هناك العديد من أنواع دوائر تحويل الجهد إلى التيار والتيار إلى الجهد ، ومعظمها يستخدم مزيجًا من opamps والترانزستورات لتحقيق مستوى عالٍ من الدقة. ولكن عندما لا تكون الدقة العالية ضرورية ، يمكن عمل محول بسيط من هذا النوع باستخدام مقاوم واحد أو اثنين فقط.

المقاوم كجهد لتحويل التيار

يمكن اعتبار أي مقاوم R متصل عبر مصدر طاقة V جهدًا لمحول تيار ، نظرًا لأن التيار يعتمد على الجهد عبر قانون أوم - الصيغة التي هي I = V / R.

إذا تم فصل أحد طرفي المقاوم ، وتم توصيل مكون آخر D بمحطة إمداد الطاقة المنفصلة والمقاوم بحيث يكون R و D متسلسلين عبر مزود الطاقة ، فإن الدائرة لا تزال تتصرف مثل الجهد إلى محول التيار إذا انخفض الجهد عبر المكون D صغير جدًا أو ثابتًا نسبيًا.

يمكن أن يكون هذا المكون عبارة عن صمام ثنائي أو LED أو صمام زينر أو حتى مقاوم منخفض القيمة. يوضح الرسم البياني أدناه هذه المجموعات المحتملة. يمكن أيضًا اعتبار المقاوم R كمقاوم مقيد حالي للمكون المضاف D.

يتم تحديد التيار الذي يتدفق عبر D بواسطة الصيغة البسيطة: I = (V - VD) / R ، حيث VD هو انخفاض الجهد عبر المكون المضاف.

بالنسبة للقيم الثابتة لـ VD و R ، يعتمد التيار فقط على V. بالنسبة للديودات المنحازة للأمام ، VD حوالي 0.3 - 0.35 فولت للجرمانيوم ، و 0.6 - 0.7 فولت لثنائيات السيليكون ، وهو ثابت نسبيًا على مدى واسع من التيارات. تتشابه مصابيح LED مع الثنائيات ، باستثناء أنها مبنية باستخدام مواد خاصة ينبعث منها الضوء.

كيف تعمل مصابيح LED مع المقاومات

لديهم جهد انحياز أمامي أعلى قليلاً من الثنائيات العادية ، ويمكن أن يتراوح من 1.4 فولت إلى أكثر من 3 فولت ، اعتمادًا على اللون. تعمل مصابيح LED بكفاءة عند حوالي 10 مللي أمبير إلى 40 مللي أمبير ، ويتم توصيل المقاوم الحالي دائمًا تقريبًا بأحد أطراف LED لمنع أي ضرر بسبب التيار العالي.

توجد تغييرات طفيفة في قطرات الجهد للثنائيات ومصابيح LED لمستويات التيار المختلفة ، ولكن يمكن إهمالها عادةً في الحساب. تختلف ثنائيات زينر من حيث أنها مرتبطة بالتحيز العكسي.

“جهاز التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء على إيقاف التبديل ”

هذا يحدد انخفاض الجهد الثابت VD عبر الصمام الثنائي زينر الذي يمكن أن يكون في أي مكان من 2 فولت إلى حوالي 300 فولت ، اعتمادًا على النوع. لكي يعمل أي من هذه الأجهزة ، يجب أن يكون جهد الإمداد أعلى من انخفاض الجهد VD.

ستعمل أي قيمة للمقاومة ، طالما أن قيمتها منخفضة بما يكفي للسماح بتدفق تيار كافٍ ، بينما تكون في نفس الوقت عالية بما يكفي لمنع تدفق التيار الزائد. عادةً ما يكون هناك مكون تبديل يتم إدخاله في مكان ما في هذه الدائرة التسلسلية ، والذي يقوم بتشغيل أو إيقاف تشغيل LED ، وما إلى ذلك. يمكن أن يكون هذا ترانزستور ، FET ، أو مرحلة الإخراج من opamp.

الصمام والمقاوم في الكشافات

يتكون مصباح LED بشكل أساسي من بطارية ومفتاح ومصباح LED ومقاوم محدد للتيار متصل جميعها في سلسلة. في بعض الأحيان ، تتكون دائرة تحديد التيار من مقاومين متسلسلين عبر مصدر طاقة ، بدلاً من جهاز من نوع المقاوم والصمام الثنائي.

المقاوم الثاني RD له قيمة أصغر بكثير من المقاوم الحالي المحدد R ، ويطلق عليه غالبًا المقاوم 'التحويلة' أو 'الإحساس'.

لا يزال من الممكن اعتبار الدائرة كجهد محول تيار ، حيث يمكن الآن تقليل الصيغة أعلاه إلى I = V / R ، نظرًا لأن VD لا يكاد يذكر مقارنة بـ V.

سيعتمد التيار الآن فقط على الجهد ، لأن R ثابت. يمكن العثور على هذا النوع من الدوائر في كثير من دوائر الاستشعار ، مثل مستشعرات درجة الحرارة والضغط ، حيث يتدفق مقدار محدد من التيار في جهاز بمقاومة صغيرة.

عادةً ما يتم تضخيم الجهد عبر هذا الجهاز لقياس أي تغيير حيث تتغير مقاومة المستشعر في ظل ظروف مختلفة. يمكن حتى قراءة هذا الجهد بواسطة مقياس متعدد إذا كان لديه حساسية كافية.

إذا انقلبت الصيغة I = V / R لتصبح دالة جهد V = I R ، فيمكن اعتبار الدائرة البسيطة المكونة من مقاومتين بمثابة محول تيار إلى جهد أيضًا.

لا يزال المقاوم المحدد الحالي له قيمة أعلى بكثير من المقاوم الحسي ، وهذا المقاوم للحس صغير بما يكفي بحيث لا يؤثر على تشغيل الدائرة بأي طريقة ذات معنى.

باستخدام المقاوم الاستشعار الحالي

يتم تحويل التيار إلى جهد من خلال حقيقة أن الجهد الصغير VD عبر مقاوم الإحساس يمكن اكتشافه بواسطة مقياس متعدد ، أو يمكن تضخيمه وتطبيقه كإشارة في محول A / D.

يشير هذا الجهد المقاس إلى تدفق التيار باستخدام صيغة قانون أوم V = I R. على سبيل المثال ، إذا كان 0.001 A يتدفق خلال 1 أوم ، فإن قراءة الجهد هي 0.001 فولت.

التحويل بسيط لمقاوم 1 أوم ، ولكن إذا كانت هذه القيمة عالية جدًا ، فيمكن استخدام قيمة أخرى - مثل 0.01 أوم - ويمكن بسهولة العثور على الجهد باستخدام V = I R.

القيمة الفعلية لمقاوم الإحساس ليست مهمة في هذه المناقشة. يمكن أن يكون في أي مكان من 0.1 أوم إلى 10 أوم ، طالما أن المقاوم المحدد الحالي أعلى من ذلك بكثير. في تطبيقات التيار العالي ، يجب أن تكون قيمة مقاومة الإحساس منخفضة جدًا من أجل منع تبديد الطاقة الزائدة.

حتى مع وجود قيمة تبلغ حوالي 0.001 أوم ، يمكن استشعار جهد معقول عبرها بسبب تدفق التيار العالي. في مثل هذه الحالات ، يُطلق على المقاوم الإحساس عادةً المقاوم 'التحويلة'.

“ما هو لص الجول ”

غالبًا ما يستخدم هذا النوع من الدوائر لقياس التيار من خلال محرك DC ، على سبيل المثال. من السهل استخدام مقياس متعدد لقياس جهد التيار المتردد أو التيار المستمر في أي نقطة في الدائرة الإلكترونية ، مثل اللوحة الأم للكمبيوتر الشخصي. يتم تعيين مقياس الجهد المناسب على جهاز القياس المتعدد ، ويتصل المسبار الأسود بنقطة أرضية ، والمسبار الأحمر المتصل بنقطة الفحص.

ثم يتم قراءة الجهد مباشرة. نأمل أن تكون مقاومة دارة إدخال المسبار عالية بما يكفي بحيث لا تؤثر على عمل الدائرة بأي شكل من الأشكال. يجب أن يكون لمقاومة إدخال المسبار مقاومة سلسلة عالية جدًا إلى جانب سعة تحويل منخفضة جدًا.

قياس الجهد الحالي في الدوائر المعقدة

يصبح قياس التيار المتردد أو التيار المستمر في أي نقطة في الدائرة بدلاً من الجهد أكثر صعوبة ، وقد يتعين تعديل الدائرة قليلاً لاستيعاب ذلك. قد يكون من الممكن قطع الأسلاك في الدائرة الكهربائية عند النقطة التي يكون قياس تدفق التيار فيها مرغوبًا ، ثم إدخال مقاوم إحساس بقيمة منخفضة عند نقطتي الاتصال.

مرة أخرى ، يجب أن تكون قيمة هذا المقاوم منخفضة بما يكفي بحيث لا تؤثر على عمل الدائرة. يمكن بعد ذلك توصيل مجسات القياس المتعدد عبر هذا المقاوم باستخدام مقياس الجهد المناسب ، وسيتم عرض جهد المقاوم.

يمكن تحويل هذا إلى التيار المتدفق عبر نقطة الاختبار عن طريق القسمة على قيمة مقاومة الإحساس ، كما في الصيغة I = V / R.

في بعض الحالات ، يمكن الاحتفاظ بمقاوم الإحساس في الدائرة بشكل دائم إذا كان التيار في نقطة اختبار معينة يحتاج إلى القياس بشكل متكرر.

استخدام DMM لفحص التيار

من المحتمل أن يكون من الأسهل بكثير قياس تدفق التيار باستخدام المتر المتعدد مباشرةً ، بدلاً من الاضطرار إلى استخدام المقاوم الإحساس. لذلك بعد قطع السلك عند النقطة المراد قياسها ، يمكن ترك المقاوم الإحساس وتوصيل خيوط جهاز القياس المتعدد مباشرة بنقطتي الاتصال.

سيتم عرض مؤشر التدفق الحالي على المتر المتعدد إذا تم ضبط مقياس التيار المتردد أو التيار المستمر. من المهم دائمًا ضبط الجهد الصحيح أو مقياس التيار على مقياس متعدد قبل ربط أي مجسات ، أو المخاطرة بنشر قراءة للصفر.

عندما يتم ضبط مقياس التيار على مقياس متعدد ، تصبح معاوقة مدخلات مجسات الإدخال صغيرة جدًا ، على غرار المقاوم الإحساس.

يمكن اعتبار إدخال المسبار الخاص بالمقياس المتعدد بمثابة المقاوم الإحساس أو 'التحويلة' ، لذلك يمكن تضمين جهاز القياس المتعدد نفسه بدلاً من المقاوم RD في الرسم البياني أعلاه. نأمل أن تكون مقاومة الإدخال للمقياس المتعدد منخفضة بدرجة كافية بحيث لا تؤثر على تشغيل الدائرة بأي شكل من الأشكال.

إن تقنيات التحويل البسيطة من التيار إلى الجهد والجهد إلى التيار التي تمت مناقشتها في هذه المقالة ليست دقيقة مثل تلك التي تعتمد على الترانزستور أو الأمبير ، ولكنها ستعمل بشكل جيد في العديد من التطبيقات. من الممكن أيضًا إجراء أنواع أخرى من التحويلات البسيطة باستخدام دارة السلسلة الموضحة أعلاه.