أفضل مشاريع الميكروكونتولر PIC لطلاب الهندسة الكهربية والإلكترونية -- المشروع الاول

مكبر الفرق DIFFERENCE AMPLIFIER :

مكبر الفرق هو نوع من المكبرات الإلكترونية والتى تكبر الفرق (حاصل طرح) بين جهدى دخل ولكنه يخمد (يتخلص) أى جهد مشترك لجهدى الدخل . هذا المكبر هو دائرة تناظرية بدخلين :
 الدخل السالب Vin- والدخل الموجب Vin+ وبخرج واحد Vout وفى هذا المكبر يتناسب الخرج مع الفرق بين جهدى الدخل تناسبا مثاليا أى :

الرمز:


Vout = A ( Vin+  - Vin- )

حيث A هو كسب (ربح) المكبر Gain . الشكل التالى يبين الدائرة الكهربية الأساسية ومعادلة جهد الخرج :



الاستخدام العملى :



يستخدم مكبر الفرق فى تكبير الفرق فى الجهد بين مستويين من الجهد . في حالة التيار المتردد يكون لدينا اثنين من مستويات الجهد أحد المستويان يكون موجب بالنسبة للجهد المحايد neutral (المشترك) والمستوى والآخر يكون سالب بالنسبة للجهد المحايد .
يمكنك ضبط كسب (ربح) مكبر الفرق وفقا لمتطلباتك عن طريق تحديد القيم المناسبة للمقاومات. في هذا المشروع يكون الكسب :

الرمز:


Gain A =  R8/(R1+ R2+ R3)

في حالة التيار المتردد يكون مستوى الجهد الثانى هو الصفر ، لأنه خلال الدورة الموجبة وخلال الدورة السالبة يعتبر الجانب الآخر هو جهد الصفر أو المحايد . لذلك فسوف يكون جهد الخرج :

vout = gain * Vinput

في الشكل أعلاه مقاومات الدخل R1، R2، R4، R5 لها قيمة مرتفعة 1M2 والتي لا تسمح بظهور جهد مرتفع عبر مكبر العمليات .ونظرا لأنه يتم استخدام مقاومات دخل مرتفعة فإن التيار الذى يمر يكون منخفض جدا وفى حدود الميكروأمبير وبهذه الطريقة فإن فقدان الطاقة سوف يكون في حدود المللى وات . وفقا لصيغة كسب مكبر الفرق يكون لدينا :

gain= (22K)/( 1.2M + 1.2M + 2.2K) = 0.009158271584381

ملاحظة :
يجب إجراء الحسابات وفق قيمة ذروة الموجة الجيبية . لأن ذروة الجهد هى الحد الأقصى لجهد طرف الدخل التناظرى . لذلك مع كسب بالقيمة 0.0092 فإنه بالنسبة لقيمة جهد الذروة للموجة الجيبية بقيمة 220 * 1.414 = 311V AC يكون أقصى جهد خرج لمكبر العمليات هو :

Vout = .0092 * 311 = 2.8612 volt (peak output voltage)

كما ترى فى الدائرة الكهربية المبينة أعلاه قمنا بتوصيل الطرف الآخر للمقاومة R7 بالجهد الموجب 5V بدلا من الأرضى (بالدائرة الأساسية) ، كما نفعل عند استخدام مكبر الفرق في العديد من التطبيقات . تستخدم المقاومة R7 لزيادة مستوى الجهد المستمر DC level فى خرج مكبر العمليات . 
الموجة الجيبية يكون لها مستوى جهد مستمر بالقيمة صفر ولها دورة جهد سالبة . المكروكونترولر لا يمكنه قراءة الجهد السالب . لذلك قمنا بزيادة مستوى الجهد المستمر للموجة الجيبية بقيمة 5V لإزاحة النصف السالب من الدورة إلى الجزء الموجب ، وبهذه الطريقة لن يظهر جهد سالب عبر الميكروكونترولر . 

الآن ، فإن جهد ذرة الخرج من مكبر العمليات يكون 5 + 2.8612 = 7. 8612 volt ولكن كما ذكرت ، الميكروكنترولر لا يمكنه قياس جهد أكبر من 5V . لذلك وكما هو موضح في الشكل أعلاه استخدمنا مقسم جهد ، مكون من R9 , R10 لتقسيم الجهد إلى النصف كما يلى :

Vout = 7. 8612/2 = 3.93

تستخدم المكثفات C1، C2 و C3 كمرشحات للتخلص من التوافقيات المرافقة لجهد الدخل وتوفير الحماية للميكروكونترولر الآن ، يمكن توصيل الطرف AN إلى طرف دخل تناظرى للميكروكونترولر لقراءة الجهد بسهولة .

الدائرة الكهربية :

تحميل