تتوفر العديد من المكونات الإلكترونية التي يمكنك استخدامها مع أردوينو . هذه الأجهزة ليست حصرية لأردوينو، لكنها عملية للغاية لمشاريعك. أحد الأمثلة على ذلك ترانزستورات MOSFET، التي شرحناها في مقالات سابقة. لكن هذه المرة، سنخبرك بكل ما تحتاج معرفته عن نوع محدد منها: IRFZ44N.
قد تجد نفسك أحيانًا تعمل على مشروع يتطلب منك تشغيل حمل باستخدام متحكم دقيق. وللقيام بذلك باستخدام الفولتيات التي تتعامل معها رقائق المتحكمات الدقيقة الحالية ، يجب حل بعض المشكلات لتشغيل ترانزستورات MOSFET بفولتيات تتراوح من 5 فولت إلى 3.3 فولت.
IRFZ44N
حسناً، كما ذكرتُ سابقاً، فإنّ IRFZ44N هو ترانزستور MOSFET. يأتي في غلاف TO-220-3، مع إمكانية توفره بأحجام أخرى، ويتميز بتوزيع بسيط للأطراف بثلاثة أطراف نموذجية للبوابة والمصرف والمصدر (بهذا الترتيب من اليسار إلى اليمين عند النظر إلى الجهة الخلفية حيث توجد العلامات). يمكن تصنيعه من قبل العديد من الشركات، لذا يُنصح بالرجوع إلى ورقة البيانات الخاصة به.
يحتوي هذا الترانزستور MOSFET على قناة من النوع N ، كما يوحي اسمه. بالإضافة إلى ذلك، يتميز بخصائص تقنية أخرى مثل:
- جهد فصل مصدر الصرف: 60 فولت
- شدة التصريف المستمر: 50A
- طلقة: 22 م أوم
- جهد مصدر البوابة: 20 فولت
- نطاق الحرارة الشغالة: -55 إلى 175 درجة مئوية
- تبديد الطاقة: 131w
- وقت السقوط: 13 نانو
- وقت التأسيس: 55 نانو
- تأخير الاغلاق: 37 نانو
- تأخير الاتصال النموذجي: 12ns
- السعر: بضعة سنتات. يمكنك شراء أ 10 عبوات IRFZ44N على Amazon بأقل من 3 يورو.
مثال على التطبيق مع Arduino
لنلقِ نظرة على مثال لتطبيق شريحة IRFZ44N مع أردوينو ومنافذ PWM الخاصة بها . عندما تحتاج إلى التحكم في الأحمال بشكل متغير لتنظيم سرعة المحرك، وشدة الإضاءة، وما إلى ذلك، يمكنك استخدام منافذ PWM والترانزستورات مثل تلك التي نحللها اليوم.
أولاً، عندما تريد توصيل جهاز أو فصله عن مصدر الطاقة، فإنك عادةً ما تستخدم مفتاحًا تقليديًا أو مرحلًا . لكن هذا يسمح لك فقط بتشغيله وإيقافه، في كلتا الحالتين.
يمكن التحكم في الترانزستور بإشارة كهربائية، على غرار المرحل، لأتمتة التحكم، وهو يوفر العديد من المزايا، مثل التحكم المتغير في الحمل عبر تعديل عرض النبضة (PWM). ومع ذلك، فإنه ينطوي أيضاً على بعض التعقيدات، مثل حساب تيارات التبديل، وفولتية التشغيل، وما إلى ذلك.
على سبيل المثال ، تخيل أنك بحاجة إلى تشغيل محرك كهربائي بجهد 12 فولت بنصف سرعته المقدرة. ربما تعلم بالفعل أنه عمليًا، لن ينجح خفض جهد مصدر الطاقة إلى 6 فولت... على الأرجح، سيتوقف المحرك عن العمل، مما يزيد من درجة حرارته ويعرضه لخطر التلف.
على النقيض من ذلك، فإن ما يتم فعله باستخدام PWM هو تطبيق عدة نبضات على الجهد الاسمي على مدى فترة زمنية من خلال التوصيل والفصل (النبضات) بحيث يعمل المحرك كما تريد، كما رأينا في مقال PWM، ونمذجة سرعة عمل المحرك دون التأثير على عزم الدوران.
الأمور تسير على ما يرام حتى الآن، ولكن... ماذا سيحدث في تطبيق الإضاءة ؟ حسنًا، على عكس المحرك، حيث توجد خاصية القصور الذاتي، في الإضاءة، إذا تم التبديل باستخدام تعديل عرض النبضة (PWM) بتردد منخفض، فإنه ينتج عنه وميض مزعج بالكاد نلاحظه في المحرك. ومع ذلك، حتى في حالة المحرك، قد تنشأ بعض المشاكل الميكانيكية على المدى الطويل نتيجة الحركة المفاجئة.
إذن، ما علاقة كل هذا بـ IRFZ55N؟ حسنًا، إذا كنت ترغب في تشغيل سلس بتقنية PWM، فقد يحل هذا الجهاز جميع تلك المشاكل. علاوة على ذلك، يمكنه التحكم في تيارات تصل إلى 50 أمبير، مما يوفر قدرة استثنائية لبعض المحركات ذات القدرة العالية. تذكر، كما ذكرت سابقًا، أن مشكلة منافذ PWM في أردوينو تكمن في أن جهدها غير كافٍ للتحكم في بعض المكونات، مثل محرك 12 فولت أو 24 فولت، وما إلى ذلك، لذا يمكن استخدام الترانزستور ومصدر طاقة خارجي للمساعدة.
باستخدام لوحة أردوينو ومحرك، وباتباع مخطط التوصيل البسيط هذا، يمكنك تحقيق مثال عملي لما شرحته. يتيح لك هذا التحكم بسهولة في محرك 12 فولت باستخدام ترانزستور MOSFET من نوع IRFZ44N.
لفهم كيفية عمل ترانزستور IRFZ44N بشكل أفضل لهذا النوع من التطبيقات، ستستخدم شاشة المراقبة التسلسلية حيث يمكنك إدخال قيم بين 0 و 255 لتعديل المحرك ومراقبة النتائج.
أما بالنسبة لرمز الرسم التخطيطي لبيئة تطوير Arduino المتكاملة ، فسيكون الأمر بسيطًا أيضًا.
int PWM_PIN = 6;
int pwmval = 0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(PWM_PIN,OUTPUT);
Serial.println("Introduce un valor entre 0 y 255:");
}
void loop() {
if (Serial.available() > 1) {
pwmval = Serial.parseInt();
Serial.print("Envío de velocidad a: ");
Serial.println(pwmval);
analogWrite(PWM_PIN, pwmval);
Serial.println("¡Hecho!");
}
تذكر أنه للحصول على مزيد من المعلومات حول برمجة أردوينو، يمكنك تنزيل دورة PDF المجانية الخاصة بنا.