هندسة الإلكترونيات وأهم المجالات والتخصصات وفرص العمل

 مقدمة:
تُستخدم المقاومات المتغيرة بشكل شائع في الدوائر الإلكترونية، وتُستخدم على نطاق واسع في التحكم بمستوى الصوت، وضبط السطوع، ومعايرة الإشارات، وغيرها من المجالات. ستتناول هذه المقالة بالتفصيل المفاهيم الأساسية، ومبادئ العمل، والأنواع الشائعة، وطرق توصيل المقاومات المتغيرة، وستوضح كيفية توصيلها بشكل صحيح من خلال أمثلة عملية. بالإضافة إلى ذلك، سنقدم توصيات لاختيار المقاومات المتغيرة المناسبة، ونجيب على الأسئلة الشائعة لمساعدتك على إتقان استخدامها بسهولة

1. ما هو مقياس الجهد؟

المقياس الجهد، المعروف أيضاً باسم المُعدِّل الكهربائي أو المقاوم المتغير، هو عنصر سلبي مصمم للتحكم في المقاومة، التي تُقاس بالأوم (Ω). تتوفر منه أنواع عديدة، منها مقاييس الجهد المتغيرة ومقاييس الجهد الدوارة، لكن مبادئ عملها تبقى نفسها.
2- كيف يعمل مقياس الجهد؟
اقرأ أيضا  : اصنع بنفسك دائرة مضاعفة الجهد ثلاث مرات
يعمل مقياس الجهد عن طريق استقبال جهد دخل وإرسال مستويات جهد مختلفة إلى الدائرة. يتكون من ثلاثة مكونات رئيسية: عنصر مقاوم، ومنزلق، وثلاثة أطراف توصيل. يُستخدم طرفان من هذه الأطراف لتوصيل العنصر المقاوم بالمنزلق (الطرف الأوسط). أما الطرفان الخارجيان، فيتصلان داخليًا بالعنصر المقاوم. يُصنع هذا العنصر المقاوم عادةً من مواد موصلة كالبلاستيك أو الكربون أو السيراميك المعدني، ملفوفة على شكل سلك.
يُلامس المؤشر العنصر المقاوم اتصالاً أومياً عبر أطرافه. يُعدّ المؤشر نقطة تلامس منزلقة؛ فمع تحركه على طول المسار، يتغير التيار المار في الدائرة. في مقاييس الجهد الميكانيكية، يتحقق ذلك بتدوير مفتاح، أو تحريكه، أو تدوير برغي

يُنتج طرف التوصيل الثالث تقسيم الجهد. على سبيل المثال، عند تطبيق جهد 16 فولت وضبط مقياس الجهد بالكامل على نقطة التلامس الموجبة، سيوفر الطرف الثالث الجهد الكامل. أما إذا تم ضبط مقياس الجهد بدقة بين الخطين الموجب والسالب، فسيوفر الطرف الثالث 8 فولت فقط، أي نصف جهد الخرج. وإذا تم ضبط مقياس الجهد على الطرف السالب، فسيكون جهد الخرج صفرًا. تجدر الإشارة إلى أن هذه الخصائص تنطبق فقط على مقاييس الجهد ذات الشكل الخطي، وبالتالي لا تنطبق على جميع أنواع مقاييس الجهد.

ثلاثة أنواع من مقاييس الجهد

3.1 مقاييس الجهد الخطية
المقياس الجهد الخطي هو مقاوم متغير تتغير قيمته خطيًا مع موضع التلامس المنزلق. تتناسب مقاومة الخرج أو الجهد الناتج تناسبًا طرديًا مع المسافة التي يتحركها التلامس المنزلق، مما يجعله شائع الاستخدام في التطبيقات التي تتطلب ضبطًا دقيقًا أو تغذية راجعة للموضع، مثل أجهزة الصوت ومعايرة الآلات وأنظمة التحكم الميكانيكية.
3.2 مقياس الجهد الدوار
اقرأ أيضا  : اصنع بنفسك جهاز اختبار إضاءة الليدات للشاشات LED Tester
مقياس الجهد الدوار هو مكون إلكتروني يغير قيمة مقاومته عن طريق الدوران الميكانيكي. يتكون عادةً من عنصر مقاوم، وموصلات منزلقة، وعمود دوار. يمكن للمستخدمين ضبط مقاومة الخرج أو نسبة تقسيم الجهد عن طريق تدوير المقبض أو العمود، وبالتالي التحكم في معلمات الدائرة مثل الجهد والتيار وقوة الإشارة. تتوفر أنواع مختلفة، بما في ذلك نماذج أحادية الدورة ونماذج متعددة الدورات (تصل إلى 15 دورة). قد يتطلب التحكم البسيط في مستوى الصوت نموذجًا أحادي الدورة فقط، بينما قد تحتاج التطبيقات التي تتطلب ضبطًا دقيقًا إلى نماذج متعددة الدورات.
3.3 مقياس الجهد اللوغاريتمي
مقياس الجهد اللوغاريتمي، المعروف أيضًا باسم مقياس الجهد الصوتي المتدرج، هو عنصر تحكم تتغير مقاومته لوغاريتميًا. يُستخدم على نطاق واسع في التحكم بمستوى الصوت، ومعدات الصوت، وتطبيقات أخرى. على عكس مقاييس الجهد الخطية، تتغير مقاومته بطريقة تتوافق بشكل أفضل مع إدراك الأذن البشرية للصوت، لأن إدراك الإنسان لمستوى الصوت غير خطي.
3.4 مقياس الجهد المنزلق
مقياس الجهد المنزلق هو مقاوم متغير يُعدّل المقاومة عن طريق الانزلاق الخطي، ويُستخدم على نطاق واسع في التحكم الصوتي، والمعدات الصناعية، ومعايرة الأجهزة. يُغيّر هذا المقياس المقاومة بتحريك مؤشر على طول مسار خطي. تُعرف هذه المكونات أيضًا باسم مُخفِّضات الصوت ومقاييس الجهد المنزلقة.
3.5 مقياس الجهد القابل للتعديل

مقياس الجهد القابل للتعديل هو مقاوم صغير قابل للتعديل يُستخدم بشكل أساسي لمعايرة الدوائر وضبطها بدقة. على عكس مقاييس الجهد القياسية، يمكن تعديله وتثبيته باستخدام مفك براغي، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب استقرارًا طويل الأمد.
مثال على توصيل مقياس الجهد 4

مخطط دائرة مقياس الجهد

من مخطط الدائرة أعلاه، يقسم المأخذ المقاوم إلى مسارين متساويين. لذا، فإن المقاومات ذات المسارات الأطول تُظهر مقاومة دائرة أعلى. في الدوائر المتصلة، يُعدّ الطول العامل الرئيسي الذي يُحدد مقاومة المقاوم.

مثال على التوصيل: مقاومة متغيرة

كما هو موضح في الشكل، يمكنك إنشاء هذه التوصيلة باستخدام مقاومة بسيطة. فهي لا تتطلب سوى طرفين، أحدهما الطرف الأوسط والآخر أحد الأطراف الجانبية.

مثال على التوصيل: مدخل الصوت

في هذا السياق، يتم توصيل الأطراف الثلاثة لمقياس الجهد. هذه طريقة توصيل بسيطة يمكن استخدامها للتحكم في مستوى صوت الأجهزة الصوتية مثل مكبرات الصوت.
5. كيفية اختيار مقياس الجهد المناسب
5.1 المتطلبات الهيكلية
اقرأ أيضا  : اصنع بنفسك جهاز مراقبة جهد بطارية الرصاص الحمضية
عند اختيار مقياس الجهد، انتبه إلى حجم مقياس الجهد، وطول العمود، ونوع نهاية العمود، وما إذا كان مطلوبًا وجود مفتاح قفل على العمود، بالإضافة إلى ما إذا كان أحاديًا أو متعددًا، أحادي الدورة أو متعدد الدورات، وما إلى ذلك، لتلبية متطلبات هيكلية محددة.
5.2 تغير قيمة المقاومة
ينبغي اختيار خصائص تغير قيمة مقاومة مقياس الجهد بناءً على تطبيقه.
على سبيل المثال، يجب أن تكون مقاييس الجهد المستخدمة للتحكم في مستوى الصوت من النوع الأسي. في حال عدم توفرها، يمكن استخدام مقاييس الجهد الخطية كبديل، ولكن لا يُنصح باختيار مقاييس الجهد اللوغاريتمية، لأن ذلك سيقلل من نطاق ضبط مستوى الصوت. أما مقاييس الجهد المستخدمة لتقسيم الجهد، فيجب أن تكون خطية، بينما مقاييس الجهد المستخدمة للتحكم في النغمة، فيجب أن تكون لوغاريتمية.
5.3 سيناريوهات التطبيق
تعمل الأجهزة والدوائر الإلكترونية المختلفة في بيئات متنوعة ولها متطلبات وظيفية مختلفة، مما يحدد الاحتياجات المتفاوتة لمقاييس الجهد. على سبيل المثال، في الدوائر عالية الطاقة، غالبًا ما تكون قيم التيار والجهد عالية جدًا، وقد لا تتحمل مقاييس الجهد العادية مثل هذه الأحمال. في مثل هذه الحالات، يُنصح باختيار مقاييس جهد سلكية ملفوفة مصممة لتحمل هذه الطاقة. أما في أنظمة الصوت، فيتطلب التحكم في النغمات مقياس جهد يمكن ضبطه بسهولة وبشكل بديهي، مما يجعل مقاييس الجهد الانزلاقية الخطية خيارًا مناسبًا.
5.4 متطلبات الدائرة
اقرأ أيضا  : شرح تصميم وتصنيع الدوائر المطبوعة (PCB) والاستخدام
يُحدد تعقيد الدوائر الكهربائية وتنوعها المتطلبات المختلفة للمقاييس الجهدية. فعلى سبيل المثال، تتطلب بعض الدوائر ضبطًا قياسيًا للكميات الكهربائية وتستهلك طاقة كبيرة أثناء عملية الضبط. بالنسبة لهذه الدوائر، تُعد المقاييس الجهدية السلكية خيارًا مناسبًا.
5.5 اختيار المعلمات
تحتوي مقاييس الجهد على العديد من المعايير، بما في ذلك المقاومة الاسمية، والطاقة المقدرة، وأقصى جهد تشغيل، والدقة الخطية، والعمر الميكانيكي.
تُعدّ هذه المعايير بمثابة "بطاقة تعريف" لمقياس الجهد، إذ تُقدّم وصفًا تفصيليًا لخصائص أدائه. فعلى سبيل المثال، تتميّز مقاييس الجهد المصنوعة من المينا الزجاجية المعدنية بنطاق مقاومة واسع، ما يُتيح لها تلبية متطلبات المقاومة لمختلف الدوائر. وفي بعض الدوائر الخاصة، قد يلزم استخدام مقاييس جهد ذات قيم مقاومة عالية جدًا أو منخفضة جدًا، وتُلبّي مقاييس الجهد المصنوعة من المينا الزجاجية المعدنية هذه المتطلبات بكفاءة.
الأسئلة الشائعة

كيف يتم توصيل مقياس الجهد؟

يعمل مقياس الجهد القياسي ذو 3 أطراف عن طريق توصيل أطرافه الخارجية بمصدر الطاقة و GND (الأرضي) - وهي نقطة مرجعية مهمة موضحة بالتفصيل في دليلنا ما هو GND في الدوائر الإلكترونية .
يعمل الطرف الأوسط (الماسحة) كوصلة انزلاقية، مُخرجًا جهدًا قابلًا للتعديل لتحقيق تقسيم دقيق للجهد. عند تهيئته كمقاومة متغيرة، ما عليك سوى توصيل الماسحة بأحد الطرفين الخارجيين، ما يحوّل مقياس الجهد إلى مقاومة قابلة للتعديل. هذه المرونة تجعله مثاليًا لتطبيقات مثل التحكم في مستوى الصوت أو معايرة الحساسات، حيث يضمن التأريض المستقر (كما هو موضح في مقال التأريض) سلامة الإشارة.

كيف يعمل مقياس الجهد ذو الثلاثة أسلاك؟

يتكون مقياس الجهد ثلاثي الأسلاك عادةً من مقاومتين ثابتتين (متصلتين بمصدر الطاقة والأرضي) وملامس منزلق في المنتصف (يُخرج جهدًا قابلًا للتعديل). بتحريك الملامس المنزلق، تتغير نسبة تقسيم المقاومة، مما يُخرج إشارة جهد متغيرة باستمرار. يُستخدم هذا النوع من المقاييس بشكل شائع في دوائر تنظيم الإشارات التناظرية أو دوائر التغذية الراجعة للمستشعرات.

كيفية تحديد أطراف مقياس الجهد؟

تحتوي مقاييس الجهد عادةً على ثلاثة أطراف (قد تحتوي بعض مقاييس الجهد الدقيقة على أكثر من ذلك). طريقة التعرف عليها هي كما يلي:
الطرف الأوسط (الطرف المنزلق / الماسحة): يتصل بنقطة التلامس القابلة للتعديل، وتتغير قيمة المقاومة مع تحرك المقبض أو المنزلق.
الأطراف الجانبية (الأطراف الثابتة): تُوصل بكلا طرفي مسار المقاومة. قياس المقاومة بين الطرفين الجانبيين يعطي قيمة المقاومة الكلية.
طريقة التمييز: استخدم جهاز قياس متعدد الأغراض للقياس. إذا تغيرت قيمة مقاومة أحد الأطراف عند قياسها مقابل الطرفين الآخرين، فهذا هو الطرف المنزلق؛ أما إذا كانت قيمة المقاومة بين طرفين ثابتة وهي الأعلى، فهذا هو الطرف الثابت.

ما هي الأطراف 1 و2 و3 في مقياس الجهد؟

تُسمى أطراف مقياس الجهد الثلاثة بالأطراف 1 و2 و3. الطرفان 1 و3 ثابتان، حيث يتصل كل منهما بأحد طرفي عنصر المقاومة. أما الطرف 2 فهو الطرف المتحرك (المنزلق)، والذي يمكن تدويره أو تحريكه لضبط المقاومة بين الطرفين 1 و3. عند توصيل الأسلاك، يُوصل الطرفان 1 و3 عادةً بطرفي الدائرة (مثل مصدر الطاقة والأرضي). في المقابل، يُستخدم الطرف 2 كطرف خرج قابل للتعديل (مثل مقسم جهد الإشارة)

 اقرأ أيضا  :  هندسة الإلكترونيات وأهم المجالات والتخصصات وفرص العمل

(Tags):_{(( Related searches on google ))}

أنظمة التحكم المكونات الإلكترونيةالدوائر الكهربائيةالدوائر الإلكترونيةجهاز قياسمقياس الجهدالمقاومات المتغيرةالدوائر الإلكترونية

نشكركم علي متبعاتنا !

نحن في الخدمة دائماً ومستعدون للرد على كافة استفساراتك حول هذا الموضوع أو أي موضوع آخر. لا تتردد أبداً في كتابة تعليقك أو استفسارك هنا، وسنقوم بالرد عليك في أسرع وقت ممكن. تواصلك يهمنا ويسعدنا دائماً!