژ نیز می تواند کاهش یا افزایش داشته باشد .
راندمان این سیستم بسیار بالا خواهد بود و می تواند مد انرژی سیوینگ داشته باشد چون انتقال توان دو طرفه می باشد.
مثلا برای تغذیه ترن های مترو می تواند مورد استفاده قرار بگیرد توان هنگامی که قطار در حال حرکت است از سمت منبع به موتور های ترن انتقال پیدا کرده و می تواند موجب حرکت ترن و همچنین کنترل سرعت آن بشود و در زمانی که قطار می خواهد متوقف بشود چون وزن زیادی دارد انرژی زیادی بوجود می آید که این انرژی می تواند از موتورهای ترن که در حالت ژنراتوری قرار می گیرند به سمت منبع باز گردند که سبب توقف قطار و همچنین ذخیره انرژی ناشی از توقف قطار بشود.
این سیستم از سوئیچینگ نرم استفاده می کند در نتیجه ماسفت ها هیچ وقت در ناحیه فعال قرار نمی گیرند که موجب افزایش راندمان و کاهش حرارت و توانایی کار در فرکانس و قدرت بالا را فراهم میکند. و برای کنترل آنها از PWM معمول استفاده نمی شود و معایب استفاده از PWM مانند همپوشانی و محدودیت در فرکانس از بین می رود. البته برای کنترل از موج pwm استفاده می شود با این تفاوت که دیگر نیازی به دید تایم نیست و به روش zvs کنترل صورت می گیرد .
http://upload7.ir/imgs/2014-01/45697660382590663832.jpg

[ناصر منتظری]

مقدمه ای بر علم سوئیچینگ 2

سلام دوستان عزیز و گرامی لطفا حتما نظرات و سوالات خود را در مورد بحث ها در تاپیک پرسش و پاسخ مطرح نمایید تا به بهتر شدن موضوع کمک کند. با تشکر.
در پست قبل یک مبدل پل فعال دوگانه را بررسی کردیم و دریافتیم که توان در این مبدل ها می تواند از سمتی به سمت دیگر انتقال پیدا کند و همچنین در جهت معکوس نیز این عمل می تواند صورت گیرد .
برای آشنایی بیشتر با مباحث اولیه سوئیچینگ به این لینک مراجعه نمایید : http://www.barghiha.com/f26/
حال در این قسمت به یک مبدل دو طرفه می پردازیم که در دو ربع کاری می تواند کار کند و برای دوچرخه الکترونیک مناسب است زیرا دوچرخه فقط در یک جهت حرکت می کند و دنده عقب ندارد اما اتوموبیل الکترونیک چون باید به عقب هم حرکت کند باید از مبدلی استفاده کرد که بتواند علاوه بر تغییر جهت موتور و کنترل دور بازیابی انرژی را نیز انجام دهد.
http://fachbereiche.technikum-wien.at/industrielle_elektronik/Veroeff-01.jpg

در این مبدل دو مبدل باک و بوست به کار رفته که هر کدام به طور مجزا کار می کنند هنگامی که در مد باک هستیم سوئیچ S1 کار می کند و سوئیچ S2به صورت یک دیود عمل می کند و ولتاژ سمت راست با کاهش به سمت چپ منتقل می شود در حالت معکوس نیز سوئیچ S2 به صورت سوئیچ و سوئیچ S1 به صورت دیود کار می کند و می توان ولتاژ سمت چپ را با افزایش به سمت راست منتقل کند . این مبدل از دو مبدل سینکرونوس باک و سینکرونوس بوست تشکیل شده است.
هنگامی که می خواهیم حرکت کنیم توان از سمت ولتاژ بالا به سمت ولتاژ پایین انتقال پیدا می کند و می تواند همانند یک کنترل دور عمل کند و در هنگام ترمز و حرکت در سرازیری موتور مانند ژنراتور عمل کرده و با افزایش ولتاژ که توسط مدار بوست صورت می گیرد باعث شارژ باتری ها و ذخیره انرژی خواهد شد.
در مبدل پل فعال دو گانه نیز همین اتفاق صورت می گیرد اما در چهار ربع کاری که می توان پلاریته ولتاژ را مشخص کرد و این تغییر پلاریته می تواند در هنگام حرکت به سمت عقب در یک اتوموبیل الکترونیکی به ما کمک کند.
لطفا سوالات خود را پیرامون مباحث سوئیچینگ و ... در تاپیک پرسش و پاسخ حتما مطرح نمایید http://www.eca.ir/forum2/index.php?topic=88184.0

[ناصر منتظری]

ساختمان هاب موتور ها و مشخصات آنها

با سلام و تشکر فراوان از عزیزانی که در تاپیک پرسش و پاسخ شرکت فعال دارند.
در این بخش به ساختمان داخل هاب موتور ها (براشلس مخصوص دوچرخه) می پردازیم.
ابتدا یک نقشه انفجاری از ساختمان هاب موتور :
http://upload7.ir/imgs/2014-01/20420979158722797381.jpg

این هم نمایی از داخل این هاب موتور ها :
http://www.avdweb.nl/Article_files/Solarbike/Images-hub-motors/Ebike-hub-motor-planetary-gearbox.jpg

موتور های دی سی بر اساس قانون بیو ساوار کار می کنند همان طور که در بخش های گذشته اشاره شد در این موتور ها هنگامی که سیم پیچ به قسمتی رسید که باید قطبیت ولتاژ آن عوض شود تا به گردش خود ادامه دهد این کار توسط جاروبک ها صورت می گیرد ولی در موتور های براش لس این کار توسط مدار های الکترونیکی صورت می گیرد که موجب افزایش راندمان و حذف جرقه زنی می شود . اساس کار یک موتور دی سی معمولی با آهنربای دائم :
http://www.avdweb.nl/Article_files/Solarbike/Images-hub-motors/Electric-motor-theory-with-animations-from-Physclips.jpg

در موتورهای دی سی سری یا موازی و یا کمپوند ( ترکیبی ) به جای آهنربای دائم از سیم پیچ استفاده می شود.
اما هاب موتور ها موتور براشلس هستند و توسط مدار های الکترونیکی درایو می شوند اما همانند موتور معمولی با کنترل سطح ولتاژ می توان دور این موتور ها را نیز کنترل کرد. در شکل زیر چگونگی حرکت این موتور ها توسط ایجاد میدان مغناطیسی در سیم پیچ ها قابل مشاهده می باشد :
http://educypedia.karadimov.info/library/relmot.gif

اما اطلاعات مفید راجع به هاب موتور ها که از آزمایش های گونا گونی حاصل شده اند (هاب موتور مورد آزمایش :Q-85SX ) :
راندمان این موتور ها حدود 90 درصد است.
هنگامی که در یک دوچرخه و در شرایط عادی مورد استفاده قرار بگیرند با اعمال توان 200 وات به موتور به سرعت 28 کیلومتر بر ساعت می رسیم.
اگر جریان این موتور ها 12 آمپر باشد به گشتاور 14 نیوتن متر می رسیم.

[ناصر منتظری]

کنترل و درایو موتور های براشلس بدون سنسور

ابتدا یک تاپیک معرفی می کنیم که دوستان عزیزمان در همین انجمن بحث بسیار خوب و البته طولانی را راجع به کنترل موتور های براشلس بدون سنسور مطرح نموده اند که بسیار خوب و عالی و کارآمد است . با تشکر از این عزیزان برای آشنایی بیشتر با کنترلر موتورهای براشلس بدون سنسور به این تاپیک مراجعه نمایید:
http://www.eca.ir/forum2/index.php?topic=52169.0
ما نیز در اینجا به چند نکته بسنده می کنیم اول اینکه طرز کنترل این نوع موتور ها بر اساس نیروی ضد محرکه کنترل می شوند ( BEMF ) به این صورت که طی الگوریتمی خاص از سنجش ولتاژ سیم پیچ ها موقعیت روتور تعیین می شود :
http://s2.picofile.com/file/7223582789/BLDC_Steps.jpg

و توسط این مدار شرکت اتمل می توان به راحتی آنرا کنترل کرد :
http://upload7.ir/imgs/2014-01/13499701065809036184.jpg

برای کسب اطلاعات بیشتر در این مورد به تاپیک ذکر شده مراجعه نمایید.
این هم برنامه و سایر موارد ( با تشکر و سپاس ویژه از آقای شهرام نور بخش راد ( aivhl ) و کسب اجازه از این دوستان محترم که در یک تاپیک 50 صفحه ای به این موضوع پرداخته اند )
http://s4.picofile.com/file/7865976234/SHN_BLMC5_M.rar.html
http://s1.picofile.com/file/7431863545/BLMC_25.pdf.html
برای کسب اطلاعات بیشتر در این مورد به تاپیک ذکر شده مراجعه نمایید.

[ناصر منتظری]

کنترل موتور های براشلس سنسور دار

سلام دوستان عزیز لطفا در صورت وجود هرگونه نظر - سوال - پیشنهاد - انتقاد و ... در پست مخصوص پرسش و پاسخ این تاپیک شرکت نمایید و ما را از نعمت وجودتان محروم نفرمایید. در ضمن اگر به قطعاتی که معرفی شده و می شود نیاز دارید حتما بنده را با پیغام خصوصی در جریان بگذارید تابتوانم در تهیه آن کمک تان کنم.
در تاپیک پرسش و پاسخ > http://www.eca.ir/forum2/index.php?topic=88184.0 منتظر شما عزیزان هستیم.
در مبحث قبل به کنترل موتورهای بدون سنسور پرداختیم و لینک مفیدی را معرفی کردیم که دوستان در همین انجمن ایجاد کرده بودند. در این قسمت هم به کنترل موتور های سنسور دار می پردازیم ، که در این موتور ها سه سنسور هال وضعیت را به ما اعلام می کنند و می توان با داشتن این وضعیت ها فرمان مطلوب را صادر کرد:

http://educypedia.karadimov.info/library/2pole-bldc-motor031102.swf

http://educypedia.karadimov.info/library/4-pole_bldc_motor.swf

http://hivoltage.persiangig.com/image/BLDC/BLDC%20animation.gif
که عکس آخر هم از HIVOLTAGE عزیز است در تاپیک کنترل موتورهای براشلس قرار گرفته بود.
این هم از مدار کنترلر که برای هر دو نوع موتور براشلس می تواند مورد استفاده قرار بگیرد:
http://www.avdweb.nl/Article_files/Solarbike/Motor-controller/China-BLDC-motor-controller-36V-250W-circuit.jpg

به علاوه این که چون الگوریتم کنترل این موتورها مشخص است به برنامه نویسی آسانی هم نیاز دارند.

[ناصر منتظری]

روابط مورد استفاده

به بخش فرمول ها خوش آمدید.
همچنان منتظر مشارکت شما در این بحث و البته در تاپیک پرسش و پاسخ هستیم و همان طور که می دانید قرار است در این پست مطالب به صورت پشت سر هم توسط بنده ی حقیر قرار بگیرد و در تاپیک پرسش و پاسخ > http://www.eca.ir/forum2/index.php?topic=88184.0 به بحث و گفت و گو بپردازیم.
و در این بخش قصد داریم روابط و فرمول های مورد استفاده را بیان کنیم
http://upload7.ir/imgs/2014-01/40529312540020580122.jpg

[ناصر منتظری]

محاسبه انرژی یک جسم متحرک ( دو چرخه و اتوموبی

همان طور که می دانید جسم متحرک یک انرژی ذخیره شده در خود دارد . این انرژی ، انرژی جنبشی است و از رابطه ی زیر به دست می آید :

K=0.5*m*V^2

که در این رابطه m جرم بر حسب کیلو گرم
V سرعت بر حسب متر بر ثانیه که اگر بخواهیم کیلومتر بر ساعت را به متر بر ثانیه تبدیل کنیم باید آنرا بر 3.6 تقسیم کنیم.
K انرژی جنبشی جسم بر حسب ژول
http://upload7.ir/imgs/2014-01/50382246173959654910.jpg

مثال : دوچرخه ای با سرعت 40 کیلومتر بر ساعت حرکت می کند جرم کل دوچرخه به همراه سرنشین 100 کیلوگرم می باشد. انرژی جنبشی جسم را حساب کنید؟ / می خواهیم این انرژی را توسط حالت ترمز ژنراتوری در یک سوپر خازن 16 ولتی ذخیره کنیم اگر 90 درصد توان در سوپر خازن ذخیره شود به چه ظرفیتی نیاز داریم ؟؟؟

K = 0.5 * m * V^2 >> K = 0.5 * 100 * (40/3.6)^2 = 6173 j

W = 0.5 * C * V^2 = 6173 * 0.9 j >> 5555 = 0.5 * C * (16)^2 >> C = 43 F

که ضریب 0.9 برای این اعمال شد که ما توانستیم نود درصد انرژی را در سوپر خازن ذخیره کنیم.
حال اگر سرعت 45 کیلومتر بر ساعت باشد و بتوانیم 100 درصد انرژی را جذب کنیم مقدار خازن چقدر می شود ؟؟؟

K = 0.5 * m * V^2 >> K = 0.5 * 100 * (45/3.6)^2 = 7812.5 j

W = 0.5 * C * V^2 = 7812.5 j >> 7812.5 = 0.5 * C * (16)^2 >> C = 61 F

از آنجایی که هیچ گاه نمی توان همه ی انرژی ترمز را جذب کرد یک خازن 58 فاراد نیز برای ما کافی است به همین دلیل ما در این پروژه از یک خازن 58 فاراد 16 ولت استفاده کرده ایم که این ماژول سوپر خازن از سری کردن 6 خازن 350 فارادی به دست آمده است.

حال اگر یک اتوموبیل با وزن 1000 کیلو گرم و با سرعت 100 کیلومتر بر ساعت در حال حرکت باشد و برای متوقف کردن آن از سیستم بازیابی انرژی ترمز استفاده کنیم و این انرژی را در یک سوپر خازن بزرگ ذخیره کنیم چه مقدار انرژی ذخیره می شود؟ اگر یه لامپ 100 وات را به این سوپر خازن ها متصل کنیم چه مدت زمانی روشن می ماند ؟

K = 0.5 * m * V^2 >> K = 0.5 * 1000 * (100/3.6)^2 = 383650 j

t = W / P ~= 1 Hour

و این مطلب نشان می دهد که با ذخیره این انرژی می توان یک لامپ 100 وات یا یک هویه 100 واتی را به مدت 1 ساعت روشن کرد !!!!!!!!!
پس اهمیت بازیابی این انرژی بسیار بالاست.
مدتی است که این بحث شروع شده اما دوستان مشارکت فعالی در بحث ندارند و اگر استقبال خوبی از این بحث نشود ناچاریم مطالب را بیشتر از این ارائه نکنیم و به همین خاطر از شما می خواهم در تاپیک پرسش و پاسخ > http://www.eca.ir/forum2/index.php?topic=88184.0 تمامی نظرات و سوالات خود را مطرح نمایید.