لا جدال في أن المشغلات الخطية هي نجم صناعة التحكم في الحركة الحديثة. تتمتع هذه الأجهزة الأنيقة بتطبيقات واسعة في مجموعة من الصناعات مثل الطيران والفضاء و الصحة. وهي مهمة بالقدر نفسه للمستهلك المنزلي، إذ تُستخدم في المعدات اليومية، على سبيل المثال، العناية بالعشب.
وبفضل فاعليتها الكبيرة، تتمتع المشغلات الخطية بكمّ هائل من خيارات التخصيص. فهي تأتي بأحجام متعددة، وتقييمات أداء مختلفة، ودرجات حماية متنوعة؛ ويمكنك فعلياً الحصول على أي قدرات تريدها منها.
قرار حاسم عند اختيار مشغل خطي لتطبيقك هو الاختيار بين تركيب مفتاح حدّي أو جهاز حماية من زيادة التيار. سنناقش ماهية هذين الخيارين، ومزايا وعيوب كل منهما، ولماذا قد تختار واحداً على الآخر لتطبيقك.
المفاتيح الحدّية والحماية من زيادة التيار: لماذا تحتاجهما؟
يتحمل كل من المفاتيح الحدّية وأجهزة الحماية من زيادة التيار مسؤولية إيقاف المشغل عندما يجب أن يتوقف، سواء عند نهاية الشوط، وأحياناً في منتصف الشوط أيضاً.
من منظور كهربائي، يخدمان الغرض الحرج نفسه وهو حماية المحرك من زيادة التيار. وجود دائرة حماية من زيادة التيار في مشغلك الخطي أمر ضروري تماماً، إذ يمكن أن تؤدي مشكلات زيادة التيار إلى أضرار كبيرة بالمكوّنات الكهربائية مثل المحرك والأسلاك.
زيادة التيار هي نتيجة مباشرة لتعرّض المشغل إلى حمولة أكبر مما يستطيع تحمّلها. عند نهاية الشوط، يتسبب القيد الناتج عن طول الشوط الثابت للإطار في ارتفاع هذه الحمولة. وفي حالات منتصف الشوط، يمكن لأي عائق مادي في مسار الحركة أن يسبب زيادة في التيار. ويُظهر الرسم البياني التالي تمثيلاً بصرياً لكيفية ارتباط الحمولة بالتيار، حيث يُبيّن أن التيار يتناسب طردياً مع القوة المؤثرة على المشغل الخطي.
الهدف هو منع المحرك من سحب التيار لأي حمولة تتجاوز النقطة المدوّرة، إذ إن جميع توليفات الحمولة–التيار أعلى هذه النقطة غير آمنة ويجب تجنبها بأي ثمن.
ما هو المفتاح الحدّي؟
المفاتيح الحدّية هي أجهزة إلكترونية تُعرّف نهايات شوط المشغل الخطي. عند الوصول إلى أي من نهايتي الشوط، تلامس القضيب المفتاح الحدّي، الذي يقطع الطاقة عن المحرك على الفور، ما يوقف حركة القضيب ويمنع احتمال إتلاف شيء ما.
عادةً ما تكون المفاتيح الحدّية قابلة للضبط على طول الشوط. وهذا يعني أنه إذا كان لديك مشغل خطي بطول 1 قدم، لكن طول الشوط المرغوب 9 بوصات، فيمكنك تحقيق ذلك بتحريك أحد مفتاحيك الحدّيين مسافة 3 بوصات باتجاه الآخر.
ستجد في السوق ثلاثة أنواع من تهيئات المفاتيح الحدّية. لنرَ ما الذي تتضمنه كل واحدة منها:
التهيئة 1: بلا تغذية راجعة
المفتاح الحدّي بلا تغذية راجعة يعمل بمفرده. فهو قادر على قطع الطاقة عن المحرك مباشرةً دون حاجة إلى أي جهاز آخر ليؤدي وظيفته. من الناحية التقنية، ليس جزءاً من نظام التحكم، بل هو مجرّد عنصر في الدارة.
وهذه هي الخيارات القياسية الافتراضية في معظم المشغلات الخطية، كما أنها الأبسط بين الثلاثة.
التهيئة 2: تغذية راجعة مستقلّة
هذا الخيار هو عكس الخيار الأول تماماً. يعمل المفتاح الحدّي كجهاز تغذية راجعة ضمن حلقة نظام التحكم الذي يدير تغذية الطاقة إلى المحرك.
وهو يختلف عن مفتاح “بلا تغذية راجعة” من حيث إنه لا يستطيع قطع الطاقة عن المحرك بنفسه؛ فالقرار بيد وحدة التحكم.
من مزايا هذا الإعداد أن حلقة التغذية الراجعة مستقلة عن أسلاك المحرك، ما يمنح المستخدم تحكماً في جهد الإشارة. لكن هناك عيباً أيضاً: هذه التهيئة أقل موثوقية من غيرها، إذ أصبح نظام تحكم إضافي جزءاً من التصميم، ما يزيد التعقيد وهامش الخطأ.
التهيئة 3: تغذية راجعة على الخط
تجمع التغذية الراجعة على الخط بين وظائف الخيارين الآخرين. يعمل المفتاح الحدّي كوحدة تغذية راجعة، وتكون إشارة التغذية الراجعة نفسها مسؤولة عن إطفاء المحرك.
ما هي الحماية من زيادة التيار؟
الحماية من زيادة التيار للمشغل الخطي هي تماماً كما تبدو: جهاز متخصص يراقب مستويات التيار في الخط ويطفئ المحرك إذا كانت مستويات التيار مرتفعة جداً.
أفضل طريقة لفهم هذا المفهوم هي تخيّل المصهر، وهو أبسط جهاز للحماية من زيادة التيار؛ يبقى ساكناً أثناء عمل الدارة بصورة طبيعية، لكنه يتحرك فور وصول قيم التيار إلى مستويات غير آمنة.
أيّهما أفضل لتطبيقي؟
يختلف اختيار الحماية من زيادة التيار تبعاً لطبيعة التطبيق. ومن المهم أن تعلم أنه رغم أن امتلاك الخيارين معاً يبدو مفيداً، إلا أن ذلك ليس ما يقدّمه المصنّعون عادة. إذ تسمح معظم المشغلات الخطية بواحد فقط من هذين الخيارين، لذا عليك حسم قرارك بشأن الخيار الذي تحتاجه.
لقد أبرزنا أدناه بعض نقاط المؤيدين والمعارضين الرئيسية لكل من هذين النظامين. بعد ذلك، يمكنك تحديد أيهما أنسب لتطبيقك بدقّة.
مزايا وعيوب المفاتيح الحدّية
تُعد المفاتيح الحدّية إضافة مفيدة لمشغلك الخطي. ولكن، مثل كل شيء، فإن شراء مشغل خطي مزوّد بمفتاح حدّي له مزاياه وعيوبه.
تكمن المزايا في تنوّع الخيارات المتاحة للمفتاح الحدّي. وبناءً على تطبيقك المحدد، يمكنك اختيار أي من التهيئات الثلاث المذكورة. ومن الإيجابيات أيضاً أن المفاتيح الحدّية جزء من أنظمة تحكم ذكية، ما يعني أنك تستطيع برمجتها وفق احتياجاتك.
أما العيوب فهي أنها توفّر الحماية عند نهاية الشوط فقط. فإذا واجه مشغلك مشكلة في منتصف الشوط، فلن يتمكن المفتاح الحدّي من فعل شيء حيالها، ما قد يسبب مشكلات. وإذا أسأت حساب طول الشوط وضبطت المفاتيح الحدّية تبعاً لذلك، فقد يدمّر المشغل نفسه. وبالمثل، يمكن لأي عائق غير متوقّع أن يؤدي إلى النتيجة الكارثية نفسها.
مزايا وعيوب الحماية من زيادة التيار
أكبر ميزة لوجود جهاز حماية من زيادة التيار أنه يوفّر حماية في منتصف الشوط. على عكس المفاتيح الحدّية، فهو قادر على إطفاء المحرك في أي نقطة على مساره. على سبيل المثال، إذا كنت تستخدم مشغلاً خطياً لفتّاح باب المرأب وعلِق شيء أثناء إغلاق الباب، فسيمنع هذا الجهاز حدوث ضرر بإطفاء المحرك. مع مفتاح حدّي، سيستمر المحرك بالعمل حتى يستسلم الباب أو المشغل أو العائق.
عيب رئيسي في نظام الحماية من زيادة التيار للمشغل الخطي هو عدم القدرة على إقرانه مع نظام ذكي قائم على التغذية الراجعة، ما يجعل مشغلك أقل دقة في ظروف زيادة الحمولة. وينبع العيب الآخر من الأول: فهذه الأجهزة مصممة لتعمل عند أقصى حمولة فقط، أي أنها لا تطفئ المحرك إلا عندما يبلغ التيار والحمولة الحد الأقصى. ونتيجة لذلك، قد تتآكل النهايات الميكانيكية لأنها تتعرض لقوى قصوى في كل دورة، ما يتطلب بعض الصيانة الإضافية. ومع ذلك، فقد تم تصنيف مشغلاتنا الخطية لتحمّل الإجهاد المتكرر على النهايات مع الحماية من زيادة التيار.
ماذا يقدّم السوق؟
نأمل أن تكون قد أصبحت أكثر إلماماً بالموضوع وأن مقالنا قد ساعدك على تحديد ما تحتاجه. تقدم Progressive Automations مجموعة كاملة من المشغلات الخطية المتطورة التي يمكنها أن تُكمل منتجاتك بصورة لافتة. لدينا الطراز المتقدّم PA-13 الذي يدمج كلاً من المفاتيح الحدّية والحماية من زيادة التيار، ومشغلات مثل PA-01 إذا كنت قد حسمت خيارك.
وإذا شعرت أنك تحتاج إلى نصيحة احترافية قبل الشراء، فلا تتردد في التواصل معنا لمعرفة المزيد!
تختلف هنا أسلاك مفتاح الحدّ للمشغل الخطي لأن إشارة التغذية الراجعة تُغذّى في خط تغذية طاقة المحرك. يُعد هذا إعداداً موثوقاً إلى حد كبير، إذ إن الحماية من زيادة التيار تعتمد على التغذية الراجعة بينما يطفئ المفتاح الحدّي المحرك بشكل مستقل.
ثمة أمر يجب مراعاته عند اختيار هذا الخيار، وهو أن جهد إشارة التغذية الراجعة يجب أن يساوي جهد مزود الطاقة لأنهما يشتركان في خط واحد. لذا يجب توفير وسيلة لرفع الإشارة إلى الجهد المطلوب.