ما الهدف من دوائر التوحيد ؟.. وأبرز مميزاتها وعيوبها
تعريف دوائر التوحيد
المقوم هو جهاز يُستخدم لتحويل التيار المتردد الثنائي الاتجاه إلى تيار مستمر أحادي الاتجاه، ويمكن استخدام مجموعة متنوعة من الأشكال الفيزيائية للمقومات، بدءًا من الثنائيات الأنبوبية المفرغة وصولاً إلى التصميمات الحديثة المستندة إلى السيليكون وأجهزة استقبال الراديو البلورية.
أبسط المقومات تسمى مقومات نصف الموجة حيث تعمل عن طريق إزالة جانب واحد من التيار المتردد وبالتالي السماح لاتجاه واحد فقط بالمرور من خلاله نظراً لإن نصف مدخلات طاقة التيار المتردد لا يتم استخدامها فإن مقومات نصف الموجة تنتج تحويلاً غير فعال للغاية وبديل التحويل الأكثر كفاءة هو مقوم الموجة الكاملة والذي يستخدم كلا جانبي شكل موجة التيار المتردد.
وظيفة دوائر التوحيد
تعد المكونات أمرا أساسيا للأجهزة المختلفة التي تعمل، نظرا لأن شبكة التوزيع الكهربائية القياسية تعتمد على التيار المتردد. لذلك، أي جهاز يعمل بالتيار المستمر سيحتاج إلى محول ليعمل بشكل صحيح. وتحتاج معظم الأجهزة الإلكترونية الحديثة إلى تيار مستمر مستقر للعمل بشكل صحيح.
بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام المقومات لتغيير الجهد في أنظمة طاقة التيار المستمر، نظرًا لصعوبة تحويل جهد التيار المستمر مباشرةً في بعض السيناريوهات، ولذا يكون الحل الأسهل في بعض الأحيان هو اتباع العملية التالية:
- تحويل DC إلى AC.
- تغيير الجهد باستخدام محول.
- تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر باستخدام جهاز المقوم.
في قليل من التطبيقات، يقوم المعدل نفسه بوظيفة مباشرة تتجاوز تحويل التيار المتردد إلى التيار المستمر. لنأخذ كتصميم قديم للراديو كمثال: راديو البلورة، حيث استخدم الجهاز سلكا دقيقا مضغوطا على بلورة (وسنشير الآن إلى هذا المكون باسم الصمام الثنائي)، والذي قام بتصحيح إشارة الراديو المتناوبة مباشرة وبالتالي استخراج الصوت وإخراجه من السماعات. وما زالت هذه المكونات الدقيقة تستخدم في بعض أنواع الراديو الحديثة حتى الآن.
تصحيح اللهب هو مثال آخر على تطبيق تصحيح التيار المباشر في هذا المجال، حيث يعمل اللهب كموصل كهربائي نتيجة الفروق في تحرك الإلكترونات والأيونات الموجبة داخل اللهب، وتستخدم تقنية تصحيح اللهب لتوجيه وتحديد موقع اللهب في أنظمة تسخين الغاز.
أنواع دوائر التوحيد
دائرة توحيد نصف موجة
يتمثل المعدل في صمام ثنائي بسيط يقوم بتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر، ويتم استخدام المعدل نصف الموجي كنوع من المقومات التي تعمل على تحويل الدورة النصف الموجبة لإشارة الإدخال إلى تيار مستمر يعرف بإشارة الخرج
أو يمكن تعريفها بإنها كالآتي: تمكن محولات النصف الموجة من تحويل نصف دورة من التيار المتردد إلى تيار مستمر نابض عند مخرجها، حيث يتم حظر نصف الدورة الأخرى، وتكون نصف الدورة المسموح بها موجبة أو سلبية.
إنه أبسط نوع من المقومات، حيث يستخدم صمام ثنائي واحد فقط لإعداد الموجة النصفية الموجبة، بينما يظهر التيار النصفي السالب. يتم توجيه الصمام الثنائي بشكل عكسي (يتجه في الاتجاه المعاكس) بسبب الطبيعة النابضة للتيار المستمر، مما يؤدي إلى ارتفاع عامل التموج. وهذا يعني أن مقومات النصف الموجة ليست فعالة وعادة ما تحتاج إلى مرشحات لتقليل عامل التموج.
دائرة توحيد موجة كاملة
كما نعلم إن مقوم دوائر التوحيد يمكنه تحويل جهد متناوب (AC) إلى جهد تيار مستمر نابض (DC) باستخدام كل من نصف دورة جهد التيار المتردد المطبق وعندما يتعين علينا استخدام مقوم الموجة الكاملة يستخدم صمامان ثنائيان يتم إجراء أحدهما خلال دورة نصف دورة مع سلوكيات أخرى خلال الدورة النصفية الأخرى لجهد التيار المتردد المطبق.
مميزات وعيوب دوائر التوحيد
مزايا وعيوب مقوم الموجة الكاملة
كما نعلم إن مقوم دوائر التوحيد يمكنه تحويل جهد متناوب (AC) إلى جهد تيار مستمر نابض (DC) باستخدام كل من نصف دورة جهد التيار المتردد المطبق وعندما يتعين علينا استخدام مقوم الموجة الكاملة يستخدم صمامان ثنائيان يتم إجراء أحدهما خلال دورة نصف دورة مع سلوكيات أخرى خلال الدورة النصفية الأخرى لجهد التيار المتردد المطبق.
المزايا
- تردد التموج هو ضعف تردد الإدخال.
- الكفاءة أعلى.
- خرج طاقة DC الكبير.
- عامل التموج أقل.
- يتطلب وجود دائرة ترشيح بسيطة بسبب انخفاض جهد التموج وارتفاعل التردد العالي في حالة مقوم الموجات الكامل.
- جهد الخرج العالي.
- عامل استخدام المحولات الأعلى.
- يتم استخدام كل نصف من شكل موجة التيار المتردد.
- يعد استخدام تردد التموج أسهل لتحقيق التجانس في النتائج.
العيوب
- أكثر انضغاطاً من المعدل نصف الموجي.
- يتطلب زيادة الثنائيات اثنان لمعدل الضغط المركزي وأربعة لمعدل الجسر.
- تصنيف PIV للديود أعلى.
- تكون ثنائيات PIV ذات الحجم الأعلى أكبر حجمًا وأكثر تكلفة بكثير.
- تكلفة محول الصنبور المركزي عالية.
- ربما يكون صوت همهمة التردد مسموعا بشكل أفضل عندما يتم تكراره مرتين في دائرة الصوت.
- من الصعب تحديد موقع الصنبور المركزي على الملف الثانوي.
- يجب أن يكون خرج التيار المستمر صغيرًا، لأن استخدام كل من الصمام الثنائي يستخدم نصف الجهد الثانوي للمحول.
- في حالة الحاجة إلى تصحيح جهد صغير، يكون دائرة مقوم الموجة الكاملة غير مناسبة.
مزايا وعيوب مقوم نصف الموجة
مزايا مقوم نصف الموجة
- المعدل نصف الموجي هو دائرة بسيطة.
- لها تكلفة منخفضة.
- يمكننا بسهولة استخدامه.
- يمكننا بسهولة البناء.
- هذا المنتج رخيص لأنه يحتوي على عدد قليل من المكونات.
عيوب مقوم نصف الموجة
- معامل استخدام المحولات منخفض.
- إنها تنتج جهد خرج منخفض.
- تنتج مغنطة التيار في المحولات نتيجة لتشبع التيار المستمر ، بالإضافة إلى بعض خسائر التباطؤ وتوليد التوافقيات.
- يعود تخفيض كفاءة التصحيح والطاقة المخرجة إلى أن الطاقة لا يتم توصيلها إلا عبر دورة نصف الجهد المتردد للمدخل.
- نظرًا لارتفاع عامل التموج، يتطلب الأمر تصفية دقيقة لتوفير خرج ثابت للتيار المستمر.
- تسمح هذه الدائرة فقط بنصف دورة لكل موجة موجبة، والنصف الآخر من الدورة يضيع ويؤدي ذلك إلى فقدان الطاقة.
استخدامات مقومات دوائر التوحيد في الاتصالات
تُستخدم المقومات في مجموعة متنوعة من الأجهزة ويمكن تطبيقها لتعديل أنظمة الشبكة حيث يتم تصنيفها بطرق مختلفة تعتمد على عوامل مثل نوع التوريد وتكوين الجسر والمكونات المستخدمة وبشكل عام يمكن تصنيف المقومات إلى نوعين أحادي الطور وثلاثي الطور عند التنقيب في مستوى آخر يمكن فصلها بعد ذلك إلى مقومات نصف موجة وموجة كاملة.
عندما يتعلق الأمر بصناعة الاتصالات، تعتبر المقومات ضرورية لبناء أنظمة الشبكات، وباستخدامها لن تحتاج إلى البدء من الصفر عند الحاجة لإجراء تغييرات، كما تمكن الأنواع المختلفة من المقومات لشركات الاتصالات من تغيير تصميم الأنظمة بسهولة نسبية والتكيف مع احتياجاتهم عند الحاجة.
تتضمن تطبيقات منتجات المقوم شبكة الوصول الثابت وشبكة الوصول اللاسلكي وشبكة النقل وشبكة الاتصالات الخاصة بالمؤسسة حيث يمكن للمقومات توفير طاقة مستقرة وموثوقة للموردين الرئيسيين وتقليل استهلاك الطاقة بكفاءة. لذلك، يتعين على كل شركة اتصالات أن تأخذ في الاعتبار أنواع المقومات المختلفة قبل إنشاء أو تعديل نظامها.