دوائر مقسم الجهد في الإلكترونيات

Three potentiometers on a circuit board

فهم دوائر مقسم الجهد في الإلكترونيات

المقدمة

في عالم الإلكترونيات، غالبًا ما نحتاج إلى الحصول على جهد منخفض معين من مصدر جهد أعلى. إحدى أبسط الطرق لتحقيق ذلك هي باستخدام دائرة مقسم الجهد. هذا المفهوم البسيط ولكنه قوي يُستخدم على نطاق واسع في الإلكترونيات التناظرية والرقمية.

ما هو مقسم الجهد؟

مقسم الجهد هو دائرة بسيطة تتكون من مقاومين متصلين على التوالي. الغرض الرئيسي منه هو تقسيم الجهد الداخل إلى جهد خرج أقل يمكن استخدامه في أجزاء أخرى من الدائرة.

كيف يعمل؟ (المبدأ الأساسي)

عند توصيل مقاومتين على التوالي عبر مصدر جهد، يكون التيار المار عبر كلا المقاومتين متساويًا. ومع ذلك، فإن الجهد عبر كل مقاومة يعتمد على قيمة مقاومتها وفقًا لقانون أوم.

Voltage divider circuit

شرح معادلة مقسم الجهد

للمقاومتين R1​ و R2​ المتصلتين على التوالي عبر جهد دخل Vin​، يتم أخذ جهد الخرج Vout​ من النقطة بين R1​ و R2​.

معادلة Vout​ هي:

Vout=Vin×R2R1+R2V_{\text{out}} = V_{\text{in}} \times \frac{R_2}{R_1 + R_2}


توضح هذه المعادلة أن جهد الخرج يعتمد على نسبة قيم المقاومتين.

مثال لدائرة وحساب الجهد

الدائرة:

  • Vin=12V
  • R1=4kΩ
  • R2=2kΩ

الحساب:


Vout=12V×2kΩ4kΩ+2kΩ=12V×26=4VV_{\text{out}} = 12V \times \frac{2k\Omega}{4k\Omega + 2k\Omega} = 12V \times \frac{2}{6} = 4V

هذا يعني أن جهد الخرج عبر R2​ سيكون 4 فولت.

استخدام المقاومة المتغيرة كمقسم جهد

تُعد المقاومة المتغيرة (البوتنشيومتر) مكونًا مثاليًا لإنشاء مقسم جهد قابل للتعديل. تحتوي المقاومة المتغيرة على ثلاثة أطراف: طرفان متصلان بطرفي عنصر مقاوم داخلي، والطرف الأوسط (المسمى wiper) يمكن أن يتحرك على هذا المسار المقاوم.

عند توصيل الطرفين الخارجيين بمصدر الجهد وأخذ الخرج من الطرف الأوسط (wiper)، يعمل البوتنشيومتر كمقسم جهد متغير. من خلال تدوير المقبض، يتم تعديل موقع الwiper، مما يغير نسبة المقاومتين على الجانبين، وبالتالي يتم تعديل جهد الخرج.

يُستخدم هذا الأسلوب كثيرًا في:

  • التحكم في مستوى الصوت في الدوائر الصوتية.
  • تعديل التباين أو السطوع في الشاشات.
  • ضبط الجهود المرجعية في الدوائر.

نصيحة مهمة:
عند استخدام البوتنشيومتر كمقسم جهد، تأكد دائمًا من أن الحمل المتصل بالطرف الأوسط لا يسحب تيارًا كبيرًا، وإلا فقد يصبح الجهد غير مستقر أو غير دقيق.

Variable resistor (Potentiometer)

تطبيقات مقسم الجهد

يُستخدم مقسم الجهد في العديد من التطبيقات الإلكترونية، مثل:

  • إنشاء جهد مرجعي.
  • تقليل الجهد للمحولات من التناظري إلى الرقمي (ADC).
  • تعديل مستويات الإشارات بين الدوائر.
  • دوائر استشعار الجهد.

اعتبارات وقيود مهمة

  • تأثير الحمل: يعطي مقسم الجهد الجهد المتوقع فقط إذا لم يسحب الحمل المتصل بـ Vout​ تيارًا كبيرًا. إضافة حمل ثقيل سيغير جهد الخرج.
  • تبديد الطاقة: يجب التأكد من أن المقاومات قادرة على التعامل مع الطاقة التي تبددها دون أن ترتفع حرارتها.
  • غير مناسب كمصدر طاقة: مقسمات الجهد غير مناسبة لتزويد الأحمال بالطاقة، بل فقط للاستخدام مع مستويات الإشارة أو دوائر الاستشعار.

الخلاصة

يعد مقسم الجهد أحد اللبنات الأساسية في الإلكترونيات. فهم كيفية عمله يسمح لك بتصميم دوائر تحتاج إلى جهود محددة من مصدر ثابت. ومع ذلك، يجب دائمًا مراعاة القيود وتجنب استخدامه لتشغيل الأجهزة مباشرة.

مواضيع ذات صلة:

resistors on a table
الإلكترونيات

مقدمة لفهم المقاومة الكهربائية

المقاومات هي مكونات أساسية في الإلكترونيات، وفهمها ضروري سواء كنت تعمل على دائرة LED بسيطة أو مشروع أكثر تعقيدًا. في هذا الدليل، سنشرح ما هي المقاومات، وما وظيفتها، والأنواع المختلفة المتاحة، وكيفية التعرف عليها—مع تقديم تشبيه واضح وسهل الفهم.

Five diodes on a breadboard
الإلكترونيات

مقدمة عن الصمامات الثنائية

تعرف على أساسيات الدايودات، أنواعها، وظائفها، وتطبيقاتها في الإلكترونيات. اكتشف كيفية استخدامها في تقويم الطاقة، تنظيم الجهد، معالجة الإشارات، والإضاءة.

تعرف على المزيد من المواضيع

أو بإمكانك إستكشاف تصنيفات أخرى

عالم الإلكترونيات

Arduino robot and rover

الفيزياء وميكانيكا الطيران

A DIY made aircraft rc model with a transmitter

استكشف العالم الخفي تحت المجهر

Children looking into a microscop in turns