الدوائر التى درست حتى الآن هى دوائر مقاومات فقط . المقاومة والجهد ليست الخصائص الوحيدة التى تؤثر فى مرور التيار . الحث Inductance هو خاصيىة معاوقة الدائرة الكهربية لأي تغيير في التيار الكهربائي.
المقاومة تعارض مرور التيار بينما المحاثة تعارض التغيير في مرور التيار. يرمز للمحاثة بالحرف “L” .وحدات قياس المحاثة هى "الهنرى" henry (h) .

شدة المجال المغناطيسى الناتج عن مرور تيار فى موصل :

عند مرور تيار كهربائى فى موصل ينتج مجال مغناطيسي يحيط يالموصل .مقدار التيار يحدد شدة المجال المغناطيسي .كلما زاد مرور التيار زادت شدة المجال ، وكلما قل مرو التيار قلت شدة المجال .





أى تغيير في التيار يسبب تغيير مناظر في المجال المغناطيسي الذي يحيط موصل.فى التيار المستمر DC يكون التيار ثابتا إلا عندما يتم تشغيل ON الدائرة وفصلها OFF أو عندما يكون هناك تغيير فى التحميل .فى التيار المتردد AC يكون التيار متغير باستمرار لذلك تكون المحاثة عامل مستمر(دائم) .أى تغيير في المجال المغناطيسي الذي يحيط بالموصل يولد بالحث (بالتأثير) جهد في الموصل يسمى الحث الذاتى . جهد الحث الذاتى يعاكس (يضاد) التغير فى التيار وهو يعرف بالقوة الدافعة الكهربية العكسية (المضادة)
counter emf . هذه المعارضة تؤدي إلى تأخير في الوقت الذى يستغرقه التيار لبلوغ قيمة ثابتة جديدة.إذا زاد التيار فإن المحاثة تحاول أن تحفظه منخفض ,وإذا انخفض التيار فإن المحاثة تحاول أن تحفظه مرتفع .المحاثة نوعا ما مثل القصور الذاتى الميكانيكى والذى يجب التغلب عليه لجعل كائن ميكانيكى يتحرك من سكون أو جعله يسكن من حركة , السيارة على سبيل المثال تأخذ لحظات قليلة للإسراع إلى السرعة المطلوبة أو التباطىء لتتوقف .

ملفات الحث (المحاثة) Inductors :

عادة يمثل الحث رمزيا فى الرسومات الكهربية بطريقتين ,إما بخط لولبى أو بمستطيل محشو (مظلل) .




المحاثة هى ملف coilمن السلك و قد تكون ملفوفة حول قلب core.
تحدد محاثة ملف بعدد اللفات بالملف والمسافة (البعد) بين الملفات وقطر الملف ومادة القلب وعدد طبقات اللفات ونوع (طريقة) اللف وشكل الملف.أمثلة للمحاثات هى المحولات transformers والملفات الخانقةchokes والمحركات motors.

دوائر ملف الحث البسيطة Simple Inductive Circuit :

في دائرة المقاومات يعتبر تغيير التيار لحظى .إذا استخدم ملف حث فإن التيار لا يتغير بسرعة ,ففي الدائرة التالية في البداية يكون المفتاح مفتوح ولا يمر التيار .عندما يغلق المفتاح سيرتفع التيار بسرعة في البداية ، ثم يبطء أكثر فأكثر كلما اقترب من قيمتة القصوى .استخدمنا دائرة تيار مستمر DC لأغراض الشرح.



الثابت الزمنى لملف الحث Inductive Time Constant :

الزمن اللازم لوصول التيار إلى قيمته القصوى يتحدد بالنسبة بين المحاثة بالهنرى (henrys) إلى المقاومة بالأوم ( أوم) . هذه النسبة تسمى "الثابت الزمنى"time constant لدائرة ملف الحث (المحاثة) . الثابت الزمنى هو الزمن بالثوانى اللازم ليرتفع تيار الدائرة بنسبة63.2% من القيمة القصوى. عند إغلاق المفتاح فى الدائرة السابقة يبدأ التيار فى المرور .خلال فترة الثابت الزمنى الأولى يرتفع التيار بنسبة 63.2% من قيمته القصوى.وخلال فترة الثابت الزمنى الثانية يرتفع التيار بنسبة 63.2% من القيمة المتبقية وهى 36.8%, ليصل إلى86.4% من قيمته القصوى ,ويأخذ حوالى خمس فترات من الثابت الزمنى ليصل إلى قيمته القصوى .





بالمثل عند فتح المفتاح سوف يستغرق وقت خمسة ثوابت زمنية ليصل التيار إلى الصفر.ويمكن ملاحظة أن المحاثة عاملا مهما في دوائر التيار المتردد .فإذا كان التردد 60 هيرتز فإن التيار سوف يرتفع ويهبط من قيمة ذروته إلى الصفر 120 مرة في الثانية.





حساب الثابت الزمنى فى دائرة حثية :

يرمز للثابت الزمنى بالرمز " ".لتعيين الثابت الزمنى لدائرة حثية نستخدم أحد الصيغ التالية :





فى الدائرة التوضيحية الآتية L1 = 15 millihenrysو R1 = 5 . عند غلق المفتاح يستغرق التيار 3 milliseconds لكى يرتفع من الصفر إلى 63.2% من قيمته القصوى .





المحاثة الكلية المكافئة لعدة محاثات موصلة على التوالى :

يمكن تطبيق نفس القواعد المتبعة لحساب مجموع المقاومات .في الدائرة التالية يتم استخدام مولد تيار متردد لتوفير الطاقة الكهربائية لأربعة من المحاثات .يكون هناك دائما مقاومة وحث في أي دائرة.الأسلاك الكهربائية المستخدمة في الدائرة والمحاثات على حد سواء لها بعض المقاومة والحث.تحسب المحاثة الكلية المكافئة باستخدام الصيغة التالية :







المحاثة الكلية المكافئة لعدة محاثات موصلة على التوازى :


في الدائرة التالية يستخدم مولد تيار متردد لتوفير الطاقة الكهربائية لثلاث محاثات.تحسب المحاثة الكلية المكافئة باستخدام الصيغة التالية:

السعة الكهربية والمكثف Capacitance and Capacitors :

السعة الكهربية هي مقياس لقدرة الدائرة على تخزين الشحنة الكهربائية.الجهاز المصنع ليكون له مقدار معين من السعة الكهربائية مكثف.المكثف مكون من زوج من الصفائح الموصلة يفصل بينهما طبقة رقيقة من مادة عازلة .تعرف المادة العازلة باسم dielectric (مادة عازلة) . عند تطبيق جهد بين الألواح فإن الإلكترونات تجبر على التوجه إلى أحد الألواح .هذا اللوح يصبح لديه فائض من الإلكترونات في حين أن اللوح الآخر يكون لديه نقص في الإلكترونات.اللوحالذى يوجد به فائض من الإلكترونات يكون سالب الشحنة .واللوح الذى يوجد به نقص فى الإلكترونات يكون موجب الشحنة .





التيار المستمر لا يستطيع المرور من خلال المواد العازلة لأنها عوازل ولكن يمكن استخدامه لشحن المكثف.المكثفات لديها القدرة (سعة) على الاحتفاظ بكمية محددة من الإلكترونات.سعة المكثف تعتمد على مساحة الألواح والمسافة بينها ونوع المادة العازلة .وحدة قياس السعة هي الفاراد (F) وغالبا ما يكون المكثف بوحدات μF (microfarads) أوpF (picofarads).

رموز دائرة المكثف :

عادة ما يوضح المكثف رمزيا فى الدوائر الكهربية إما بخطين أحدهما مستقيم والآخر منحنى أو بخطين مستقيمين .



دائرة المكثف البسيطة :


فى دائرة المقاومات التغير فى الجهد يعتبر لحظيا .إذا استخدام مكثف فإن الجهد عبر المكثف لا يتغير بنفس السرعة . فى الدائرة التالية فى البداية يكون المفتاح مفتوح ولا يطبق جهد على المكثف . عند غلق المفتاح يرتفع الجهد عبر المكثف بسرعة فى البداية ثم يبطأ أكثر فأكثر كلما أقترب الجهد من القيمة القصوى . لغرض الشرح نستخدم دائرة تيار مستمر DC .





الثابت الزمنى لدائرة مكثف (دائرة سعوية ) :


الزمن اللازم لوصول الجهد إلى قيمته القصوى في دائرة تحتوي على مكثف ذو سعة يتحدد بحاصل ضرب السعة بالفاراد فى المقاومة بالأوم ويعرف بالثابت الزمنى لدائرة بها سعة . الثابت الزمن يعطى (يحدد) الزمن بالثوانى الذى يستغرقه الجهد عبر المكثف فى الوصول إلى 63.2% من قيمته القصوى . عند غلق المفتاح فى الدائرة السابقة يتم تطبيق الجهد . خلال فترة الثابت الزمنى الأولى يرتفع الجهد إلى 63.2% من قيمته القصوى . خلال فترة الثابت الزمنى الثانية يرتفع الجهد إلى 63.2% من الجهد المتبقى ليصبح 86.4% من قيمته القصوى .لكى يصل الجهد إلى قيمته القصوى يستغرق خمس فترات من الثابت الزمنى .





بالمثل خلال نفس الزمن يصل التيار المار خلال المقاومة إلى الصفر .





حساب الثابت الزمنى لدائرة سعوية :


لحساب الثابت الزمنى لدائرة سعوية يستخدم أحد الصيغ التالية :





فى الشكل التوضيحى التالى C1 = 2 μFو R1 = 10 . عند غلق المفتاح يستغرق الجهد عبر المكثف زمن قدره 20 microseconds ليرتفع من الصفر إلى 63.2% من قيمته القصوى وسوف يستغرق خمس فترات من الثابت الزمنى أى 100 microseconds ليرتفع إلى قيمته القصوى .






المكثف الكلى المكافىء لعدد من المكثفات الموصلة على التوالى :

توصيل المكثفات على التوالى يقلل من المكثف الكلى . التأثير يشبه زيادة المسافة بين الألواح .صيغة توصيل المكثفات على التوالى تماثل صيغة توصيل المقاومات على التوازى . فى الدائرة التالية مولد تيار متردد يغذى قدرة كهربائية لثلاثة مكثفات . يتم حساب السعة الكلية المكافئة من العلاقة :




المكثف الكلى المكافىء لعدد من المكثفات الموصلة على التوازى :

. فى الدائرة التالية مولد تيار متردد يغذى قدرة كهربائية لثلاثة مكثفات . يتم حساب السعة الكلية المكافئة من العلاقة :

أولا : التيار المتردد AC :

أ‌- عام :
يمر التيار المتردد فى اتجاه ما ثم فى الاتجاه الآخر أى يعكس اتجاهه باستمرار .
جهد التيار المتردد يتغير باستمرار بين قيم موجبة ( + ) وقيم سالبة ( - )
كما فى الشكل رقم 1 .




معدل تغير الاتجاه ( عدد المرات كل ثانية ) يسمى تردد التيار المتردد frequency ويقاس بوحدة تسمى هرتز ورمزها (Hz) .
التردد هو عدد الدورات فى الثانية الواحدة ( الدورة هى الجزء الموجب + الجزء السالب ) .
تردد التيار العمومى ( الشبكة) فى بعض البلدان هو 60 HZ وفى بلدان أخرى50 HZ
ومنبع التيار المتردد مناسب لإمداد الطاقة مباشرة لبعض الاجهزة مثل المصابيح والسخانات ولكن معظم الدوائر الالكترونية تحتاج الى مصدر تيار مستمر (ثابت) .

ب‌- خصائص الشكل الموجى الجيبى للتيار المتردد
الاشارة الكهربية إما أن تكون تيار أو جهد أيهما يحمل المعلومات ولكن عادة نعنى الجهد .
الرسم البيانى لتغير الجهد مع الزمن موضح بالشكل رقم 2 كما يوضح الخصائص المختلفة للأشارة الكهربية وبه عدة دورات , أما الشكل 3 فيوضح دورة واحدة .
الاشكال توضح الشكل الموجى الجيبى ولكن الخصائص تسرى على جميع الاشكال الموجية ذات الاشكال الثابتة .





الخصائص :
1- السعة أو المدى Amplitude :A
هى أقصى جهد تصل اليه الاشارة وتقاس بالفولت .

2- جهد القمة او الذروة Peak voltage :Vp
هو اسم اخر للسعة .

3- الجهد من القمة إلى القمة Peak-peak voltage : Vpp
هو ضعف جهد القمة ( أو السعة ) . عند استخدام الاوسليسكوب عادة ما نقيس الجهد من القمة للقمة .

4- الفترة الزمنية (الزمن الدورى) Time period :T
هو الزمن الذى تأخذة الإشارة فى دورة كاملة ويقاس بالثوانى .
عمليا تستخدم وحدات الملى ثانية ( 1ثانية = 1000 ملى ثانية ) والميكروثانية ( 1 ثانية = مليون ميكروثانية ) .

5- التردد Frequency :F
هو عدد الدورات فى الثانية . ويقاس بالهرتز HZ .
عمليا تستخدم وحدات الكيلو هرتز KHZ ( 1000 هرتز ) والميجا هرتز ( مليون هرتز ) .





7- قيمة جذر متوسط المربعات(RMS) Values ( اوالقيمة التأثيرية )

قيمة جهد التيار المتردد تتغير باستمرار من الصفر فى الاتجاه الموجب حتى تصل الى القمة الموجبة ثم تهبط وصولا إلى الصفر ثم إلى القمة السالبة وتعود إلى الصفر مرة ثانية . وبوضوح فان قيمة الجهد أو التيار معظم الوقت تكون اقل من جهد القمة ولهذا السبب فلا تكون قيمة القمة مقياس جيد للتأثير الحقيقى للجهد أو التيار .

بدلا من ذلك نستخدم قيمة جهد ما يعرف باسم ( الجزر التربيعى لمتوسط المربعات واختصارها RMS ) وهى تساوى 0.7 من قيمة جهد القمة Vp أى أن :

VRMS = 0.7 × Vpeak

و

Vpeak = 1.4 × VRMS






هذه المعادلات تطبق أيضا على التيار .

هذه العلاقات صحيحة فقط للأشكال الموجية الجيبية لان قيم 0.7 و 1.4 تتغير من شكل موجى إلى اخر .

قيمة RMS هى قيمة التأثير للجهد المتغير (أو التيار ) , فهى تكافىء قيمة تيار مستمر DC والذى يعطى نفس التأثير .

فعلى سبيل المثال :

عند توصيل مصباح إلى منبع 6V RMS AC سوف يضىء بنفس الشدة عند توصيله

بمنبع 6V DC .

ولكن سوف يكون المصباح معتم إذا وصل الى منبع 6V peak AC لأن قيمته التأثيرية RMS هى 4.2V فقط وتكافىء 4.2V DCفقط .

قد يقودك ذلك إلى الاعتقاد بأن قيمة RMS هى نوع من المتوسط ولكن من فضلك تذكر أنها فى الحقيقة ليست بقيمة متوسطة .

فى الحقيقة فان القيمة المتوسطة للجهد (أو التيار ) لاشارة التيار المتردد هى صفر لان كلا من الجزء الموجب والجزء السالب يلغي كل منهما الاخر كمتوسط .

السؤال :

ماذا يبين مقياس التيار المتردد ؟ هل هى قيمة RMS او قيمة Vp ؟

الاجابة :

مقياس الفولت للتيار المتردد (الفولتميتر) أو مقياس التيار المتردد (أمبيرميتر )يبين (يقيس) قيمة RMS للجهد او االتيار .

مقياس التيار المستمر أيضا يبين (يقيس) القيمة التأثيرية RMS للتيار المستمر المتموج وإذا كان تردد هذه التموجات أقل من حوالى 10Hz يمكنك رؤية مؤشر المقياس يتأرجح .



السؤال الاخر :

ماذا نعنى بالعبارة '6V AC' هل نعنى RMS أو نعنى Vp ؟

الاجابة :

اذا كان المعنى هو قيمة الذروة فيجب ذكرها والا كانت القيمة هى القيمة التأثيرية RMS .

فى الحياة العادية نستخدم الجهد والتيار المتردد والقيم المذكورة تكون قيم RMS لانها القيمة التى تسمح بعمل مقارنة ملموسة ( محسوسة) مع الجهد أو التيار المستمر كمثل الذى نحصل عليه من البطاريات .

مثال :

العبارة '6V AC supply' تعنى6V RMS بينما قيمة جهد الذروة يكون 8.6V .

العبارة 220V AC تعنى القيمة RMS بينما قيمة الذروة تكون 310V .

السؤال :

ماذا نعنى حقيقة بالعبارة : جذر متوسط المربعات RMS ؟

الاجابة :

نعنى : أولا تربيع كل القيم ثم إيجاد القيمة المتوسطة لهذه القيم على مدى دورة كاملة ثم إيجاد الجذر التربيعى للمتوسط . وهو ما تعنيه العبارة RMS .

وفى هذا المجال وبدون الدخول فى التفاصيل الرياضية ( المعقدة ) ولعدم حدوث خلط فقط ما عليك الا قبول ان قيمة RMS للجهد او التيار هى القيمة الاكثر فائدة من قيمة الذروة .

ثانيا : التيار المستمر DC :

التيار المستمر DC يمر دائما فى نفس الاتجاه وقد يزداد أو ينقص .

جهد التيار المستمر إما دائما موجب (أو دائما سالب) ولكنه قد يزداد أو ينقص .

الدوائر الألكترونية عادة تحتاج إلى مصدر تيار ثابت DC مستقر أى ثابت عند قيمة واحدة أو مصدر تيار ثابت DC ناعم أى به تغيرات طفيفة تسمى تموجات أو تعرجات ripple .

البطاريات ومصادر القدرة المنظمة تعطى تيار مستمر DC مستقر .








ثالثا : أنواع مصادر القدرة (التغذية) الإلكترونية :

هناك ثلاثة أنواع رئيسية لمصادر القدرة وكل نوع له مميزاته وعيوبه ومن ثم فإن كل نوع يستخدم حسب ظروف التشغيل .

النوع الاول :
مصادر القدرة (التغذية) بتيار مستمر ناعم ( غير منظم أو عير مستقر) :
(تسمى بالمصادر الخطية غير المنظمة )
وهو أبسط أنواع مصادر القدرة وغالبا ما تستخدم فى التطبيقات الغير حرجة حيث لا تكون كفاءة الاداء شىء حيوى .

النوع الثانى :
مصادر القدرة (التغذية) بتيار مستمر مستقر ( منظم ) خطى :
(تسمى المصادر الخطية المنظمة )
هذا النوع من مصادر القدرة يمكنه توفير خصائص ذات مستوى مرتفع . على الرغم من استخدامه لعنصر تنظيم على التوالى يعنى أن كفاءته غير كافية نسبيا لاستهلاكه (تشتيته) جزء كبير من قدرة الدخل كحرارة .
مع ذلك هذا النوع يوفر مستوى عالى من التنظيم مع قيم صغيرة من التموجات (التعرجات )
النوع الاول هو جزء من النوع الثانى .

النوع الثالث:
مصادر القدرة (التغذية) بتيار مستمر مستقر (منظم ) بتقنية التقطيع SMPS
فى هذا النوع يستخدم تقنية التقطيع (الفصل و التوصيل) لتنظيم الخرج . على الرغم من تواجد نبضات رفيعة جدا فى الخرج إلا أن هذا النوع يوفر مستوى عالى من الكفاءة كما أنه يكون خفيف الوزن ( لعدم استخدام محول قدرة ) ويمكن وضعه فى حيز أقل بكثير من النوع الخطى المكافىء له فى القدرة .

القادم أن شاء الله

مصادر الإمداد بالقدرة بالتقنية الخطية

يوجد منها أنواع كثيرة سنتعرف عليها تباعا ولكن معظمها تصمم لتحويل جهد المنبع المرتفع ذو التيار المتردد AC إلى جهد منخفض مناسب لتغذية الدوائر الالكترونية والاجهزة الأخرى .
يمكن تقسيم مصدر الامداد بالقدرة إلى أقسام وكل قسم يؤدى (ينفذ) وظيفة محددة كما فى الشكل رقم 6 .



سنتناول كل قسم بشىء من التفصيل .

القسم الأول : المحول Transformer :
يقوم المحول بتحويل كهرباء التيار المتردد من جهد إلى آخر مع قليل من الفقد فى القدرة .
عمل المحول فقط بالتيار المتردد ولهذا يوصل بالمنبع لانه AC .
المحول الرافع يرفع من الجهد بينما المحول الخافض يخفض من الجهد .
معظم وحدات الامداد بالطاقة تستخدم المحول الخافض لخفض جهد المنبع المرتفع والخطير ( 220V AC ) إلى جهد منخفض آمن .
ملف الدخل يسمى الابتدائى وملف الخرج يسمى الثانوى .
لا يوجد أى اتصال كهربى بين الملفان ولكن يوجد بينهما ربط بالمجال المغناطيسى المتردد المتولد فى القلب الحديدى للمحول .
الخطان فى وسط رمز المحول يمثلان القلب الحديدى .
يفقد المحول قدرة صغيرة جدا بحيث يمكن اعتبار أن قدرة الدخل تساوى قدرة الخرج .
لاحظ انه كلما إنخفض الجهد أرتفع التيار .
النسبة بين عدد اللفات فى كل ملف تعرف بنسبة اللفات turns ratio وهى تحدد النسبة بين الجهود .
المحول الخافض يكون له عدد كبير من اللفات فى ملفه الابتدائى (الدخل) والذى يوصل الى جهد المنبع المرتفع وله عدد صغير من اللفات فى ملفه الثانوى (الخرج) لكى يعطى جهد خرج منخفض .
العلاقات التى تحكم عمل المحول هى كما فى الشكل رقم 9 .











ملاحظات :

أ‌- مقننات المحول : Transformer ratings


عادة ما يعرف المحول بثلاث قيم هى جهد الدخل وجهد الخرج وتيار الخرج (أو الحمل أو الثانوى ) .
فنقول محول 220فولت – 12 فولت – 3 أمبير أو نقول 220 فولت 12-0-12 فولت 5 أمبير وهكذا . وهذه الجهود والتيارات هى القيم التأثيرية أى RMS التى تقاس بالاجهزة كما ذكرنا .
كما يعرف المحول بقيمة الفولت امبير VA وهى حاصل ضرب قيمة الفولت فى التيار .فالمحول الذى خرجه 12 فولت ويعطى 10 امبير فأنه يكون محول 120 VA


ب‌- جهود الخرج فى الملف الثانوى تعتمد على العوامل الاتية :
التغيرات فى خط التغذية والهبوط فى الجهد داخل الوحدة نفسها وفى حمل الخرج .
الهبوط الداخلى فى الجهد يشمل جهد الانحياز الامامى على طرفى المقومات (الدايودات ) وجهود التموجات (التعرجات ) والهبوط فى الجهد على منظم الجهد ( اذا كان مستخدما ) . هذه العوامل يجب أن تؤخذ فى الاعتبار عند التصميم .
تيار الملف الثانوى (الخرج) يتحدد بأقصى تيار حمل مطلوب .
والتصمبم الجيد هو الذى يتم فيه اختيار المحول الذى يسمح بالامداد بالقدرة بأكثر من المطلوب بما قيمته 50 % . هذا يؤدى منع مشكلة وجود حرارة زائدة كما يؤدى إلى زيادة عمر وحدة الامداد بالقدرة .

القسم الثانى المقوم (الموحد) :

مقدمة مختصرة عن الدايود (الموحد )

الوظيفة (العمل) :

يسمح الدايود للتيار الكهربائى بالمرور فى اتجاه واحد فقط ويسمى الاتجاه الأمامى ولا يسمح له بالمرور فى الاتجاه الآخر ويسمى الاتجاه العكسى .
السهم فى رمز الدائرة يبين اتجاه مرور التيار .




الخصائص :

هبوط الجهد فى الاتجاه الأمامى :
توجد مقاومة صغير جدا للدايود لمرور التيار (يسمى هذا الاتجاه بالاتجاه الأمامى أو اتجاه التوصيل ) . ومن ثم يوجد هبوط فى الجهد على طرفى الدايود وهو موصل حوالى 0.7V لكل الدايودات المصنعة من مادة السليكون .
وهذا الجهد ثابت بغض النظر عن التيار المار ولذلك نجد هذا الانحدار الشديد فى منحنى خصائصه وهو يبين العلاقة بين التيار المار فى الدايود وفرق الجهد الجهد بين طرفيه وهو يوضح أن التيار لا يمر بالدايود طالما أن فرق الجهد بين طرفيه أقل من 0.7V . عند وصول فرق الجهد بين طرفيه إلى 0.7V يسمح بمرور التيار ويظل هذا الجهد ثابت مهما زاد التيار المار به كما فى الشكل .

أقصى جهد عكسى PIV :Peak inverse voltage
عند توصيل جهد عكسى إلى الدايود فإنه لا يوصل , لكن عمليا نجد أنه يمر تيار ضئيل جدا يقدر بالميكروأمبير ويمكن إهماله بالنسبة للتيار الذى يمر فى الاتجاه الأمامى.
ومع ذلك فان جميع الدايودات لها حد أقصى للجهد العكسى وإذا زاد عنه يتلف الدايود ويمرر تيار كبير فى الاتجاه العكسى ويسمى ذلك بالانهيار breakdown .

التوصيل واللحام :
يجب أن يوصل الدايود فى الاتجاه الصحيح .
فى المخططات الأنود يعطى الحرف A أو العلامة (+) بينما الكاثود يعطى الحرف K أو العلامة (-) .
توضع علامة ( طلاء) على الجسم لتبين الكاثود ( فى الاحجام الكبيرة يرسم رمزه على الجسم).



اختبار الدايودات :
1- اختبار الدايود باستخدام الافوميتر :
أ‌- استخدام الأفوميتر الرقمى :


يوجد بالافوميتر الرقمى وضع خاص بأختبار الدايود وعادة ما توضع عليه علامة هى رمز الدايود .

• وصل الطرف الاحمر (+) إلى الأنود والطرف الاسود (-) إلى الكاثود .

يجب أن يوصل الدايود ويبين المقياس قيمة ( عادة تكون هى الفولت بين طرفى الدايود بالملى فولت أى حول رقم 700 وهو يعنى 0.7V) .

• أعكس طرفى الأفوميتر يجب ألا يوصل الدايود ويعطى المقياس دلالة انه خارج المدى.

ب‌- استخدام الأفوميتر التناظرى (ذو المؤشر) :

ضع المقياس على وضع قياس مقاومة واختار تدريج منخفض وليكن X10 .


من المهم جدا معرفة أن قطبية أطراف الأفوميتر التناظرى تكون معكوسة وهو فو وضع قياس المقاومة .لذلك فالطرف الأسود هو الموجب (+) والطرف الأحمر هو السالب (-) .

• وصل الطرف الاسود (+) إلى الأنود والطرف الأحمر (-) إلى الكاثود .

يجب أن يوصل الدايود ويظهر العداد قيمة مقاومة منخفضة .

• إعكس أطراف المقياس .

يجب ألا يوصل الدايود ويظهر العداد مقاومة مالانهاية .


2- اختبار الدايود بدائرة اختبار بسيطة :
3-
الدائرة عبارة عن بطارية ومقاومة ودايود مشع لاختبار توصيل الدايود فى اتجاه واحد وعدم التوصيل فى الاتجاه الاخر .
قد يستخدم مصباح بدلا من الدايود المشع فى الدايودات الكبيرة فقط (لا تستخدم مع دايودات الاشارة وإلا تلفت )






بعض أنواع الدايودات :


بعض أشكال قنطرة التوحيد (بريدج) Bridge




القادم أن شاء الله

عملية التوحيد ( التقويم )

عملية التوحيد ( التقويم )



تعريف عملية التوحيد :

تعرف عملية التوحيد بانها عملية تحويل التيار المتردد ألى تيار تيار موحد الاتجاه يسمى تيار مستمر . تتم هذه العملية أساسا بالدايودات .



انواع عمليات التوحيد :



أولا : توحيد ( تقويم) نصف الموجة Half-Wave Rectifier



توحيد اتجاه التيار هو أحد تطبيقات (استخدامات ) الدايودات .

نفترض الحالة المثالية وهى إهمال هبوط الجهد بين طرفى الدايود وهو كما ذكر 0.7V (فيما بعد سنأخذه فى الحسبان )



















مثال عملى : دائرة شاحن بطاريات :



فى الشكل :



VBATTERY تمثل البطارية المراد شحنها . Rtotal تمثل جميع المقاومات ( بما فيها مقاومة الاسلاك والدايود والبطارية وخلافه ) .



يمر تيار الشحن فقط إذا كان Vm sin ωt > VBATTERY

المقياس ذو الملف المتحرك (لان له قصور ذاتى ) يبين القيمة المتوسطة للتيار .








القادم أن شاء الله

ثانيا : توحيد (تقويم) الموجة الكاملة :

ثانيا : توحيد (تقويم) الموجة الكاملة :

1- موحد الموجة الكاملة باستخدام محول ذات طرف أوسط center-tapped :

محول بطرف أوسط يعنى بطريقة عملية يتم خلق مصدرين متساويان للدخل أى لتشكيل دائرتى توحيد نصف موجة كالسابقة .
الدائرة كما فى الشكل




طريقة العمل :

لاحظ أن جهد الجزء العلوى من الملف الثانوى طرفه السالب متصل بالأرضى بينما جهد الجزء السفلى طرفه الموجب هو الذى يتصل بالأرضى .

نصف الدورة الأول(الموجب) :

يمر التيار من المصدر العلوى خلال الدايود DA والحمل RL عائدا للمصدر العلوى خلال الأرضى .
الدايود DB يكون غير موصل ( أنوده متصل بالسالب اى منحاز عكسيا ) .





نصف الدورة الثانى (السالب) :

يمر التيار من المصدر المصدر السفلى خلال الدايود DB والحمل RL عائدا الى المصدر السفلى خلال الارضى .
الدايود DA يكون غير موصل ( أنوده متصل بالسالب اى منحاز عكسيا ) .






أقصى جهد عكسى للدايود :
عندما يكون DAموصل ON يكون DB غير موصل OFF وبتطبيق قانون كيرشوف للجهد على الدائرة الخارجية للملف الثانوى للمحول يتضح أن الدايود DB يجب أن يتحمل جهد قيمته 2Vs .
عندما يكون DAغير موصل OFF يكون DB موصل ON وبتطبيق قانون كيرشوف للجهد على الدائرة الخارجية للملف الثانوى للمحول يتضح أن الدايود DA يجب أن يتحمل جهد قيمته 2Vs .
ومن ثم يجب أن يكون أقصى جهد عكسى للدايود هو 2Vs .
الشكل يبين الاشكال الموجية لذلك .









قيمة الجهد المتوسط للخرج او قيمة التيار المستمر تكون :

والى لقاء قريب ان شاء الله

الدائرة الأساسية للامداد بالقدرة :



الدائرة التالية تبين "دائرة الامداد بالقدرة ذات التيار المستمر الغير منظم " Unregulated dc power supply, وفيها يتم توحيد (تقويم) التيار المتردد AC الواصل من الملف الثانوى للمحول بواسطة قنطرة توحيد bridge rectifier ( بريدج) مكونة من الدايودات D1 إلى D4 والتى من الممكن أن تكون كوحدة واحدة أو أربعة دايودات منفصلة مثل النوع 1N4004(فيما بعد نذكر خصائص ومعدلات الموحدات).

الميزة الرئيسية لاستخدام قنطرة التوحيد هى إنك لن تحتاج إلى طرف أوسط فى الملف الثانوى للمحول .ميزة أخرى ولكنها هامة هى أن تردد التموجات (التعرجات) ripple فى الخرج تكون ضعف تردد المنبع ( 50Hz أو 60Hz ) وهذا يجعل الترشيح (التنقية) filtering أكثر سهولة إلى حد ما .







مثال للتصميم :

المطلوب عمل وحدة امداد بالقدرة صغيره غير منظمة للمشاريع بالمواصفات الآتية :

1- جهد الخرج 12 – 13 V .

2- الحد الأقصى للتيار المطلوب(IL ) 500ma أى 0.5A .

3- الحد الأقصى للتعرجات يكون 2.5% .

4- تنظيم جهد الخرج للحمل 5% .



· جهد الملف الابتدائى للمحول T1 يعتمد على جهد الشبكة.

· قيمة جهد الملف الثانوى للمحول T1 يجب أن تساوى جهد الخرج المطلوب بالإضافة إلى هبوط الجهد على الموحدات D2 و D4 (2 * 0.7V) مقسومة على 1.414 .

وهذا يعنى أن : Vsec = [13V + 1.4V ] /1.414 وهذه القيمة تساوى 10.2V .

· جهد الملف الثانوى سوف يتغير تبعا لكل من قدرته VA وتيار الحمل حيث يرتفع الجهد عندما يكون تيار الحمل صغير والعكس بالعكس .

· إذا قبلنا بقيمة 2.5% تموجات (تعرجات) فعند الجهد 13V تكون قيمة التموجات

13 * 0.025 = 0.325 V , وتكون القيمة من القمة إلى القمة 2.828 ضعف هذه القيمة , ويكون Vrip = 0.325V X 2.828 = 0.92V وهذه القيمة مطلوبة لحساب قيمة مكثف التنعيم (الترشيح) C1 وأيضا مطلوب الفترة الزمنية (الزمن الدورى) لنبضات الشحن . إذا كان تردد الشبكة 60Hz فسوف يكون الزمن الدورى 0.008333 sec =(1/2*60 ) أى 8.33 msec . وإذا كان تردد الشبكة 50Hz يكون الزمن الدورى 0.01 sec أى 10 msec .





حساب قيمة مكثف التنعيم (الترشيح) C1 :






تذكر السماحيةtolerance فى نوع المكثف المستخدم فى هذه الحالة فضفاضة . الشىء المهم الذى يجب أن تنتبه إليه هو أن جهد المكثف يجب أن يساوى على الأقل 13V X 1.414 أو 18.33. . وهنا يجب أن تستخدم مكثف بجهد لا يقل عن الجهد القياسى 25V أو أعلى ويستبعد تماما الجهد 16V .

اختيار الدايودات :

· الدايودات أو البريدج يجب أن يكون لها جهد ذروة عكسى PIV بمعدل 2.828 مرة قدر قدر قيمة Vsec أو على الأقل 29V .لا تبحث عن هذه القيمة لأنها غير موجودة بل استخدم القيمة القياسية الأعلى أو حتى أكبر .

· معدل التيار يجب أن يكون على الأقل مرتين ضعف أقصى تيار للحمل أى 2 X 0.5A أو 1A .والأنواع المناسبة فى هذه الحالة هى 1N4004 و 1N4006 و 1N4008. ومعدلاتها هى : 1 Amp عند 400PIV و 600PIV و 1000PIV على الترتيب . دائما يفضل الأعلى فى الجهد .

اختيار المحول TRANSFORMER RATING :

· فى مثالنا مطلوب تيار خرج بقيمة 0.5A من الملف الثانوى بالجهد Vsec = 10V . القدرة المطلوبة بالفولت أمبير تكون 10 X 0.5A = 5VA . وهى معدلات لمحول صغير يركب على لوحة الدائرة المطبوعة PCB .

المكثفان الموجودان فى الجانب الابتدائى من الأنواع صغيرة القيمة فإن لم تكن تعرف قيمته بدقة (أو إن لم تجدها ) فيمكنك الاستغناء عنها فلن يشكل ذلك مشاكل خطيرة .

يجب أن تكون من النوع ذات الجهد المرتفع والذى يتعامل مع التيار المتردد AC .

اختيار الفيوز (المنصهر) fuse :

· يجب أن يكون الفيوز قادرا على تحمل تيار الملف الابتدائى ولكن ينصهر (يحترق) نتيجة للزيادة فى التيار فى هذه الحالة نستخدم الصيغة الموجودة على مخطط الدائرة .

· حيث N = 240V / 10V (نسبة عدد اللفات) أو قد تكون 120V / 10V .

· تحسب قيمة الفيوز من :

[ 2 X 0.5A ] / [240 / 10] فتكون: 0.04A أى 40 ma . وفى الحالة الثانية يكون 0.08A أى 80 ma .

· الصعوبة هنا فى إيجاد القيمة المناسبة للفيوز لمثل هذا التيار المنخفض . عمليا نستخدم أقرب قيمة يمكن الحصول عليها (فى الغالب 100 ma ) .

البناء (التجميع) CONSTRUCTION :


يجب وضع المشروع ككل فى غلاف مناسب . مفتاح المنبع يفضل أن يكون مزدوج القطبية وجهده 240V أو 120V بقيمة التيار المطلوبة .

القادم إن شاء الله

الجزء الثانى :
تنظيم الجهد REGULATION OF VOLTAGES