عند اختيار الجهد المناسب للمشغل، من الضروري مراعاة عدد المتغيرات التي ستمكّنه من العمل بأقصى إمكاناته. تشمل هذه الاعتبارات الرئيسية التيار المتاح للمشغل، والجهد، والقدرة (مثل اختيار مزوّد طاقة مناسب)، إضافةً إلى هبوط الجهد، وكذلك السرعة والقوة التي تحتاجها من المشغل الخطي.
وعلاوة على ذلك، فليست كمية الجهد المُزوَّد وحدها هي المهمة، بل جودته أيضاً. قد يوفّر لك معرفة الفرق بين مزود طاقة غير مُنظَّم ومزوّد طاقة خطي ومزوّد طاقة تحويلي وفورات ملموسة في هذا الصدد. وبدلاً من الوقوع في حيرة بسبب تباين المعلومات التقنية على الإنترنت، سيرشدك دليلنا الأساسي عبر جميع الاعتبارات الكهربائية لضمان امتلاكك المعرفة لاتخاذ أفضل قرار شراء.
توفّر القدرة
يمكن تزويد المشغل بالجهد بطريقتين — إما باستخدام بطارية كبيرة، أو، وهو الأكثر شيوعاً، عبر مزوّد طاقة. تتلقى مزودات الطاقة الخطية تياراً متناوباً (AC) وتُخرِج تياراً مستمراً (DC) عبر سلسلة من الخطوات كما يلي:
- يمرّ التيار المتناوب AC عبر محوّل خافض لخفض الجهد.
- يقوم مُقوِّم جسر كامل بقطع القطبية السالبة لإشارة AC.
- يُمهّد دارة مكوّنة من مكثفات موصولة على التوازي الإشارة لتوليد خرج جهد شبيه بالتيار المستمر DC.
- ينتج المُنظِّم جهداً ثابتاً محدداً للخرج.
لا تحتوي مزودات الطاقة غير المُنظَّمة على دارة تنظيم، وبالتالي تنتج جهد خرج متموّج، وهو أمر غير مرغوب فيه إذا كنت تحتاج إلى جهد دقيق. ومع ذلك، إذا كانت هناك حاجة إلى حل منخفض التكلفة لمصدر مشغل كهربائي منخفض الجهد، فإن مزود الطاقة غير المُنظَّم هو الخيار المناسب.
تميل مزودات الطاقة الخطية إلى عدم الكفاءة العالية لأنها تبدّد كمية كبيرة من الحرارة عندما يحاول المُنظِّم خفض الجهد والإبقاء عليه ثابتاً. لذلك، عند اختيار جهد للمشغل، من الأفضل الالتزام بمزوّد طاقة تحويلي.
مزودات الطاقة التحويلية
يستخدم مزود الطاقة التحويلي تقنيات تبديل أشباه الموصلات، على عكس التنظيم الخطي، لإنتاج جهد خرج محدد. وهي أكثر كفاءةً بكثير (أي أقل تبديداً للحرارة) وغالباً ما تكون أخف وزناً لاستخدام محوّل أصغر.
عدد المشغلات
من المهم أيضاً مراعاة عدد المشغلات الخطية التي تعتزم استخدامها عند اختيار مزوّد طاقة. إذا تم توصيل المشغلات الخطية على التوالي، فسيُقسَّم جهد مزود الطاقة بينها. على سبيل المثال، إذا كان لديك مشغّلان خطيّان بجهد 12VDC موصولان على التوالي ومتصِلان بمزوّد طاقة 12VDC، فسيحصل كل مشغل خطي على 6VDC فقط، ما يعني أن المشغلات ستعمل بنصف طاقتها — وهو أمر غير مثالي.
وعلى العكس، فإن توصيل هذين المشغّلين الخطيين على التوازي سيضاعف ببساطة سحب التيار مع إبقاء الجهد نفسه، وهذا جيد طالما لم يتجاوز التيار المقنن لمزوّد الطاقة. إذا كان لا بد من تشغيل أكثر من مشغل خطي واحد، خاصةً إذا كانت خصائصها الكهربائية مختلفة، فمن الممارسات الجيدة استخدام مزودات طاقة منفصلة لكل واحد.
هبوط الجهد
في بعض الحالات، قد يكون مزوّد الطاقة والمشغل الخطي متباعدين جداً، ما يتطلب كابلاً طويلاً. قد يتسبب ذلك في حدوث هبوط في الجهد عبر الكابل بسبب المقاومة الداخلية للسلك. المعادلة الأساسية لحساب هبوط الجهد عبر كابل هي كما يلي:
حيث:
– هبوط الجهد [V].
– طول الكابل [m].
– التيار [A].
– مقاومية النحاس [Ω∙mm2/m].
– مساحة المقطع العرضي للكابل [mm2].
على سبيل المثال، يُستخدم جهد مشغل خطي قدره 12VDC عند 8A (الحمولة الكاملة). ويُستخدم مزود طاقة مُقَيَّم عند 12VDC 10A مع كابل نحاسي بطول 50m (مساحة مقطع عرضي 4mm2) موصول بالمشغل الخطي. باستخدام المعادلة أعلاه، يكون هبوط الجهد 1.7V باستخدام مقاومية 0.017*. لذلك سيعمل المشغل الخطي بجهد مُزوَّد مقداره 10.3V فقط.
*مقاومية النحاس عند 20°C، حيث يزداد هبوط الجهد بحوالي 0.4% لكل °C زيادة.
يمكن أن يكون هذا الهبوط في الجهد أعلى بكثير إذا أخذت في الاعتبار جداول التصحيح، وهبوط الجهد الداخلي لمتحكّم/مُشغِّل القيادة، وخسائر كهربائية أخرى بسبب وصلات الكابلات. لذا، عند اختيار الجهد المناسب لمشغلك الخطي، ينبغي أن تراعي هبوط الجهد.
أحد طرق تقليل هبوط الجهد هو زيادة مساحة المقطع العرضي للكابل وبالتالي تقليل المقاومة الداخلية. كبديل، يمكن دفن الكابلات تحت الأرض لتجنب أشعة الشمس المباشرة ومنع تقلبات هبوط الجهد نتيجة تغيّر درجات حرارة الكابل خلال اليوم.
وعلاوة على ذلك، ولتوضيح أهمية استخدام كابل نحاسي مقابل كابل فولاذي أو ألمنيومي، يُظهر الرسم البياني أدناه أن الكابل النحاسي يمتلك أقل هبوط للجهد على طوله.
السرعة والقوة
تعني المشغلات الخطية الأبطأ عادةً خرج قوة أعلى والعكس صحيح. ومع ذلك، يُعد الجهد الأعلى أحد المؤشرات على أن محرك المشغل الخطي أقوى ويمكن أن ينتج قوة أكبر. وعلى النقيض، يمكن أيضاً إقران محرك مشغّل كهربائي منخفض الجهد بعلبة تروس لزيادة سرعة المشغل الخطي أو رفع قوة خرجه.
وفي كلتا الحالتين، من المهم اختيار جهد المشغل المناسب حتى يعمل بأعلى أداء. بعد ذلك، أثناء التشغيل، يمكن خفض السرعة والقوة عبر متحكّم عن طريق خفض الجهد، إن لزم الأمر.
خيارات Progressive Automations
هناك خياران رئيسيان — اختيار مزود طاقة بالجهد المناسب لمشغلك الخطي، أو اختيار مشغل خطي مُخصّص الجهد (مشغل يغير الجهد) ليتناسب مع مزود طاقتك. وبخصوص الخيار الأخير، تعرض Progressive Automations بشكل أساسي مشغلات خطية بجهد 12VDC، لكن هناك طرازات تصل حتى 24VDC و36VDC و48VDC. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تخصيص PA-12 ليعمل عند 7.5VDC إذا كان يُستخدم مزود طاقة لمشغّل كهربائي منخفض الجهد.
كما تقدّم Progressive Automations مزودات طاقة مناسبة لمشغلاتها الخطية، مما يجعل عملية الاختيار أبسط. وكما ذُكر سابقاً، تأكّد من أن مزود الطاقة يمتلك جهداً مرتفعاً بما يكفي لتشغيل المشغل الخطي. إذا كان المشغل مُصنّفاً عند 12VDC، فاستخدم مزود طاقة 12VDC بشرط القرب بينهما، وإلا فاختر مزود طاقة بجهد أعلى لتعويض الخسائر. كذلك، تأكّد من أن تيار مزود الطاقة أعلى من سحب تيار المشغل الخطي عند الحمولة الكاملة، وإلا تُخاطر بارتفاع حرارة مزود الطاقة.
الخلاصة
من الواضح أن اختيار الجهد المناسب لمشغلك سيضمن أداءه بكفاءة وبالسرعة والقوة المقنّنتين له. ومن خلال الانتباه إلى هبوط الجهد عبر الأسلاك لديك، ونوع مزود الطاقة المستخدم، والسرعة/القوة المطلوبة، يمكنك التأكد من اتخاذ القرار الصحيح.