مقوم نصف الموجة أحادي الطور ما هو وكيف يعمل ؟ 3

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

تحتاج معظم الأنظمة الإلكترونية ، مثل أجهزة التلفزيون والأنظمة الصوتية وأجهزة الكمبيوتر ، إلى جهد DC للعمل بشكل صحيح . نظرًا لأن التيار الكهربي يتناوب ، فنحن بحاجة إلى تحويله إلى جهد إخراج ثابت نسبيًا . وتسمى الدائرة التي تحول الجهد المتردد (AC) إلى الجهد المستمر (DC) مقومات الجهد .

كما تعلمون ، فإن الصمام الثنائي يؤدي التيار فقط في اتجاه واحد من الأنود إلى الكاثود الخاص به . هذه الميزة تجعلها مثالية لتصحيح الجهد .
ترتبط الثنائيات معًا لتشكيل أنواع مختلفة من دوائر المقوم مثل مقومات نصف الموجة أو مقومات الموجة أو الجسر الكامل .

أبسط من جميع المقومات هو المعدل نصف الموجة .

مقوم نصف الموجة :

الصورة التالية تبين دائرة مقوم نصف الموجة .

Halfwave-Rectifier

عندما يتم تطبيق الجهد المتناوب عبر الصمام الثنائي ، فإن نصف دورة الجهد الإيجابي للمصدر سوف يؤدي إلى تحيز الصمام الثنائي . في هذه الحالة ، سوف يظهر الصمام الثنائي كمفتاح مغلق ، وسوف تظهر دورة نصف موجبة لجهد المصدر عبر مقاوم الحمل .

Halfwave-Rectifier-During-Positive-Half-Cycle

خلال النصف السلبي للدورة ، يكون الصمام الثنائي متحيزًا عكسيا . في هذه الحالة ، سوف يظهر الصمام الثنائي كمفتاح مفتوح ، ولا يظهر أي جهد عبر مقاوم الحمل .

Halfwave-Rectifier-During-Negative-Half-Cycle

في مقوم نصف الموجة ، يجري الصمام الثنائي خلال نصف دورة موجب وليس خلال نصف دورة سالبة . لهذا السبب ، يقوم مقوم نصف الموجة بقطع نصف الدورة السالبة. يسمى هذا الشكل الموجي إشارة نصف الموجة .

Halfwave-Signal

إذا تم عكس الصمام الثنائي ، فسيصبح متحيزًا للأمام عندما يكون جهد الدخل سالبًا . نتيجة لذلك ، ستكون نبضات الإخراج سالبة .

ينتج هذا الجهد نصف الموجي عن تيار حمل يتدفق في اتجاه واحد فقط مما يجعل الدائرة أحادية الاتجاه .

قيمة الجهد المقوم DC من إشارة نصف الموجة :

قيمة DC لإشارة نصف الموجة هي نفس القيمة المتوسطة .

DC-Equivalent-of-Halfwave-Signal

يتم حساب متوسط قيمة الإشارة خلال دورة واحدة باستخدام الصيغة أدناه :

halfwave_1

تخبرنا هذه المعادلة أن قيمة التيار المتردد لإشارة نصف الموجة تبلغ حوالي 31.8٪ من قيمة الذروة . على سبيل المثال ، إذا كان الجهد الأقصى لإشارة نصف الموجة هو 10 فولت ، فسيكون جهد التيار المستمر 3.18 فولت

عندما تقيس إشارة نصف الموجة باستخدام مقياس التيار المستمر ، فإن القراءة تساوي متوسط قيمة التيار المتردد .

تقريب الدرجة الثانية لي مقوم نصف الموجة :

في الواقع ، لا نحصل على جهد نصف موجي مثالي عبر مقاوم الحمل .

بسبب احتمال الحاجز أو هبوط الجهد بين طرفي الدايود ، لا يتم تشغيل الصمام الثنائي حتى يصل جهد التيار الكهربائي إلى حوالي 0.7V. لذلك ، الجهد الناتج هو 0.7V أقل من الجهد لمصدر الذروة .

halfwave_2

على سبيل المثال ، إذا كان الجهد الكهربائي لمصدر الذروة هو 10V فقط ، فإن جهد الحمل سيكون له ذروة 9.3V فقط .

لذلك فإن الصيغة الأكثر دقة لحساب قيمة التيار المستمر لإشارة نصف الموجة هي :

halfwave_3

تردد موجة الخرج في مقوم نصف الموجة :

ينتج عن تباين شكل الموجة الناتج المصحح أثناء دورات نصف موجبة وسالبة شكل موجي بكمية كبيرة من Ripple (الجزء المتقلب) .

التموج الناتجة له نفس التردد مثل امدادات التيار المتردد المدخلات .

لذلك ، يمكننا أن نكتب :

halfwave_4

ترشيح موجة الخرج في مقوم نصف الموجة :

الناتج الذي نحصل عليه من مقوم نصف الموجة هو جهد DC نابض يزيد إلى الحد الأقصى ثم ينخفض إلى الصفر .

نحن لسنا بحاجة إلى هذا النوع من الجهد . ما نحتاج إليه هو جهد ثابت وثابت للتيار المستمر ، وخالي من أي تباين في الجهد أو تموج ، كما نحصل عليه من البطارية .

للحصول على مثل هذا الجهد ، نحتاج إلى تصفية أو ترشيح إشارة نصف الموجة. طريقة واحدة للقيام بذلك هي توصيل مكثف ، والمعروف باسم مكثف تجانس ، عبر مقاوم الحمل كما هو موضح أدناه .

Halfwave-Rectifier-with-Smoothing-Capacitor

في البداية ، لم يتم شحن المكثف . خلال الربع الأول من الدورة ، يكون الصمام الثنائي متحيزًا للأمام ، لذلك يبدأ المكثف في الشحن . يستمر الشحن حتى يصل جهد الدخال إلى ذروته . عند هذه النقطة ، فإن الجهد عبر المكثف يساوي Vp .

Halfwave Smoothing Capacitor Charges

بعد وصول جهد الدخل إلى ذروته ، يبدأ في الانخفاض . بمجرد أن يكون جهد الدخل أقل من Vp ، يتجاوز الجهد عبر المكثف جهد الدخل الذي يقوم بإيقاف تشغيل الصمام الثنائي .

عند إيقاف تشغيل الصمام الثنائي ، يقوم المكثف بتفريغ عبر مقاوم الحمل ويزود تيار الحمل ، حتى يتم الوصول إلى الذروة التالية .

Halfwave Smoothing Capacitor Discharges

عندما تصل الذروة التالية ، يقوم الصمام الثنائي بإيجاز ويعيد شحن المكثف إلى قيمة الذروة .

Filtered-Halfwave-Signal

المحددات في مقوم نصف الموجة :

إذا كانت مقاومة الحمل صغيرة بالنسبة لقيمة مكثف معين ، فسوف يتدفق التيار العالي خلال الحمل الذي يقوم بتفريغ المكثف بسرعة أكبر (بسبب ثابت الوقت RC) ويؤدي إلى زيادة التموجات . طالما كان ثابت الوقت RC أكبر بكثير من هذه الفترة ، يظل المكثف مشحونًا بالكامل تقريبًا ، ونحصل على جهد إخراج مثالي من التيار المستمر . للحصول على وقت RC أكبر ، نحتاج إلى مكثف ذو قيمة أكبر . هذا ليس عمليًا لأن هناك حدودًا لكل من تكلفة وحجم المكثف .

كما لا يوجد خرج خلال النصف السلبي للدورة وبالتالي يضيع نصف الطاقة مما يؤدي إلى انخفاض سعة الخرج .

 

أنتهت !!!

بسبب عيوبها الرئيسية نادراً ما تستخدم مقومات نصف الموجة. سيكون أكثر عملية استخدام مقوم الموجة الكاملة كما تمت مناقشته في البرنامج التعليمي التالي.

3 Comments

  1. Great content! Super high-quality! Keep it up! 🙂

    1. thanks

    2. ok , thanks

      Mohamed Abdalkreem .M

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *