الأنفرتر من العالم الإفتراضى إلى متابعة اداء المصعد على ارض الواقع

عرضنا الحالى يدور حول محاوله لفهم طريقه العمل داخل الانفرتر للوقوف على مدى امكانيه خروجه من العالم الافتراضى الى العالم الواقعى لتحقيق اقصى استفاده منه

فى الموضوع السابق تطرقنا الى الانفرتر وقلنا انه جهاز يقوم بتغيير التردد للتحكم في سرعه محرك المصعد لذا وقبل كل شيء نحاول فهم معنى التيار المتردد اولا

التيار المتردد 

هو ذلك النوع من التيار الذي يحدث فيه تغير في اشاره الشحنات بين السالب والموجب مع الزمن وعدد مرات تغير الاشاره في الثانيه الواحده يعبر عنه بالتردد و الذي ياخذ وحده القياس الهرتز

وقلنا في الموضوع السابق انه اذا امكن لنا التحكم في عدد مرات تغير الاشاره بين الموجب والسالب في الثانيه الواحده نكون قد استطعنا التحكم في التردد وبالتالي التحكم في سرعه محرك المصعد فإذا كان لنا ان نجعل عدد مرات تغير الاشاره خمس مرات في الثانيه يكون التردد حينئذ 5 هرتز وهكذا

 واستنادا التمهيد السابق فإن الخط الذي يمر به التيار المتردد هو عباره عن مسار تسرى فيه الشحنات الموجبه فى زمن ما وتكون سالبه فى زمن آخر ولا يمكننا ان تحكم في تغير التردد مباشره ولكن يتحتم علينا فصل الشحنات اولا فنجعل الشحنات الموجبه تمر في خط مستقل وكذلك الشحنات السالبه في خط اخر وفي نهايه كل خط مفتاح ويتم ربط خارج المفتاحين بخط واحد ونتحكم في اغلاق وفتح المفتاحين بحيث يكون احدهما مفصولا والاخر  متصلا ولا يمكن بحال من الاحوال تشغيل المفتاحين في ان واحد لان ذلك يسبب قصر وهو ما يسمى بال قفله كما يحدث حين التعامل مع البطاريات فاذا تم تلامس طرفي البطاريه يحدث قصر شديد اذا استمرت تلامس كما يحدث ارتفاع في درجه حراره السلك وربما ينهار السلك او تتلف البطاريه   و لهذا السبب لا يمكنني تشغيل المفتاحين في نفس الوقت

 هذين المفتاحين احدهما يعبر من خلاله الاشاره الموجبه فقط و الاخر يعبر من خلال الاشاره السالبه فقط و حتى يمكن هنا تخليص الاشاره الموجب من السالب قبل وصول اي منهما الى المفتاح لابد من استخدام الموحد المسمى بالدايود حيث ان لهذا الدايود القدره على تمرير الاشاره المعينه فى اتجاه واحد وحسب طريقه توصيله يخرج اشاره موجبه او سالبه وبهذا نكون قد وصلنا الى قسم توحيد التيار عبر الموحد وهذه الدائره تسمى بالقنطره او البريدج

القنطرة

اربع دايودات كقنطرة تحويل

 هى دائرة الكترونيه تتيح تحويل التيار المتردد الى تيار مستمر اى التحويل من تيار تتغير اشارته بين السالب والموجب مع الزمن الى تيار تثبت فيه الاشاره السالبه او الموجبه مع الزمن ولكن القنطره المعتمده على الموحدات فقط لا تخرج تيار مستمر صافي ولكنه يكون مقرونا بتيار متردد  ضعيف جدا ومع ان هذا التيار ضعيف ولكن وجوده لا يسمح لنا بتوفير الدقه وقد يعيق باقي مراحل العمل لذا يتوجب علينا فصل التيار المتردد نهائيا و الحصول على تيار مستمر بشكل نقي ويمكننا عمل هذا عن طريق توصيل مرشح علي خرج القنطره بحيث يسمح بمرور التيار المستمر فقط ويحجب التيار المتردد وهذا المرشح عباره عن مكثف يتم توصيل الطرف الموجب له مع خرج القنطره الموجب و الطرف السالب للمكثف مع الخارج السالب للقنطره وللتنقيه المثاليه ينبغي  ان تكون سعه المكثف قيمه كبيره ويكون لهذا المكثف القدره على تحمل فرق الجهد الخارج من القنطره ومن الافضل ان يزيد فرق الجهد لهذا المكثف عن جهد خارج القنطره

وبهذه الطريقه نكون قد حصلنا على اشاره موجب على خط خاص بها و اشاره سالبه على خط خاص بها ولا يوجد اي تيار متردد سنعود الان الى المفتاح المتصل على كل خط اذا كان المفتاح الذي يخرج الاشاره الموجبه متصلا والاخر مفصولا فان الاشاره التي تمر في خط الخارج هي الموجبه فقط والعكس صحيح اذا كان المفتاح المتصل على خط الاشاره السالبه متصلا و الاخر مفصولا تستمر الاشاره السالبه فقط في الخط الخارج وما يهمنا هنا هو عدد المرات التي يتم فصل وتوصيل المفاتيح في الثانيه الواحده حتى نتحكم في التردد وبالتالي سرعه محرك المصعد

طبيعه المفتاح المستخدم فى تقليب الاشارة 

سنتعرض الان لاشكاليه مفادها اننا نحتاج الى عدد مرات كبير جدا لتقليب المفتاحين  في الثانيه الواحده فاذا كان المحرك يعمل بتردد 50 هرتز فاننا نحتاج الى عدد خمسين مره تقليب بين المفتاحين وحتى اذا احتجنا الى عدد مرات اقل من هذا الحد فان المبدا يصعب تحقيقه باستخدام المفاتيح الكهرومغناطيسيه مثل الريليهات او الكونتاكتورات لان هذه الانواع لا تصلح لهذا العمل نظرا لعدم امتلاكها السرعه الكافيه الفصل و التوصيل ناهيك عن ان هذه المكونات لها قدره على عدد مرات فصل وتوصيل وبعد ذلك تنتهي صلاحيتها لان في كل مره فصل وتوصيل يحدث شرر يؤدي الى تآكل نقاط التلامس الخاصه بها بالاضافه الى توليد قوه دافعه عكسيه الى الدائره فاذا جربنا تركيب هذه المفاتيح فى دائره تغيير التردد فانها لا تصمد لتاكل نقاطها  في اقرب وقت وتفشل الدائره الا ان الحل يكمن فى الاستعاضه عن هذه المفاتيح باشباه الموصلات التي تمتلك خاصيه الفصل و التوصيل بدون حركه ميكانيكه

اشباه الموصلات 

هي قطعه الكترونيه من مواد خاصه ويكون لهذه المواد القدره على توصيل او فصل بناء على تطبيق تاثير كهربي معين عليها مما يؤدى الى احداث تغيير فيها من الداخل بعكس المواد الموصله مثل النحاس او الالمنيوم او الحديد او الفضه او الذهب في ان هذه المواد موصله للتيار الكهربي فبمجرد تلامسها مع منبع كهربي يمر من خلالها تيار كهربي وهناك ايضا المواد العازله مثل الخشب او البلاستيك وغيرها من البوليمرات فإن مثل هذه المواد لا تمرر التيار الكهربي وهنا يكون لاشباه الموصلات الجمع بين خواص المواد الموصله والعازله ومع امكانيه صناعه مفتاح من هذه المواد الشبه موصله فان هذا المفتاح لا يعمل بطريقه ميكانيكيه كالريليه او الكونتاكتور ولكن فقط بتطبيق تأثير على هذه الماده ستصبح موصله او عازله حسب طريقه توصيلها وبإعاده النظر الى الدايود او الموحد الذي استعمله في القنطره للحصول على تيار مستمر فإن هذا الدايود من اشباه الموصلات ويعتبر هذا الدايود قطعتين مختلفتين التركيب الداخلي تكون كل قطعه عباره عن طرف من اطراف الدايود فاذا اتصل منبع التيار على اي طرف من اطراف الدايود فانه ستتغير حالته تبعا للاشاره المطبقه عليه وتبعا لنوع التيار كذلك

يستخدم الدايود مع التيار المستمر في وظيفتين الاولى التوحيد الاتجاه للتيار ومنع حدوث راجع وكانه طريق في اتجاه واحد مثل استخدامه في توصيل زر تسجيل الطلب في المصعد و الوظيفه الثانيه للدايود مع التيار المستمر في الحجب ويمكن التعبير عن الحالتين بمفهوم الانحياز الامامي و الانحياز العكسي بناءا على اشاره التيار الداخله واتجاه الدايود نفسه

ومن اشباه الموصلات ايضا الذي تناوله الشرح المختصر في موضوع حمايه منافذ لوحه التشغيل و التحكم الالكترونيه للمصعد يقول ان هذا الترانزستور نظريا عباره عن  2 دايود يتم التوصيل الطرفين المتشابهين في كل منهما ببعضهم ونحصل على طرفين متشابهين على الاطراف الا ان الترانزستور يختلف عن الدايود في انه بمجرد تطبيق تاثير كهربي على القطعه الوسطى يسمح ذلك بتمرير التيار بين قطعتي الاطراف او لا يسمح مما يجعل من الترانزستور حل مثالي كمفتاح لا توجد به عيوب الريليه والكونتاكتور بالاضافه الى سرعته الهائله في الفصل و التوصيل لذا نستخدام الترانزستور بدلا من المفاتيح الموجوده في نهايه خطي الاشاره الموجبه والسالبه الخارجه من القنطره

ترانزستور igpt المستخدم فى تغيير التردد

 ولأننا سنستخدم الترانزستور كمفتاح تقليب فإنه يعود بنا الي التساؤل المطروح لماذا يتم تحويل التيار المتردد الى تيار مستمر

لماذا يتم التحويل الى تيار مستمر اولا 

ان الهدف الاول هو فصل الشحنات الموجبه عن السالبه كلا في خط مستقل حتى نتمكن من تغيير عدد مرات تغيرها فى الثانيه الواحده

 والهدف الثاني ضبط التحكم في فصل و توصيل الترانزستور لانه كما قلنا في موضوع سابق عندما تعرضنا لخصائص الترانزستور فانه و مع التيار المستمر يعمل كم مفتاح يمكنني تثبيت حالته بين الفصل او التوصيل بدقه الا انه مع التيار المتردد يسبب الوميض لان التيار المتردد يحتوي على خليط من الشحنات الموجبه والسالبه فتبعا لخصائص الترانزستور وبنيته سيتقلب بين الفصل و التوصيل رغما عنا وهذا ما لا نريده لان غايتنا فى موضوعنا هنا هو التحكم بدقه في الفصل و التوصيل او بمعنى ادق الاجبار على الفصل و التوصيل متى اردنا 

بالاضافه لما سبق فانني بحاجه الى التيار المستمر كمكمل لعمل الانفرتر في التحكم في المحرك عند ظروف معينه سنتعرض اليها لاحقا

تصور مخطط القدرة فى الانفرتر

وبعد التمهيد السابق يمكن تصور مخطط دائره القدره في الانفرتر للتحكم في سرعه المصعد كما في الصوره

ويمكن تقسيم الدائره الى ثلاثه اقسام

 القسم الاول الى اليسار حيث يتم تحويل التيار المتردد الى تيار مستمر بواسطه القنطره

القسم الاوسط يتم فلتره خارج القنطره و تخزين التيار المستمر لاستخدامه فى تغيير التردد واغراض اخرى

القسم الثالث الى اليمين حيث يتم تحويل التيار المستمر الى متردد مع التحكم في التردد الخارج عن طريق تقليب المفاتيح بعدد مرات معين في الثانيه الواحده

ما هى العلاقه بين الانفرتر وجهاز الوصول الى اقرب طابق عند انقطاع التيار

جدير بالذكر هنا ان دائره القدره في الانفرتر في نفس دائره القدره في جهاز الوصول الى اقرب طابق في حال انقطاع التيار الكهربي عن المصعد بحيث يشترك الجهازين في الحصول على تيار مستمر عن طريق القنطره كما يشترك الاثنين في تخزين التيار المستمر فى الانفرتر في مكثف وجهاز الوصول يخزن في البطاريات ويحتوي كل من الاثنين على قسم التحويل من التيار المستمر الى التيار المتردد و التحكم في تردد التيار الخارج الذي سيصل الى المحرك

ولكن هناك اختلاف بين الجهازين فجهاز الوصول يكون تردد التيار ثابت مع الزمن ويكون تردد بسيط يستطيع المحرك من خلاله تحريك الحمل داخل عربه المصعد بدون استهلاك تيار كبير لان مصدر التغذيه يكون البطاريات القابله للشحن و التفريغ التي تخزن التيار عند وجوده في الشبكه و تبدا بعد انقطاع التيار بالتفريغ ويتم تشغيل المحرك بسرعه ثابته من اول لحظه الى نهايه الوقوف على مستوى الطابق ولكن الانفرتر يستطيع عمل تعدد في عمل تعدد في السرعات مع الانتقال الناعم بينها فيما يعرف بالتسارع والتباطؤ كما يمكن من خلال برمجه الانفرتر  العمل على ترددات مختلفه بحيث يمكن تشغيل المحرك بنماذج مختلفه للسرعات فيما يعرف بمنحنيات السرعه يمكن برمجه الانفرتر للعمل على اي منحنى في اي وقت تريده بالاضافه الى بعض الخصائص التي ينفرد بها الانفرتر التي سنتناولها لاحقا مثلا طريقه التحكم و متابعه اداء محرك المصعد على ارض الواقع لذا يلاحظ ان الانفرترات المصنعه خصيصا للمصاعد يلحق بها امكانيه تشغيل الوصول لأقرب طابق عند انقطاع التيار مما يغنينا عن تركيب لوحه خاصه لجهاز الوصول لأنه كما اوضحنا ان دائرة القدرة واحده ولكن الانفرتر اعم واشمل فمن السهوله ان يحل محله ونعرض الان لصورة للوحه جهاز الوصول حيث يظهر قسم تغيير تقليب الاشارة للحصول على التردد وفقا للبرمجه وكما نلاحظ يوجد الترانزستور الخاص بهذه المهمه كما يظهر المتكامله الخاصه بقيادة هذا الترانزستور

جزء من لوحه جهاز الوصول لاقرب طابق عند انقطاع التيار 

الطرق التى يتحكم بها الانفرتر فى محرك المصعد يمتلك الانفرتر طرق مختلفه للتحكم في سرعه محرك المصعد وهذا يستدعي الى عرض مخطط التحكم في المصعد بواسطه الانفرتر كما في الشكل التالي

 اذا كان العمل الاساسي الانفرتر في المصعد هو التحكم في سرعه المصعد عن طريق تغيير التردد التيار المغذي لمحرك المصعد فانه توجد اكثر من طريقه للتحكم داخل الانفرتر

 الطريقه الاولى هي التحكم الاعمى عن طريق توصيل تغذيه مناسبه للمحرك ذات تردد معين بدون النظر الى اداء المحرك نفسه من حيث عدد لفات طارة المحرك مع الزمن وتتاح هذه الطريقه في كل الانفرترات للعمل على معظم انواع المحركات لتوفير تعدد في السرعات وتنعيم للاقلاع و التوقف عن طريق تثبيت نسبه الجهد الى التردد و هذه النسبه هي التي تسمح ايضا لجهاز الوصول لاقرب ضابق في حاله انقطاع التيار بالعمل اعتمادا على فرق جهد بسيط و تحصل عليه من البطاريات وتصلح هذه الطريقه للعمل على المحركات الغير مدعومه للعمل على مغيرات التردد محركات السرعه لواحده او السرعتين او المحركات القديمه لان المحركات الحديثه للعمل على الانفرتر يتوفر بها بعض الامكانيات الحديثه مثلا طريقه العزل وحجم الحدافه ووجود بعض الادوات التي تساعد الانفرتر العمل مثل الانكودر لذا فانه يتواجد بعض المحركات التي حينما نشتريها او نتطرق الى تركيبها على الانفرتر تكون مصمم خصيصا للعمل على الانفرتر ويكتب ذلك على على الصندوق الذي يحتويها عند الشراء و يكون شكل الحدافه مختلف ايضا و تحتوي علبه التوصيل علي نقاط توصيل سرعه واحده وكل ذلك يدل انها مؤهله للعمل على الانفرتر الا انها لا تحتوي على الانكودر لذا فان هذا النمط من التحكم و الذي سمعناه بالتحكم الاعمى يصلح للعمل على هذا المحرك ولا يصلح معه العمل بالنمط الثاني الذي نتناوله في الفقرات التاليه لعدم وجود الانكودر لان النمط التالي يتطلب وجود الانكودر

النمط الثاني للتحكم داخل الانفرتر هو نمط القياده الواعية فاذا كانت الطريقه الاولى تعتمد على توفير التغذيه فقط للمحرك بتردد معين خلال مشوار المصعد فانه لا يبالي بزمن مشوار المصعد اى بالسرعه الفعليه ولكنه يعتمد على لحظه الاقلاع و زمن التسارع وتردد السرعه القصوى لحظه اخذ قرار التباطؤ وتردد السرعه البطيئه ثم التوقف بحسبه البرمجه التي سنتناولها في الموضوع التالي لذا فانه في مرحله السير على نطاق السرعه القصوى للمحرك فانه لا يبالي بعدد لفات طارة المحرك الفعليه التي تعبر عن سرعه المصعد ولكنه يهتم فقط باشارات التحكم لحساب الازمنه السابقه الا انا النمط الثاني للتحكم داخل الانفرتر يتيح ما يمكن ان نسميه القياده  الواعيه بناءا على عدد لفات طاره المحرك الفعليه بالاضافه الي اشارات التحكم والازمنه عن طريق الانكودر المضاف الى المحرك 

الانكودر

المشفر الضوئى الدوار

انكودر

هو من  الحساسات الضوئيه التى تستخدم فى التحكم الالى بناء على وجود الضوء او عدم وجوده بواسطه قطعه ارسال واخرى للاستقبال تم تطوير هذه الحساسات واستخدامها فى عد النبضات حيث مرات وصول الضوء وانقطاعه تولد النبضات الكهربيه 

حركه المحرك تستخدم فى تحديد سرعه المحرك ومقدار الازاحه التى يحدثها المحرك مما يساعد على تحديد السرعه الفعليه من ناحيه وتنفيذ اوامر برمجيه تؤول الى اوامر تحكم فى الانفرتر

ساهم هذا النوع من المستشعرات فى رفع دقه اداء المصاعد بشكل كبير خصوصا بعد تطبيق نظام تعدد مستويات الثقوب وتعدد المرسلات والمستقبلات مما ادى الى انتاج كلمه او جمله رقميه كامله بدلا من رقم واحد او رقم صفر لفصل الضوء او توصله بمستوى ثقوب واحد لنقطتى ارسال واستقبال واحده فاصبحت لكل من هذه النقاط حاله معينه ربما تختلف او تتوافق مع مع المستويات الاخرى

فامكن تحليل محصله هذه الحالات لتعطى امرا برمجيا معينا وفى نفس الوقت ربما تعطى حاله كل نقطه بذاتها امرا برمجيا معينا مما اضفى على المشفر الضوئى تعقيد ايجابيا يساهم فى تطوير قدرات نظام التحكم عقل المصعد ليصبح اكثر تقدما وذكاء بواسطه النظام الرقمى الناتج عن نفاذ الضوء وعدم نفاذيته والمقترن بحركه محرك المصعد

يتم تركيب الانكودر  على محور دوران المحرك به جسم دائرى موضوع بين نقطتى الارسال والاستقبال ترتبط حركه هذا الجسم الدائرى بحركه المحرك ويوجد على هذا الجسم الدائرى ثقوب تسمح بمرور الضوء بين نقطتى الارسال والاستقبال فى اماكن الثقوب وتقطع الضوء فى اماكن ما بين الثقوب فتتولد نبضات بناء على

 لذا يستطيع هذا الانكودر تحديد عدد لفات المحرك مع الزمن ويرسل بها تقريرا لحظيا الى دائره التحكم في الانفرتر عن طريق الخرج التماثلي هذه الاشاره التماثليه تتيح رصد التغير التدريجى او المفاجئ و تستخدم للتعبير عن الواقع مثل متابعه التغير فى درجات الحراره  ومتابع التغير في الوزن كما في اجهزه متابعه الحمل داخل عربه المصعد او على الحبال ويتم من خلال التحكم داخل الانفرتر معالجه الاشارة التماثليه لأخذ امر تحكم عبارة عن اشاره رقميه وهي تعبير عن حالتين فقط   فصل او توصيل مرتفع او منخفض وتستخدم الاشاره الرقميه لتسيير عمل الحواسب و اجهزه التحكم عند اخذ قرار معين تعبيرا عن الواقع الافتراضي فان الانكودر هنا يمثل الواقع الفعلي و اشاره التحكم في الانفرتر تمثل الواقع الافتراضى  تستخدم هذه التركيبه السابقه فى متابعه الاداء الفعلى لمحرك المصعد بواسطه الانفرتر بحيث تتيح قياس السرعه الفعليه اذا كان تردد السرعه  40 هيرتز هيرتز خارج من الانفرتر الى المحرك فانه ومع الانكودر سيتابع عدد لفات الطاره مع الزمن المناسبه لهذا التردد اذا لاحظ ان السرعه الفعليه اقل يترتب على ذلك تعديل التردد داخل الانفرتر لضبط عدد مرات لف الطاره مع الزمن كما انه اذا كان عدد اللفات اكبر فانه سيتم اعاده ضبط التردد في الانفرتر لتقليل عدد اللفات التى تتناسب مع التردد الخارج بمعنى انه وفقا لهذه الطريقه لن يسمح الانفرتر للمحرك لتقليل السرعه من تلقاء نفسه او تزويدها عن القيمه التي تصدر من الانفرتر امر مما يضفي على الانفرتر ميزه لم تكن متاحه من قبل هي ميزه مراقبه السرعه الفعليه وايجاد توافق بين المحرك و الانفرتر وتكون كل الامور تحت السيطره بعكس الطريقه السابقه العمياء التي ربما تؤدي الى ان كل منهما يسير في وادي مختلف و بالاضافه الى ان هذه الطريقه تتطلب وجود الانكودر في المحرك فانها تتطلب ايضا وجود منافذ توصيل الاشاره التماثليه في الانفرتر ايضا اذا لم تكن منافذ الاشاره التماثليه موجوده في الانفرتر فان العمل بهذه الطريقه لا يصلح ويكون من الافضل تشغيل طريقه الاداره العمياء السابقه و يتم الاختيار بين اكثر من نمط للتحكم داخل على الانفرتر حين برمجه الانفرتر التي سنتناولها في موضع اخر

وبما اننا قد تطرقنا الى متابعه الاداء الفعلى الخاص بالسرعه فان ذلك يستدعينا الى تساؤلا آخر وهو كيف يتعامل الانفرتر مع العزم لان حركه المحرك ترتبط بقيم اخرى مثل القدرة والعزم وهى قيم تفرض نفسها علينا عند التحميل وترتبط ايضا بطريقه تركيب المحرك وتعليق حبال الجر وهذا ما سنتناوله فى موضوعنا القادم

م/ اسامه سيف