كيف نحصل على مصدر جهد متغير من منظم الجهد الثابت 7805؟

مقدّمة:

سنتعلّم في هذا المقال طريقة تصميم وحدة تغذية ذات جهد متغير بواسطة منظّم جهد ثابت، كالدارة المتكاملة 7805، حيث أنّ المجموعتين 78xx و 79xx هما مجموعتا منظّمات جهد ذات ثلاث أرجل، مع الأخذ بعين الاعتبار أنّ المجموعة 78xx تعطي جهداً موجباً، وبالتالي يمكنك استخدامها لتصميم وحدة تغذية بجهد +5V (أي تستطيع استخدام الدارة 7805)، بينما تعطي منظمات المجموعة 79xx جهداً سالباً، لذا يمكنك استخدام المنظّم 7905 وتصميم وحدة تغذية بجهد -5V.

شكل الدارة
شكل الدارة (مصدر الصورة: موقع electronicshub)

تعطي المنظّمات 7805 في خرجها جهداً ثابتاً مهما اختلفت قيمة الدخل المطبّقة عليها طالما أنّها أكبر من الحدّ الأدنى المطلوب لعمل المنظّم، ولكن يمكننا استخدامها للحصول على جهد متغيّر، ويتمّ هذا بإضافة مقاومتين مع المنظّم كما سنرى لاحقاً.

وكما نعلم، إنّ الدارة المتكاملة LM317 هي منظّم جهد متغيّر تُستخدم للحصول على جهد ضمن المجال 1.5V-37V، وهذا ما يمكن تحقيقه باستخدام منظّم ذو جهد ثابت، مثل 7805، على الرغم من أنّ مجال جهد الخرج سيكون مختلفاً.

مخطط الدارة:

مخطط الدارة التفصيلي
مخطط الدارة التفصيلي (مصدر الصورة: موقع electronicshub)

العناصر المطلوبة:

– محوّلة خافضة للجهد من 230V إلى 12V.

– دارة مقوم جسري.

– الدارة المتكاملة 7805.

– مكثفة 1000 uF.

– مكثفة 0.22 uF.

– مكثفة 0.1 uF.

مقاومتين 470 Ω.

– مقاومة 100 Ω.

– مقاومة 220 Ω.

– مقاومة 330 Ω.

– لوح تجارب صغير breadboard.

– أسلاك توصيل.

تصميم الدارة:

يُوصَل الملف الأوّليّ للمحوّلة خافضة الجهد مع منفذ التغذية المتناوبة، والملف الثانوي مع المقوم الجسري، ثم يُرشَّح (أو ينعّم) خرج المقوّم بواسطة مكثفة، والتي تُوصَل إلى دارة منظّم الجهد 7805، وتضاف مكثفة 0.22 uF بين الدخل وأرضي منظّم الجهد، ومكثفة أخرى 0.1 uF بين الخرج وأرضي التغذية المتناوبة مع مقاومة بقيمة 470 Ω، ويُوصَل مفتاح دوّار بين مقاومات الخرج ومع المقاومات الآتية: 100-220-330-470.

تحذير:

يرجى الحذر عند توصيل التغذية المتناوبة مع الدارة.

مبدأ العمل:

إنّ مبدأ عمل هذه الدارة بسيط جداً، حيث نرى في الشكل التالي المقاومتين الموصولتين بين الخرج وأرضي المنظّم R1 وبين أرضي المنظّم وأرضي التغذية R2:

مقسم الجهد
مقسم الجهد (مصدر الصورة: موقع electronicshub)

ويكون التيّار المارّ في R2 هو محصّلة التيّار المارّ في R1 وتيّار الاستعداد (standby current) (تيار تستهلكه الدارة المتكاملة في وضع الراحة resting، أي عندما لا يوجد عليها حمل لكنّها في حالة استعداد للعمل) للمنظّم 7805، حيث يمكن حساب قيمة هذه المقاومة بناءً على متطلّبات جهد الخرج، وبالتالي يُعطَى جهد الخرج بالعلاقة:

VOUT = VREG + R2 * (VREG/R1 + IS)

حيث أنّ:

VREG = 5V (للمنظم 7805)

IS≈2.5mA تيّار استعداد المنظّم 7805 (Standby current)

أي يمكنك الحصول على أي جهد ضمن المجال 5V-12V مستخدماً المنظّم 7805 مع تغذية كهربائية بجهد 12V، كما هو موضّح في الصور الآتية:

(مصدر الصورة: موقع electronicshub) الجهد ضمن المجال 5V-12V
الجهد ضمن المجال 5V-12V(مصدر الصورة: موقع electronicshub)
الجهد ضمن المجال 5V-12V(مصدر الصورة: موقع electronicshub)
الجهد ضمن المجال 5V-12V(مصدر الصورة: موقع electronicshub)

حساب قيمة المقاومة للجهود المختلفة:

بفرض أنّ قيمة R1 مساوية إلى 470 Ω، فهذا يؤمّن تيّار بقيمة 10.6 mA (باعتبار أنّ V=5V وV=RI)، وبما أنّ لدينا تيّار استعداد بين المفتاح الدوّار وأرضي التغذية بقيمة لا تتجاوز 2.5 mA، فيكون التيّار الكليّ المتاح 13.1 mA، وبفرض أننا نحتاج إلى جهد 12V باستخدام هذه الدارة، وحيث أنّ المنظّم يؤمّن بشكل طبيعيّ الحد الأدنى من الجهد المطلوب، أي 5V، فسنحتاج إلى تحديد قيمة المقاومة R2 المطلوبة للحصول على 7V المتبقية، ويتمّ ذلك كما يأتي:

V = 7V

I =13.1 mA

V =I*R

R = 543 Ω

وهكذا تكون قيمة المقاومة الموصولة مع المقاومة 470 Ω للحصول على الجهد المطلوب هي 543 Ω، ولكن يصعب إيجاد مقاومة بقيمة كهذه في الأسواق، لذلك يمكن استخدام مقاومة ذات قيمة مقاربة لها، مثل 560 Ω، وتتغيّر قيمتها في حال أردنا الحصول على جهد 6V، مثلاً:

V =6V

I = 10.6 mA

R = 6V/10.6mA

R =566 Ω

ولكن لدينا المقاومة R1=470 Ω ضمن الدارة، فتكون قيمة المقاومة المطلوبة 100 Ω كأقصى حدّ (566-470=96)، وتُحسَب بقيّة القيم بنفس الطريقة، كما يمكن استخدام مقاومة متغيّرة للحصول على جهد متغيّر بغضّ النظر عن القيم المحسوبة أعلاه.

ملاحظة هامة:

إنّ الجهد المطبَّق على الحمل أثناء الانتقال بين المقاومات هو 12V، لذا يفضّل فصل الحمل خلال تحريك المفتاح (أو يمكن وضع مفتاح مع مصدر التغذية ليسمح لنا بفصل أو تشغيل الدارة ككل).


المصدر: هنا

ترجمة: آلاء خالد محمد آغا, مراجعة: علي العلي, تدقيق لغوي: سلام أحمد, تصميم: علي العلي, تحرير: قحطان غانم.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *