الفيزياء

وحدات التغذية بالطاقة والمحولات

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

تتطلّب معظم الدارات الإلكترونية تياراً مستمراً لكي تعمل بشكل جيد. ففي الولايات المتحدة تأتي الكهرباء من مزوّدي مرافق الخدمات النفعيّة كتيار متناوب عند تردّد اسمي من 60 هرتز، وفولطيّة اسمية إما 117 V أو 234 فولط فعال.

وتقوم وحدة تغذية (Power Supply) بتحويل تيار الخدمة المتناوب إلى تيار مستمرّ ذي فولطية محدّدة مسبقاً لجهاز إلكتروني أو نظام.

يبيّن الشكل 4-1 مخططاً صندوقياً لوحدة تغذية مثالية.

 

المحوِّلات

يوجد شكلان لمحولات وحدات التغذية: محوّل الخطوة الخافض (Step-Down Transformer) الذي ينقص فولطية التيار المتناوب، ومحوّل الخطوة الرافع (Step-Up Transformer) الذي يرفع فولطية التيار المتناوب. يكون تردّد خرج التيار المتناوب دائماً مساوياً لتردّد دخل التيار المتناوب.

 

مُحوِّل الخطوة الخافض

تحتاج معظم الأجهزة الإلكترونية مثل المستقبلات الراديويّة والحواسيب الشخصية والهواتف الخلوية بضعة فولطات من كهرباء التيار المستمرّ فقط.

تستعمل وحداتُ التغذية لهذه التجهيزات محولاتِ خطوة خافضة للقدرة (الشكل أ 4-2). يعتمد الحجم الفيزيائي للمحول على التيار الأعظمي الذي نريد له أن يقدِّمَه.

تعتمد نسبة فولطية الدخل إلى الخرج (Input-To-Output Voltage Ratio) مباشرةً على نسبة اللفات الأولية إلى الثانوية (Primary-To-Secondary Turns Ratio). رياضياً يمكننا القول

حيث Vin تمثّل فولطية دخل فعالة و Vout تمثّل فولطية خرج فاعلةة و Npri تمثّل عدد اللفات في الملف الأولي بينما Nsec تمثّل عدد اللفات في الملف الثانوي.

 

فكرة مفيدة: يمكن أن يكون المحول في النظم منخفضة التيار كالمستقبل الراديوي صغيراً. أمّا أجهزة التيار العالي كالمضخمات الصوتية الكبيرة ومرسلات مذياع (راديو) الهواة فتحتاج إلى محولات ضخمة ثقيلة.

في نظم التيار العالي يجب أن يشمل الملفُّ الثانوي للمحول أسلاكاً من العيار الثقيل (سميكة) و يجب على القلب أو المادة التي يُلفّ عليها السلك أن يملك حجماً وكتلةً كبيرين.

 

محوّل الخطوة الرافع

تحتاج بعض الدارات لجهود عالية لتعمل بشكل جيد. على سبيل المثال يحتاج صمام الأشعة المهبطية (Cthaode-Ray Yube) (سي آر تيCRT ) في مستقبل تلفاز قديم الطراز إلى عدة مئات من فولطات التيار المستمرّ.

 تستعمل بعض مضخمات القدرة (Power Amplifiers) في راديو الهواة أنابيب الفراغ العاملة عند عدة كيلو فولطات للتيار المستمر. المحوّلات في هذه الأجهزة هي من نوع محوّل خطوة رافع (الشكل ب 4-2).

معادلة تحويل الفولطية لمحول الخطوة الرافع هي نفسها المعادلة المعطاة أعلاه لمحول الخطوة الخافض. كذلك -كما في حالة محول الخطوة الخافض- فإن نسبة فولطية الدخل إلى الخرج تساوي نسبة عدد اللفات الأولية إلى الثانوية.

 

فكرة مفيدة: إذا كنت ترغب في أن يؤمّن محول الخطوة الرافع تياراً صغيراً فقط، فلا داعي أن يكون ضخماً أو ذا كتلة كبيرة. غير أن بعض محولات الخطوة الرافعة يجب أن تشغّل تجهيزات أنابيب الفراغ "المتعطشة للطاقة" مثل مضخمات إرسال البث.

لهذا السبب تكون وحدات محولات الخطوة الرافعة بشكل عام أكبر وأثقل من وحدات محولات الخطوة الخافضة في النظم منخفضة الفولطية مثل الحواسيب.

مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪التعديل الوراثي التخلّقي يصل إلى الحمض النووي الريبي
قلم: كين غاربر، في شيكاغو بولاية إلينوي
ترجمة: صفاء كنج
انتقلت فكرة تأثير الواسمات الكيميائية في الجينات على تعبيرها الخارجي دون تغيير تسلسل الحمض النووي اختصاراً: الحمض DNA من كونها مسألة مفاجئة في الماضي إلى أن صارت مادة مقبولة تُدرس في الكتب.
ظاهرة التعديل الوراثي التخلقي Epigenetics، وصلت إلى الحمض النووي الريبي المرسال اختصاراً: الجزيء mRNA، وهو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى مصانع تصنيع البروتين في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل تنجح هيئة الخدمات الصحية في مشروع تتبع الاتصالات الذي تعده؟
جرّب الفرع الرقمي لهيئة الخدمات الصحية الوطنية اختصاراً: الفرع NHSX تطبيقا App سيخبرك ما إذا خالطت أي شخص ظهرت عليه أعراض كوفيد -19. ولكن ما هي التكلفة المترتبة على خصوصيتك جراء ذلك؟
إن أحد التحديات الكبيرة التي تطرحها مكافحة فيروس كوفيد-19 COVID-19 هو أنه معدٍ قبل ظهور أي أعراض على الأشخاص المصابين به. ويمكن أن يساعد تتبع الأشخاص الذين اختلطوا بالمصاب على الحد من انتشار الفيروس، من خلال معرفة عدد الأشخاص الذين ربما نقل إليهم المريض ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪من خارج هذا العالم
وب بانينو Rob Banino @robertbanino صحفي مستقل يعمل في بريستول
الحياة على المريخ أعالي البحار، الجزيرة الكبيرة، هاواي، الولايات المتحدة الأمريكية
بذلة الفضاء ليست أول ما يخطر في ذهن أي شخص يزور هاواي. هذا إلا إذا كان سيقضي ثمانية أشهر في موئل هاواي لاستكشاف الفضاء بالتناظر والمحاكاة Hawaii Space Exploration Analog and Simulation اختصاراً: الموئل HI-SEAS على بركان ماونا لوا. ويتيح الموئل HI-SEAS للباحثين دراسة كيفية تعامل الناس مع ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪أبرز ما احتواه أكبر معرض تكنولوجي في العالم
نذ إطلاقه أول مرة في عام 1967، قدم المعرض CES لمحة عن المستقبل. ففي عام 2001 كشف بيل غيتس Bill Gates النقابَ عن نظام تشغيل ألعاب الفيديو الجديد إكس بوكس Xbox من مايكروسوفت Microsoft وفي عام 2003 كانت أقراص Blu-ray DVD هي الاختراع الثاني المهم، على الرغم من أنها لم تنتشر لاحقاً. وفي عام 2013، كُشِفَ عن Oculus Rift لأول مرة للصحافيين في زاوية صغيرة من قاعات العرض المترامية الأطراف.
وهذه المرة هيمنت أجهزة التلفاز على أحدث الإلكترونيات في ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪المكملات الغذائية... ضرورة صحية أم ترف عصري
. أمجد قاسم
يحرص كثير من الناس على تناول مجموعة من المكملات الغذائية التي تعرف باسم المضافات التغذوية Nutritive Additives مع وجباتهم الغذائية، من أجل التمتع بصحة جيدة والعيش طويلاً، وتحصين أجسادهم قبل مواجهة الأمراض المختلفة. وتسوق كثير من الشركات العالمية لفوائد هذه المكملات في حملات دعائية، فتحيطها بهالة سحرية وتكسبها بعض الصفات المبالغ فيها في كثير من الأحيان. فأين تكمن الحقيقة؟ وهل تناول المكملات الغذائية على اختلاف أنواعها أمر صحي ... (قراءة المقال)