◀ مقدمة :
مصدر التغذية المستمر DC عبارة عن دائرة كهربائية تقوم بتحويل جهد التيار المتردد إلى جهد ثابت ومنتظم - دون أي تقطيع أو برمجة. وهذا يجعل الدائرة سهلة الفهم وسهلة البناء.
في هذا المقال، سوف نتعلم كيفية عمل مصادر التغذية المستمرة التي تعمل بالتيار المستمر وكيفية إنشاء مصادر التغذية الخاصة بك في مختبرك.
◀ كيف يعمل مصدر التغذية المستمر ؟
يقوم مصدر التغذية المستمر بتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر ويمنحك خرج جهد ثابت للتيار المستمر. لذا عليك أولاً أن تفهم الفرق بين جهد التيار المتردد والتيار المستمر:
يغير جهد التيار المتردد قطبيته وحجمه بشكل دوري، في حين أن جهد التيار المستمر مستقر ويظل ثابتًا في القطبية.
فيما يلي مقارنة بسيطة بين إشارات الجهد المتردد والتيار المستمر:
توفر المآخذ الكهربائية في منزلك على جهد كهربائي متردد. لكن معظم الأجهزة، مثل الهاتف أو الكمبيوتر المحمول، تحتاج إلى جهد تيار مستمر حتى تعمل.
ولهذا السبب توجد أجهزة الشحن أو محولات التيار المستمر كالشواحن فهي تحول جهد التيار المتردد إلى تيار مستمر وتخفض الجهد، مما يسمح لك بتشغيل جهازك من أي مقبس كهربائي. ادبتر التغذية هذه عبارة عن مصادر طاقة صغيرة.
لبناء مصدر طاقة خطي، ستحتاج إلى المكونات التالية:
- المحول : يتمتع جهد التيار المتردد الصادر من مقبس الحائط بقدرة عالية، مثل 110/220 فولت تيار متردد. لذا فإن أول ما يجب فعله هو تحويلها إلى إشارة ذات حجم أقل. يتم تحقيق ذلك باستخدام مكون يسمى المحول.
- المقوم : بمجرد تحويل جهد التيار المتردد، يتم تمريره من خلال المقوم. يقوم المقوم بتحويل جهد التيار المتردد إلى جهد تيار مستمر نابض عن طريق السماح بتدفق التيار في اتجاه واحد فقط وإزالة الجزء السلبي من شكل موجة التيار المتردد.
- المرشح : بعد التصحيح، يتم استخدام الفلتر لتنعيم وتقليل جهد التيار المستمر النابض. عادة، نظرا لقدرتها على تخزين الطاقة، يتم استخدام المكثفات في هذا النوع من دوائر الترشيح.
- المنظم : للحصول على خرج ثابت لقيمة جهد التيار المستمر، يلزم وجود منظم جهد. إنه يضمن إخراج جهد تيار مستمر ثابت ومستقر، مما يعوض التقلبات في الحمل أو جهد الإدخال.
1. المحول Transformer
المحول هو مكون يتكون من ملفين بسلك ملفوف حول قلب مغناطيسي. عندما يتدفق تيار متناوب عبر الملف الأولي، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا، مما يؤدي إلى توليد تيار في الملف الثانوي. يحدد عدد لفات الأسلاك في كل ملف عامل التوهين أو التضخيم. على سبيل المثال، يمكنك تحويل 110 فولت تيار متردد إلى 12 فولت تيار متردد عن طريق اختيار المحول المناسب.
رمز المحول:
2. المقوم Rectifier
تعد مرحلة التقويم جزءًا أساسيًا من تحويل التيار المتردد إلى التيار المستمر. يستخدم الثنائيات المسارية Diodes للتخلص من نصف الدورات السلبية لإشارة التيار المتردد.
الإعداد الأكثر شيوعًا لهذه الثنائيات هو جسر الصمام الثنائي Bridge rectifier .
يمكنك أدناه رؤية كيف تقوم دائرة جسر الصمام الثنائي بتحويل إشارة التيار المتردد إلى نبضات موجبة فقط:
3. مكثف الترشيح Capacitor
بمجرد حصولك على إشارة DC مشوهة ناتجة عن المقوم، يمكنك تنعيمها عن طريق استخدام مكثف كمرشح. لتصميم هذا المرشح تحتاج فقط إلى توصيل مكثف بين الأطراف الموجبة والسالبة التي تحصل عليها من جسر الصمام الثنائي.
سوف يتم شحن المكثف مع زيادة الجهد المصحح ويطلق شحنته مع انخفاض الجهد المصحح. لاحظ هذا السلوك أدناه.
يمكنك أن ترى كيف أنه حتى لو تم تطبيق مرشح، فإن إشارة التيار المتردد ليست ثابتة بنسبة 100%، ولا تزال تحتوي على بعض الاختلافات الصغيرة في الحجم. ويسمى هذا التأثير تموج. كلما زادت سعة المكثف، انخفض التموج.
4. منظم الجهد الخطي
بمجرد حصولك على جهد التيار المستمر، هناك العديد من الطرق لتنظيمه إلى القيمة المطلوبة. على سبيل المثال، يمكنك استخدام صمام ثنائي زينر، أو يمكنك تنفيذ دائرة تنظيم جهد مخصصة مثل القطعة من عائلة LM78xx.
لنفترض أنك تريد تنظيم الجهد الذي يأتي بعد مرشح المكثف إلى 5 فولت، لذلك باستخدام عائلة LM78xx ستحتاج إلى LM7805.
كما ترى فإن منظم الجهد هذا سهل الاستخدام للغاية. عادةً ما يحتوي على طرف إدخال (Vin)، ودبوس إخراج (Vout)، ودبوس أرضي (GND). يجب توصيل طرف الإدخال بالطرف الموجب لجهد الإدخال لتنظيمه، بينما ينتقل طرف الإخراج إلى الحمل. يجب أن يكون الدبوس الأرضي متصلاً بالأرضية المشتركة للدائرة.
وأوصي أيضًا بإضافة مكثفات إلى أطراف الإدخال والإخراج لتقليل التموج والضوضاء.
نقوم بتجميع كل ما سبق بالترتيب، وسوف نحصل على هذه الدائرة:
بناء مصدر تغذية مستمر DC
الآن بعد أن عرفت كيف يعمل مصدر التغذية DC، فقد حان الوقت لمعرفة كيف يمكنك بناء واحد!
⚠ يرجى الأخذ في الاعتبار أن التعامل مع الجهد العالي قد يكون خطيرًا. يعد تجنب التكهرب، ولكنك تحتاج أيضًا إلى استخدام سمك السلك المناسب والتباعد المناسب لتجنب خطر نشوب حريق.
الخطوة 1: قم بتوصيل المحول
أول شيء يجب فعله هو توصيل المحول. لدي 220 فولت تيار متردد في مقبس الحائط الخاص بي، لذلك استخدمت محولًا مصممًا لهذا الغرض. الذي استخدمته كان محول الصنبور المركزي 220 فولت تيار متردد / 18 فولت تيار متردد.
ملاحظة: تغذية المقبس حسب المتوفر في بلدك
يحتوي محول الصنبور المركزي على ملف ثانوي مع صنبور مركزي في المنتصف. يسمح هذا التصميم بمستويات جهد متعددة من تكوين محول واحد. على سبيل المثال، للحصول على +9V، 0V، و-9V.
بالنسبة لهذه الدائرة، استخدمت واحدًا فقط من مخارج التيار المتردد 9 فولت.
الخطوة 2: إضافة جسر ديود
بالنسبة للمقوم، استخدمت جسر الصمام الثنائي W02M، الذي يحتوي على ترتيب الصمام الثنائي الضروري داخل جسمه المدمج.
يحتوي هذا الجهاز على أربع أطراف، اثنتان لاستقبال جهد التيار المتردد واثنتان لإخراج إشارة التيار المستمر النابضة. انظر اتصالها أدناه.
الخطوة 3: تصفية الجهد المعدل باستخدام مكثف
لتنعيم جهد التيار المستمر النابض، أنت تعلم بالفعل أنك بحاجة إلى استخدام مكثف كهربائي بسيط. في هذا المثال، استخدمت مكثفًا تبلغ سعته 1000µF. تحقق من الأسلاك الخاصة به:
الخطوة 4: تنظيم جهد التيار المستمر
عند هذه النقطة، يكون جهد الخرج للمكثف 1000 فائق التوهج هو 9 فولت تيار مستمر. لتنظيم الجهد إلى 5 فولت، يستخدم هذا المثال المنظم LM7805.
توصي ورقة البيانات LM7805 بوضع مكثفين من السيراميك عند طرفي الإدخال والإخراج بمقدار 100nF التوهج على التوالي.
يمكنك أيضًا رؤية كيفية توصيل مؤشر LED الأخضر بمخرج 5 فولت فقط لتوضيح كيفية عمل مصدر الطاقة الخطي DC.
بهذا تكون قد صممت مصدر تغذية مستمر خاص بك في المختبر
يمكنك الحصول على جهود متعددة وذلك باستعمال منظمات مختلفة
كما يمكن تجميع مشروعك في علبة بعدما تكون قد لحمته على لوحات PCB prototype
اترك تعليق