يساعدك مقسم الجهد على تقسيم الجهد الواحد إلى أجزاء أصغر باستخدام المقاومات. يمكنك استخدام دوائر مقسم الجهد للحصول على جهود مختلفة من مصدر طاقة واحد. تخيل مقاومتين متصلتين بخط واحد. إذا قمت بقياس الجهد عبر مقاومة واحدة، فستحصل على جزء فقط من الجهد الإجمالي. يتيح لك هذا الإعداد السهل تزويد أجهزة الاستشعار أو الأجهزة الإلكترونية الأخرى بالطاقة التي تحتاج إلى جهد أقل.
دوائر مقسم الجهد
تعريف
تساعد دوائر مقسم الجهد على تقسيم الجهد إلى كميات أصغر. هذه الدوائر استخدم المقاومات لتوليد جهد مختلف من مصدر طاقة واحد. تُوصّل المقاومات صفًا واحدًا لبناء الدائرة. ينخفض الجهد عند كل مقاومة. يمكنك فحص الجهد في نقاط مختلفة من الدائرة. بهذه الطريقة، تحصل على الجهد اللازم للمستشعرات أو الأجهزة الإلكترونية الأخرى.
الوظيفة الأساسية
تتقاسم دوائر مقسم الجهد الجهد الكلي بين المقاومات. تُوصَّل المقاومات على خط مستقيم أو على التوالي. ينقسم الجهد بناءً على قيمة كل مقاومة. للحصول على جهد أقل، قس الجهد عبر مقاومة واحدة فقط. يمكنك تغيير جهد الخرج باختيار قيم مختلفة للمقاومات. هذا يجعل دوائر مقسم الجهد مفيدة لـ العديد من المشاريع الإلكترونية.
نصيحة: يمكن لدوائر مقسم الجهد أن تزود الأشياء التي تحتاج إلى جهد أقل من الطاقة الرئيسية لديك بالطاقة.
مثال بسيط
إليك مثال بسيط: لديك بطارية تُعطي 9 فولت. تحتاج فقط إلى 3 فولت لمستشعر. يمكنك استخدام مقاومتين لإنشاء دائرة مقسم جهد. إذا كانت المقاومتان متساويتين، فسيتم تقسيم الجهد بالتساوي. كل مقاومة تحصل على 4.5 فولت. إذا كانت إحدى المقاومتين أكبر، فستحصل على جهد أعلى.
وهنا رسم تخطيطي بسيط:
[Battery]---[R1]---[R2]---[Ground]
| |
Vout 0V
R1 و R2 كلاهما مقاومات.
Vout هو الجهد الذي تتحقق منه عبر R2.
يتم تقسيم جهد البطارية بين R1 و R2.
يمكنك استخدام هذه الدائرة للحصول على الجهد المطلوب. جرّب استخدام قيم مختلفة للمقاومات لمراقبة تغير الجهد. تتيح لك دوائر مقسم الجهد التحكم في الجهد في مشاريعك.
انخفاض الجهد والحساب
قانون أوم
يمكنك استخدام قانون أوم لفهم كيفية حدوث انخفاض الجهد في دائرة مقسم الجهد. ينص قانون أوم على أن الجهد يساوي حاصل ضرب التيار في المقاومة. إذا كانت لديك مقاومة في دائرة، فإن انخفاض الجهد عبرها يعتمد على التيار وقيمة المقاومة. يمكنك كتابة المعادلة كالتالي:
V = I × R
إذا كنت تعرف جهد الإدخال و قيم المقاومةيمكنك حساب التيار. يبقى التيار ثابتًا عبر كل مقاومة في دائرة متصلة على التوالي. يمكنك استخدام قانون أوم لحساب نسبة انخفاض الجهد لكل مقاومة.
ملاحظة: يساعدك قانون أوم على التنبؤ بمقدار الجهد الذي سيحصل عليه كل مقاوم في مقسم الجهد الخاص بك.
قانون كيرشوف
يساعدك قانون كيرشوف للجهد على فهم كيفية انقسام الجهد في الدائرة. ينص هذا القانون على أن الجهد الكلي حول حلقة مغلقة يساوي صفرًا. إذا جمعت جميع انخفاضات الجهد في دائرة متصلة على التوالي، فإنها تساوي جهد الدخل. يمكنك استخدام قانون كيرشوف للجهد للتحقق من عملك عند بناء مقسم جهد.
على سبيل المثال، إذا كان لديك مقاومتان في دائرة وجهد دخل، فإن مجموع انخفاض الجهد عبر كل مقاومة يساوي جهد الدخل. هذا يساعدك على التأكد من صحة معادلات مقسم الجهد.
المعادلات الرئيسية
يجب استخدام المعادلة الصحيحة لإيجاد جهد الخرج في مقسم جهد. تبدو معادلة قلب مقسم الجهد البسيط ذي المقاومتين كالتالي:
Vout = Vin × (R2 / (R1 + R2))
فين هو جهد الدخل
Vout هو جهد الخرج.
R1 هو المقاوم الأول.
R2 هو المقاوم الثاني.
تظهر هذه المعادلة كيف نسب انخفاض الجهد تعتمد على قيم المقاومات. يمكنك تغيير الخرج باختيار مقاومات مختلفة. لإيجاد التيار في الدائرة، استخدم المعادلة التالية:
I = Vin / (R1 + R2)
يمكنك استخدام هذه المعادلات لتصميم دائرة مقسم الجهد الخاصة بك.
رمز | معنى |
|---|---|
فين | مساهمة الجهد |
صوت | انتاج التيار الكهربائي |
R1 | المقاوم الأول |
R2 | المقاومة الثانية |
I | حالياًّ |
نموذج الحساب
لنجرب مثالاً على مسألة. تريد الحصول على جهد خرج 3 فولت من جهد دخل 5 فولت. تستخدم مقاومتين في دائرتك. R1 تساوي 2 كيلو أوم، وR2 تساوي 3 كيلو أوم.
اكتب معادلة مقسم الجهد:
Vout = Vin × (R2 / (R1 + R2))قم بتوصيل القيم:
Vout = 5 × (3 / (2 + 3)) Vout = 5 × (3 / 5) Vout = 5 × 0.6 Vout = 3 volts
ستحصل على جهد خرج 3 فولت. نسبة انخفاض الجهد لـ R1 وR2 هي 2:3. انخفاض الجهد عبر R1 هو 2 فولت، وR2 هو 3 فولت. إجمالي انخفاض الجهد يساوي جهد الدخل.
يمكنك أيضًا العثور على التيار في الدائرة:
I = Vin / (R1 + R2)
I = 5 / (2 + 3)
I = 5 / 5
I = 1 mA
نصيحة: تأكد دائمًا من أن مجموع انخفاض الجهد عبر كل مقاومة يساوي جهد الدخل. هذا يحافظ على سلامة دائرتك وعملها.
يمكنك استخدام هذه المعادلات لتصميم دوائر مقسم جهد لأجهزة الاستشعار، أو مصابيح LED، أو غيرها من الأجهزة الإلكترونية. جرّب تغيير قيم المقاومات لمراقبة تغير جهد الخرج. ستلاحظ كيف تؤثر نسب انخفاض الجهد على الخرج.
الاستخدامات العملية لمقسمات الجهد
قاعدة 10٪
عند العمل مع دوائر مقسم الجهد، عليك مراعاة قاعدة الـ ١٠٪. تساعدك هذه القاعدة على التأكد من أن تصميم الدوائر يمنحك الجهد المطلوب. تنص قاعدة الـ ١٠٪ على أن الحمل المتصل بمقسم الجهد يجب أن يسحب أقل من ١٠٪ من التيار المتدفق عبره. باتباع هذه القاعدة، تحافظ على ثبات جهد الخرج، وتتجنب التغيرات الكبيرة في الجهد عند توصيل أي جهاز.
نصيحة: تحقق دائمًا من نسبة التيار بين الحمل والمقسم. هذا يحافظ على دقة الجهد.
تأثيرات التحميل
تحدث تأثيرات التحميل عند توصيل جهاز بمقسم الجهد. يعمل الجهاز كمقاوم إضافي في الدائرة. تُغير هذه المقاومة الإضافية المقاومة الكلية ونسبة الجهد. إذا استهلك الحمل تيارًا زائدًا، ينخفض جهد الخرج. تُلاحظ هذه المشكلة في العديد من مشاريع تصميم الدوائر. لتجنب تأثيرات التحميل، عليك: اختيار قيم المقاومة التي تحافظ على الجهد قريبًا من هدفك.
فيما يلي جدول سريع يوضح كيفية تغيير تأثيرات التحميل للإخراج:
مقاومة الحمل | الناتج الجهد | نسبة التغيير |
|---|---|---|
مرتفع | يبقى ثابتا | صغير |
منخفض | قطرات | كبير |
مثال التصميم
لنلقِ نظرة على مثال تصميمي يستخدم قاعدة الـ ١٠٪. أنت ترغب في الحصول على ٥ فولت من مصدر ١٢ فولت لمستشعر. يحتاج المستشعر إلى ١ مللي أمبير. ابدأ تصميم دائرتك باختيار تيار للمقسم. إذا كنت ترغب في أن يكون تيار المقسم ١٠ مللي أمبير على الأقل، فإن نسبة تيار الحمل إلى تيار المقسم هي ١:١٠. استخدم معادلة مقسم الجهد لإيجاد قيم المقاومات. تحقق من الجهد مع توصيل المستشعر. إذا بقي الجهد قريبًا من ٥ فولت، فهذا يعني أن تصميمك يعمل. إذا لم يكن كذلك، فاضبط قيم المقاومات وكرر العملية.
تذكر: إن تصميم الدائرة الجيد يتحقق دائمًا من تأثيرات التحميل ويستخدم النسبة الصحيحة للجهد الثابت.
ترى الاستخدامات العملية لمقسمات الجهد في دوائر الاستشعار، ووحدات التحكم الصوتية، ومدخلات المتحكم الدقيق. باتباع قاعدة الـ ١٠٪، تزيد موثوقية دائرة مقسم الجهد لديك. استخدم النسبة الصحيحة وخطوات التصميم للحفاظ على ثبات الجهد في المشاريع العملية.
تعقيدات دوائر مقسم الجهد
سلم الجهد
يمكنك بناء سلم جهد بتوصيل عدة مقاومات على التوالي. يشبه هذا الهيكل درجات السلم، حيث تعمل كل مقاومة كدرجة. تُوصل أحد طرفي السلم بمصدر جهد، والطرف الآخر بالأرضي. ينخفض الجهد قليلاً عند كل درجة. يساعدك هذا النظام على الحصول على مستويات جهد مختلفة من مصدر واحد.
يُعطيك سُلّم الجهد أكثر من جهدين فقط. يُمكنك توصيل الدائرة عند كل عقدة بين المقاومات. يُعطي كل توصيل جهدًا مختلفًا. هذا يجعل سُلّم الجهد مفيدًا في العديد من المشاريع. غالبًا ما تجده في مُحوّلات التناظرية إلى الرقمية أو دوائر الاستشعاريعتمد استقرار كل خطوة جهد على قيم المقاومة التي تختارها.
نصيحة: استخدم المقاومات ذات القيمة المتساوية لخطوات الجهد المتساوية في سلمك.
حساب العقدة
يمكنك حساب الجهد عند كل عقدة في سلم الجهد باستخدام عملية حسابية بسيطة. ابدأ بعدّ العدد الإجمالي للمقاومات. إذا استخدمت مقاومات متساوية القيمة، ينخفض الجهد بالتساوي عند كل عقدة. على سبيل المثال، إذا كان لديك أربع مقاومات ومصدر جهد ١٢ فولت، ينخفض الجهد بمقدار ٣ فولت في كل خطوة.
فيما يلي طريقة سريعة لحساب جهد العقدة:
عد العدد الإجمالي للمقاومات (N).
قم بقسمة الجهد الكلي على N للحصول على انخفاض الجهد لكل مقاومة.
اضرب القطرة في عدد الخطوات من الأرض إلى العقدة الخاصة بك.
فيما يلي جدول لسلم مكون من أربع خطوات مع مصدر 12 فولت:
العقدة | الجهد (V) |
|---|---|
0 | 0 |
1 | 3 |
2 | 6 |
3 | 9 |
4 | 12 |
يمكنك استخدام هذه الطريقة لأي سلم جهد. هذا يساعدك على تصميم دوائر بمستويات جهد ثابتة عند كل عقدة. تعقيدات دوائر مقسم الجهد يصبح الأمر واضحًا عندما ترى كيف تؤثر كل خطوة على استقرار الدائرة وناتجها.
لقد تعلمتَ كيف تُنتج دوائر مقسم الجهد جهدًا مختلفًا. كما تعلمتَ استخدام الرياضيات لحساب الجهد والتيار. يساعد اختيار قيم المقاومات الصحيحة في الحفاظ على ثبات الجهد، مما يُحسّن أداء دائرتك. جرّب صنع مقسم جهد أو سلم جهد خاص بك.
استخدم قيم مختلفة للمقاومات لترى ما يحدث.
تحقق من الجهد في كل نقطة في الدائرة الخاصة بك.
إذا كنت تريد معرفة المزيد، فحاول استخدام محاكيات الدوائر الإلكترونية عبر الإنترنت أو مجموعات التدريب العملي.
الأسئلة الشائعة
ما هو مقسم الجهد ولماذا تستخدمه؟
يقوم مقسم الجهد بتقسيم الجهد إلى أجزاء أصغر. يمكنك استخدامه لـ الأشياء التي تحتاج إلى جهد أقليساعدك على صنع جهد كهربائي مختلف لأجهزة الاستشعار أو المتحكمات الدقيقة.
كيف تختار قيم المقاومة لمقسم الجهد؟
اختر قيم المقاومات للحصول على الجهد المطلوب. استخدم معادلة مقسم الجهد لمساعدتك. جرّب أزواجًا مختلفة من المقاومات حتى تحصل على الجهد المناسب. بهذه الطريقة، يمكنك ضبط الجهد لمشروعك.
هل يمكن لمقسم الجهد أن يزود الأحمال الثقيلة بالطاقة؟
لا تستخدم مقسم جهد للأحمال الثقيلة. ينخفض جهد الخرج إذا استهلك الحمل تيارًا زائدًا. افحص الحمل دائمًا واتبع قاعدة الـ ١٠٪. هذا يضمن عمل مقسم الجهد بكفاءة.
لماذا يتغير الإخراج عند توصيل جهاز بمقسم الجهد؟
يؤدي توصيل جهاز إلى إضافة مقاومة أخرى إلى الدائرة. هذا يُغيّر المقاومة الكلية وجهد الخرج. تُساعدك نسب انخفاض الجهد على تخمين ما سيحدث مع أحمال مختلفة.
أين ترى دوائر مقسم الجهد في الحياة الحقيقية؟
ترى دوائر مقسم الجهد تُستخدم مُقسِّمات الجهد في دوائر الاستشعار ووحدات التحكم الصوتية. كما تُستخدم في مدخلات المتحكم الدقيق. تُساعدك هذه الدوائر على تحديد الجهد المناسب لكل جزء. تُستخدم مُقسِّمات الجهد في العديد من المشاريع الإلكترونية.
