التطبيقات

يُعدّ RS232 (المعروف أيضًا باسم EIA RS-232) أحد معايير واجهات الاتصال التسلسلي الشائعة الاستخدام. يستخدم هذا المعيار الاتصال ثنائي الاتجاه الكامل ويتطلب ثلاثة خطوط: الأرضي، والإرسال، والاستقبال. يُناسب RS-232 الاتصال المباشر بين الأجهزة فقط. ونظرًا لإشارته أحادية الطرف، فإنه يتمتع بقدرة ضعيفة على مقاومة التداخل. لذلك، يُحسّن RS232 مقاومة الإشارة للتداخل ويزيد مسافة الإرسال عن طريق رفع مستوى الجهد. يستخدم RS232 مستويات منطقية سالبة، حيث يتراوح مستوى المنطق 0 بين 3 و15 فولت، ومستوى المنطق 1 بين -15 و-3 فولت.تتأثر أقصى مسافة إرسال لمعيار RS232 بالعديد من العوامل، وتعتمد بشكل أساسي على معدل الإرسال وخصائص الكابل وقدرة تشغيل الشريحة وخصائص نقل الإشارة.1. معدل الإرسالتتناسب مسافة الإرسال عكسياً مع معدل الباود. فكلما زاد معدل الباود، زاد توهين الإشارة وتشوهها.عند سرعة 19.2 كيلوبت في الثانية، لا تتجاوز المسافة عادةً 15 مترًا.عند سرعة 9.6 كيلوبت في الثانية، يمكن أن تصل المسافة إلى 30-50 متراً.بمعدلات منخفضة تصل إلى 1.2 كيلوبت في الثانية، يمكن أن تصل إلى 300 متر (مع تحسين الظروف الأخرى).2. خصائص الكابلينص معيار RS232C على أن الحد الأقصى للحمل السعوي المسموح به للمُشغِّل هو 2500 بيكوفاراد. عند استخدام كابل اتصال بسعة 150 بيكوفاراد لكل متر، يمكن أن تصل أقصى مسافة اتصال إلى 15 مترًا. وإذا انخفضت السعة لكل متر من الكابل، فمن الممكن نظريًا زيادة مسافة الاتصال تبعًا لذلك.3. قدرة قيادة الرقاقةكانت الرقائق القديمة تتمتع بقدرات قيادة أضعف، بينما يمكن للرقائق الحديثة (مثل MAX232) دعم مسافات أطول مع تيارات قيادة تصل إلى 1 مللي أمبير.4. خصائص نقل الإشارةيستخدم بروتوكول RS232 طريقة نقل إشارة أحادية الطرف، مما يُسبب مشاكل مثل ضوضاء التأريض المشترك وعدم القدرة على كبح التداخل ذي النمط المشترك بفعالية، الأمر الذي يُحدّ من مسافة الإرسال. كما يُمكن زيادة مسافة الإرسال باستخدام كابلات محمية للحد من التداخل الكهرومغناطيسي الخارجي.في التطبيقات العملية، تُستخدم خطوط الاتصال RS232 عادةً للاتصالات قصيرة المدى في حدود 20 مترًا.

أعلنت شركة Micro-Magic Inc مؤخرًا عن نجاح تطبيق مقياس التسارع المرن الكوارتزي من سلسلة AC-4 المخصصة في نظام الملاحة والتحكم لنوع معين من المركبات الطائرة عالية السرعة، مما حل مشكلة القياس الدقيق بالقصور الذاتي في بيئات التسخين الديناميكي الهوائي الشديد والاهتزازات المعقدة. عند الطيران بسرعات عالية، يتعرض سطح هيكل هذه الطائرات لدرجات حرارة مرتفعة باستمرار نتيجة الاحتكاك الديناميكي الهوائي الشديد. وفي الوقت نفسه، تُحدث أوضاع الطيران المعقدة وتشغيل المحرك اهتزازات وصدمات قوية. في ظل هذه الظروف القاسية التي تجمع بين الحرارة والاهتزاز، تكون أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي العادية عرضة لتدهور الأداء أو حتى التعطل، مما يؤدي إلى فقدان إشارة الملاحة. تُعد هذه إحدى أهم المعوقات التقنية في تطوير النظام بأكمله. صُمم مقياس التسارع من سلسلة AC-4 خصيصًا لمواجهة هذا التحدي. يتميز المنتج بتصميم فريد يتحمل درجات الحرارة العالية وهيكل مزدوج العزم، مما يضمن استقرار الأداء ضمن نطاق درجات الحرارة القاسية من -55 درجة مئوية إلى 180 درجة مئوية. كما يتميز بمقاومة عالية للصدمات الميكانيكية تصل إلى 1000 غرام وتصحيح ممتاز لخطأ الاهتزاز (

In industrial applications, to accurately measure temperature values, we typically use a PT100 bridge circuit to sample and convert resistance changes into voltage changes. To obtain different measurement ranges, the sampling resistors are divided into 100 ohms and 50 ohms. Method 1 and Method 2 are the measurement calculation formulas for PT100. The specific differences are as follows: Method 1: (PT100) Reference resistor R3 = 100Ω. This method cannot measure temperatures below zero. The measurement temperature range of Method 1 is >= 0℃. Substitute the values: R1 = R2 = 2000Ω; R3 = 100Ω; R4 = R; Let the measured voltage VT = VTP - VTN as Remove the denominator, Refine expressions Vref is the reference voltage acquired by the AD converter, and VT is the measured voltage. Method 2: (PT100) Reference resistor R3 = 50Ω, measuring resistance offset downwards by 50 ohms, measuring temperature range >=-125℃. Substitute the values: R1 = R2 = 2000Ω; R3 = 50Ω; R4 = R; Let the measured voltage VT = VTP - VTN Remove the denominator, Refine expressions Vref is the reference voltage acquired by the AD converter, and VT is the measured voltage.   Through the calculation process above, we obtained the calculated resistance value of the PT100 by measuring the sampled voltage. To ultimately obtain the relationship between resistance and temperature, typical methods include table lookup and iterative methods.

مع انتقال الأنظمة غير المأهولة وتطبيقات الروبوتات من المختبرات إلى التطبيقات الصناعية والعسكرية، تزداد متطلبات دقة وموثوقية وقدرة أجهزة الاستشعار الأساسية، وخاصة وحدات القياس بالقصور الذاتي (IMUs)، على التكيف مع البيئة بشكل غير مسبوق. تعجز وحدات القياس بالقصور الذاتي التقليدية منخفضة التكلفة بتقنية MEMS عن أداء مهام طويلة الأمد وعالية الدقة نظرًا لضعف دقتها وانحرافها الكبير؛ في حين أن الحلول المتطورة، مثل الجيروسكوبات الليفية البصرية (FOGs)، محدودة الاستخدام في التطبيقات واسعة النطاق بسبب قيود التكلفة والحجم والوزن. بصفتها شركة رائدة في تصميم وتصنيع أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي من الصين، أطلقت شركة Micro-Magic Inc سلسلة U من وحدات قياس القصور الذاتي عالية الأداء وعالية الدقة بتقنية MEMS، بما في ذلك U5000 وU6300 وU7000.，وهي تحديداً ما تسد هذه الفجوة في السوق. تهدف هذه السلسلة من المنتجات إلى تغيير أداء الملاحة والتوجيه والتحكم في المركبات الجوية غير المأهولة (UAVs) والمركبات غير المأهولة (UGVs) والسفن غير المأهولة (USVs) والروبوتات تحت الماء ذاتية التشغيل (UUVs) ومنصات الروبوتات المختلفة تغييراً جذرياً، مما يوفر دعماً أساسياً لتحقيق "الإدراك واتخاذ القرار" المستقلين تماماً في البيئات المعقدة. على سبيل المثال، عند استخدام جهاز U6300 من شركة Micro-Magic Inc، نجد أنه يدمج جيروسكوبات MEMS ثلاثية المحاور عالية الأداء ومقاييس تسارع MEMS ثلاثية المحاور، ويحقق طفرات في مؤشرات الأداء الرئيسية من خلال تصميم دقيق على مستوى النظام وتحسين الخوارزمية. ويمكن أن تصل عدم استقرار الانحياز الصفري للجيروسكوب إلى 0.1 درجة/ساعة.，بينما يبلغ عدم استقرار انحياز الصفر لمقياس التسارع 10 ميكروغرام فقط. يُمكّن هذا المؤشر طراز U6300 من تلبية احتياجات معظم التطبيقات الصناعية وحتى بعض التطبيقات التكتيكية، لا سيما أثناء انقطاع إشارة نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS)، مما يقلل بشكل كبير من أخطاء تقدير الموقع ويحقق وقت ملاحة ذاتي أطول. خضع جهاز U6300 لمعالجة شاملة لتعويض درجة الحرارة ضمن نطاق واسع يتراوح بين -40 درجة مئوية و+85 درجة مئوية، مما يضمن استقرار الإخراج في الظروف الجوية القاسية. في الوقت نفسه، تُمكّنه قدراته الممتازة في مقاومة الاهتزازات والصدمات من الالتصاق بإحكام بمنصات مثل الروبوتات الصناعية، والمركبات البرية غير المأهولة، والطائرات المسيّرة عالية السرعة، والعمل باستمرار وثبات في ظل ظروف قاسية. كما يدعم U6300 إخراج بيانات عالي التردد يصل إلى 1000 هرتز، مما يُمكّنه من التقاط تفاصيل الحركة السريعة بدقة. ويُسهّل حجمه الصغير (38.6 × 44.8 × 10 مم) ووزنه الخفيف (50 غرامًا) عملية دمجه في النظام بشكل كبير.  صرح مدير منتجات شركة مايكرو ماجيك بأن تطوير سلسلة U يستند إلى الطلب المتزايد في السوق على وحدات قياس القصور الذاتي (IMUs) عالية الكفاءة من حيث التكلفة والموثوقية. لقد نجحنا في الارتقاء بأداء مستشعرات القصور الذاتي بتقنية MEMS إلى مستوى جديد من خلال تحسين رقائق MEMS الأساسية وخوارزميات تعويض المعايرة المتقدمة. لا يُعد منتج وحدة قياس القصور الذاتي من سلسلة U مجرد مكون، بل خطوة حاسمة في تزويد عملائنا بركيزة أساسية لـ "الإدراك الذاتي" للأنظمة غير المأهولة والمعدات الذكية.  

في دائرة إعادة الضبط الخاصة بـ STM32 الموضحة في الشكل 1، يتم عادةً توصيل ثنائي تبديل بالتوازي مع طرف المقاومة في دائرة إعادة الضبط RC. وتتمثل الوظيفة الرئيسية لهذا الثنائي في تسريع تفريغ شحنة المكثف.الشكل 1: دائرة إعادة ضبط STM32الشكل 2: مسار تفريغ دائرة إعادة ضبط STM32في دائرة إعادة الضبط RC، يُعدّ الصمام الثنائي للتفريغ عنصرًا أساسيًا، ووظيفته الرئيسية هي التفريغ السريع. عند انقطاع التيار الكهربائي أو حدوث انقطاع مؤقت بسبب التداخل، يجب تفريغ الشحنة المخزنة في المكثف عبر مسار ما لضمان إعادة الضبط بشكل صحيح عند إعادة تشغيل الطاقة. بدون الصمام الثنائي، عندما تكون نبضة التداخل الناتجة عن انقطاع التيار الكهربائي قصيرة، يُفرغ المكثف عبر المقاوم R1، ذي المقاومة العالية، مما يؤدي إلى بطء سرعة التفريغ. لا تستطيع دائرة RC التفريغ الكامل لحظة انقطاع التيار الكهربائي، ولا يمكن للنظام إعادة الضبط تلقائيًا عند استعادة الطاقة. يمكن أن يتسبب التداخل الناتج عن انقطاع التيار الكهربائي المؤقت في توقف البرنامج عن العمل بشكل طبيعي، مما يؤدي إلى سلوك غير منتظم للبرنامج أو دخوله في حلقة لا نهائية. يوفر إضافة الصمام الثنائي مسارًا سريعًا لتفريغ المكثف. نظرًا لانخفاض مقاومة الصمام الثنائي في حالة التشغيل، كما هو موضح في مسار تفريغ دائرة إعادة الضبط STM32 في الشكل 2، تُفرغ الشحنة في المكثف C1 بسرعة عبر الصمام الثنائي D1، مما يضمن استقرار وموثوقية دائرة إعادة الضبط. عند انقطاع التيار الكهربائي، يفرغ المكثف شحنته بسرعة إلى الأرض عبر الصمام الثنائي. وعند عودة التيار، يكون المكثف قد فرّغ شحنته بالكامل، ويمكنه البدء فورًا بعملية الشحن، مما يؤدي إلى إعادة ضبط الدائرة. تضمن عملية التفريغ السريع هذه عودة دائرة إعادة الضبط إلى حالتها الأولية بسرعة بعد انقطاع التيار الكهربائي أو خلل في مصدر الطاقة.

في عصر الحروب الحديثة المتطورة بشكل جذري، أصبح التوجيه الذاتي الدقيق والموثوق عاملاً حاسماً في تحقيق النصر في ساحة المعركة. في مواجهة بيئات كهرومغناطيسية متزايدة التعقيد والتحدي الشديد الذي تواجهه أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية المعرضة للتشويش، يوفر جهاز تحديد الشمال بتقنية الجيروسكوب الليفي البصري (FOG)، بأدائه التقني الممتاز، حلاً مرجعياً جديداً لتحديد الاتجاه لمختلف المنصات العسكرية، مما يحسن بشكل كبير من قدرتها على التكيف القتالي وقدرتها على البقاء في ساحة المعركة في بيئات قاسية للغاية. جهاز تحديد الشمال NF3000 FOG، الذي أطلقته شركة Micro-Magic Inc، يجمع بين جيروسكوب ألياف بصرية عالي الدقة ووحدة قياس بالقصور الذاتي (IMU)، وهو مزود بآلية فهرسة دقيقة ونظام حساب تحكم متطور. يتميز بدقة ممتازة في تحديد الشمال تصل إلى ≤ 0.1 درجة/ثانية.ψتم تحقيق ذلك، ويمكن إتمام عملية تحديد الشمال بشكل مستقل تمامًا في غضون 3 دقائق. وقد وصل مؤشر الأداء هذا إلى المستوى المتقدم عالميًا. يغطي نطاق خط العرض الواسع نطاقًا من -70 درجة إلى +70 درجة، بالإضافة إلى نطاق درجة حرارة تشغيل واسع للغاية، مما يضمن قدرة الجهاز على الحفاظ على أداء تشغيل مستقر وموثوق في الغالبية العظمى من مناطق العالم وفي ظل الظروف الجوية القاسية. لقد راعى تصميم NF3000 الهندسي المتطلبات الصارمة لبيئة ساحة المعركة بشكل كامل. يتيح التصميم الهيكلي المتقن دمجه بسهولة في مختلف المعدات العسكرية، بينما يتميز باستهلاك منخفض للطاقة. ≤يُعزز نظام الطاقة بقدرة 50 واط بشكل كبير من قابلية تطبيقه في ساحة المعركة وقدرته القتالية المستدامة. ويمكن لشاشة العرض OLED عالية الدقة المُجهزة بالجهاز عرض البيانات الرئيسية مثل السمت وزاوية الدوران وزاوية الميل في الوقت الفعلي، وإخراج نتائج قياس دقيقة عبر واجهة RS-422 عالية السرعة، مما يوفر دعمًا موثوقًا وفي الوقت المناسب لمعلومات السمت والاتجاه لنظام القتال. في بيئات المعارك القاسية حيث يكون الملاحة عبر الأقمار الصناعية محدودة أو عديمة الفائدة تمامًا، يُظهر جهاز NF3000 قيمة قتالية فريدة. فقدرته المستقلة تمامًا على تحديد الشمال لا تعتمد على أي إشارات خارجية، مما يوفر مرجعًا ثابتًا ومستدامًا للموقع لأنظمة القيادة والسيطرة، وقوة النيران الدقيقة، ومعدات الاستطلاع الميداني. كما يتميز بقدرة عالية الدقة على قياس الوضعية. ≤ 0.1° وقياس النطاق الكامل من 0° إلى 360° تضمن المعدات أن تحافظ منصات القتال المختلفة دائمًا على توجيه دقيق في ظل ظروف التضاريس المعقدة. ومن الجدير بالذكر بشكل خاص سرعة بدء تشغيل جهاز NF3000 ≤يستغرق النظام 30 ثانية، ما يلبي تمامًا المتطلبات الصارمة للاستجابة السريعة في ساحات المعارك الحديثة. ويضمن تصميمه الميكانيكي المتين وواجهات التثبيت الدقيقة، التي تم التحقق من صحتها من خلال اختبارات صارمة للتكيف مع البيئة، استقرارًا تشغيليًا طويل الأمد في ظل ظروف قاسية، بما في ذلك الصدمات والاهتزازات الشديدة. ويستخدم النظام بنية توصيل كهربائية موثوقة، مزودة بواجهات طاقة واتصال مخصصة، لضمان سلامة الإشارة حتى في البيئات الكهرومغناطيسية المعقدة. يوفر جهاز تحديد الاتجاه الشمالي NF3000 FOG، بأدائه المتميز، قدرات توجيه ذاتية دقيقة وموثوقة لمختلف المنصات القتالية، مما يضمن فعالية قتالية في بيئات كهرومغناطيسية معقدة. كما تُمكّن استجابته السريعة وخصائصه المستقرة والموثوقة المعدات العسكرية من الحفاظ على قدرات قتالية دقيقة حتى في ظل ظروف الملاحة عبر الأقمار الصناعية المحدودة، مما يوفر دعمًا تقنيًا قويًا لتحسين الفعالية القتالية الشاملة.

عند تصميم دوائر إمداد الطاقة التبديلية، نقوم عادةً بحساب تموج الخرج باستخدام الصيغة التالية:إذا كان المكثف المستخدم من نوع MLCC (مكثف سيراميكي متعدد الطبقات)، فإن مقاومته الداخلية (ESR) تُعتبر ضئيلة للغاية نظرًا لانخفاض قيمتها. لذلك، وبناءً على جهد الدخل/الخرج، وتردد التبديل، والتموج المستهدف، يمكن حساب السعة باستخدام الصيغة التالية:مع ذلك، أظهرت قيمة السعة المحسوبة باستخدام الصيغة المذكورة أعلاه تموجًا أكبر في خرج التيار أثناء الاختبار الفعلي. ما السبب؟ يعود ذلك إلى أن مكثفات السيراميك متعددة الطبقات (MLCC) تتميز بخاصية انحياز التيار المستمر: حيث يؤدي تطبيق جهد مستمر على المكثف إلى تقليل سعته. يوضح الشكل 1 أدناه خاصية الانحياز المستمر لمكثف موراتا 22uF/10V.الشكل 1كما هو واضح، عند تطبيق جهد مستمر مقداره 5 فولت على المكثف، تنخفض سعته إلى حوالي 50% من قيمتها الابتدائية. تتميز خصائص انحياز التيار المستمر لمكثفات MLCC بوضوحها الشديد؛ فكلما زادت السعة، زادت سرعة انخفاضها مع زيادة الجهد، وهو ما يجب مراعاته عند تصميم الدوائر. عمومًا، تتسم خصائص انحياز التيار المستمر لمكثفات MLCC بالخصائص التالية: ① كلما زادت السعة، كلما كان تأثير الانحياز أكثر وضوحًا؛ تنخفض السعة بشكل أكبر مع زيادة الجهد. ② بالنسبة للمكثفات ذات السعة نفسها ولكن بتصنيفات جهد مختلفة، تنخفض السعة تقريبًا بنفس القدر تحت نفس الجهد (لا يوجد مكثف ذو تصنيف جهد عالٍ ينخفض ​​بشكل أقل). ③ بالنسبة للمكثفات ذات السعة ونفس تصنيف الجهد، كلما كان حجم العبوة أكبر، كلما انخفض معدل انخفاض السعة بشكل أبطأ. يُعدّ انخفاض سعة مكثفات MLCC حقيقةً موضوعية. لذا، ينبغي أن يُبنى التصميم على السعة الفعلية تحت جهد الانحياز، وليس على السعة الاسمية. على سبيل المثال، إذا كانت الدائرة تتطلب مكثفًا سعته 10 ميكروفاراد، وتم اختيار مكثف MLCC من نوع X7R (مُصنّف بجهد 10 فولت)، مع جهد انحياز فعلي قدره 5 فولت (حيث تنخفض السعة عند هذه النقطة بنسبة 50% تقريبًا)، فيجب توصيل مكثفين بسعة اسمية 10 ميكروفاراد على التوازي لضمان أن السعة الفعلية تُلبي المتطلبات.

 أعلنت شركة مايكرو-ماجيك، المتخصصة في حلول تكنولوجيا القصور الذاتي، مؤخرًا عن إطلاق الجيل الجديد من منتجاتها من سلسلة جيروسكوب الليزر الحلقي. ويُعدّ هذا الجيل الجديد من المنتجات إنجازًا بارزًا آخر للشركة في مجال الاستشعار بالقصور الذاتي عالي الدقة والموثوقية، حيث يُمثّل تحفةً جديدةً في تطبيقات الملاحة الاستراتيجية وقياس القصور الذاتي عالي الدقة، ويهدف إلى تلبية الطلب المتزايد على أداء الملاحة الاستراتيجية في مجالات الطيران والفضاء، وتكنولوجيا الدفاع، والصناعات المتقدمة، وغيرها. تجمع منتجات سلسلة GR RLG بين تقنية الليزر البصرية المتقدمة وعمليات التحكم الحراري المتطورة، ما يمنحها استقرارًا عاليًا ونطاقًا ديناميكيًا واسعًا وأداءً ممتازًا في مقاومة التداخل. تتميز هذه المنتجات بمزايا عديدة، منها سرعة التشغيل ومعامل التناسب المستقر، وقدرتها على الحفاظ على خرج مستقر حتى في درجات الحرارة القصوى (-40 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية) وفي بيئات الاهتزازات القوية. فهي لا تفي فقط بالمتطلبات الصارمة لأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي التقليدية من حيث الدقة والموثوقية، بل توفر أيضًا قدرة موثوقة على استشعار الحركة الزاوية للجيل الجديد من المنصات عالية الديناميكية. في تطبيقات الملاحة الاستراتيجية، مثل الطائرات المسيّرة طويلة المدى، وأنظمة التحكم في وضعية الأقمار الصناعية، وأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي للسفن، وتوجيه الصواريخ، تُحسّن منتجات سلسلة GR RLG، بفضل انخفاض خطأ الانحياز الصفري ودقة التكرار العالية، دقة الملاحة الذاتية والتحكم في وضعية النظام في البيئات المعقدة. كما أن تصميمها الهيكلي المدمج ووزنها الخفيف يجعلانها مناسبة للغاية للمنصات عالية التكامل ذات المساحة المحدودة. أطلقت سلسلة GR أربعة منتجات (G-R30، G-R50، G-R70، G-R90) بناءً على مؤشرات أداء مختلفة لتلبية احتياجات العملاء لسيناريوهات التطبيق المختلفة.صرح المدير التقني لشركة مايكرو ماجيك قائلاً: "إن سلسلة GR من أجهزة الاستشعار عن بعد ليست مجرد منتج، بل هي استجابة منا نابعة من فهم عميق لتحديات عملائنا في التطبيقات الاستراتيجية. ونحن على ثقة تامة بأن منتجات سلسلة GR، بفضل دقتها الفائقة وقدرتها العالية على التكيف مع الظروف البيئية المختلفة وموثوقيتها المتميزة، ستصبح أحد أكثر المكونات الأساسية موثوقية لشركائنا في تعزيز الابتكار في أنظمة الملاحة المتطورة والأنظمة ذاتية القيادة".

في محول التبديل الخافض للجهد، يكون تيار الذروة النظري الذي يمكن أن يتحمله ملف الحث هو IL,PK=(1+r/2)×Iخارجهذا هو الأساس لتحديد الحد الأدنى لقيمة التيار المقنن أو تيار التشبع لملف الحث. يجب أن تكون قيمة الاختيار الفعلية أكبر من القيمة النظرية لتيار الذروة.بمجرد تحديد قيمة الحث وشروط أخرى لملف الحث، يكون تيار الذروة الفعلي للملف هو Iقمة = أناخارج,max + ∆I_L/2 (حيث ∆I_L هو تيار التموج الفعلي على المحث بعد تحديد قيمة الحث).الصيغة المستخدمة لحساب القيمة الدنيا لملف الحث في دائرة BUCK هي كما يلي:حيث VIN,MAX يمثل V أقصى جهد دخل يجب أن تدعمه دائرة BUCKخارج يمثل جهد الخرج النموذجي، FSW تردد التبديل، Iخارج، ماكس يمثل الحد الأقصى لتيار الحمل الذي يجب دعمه، و r هو معامل تيار التموج، والذي يتم ضبطه عادةً على 0.3 ~ 0.5.تُشكّل الصيغة المذكورة أعلاه أساسًا لتحديد الحد الأدنى لقيمة محاثة القدرة في محوّل باك. يجب ألا تقل القيمة الفعلية عن القيمة المحسوبة نظريًا؛ وإلا فلن يتوافق تيار التموج الفعلي والمعايير الأخرى في الدائرة مع القيم المستهدفة في متطلبات التصميم.بتحويل الصيغة أعلاه، نحصل على الصيغة لحساب قيمة الحث الأدنى للطاقة، كما هو موضح أدناه:لذلك، يتضح أن جهد الدخل VIN يتناسب طرديًا مع الحث L؛ فكلما زاد جهد الدخل (أقصى جهد دخل يجب تحمله) VIN,MAXكلما زادت قيمة الحث المطلوب، زادت قيمة الحث.إذا كانت دائرة BUCK المصممة تحتاج فقط إلى دعم قيمة جهد الإدخال النموذجية VIN,TYPأي إذا كان جهد الدخل قيمة ثابتة، فيمكن أيضًا استخدام V لحساب الحد الأدنى من محاثة القدرة المذكورة أعلاهIN,TYP.

في مجالات الملاحة بالقصور الذاتي، والفضاء، والقياسات الصناعية الدقيقة، يُعدّ الحصول على الإشارات الفيزيائية بدقة عالية وتزامن تامّ عنصرًا أساسيًا لضمان أداء النظام. وتُعتبر دائرة التحويل التناظري/الرقمي عالية الدقة 32 بت، المصممة خصيصًا لمقاييس التسارع، والتي طرحتها شركة مايكرو-ماجيك، مكونًا رئيسيًا مُصممًا خصيصًا لهذه التطبيقات المتطورة. وبفضل أدائها الاستثنائي وبنيتها المرنة، تُوفر هذه الدائرة أساسًا متينًا لبناء أنظمة موثوقة وعالية الدقة للحصول على إشارات الملاحة بالقصور الذاتي. تكمن الميزة الأساسية للوحة التحويل التناظري/الرقمي هذه في دقة القياس العالية والاستقرار الفائقين. فهي تدعم نطاق إدخال تيار يصل إلى ±50 مللي أمبير، بالإضافة إلى قدرة تحويل تناظري/رقمي 32 بت، مما يُمكّنها من التقاط أدق تغيرات التيار الصادرة من مقاييس التسارع بدقة متناهية. ضمن نطاق درجة حرارة التشغيل الكامل (-40 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية)، يكون معامل درجة حرارة الصفر أفضل من ±2 نانو أمبير/درجة مئوية، ومعامل درجة حرارة عامل المقياس أقل من 3.0 جزء في المليون/درجة مئوية. هذا يعني أن النظام قادر على الحفاظ على انحراف قياس منخفض للغاية حتى في ظل تقلبات درجة الحرارة المحيطة المعقدة، مما يضمن دقة طويلة الأمد في حلول الملاحة. علاوة على ذلك، يتميز المنتج باستقرار فائق، حيث يصل استقرار الصفر واستقرار عامل المقياس إلى مستويات نانو أمبير وجزء في المليون على التوالي، مما يضمن إخراج بيانات موثوقة وقابلة للتكرار مع تقليل مستوى الضوضاء في النظام بشكل فعال. تتطلب أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي تزامنًا دقيقًا للغاية لبيانات المحاور المتعددة. توفر لوحة التحويل التناظري/الرقمي هذه حلاً دقيقًا للتزامن لضمان اتساق البيانات المكاني والزماني.وضع التزامن الداخلي/الخارجي: يمكن التبديل بينهما بمرونة وفقًا لتعليمات النظام. في وضع التزامن الداخلي، تُولّد اللوحة إشارة ساعة أخذ العينات تلقائيًا؛ أما في وضع التزامن الخارجي، فتُستقبل إشارات التزامن التفاضلي RS422 من حاسوب الملاحة لتحقيق وقت أخذ عينات موحد للنظام بأكمله، مما يُزيل أخطاء التوقيت بين القنوات تمامًا. ⚪التثبيت والتشغيل: يضمن تثبيت قيم A/D لجميع القنوات عند الحافة الهابطة لإشارة التزامن التقاط بيانات التسارع ودرجة الحرارة للمحاور X و Y و Z في نفس اللحظة، مما يوفر مصدر بيانات متسق مكانيًا وزمانيًا لخوارزميات الملاحة اللاحقة.تتطلب أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي تزامنًا دقيقًا للغاية لبيانات المحاور المتعددة. توفر لوحة التحويل التناظري/الرقمي هذه حلاً دقيقًا للتزامن لضمان اتساق البيانات المكاني والزماني.⚪  وضع التزامن الداخلي/الخارجي: يمكن التبديل بينهما بمرونة وفقًا لتعليمات النظام. في وضع التزامن الداخلي، تُولّد اللوحة إشارة ساعة أخذ العينات تلقائيًا؛ أما في وضع التزامن الخارجي، فتُستقبل إشارات التزامن التفاضلي RS422 من حاسوب الملاحة لتحقيق وقت أخذ عينات موحد للنظام بأكمله، مما يُزيل أخطاء التوقيت بين القنوات تمامًا.⚪ التثبيت والتشغيل: يضمن تثبيت قيم A/D لجميع القنوات عند الحافة الهابطة لإشارة التزامن التقاط بيانات التسارع ودرجة الحرارة للمحاور X و Y و Z في نفس اللحظة، مما يوفر مصدر بيانات متسق مكانيًا وزمانيًا لخوارزميات الملاحة اللاحقة.

الشكل 1. مخطط محول BUCK غير المتزامنيوضح الشكل 1 بنية محول باك غير المتزامن. عادةً ما تدمج رقائق محول باك غير المتزامن ترانزستور MOSFET عالي الجهد داخليًا فقط. يلزم تركيب صمام ثنائي حر بين طرف SW والأرضي (GND) كمسار حر لملف الحث عند إيقاف تشغيل ترانزستور MOSFET عالي الجهد.يجب أن يستوفي اختيار الصمام الثنائي الحر على الأقل المعيارين الصارمين التاليين (1)(2) ومعياري التحسين التاليين (3)(4):(1) يجب أن يكون جهد التشغيل العكسي VRRM للثنائي الحر مساويًا أو أكبر من جهد الإدخال الأقصى VIN(max).(2) يجب ألا يقل تيار التوصيل الأمامي IF(AV) للدايود الحر عن Iout(max)*(1-D)، حيث D هي دورة تشغيل محول الجهد الخافض، وIout(max) هو أقصى تيار حمل يمكن أن يتحمله محول الجهد الخافض. ولتحديد قدرة الدايود الحر على تحمل التيار الزائد بدقة أكبر، يمكن اختياره ليكون أكبر من أو يساوي ذروة التيار على المحث IOUT+(ΔIL)/2.(3) كلما قلّ انخفاض الجهد الأمامي VF، قلّ فقد الطاقة الناتج عن هذا العامل، وزادت كفاءة الطاقة. (4) كلما زادت سرعة التبديل من حالة التشغيل إلى حالة الإيقاف (أي كلما قلّ زمن الاسترداد العكسي trr)، قلّ فقد الاسترداد العكسي، وزادت كفاءة الطاقة، كان ذلك أفضل.تعتبر ثنائيات حاجز شوتكي (SBDs) خيارات مثالية لثنائيات التحرر نظرًا لانخفاض الجهد الأمامي الصغير ووقت الاسترداد العكسي السريع (عادةً عشرات النانوثانية أو حتى بضع نانوثانية)، مما يقلل من فقد الطاقة في ثنائي التحرر.لتصميم محول تيار مستمر خافض للجهد بنطاق جهد دخل يتراوح بين 9 و36 فولت، وجهد دخل نموذجي 12 فولت، وجهد خرج 5 فولت، وسعة حمل قصوى 5 أمبير، تم اختيار ثنائي شوتكي بجهد تشغيل عكسي 40 فولت وتيار أمامي أكبر من 5 أمبير، وذلك لأن جهد دخله الأقصى هو 36 فولت. كما هو موضح في الشكل 2، يتميز ثنائي شوتكي SS54 بجهد تشغيل عكسي 40 فولت، وتيار تقويم متوسط ​​5 أمبير، وانخفاض جهد أمامي أقصى 0.55 فولت عند تيار أمامي 5.0 أمبير، مما يفي بمتطلبات الدائرة.الشكل 2: المعلمات الكهربائية لثنائي شوتكي SS54عندما يكون جهد الدخل 12 فولتًا، تكون دورة التشغيل 5/12، ويبلغ متوسط ​​التيار المار عبر الصمام الثنائي 5.0 أمبير × (1 - 5/12) = 2.917 أمبير. وعندما يكون جهد الدخل 36 فولتًا، تكون دورة التشغيل 5/36، ويبلغ متوسط ​​التيار المار عبر الصمام الثنائي 5.0 أمبير × (1 - 5/36) = 4.3 أمبير. كما هو موضح في الشكل 3، يُعد الصمام الثنائي D3 (SS54) في مثال تصميم دائرة TPS54360DDAR هو الصمام الثنائي المُختار للحماية من التيار الزائد.الشكل 3. مثال على تصميم دائرة TPS54360DDAR 

شهدت الصين تقدماً ملحوظاً في مجال تكنولوجيا القصور الذاتي، حيث أعلنت شركة مايكرو ماجيك مؤخراً عن نجاح تطبيق نظام الملاحة بالقصور الذاتي عالي الأداء IF3700 على منصة الطائرات المسيّرة الصناعية المتطورة من الجيل الجديد "تيانهانغ إنتليجنس"، الرائدة في هذا المجال. ويمثل هذا التعاون إنجازاً شاملاً في مؤشرات رئيسية، مثل القدرة على التكيف مع البيئات المعقدة والاستقرار طويل الأمد لأجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي عالية الدقة المنتجة محلياً، مما يوفر ضمانة أساسية لتشغيل الطائرات المسيّرة الصناعية بكفاءة عالية في الظروف الصعبة.في سيناريوهات احترافية مثل فحص الطاقة، والمسح على ارتفاعات عالية، والاستطلاع في حالات الطوارئ، غالبًا ما تواجه الطائرات المسيّرة الصناعية تحديات جسيمة كالتداخل الكهرومغناطيسي القوي، والتغيرات الحادة في درجات الحرارة، والاهتزازات المستمرة. ويمكن أن تؤدي تقلبات أداء المستشعرات التقليدية بسهولة إلى انحراف في تحديد الموقع واختلال في الاتجاه، مما يؤثر بشكل مباشر على سلامة التشغيل وجودة البيانات. وصرح المدير الفني لشركة "تيانهانغ إنتليجنس" قائلاً: "كنا نبحث عن مستشعر يوفر قياسات دقيقة ومستقرة للاتجاه والاتجاه طوال دورة المهمة، وقد جاء ظهور مستشعر IF3700 في الوقت المناسب". يُعزى نجاح تطبيق IF3700 إلى أدائه المتميز في العديد من معايير الأداء الرئيسية، والتي تحدد بشكل مباشر موثوقية أنظمة الملاحة للطائرات بدون طيار في ظل الظروف القاسية.تعتمد طائرة IF3700 على جيروسكوب ليفي بصري عالي الدقة ذي حلقة مغلقة، بدقة قياس درجة حرارة كاملة تبلغ 0.01 درجة مئوية/ساعة، ومقياس تسارع كوارتز عالي الدقة 20 ميكروغرام، مع وظيفة بوصلة ذاتية التشغيل. ويمكنها تحقيق دقة في تحديد الاتجاه تصل إلى 0.003 درجة ودقة في الحفاظ على الاتجاه تصل إلى 0.01 درجة مئوية/ساعة حتى في وضع القصور الذاتي البحت، مما يدل على قدرة عالية على التكيف مع مختلف الظروف البيئية. في الوقت نفسه، يدعم النظام وضع الملاحة المتكامل بالقصور الذاتي/الأقمار الصناعية، بدقة تحديد موقع تصل إلى مستوى السنتيمتر (وضع RTK) ودقة سرعة أفضل من 0.02 متر/ثانية، مما يحسن بشكل فعال من قدرة الطائرات بدون طيار على العمل في المناطق المعرضة لتداخل إشارات نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS)، مثل المناطق الحضرية المكتظة بالمباني والمناطق الحرجية. بالإضافة إلى ذلك، يتميز جهاز IF3700 بتكوين واجهة غني ومعدل تحديث بيانات عالٍ (يصل إلى 800 هرتز)، مما يسمح له بالتفاعل بمرونة مع أنظمة التحكم في الطيران والحمولة والمحطات الأرضية، ويلبي المتطلبات الصارمة للوقت الحقيقي والتكامل للطائرات بدون طيار ذات الدرجة الصناعية.أثبتت طائرة "تيانهانغ الذكية" بدون طيار، المزودة بنظام الملاحة بالقصور الذاتي IF3700، كفاءتها في ظروف قاسية متعددة. ففي مهام المسح فوق تضاريس الهضاب المعقدة، حتى مع ضعف إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، حافظ نظام IF3700 على دقة مسار الطيران بمستوى السنتيمتر بفضل مخرجاته المستقرة، محققًا بذلك نمذجة ثلاثية الأبعاد عالية الدقة. وخلال مهام فحص خطوط نقل الطاقة الكهربائية ذات الجهد العالي، وحتى في البيئات الكهرومغناطيسية القوية، ظل نظام IF3700 محصنًا تمامًا ضد التداخل، موفرًا بيانات ملاحة وتحديد وضعية قوية وموثوقة شكلت الأساس لتجنب العوائق بشكل مستقل والتحليق الدقيق. وفي عمليات توصيل الإمدادات الطارئة، وعلى الرغم من تحمله تقلبات كبيرة في درجات الحرارة خلال مهام طويلة الأمد ليلاً ونهارًا، أظهر نظام IF3700 استقرارًا استثنائيًا في درجات الحرارة، مما يضمن عدم تدهور دقة الملاحة طوال العملية. صرح مدير منتجات شركة مايكرو ماجيك قائلاً: "إن نجاح نظام IF3700 في قطاع الطائرات الصناعية بدون طيار المتطورة ليس سوى البداية. فهو يُثبت أن أجهزة الاستشعار الأساسية المحلية قادرة تماماً على تلبية احتياجات تطوير المعدات الذكية. وسنواصل تعزيز خبرتنا في تكنولوجيا القصور الذاتي، لتزويد المزيد من المنصات غير المأهولة بـ'مركز استشعار' دقيق وموثوق."