الموجات الجيبية هي موجات تتغير قيمتها بإستمرار خلال الزمن وهي تتناوب بين قيمتين بصفة دائمة، تارة موجبة وتارة سالبة، وهي عبارة عن تيار متناوب مثلها مثل الموجات المربعية والموجات المثلثية.
الموجودة الجيبية شائعة الإستعمال وبالتالي فهي موجودة في كل مكان وتصادفنا دائما في حياتنا اليومية، فعلى سبيل المثال هي تستخدم في الكهرباء المنزلية وهي ما يجعل مصباح غرفتك يضيئ.
في أغلب دول العالم تكون قيمة تردد التيار المتناوب في المنازل 50 هيرتز، مما يعني أن هذا التيار يتناوب (يغير قيمته من السالب إلى الموجب ومن الموجب إلى السالب) 50 مرة في الثانية الواحدة، بينما تتراوح شدة الفولطية الفعالة بين 220 فولت و240 فولت مما يعني أن القيمة الأعظمية للفولتية ستتراوح هي الأخرى بين 311 فولت و340 فولت (القيمة الأعظمية = القيمة الفعالة * 1.414)
سنتعرف من خلال هذه المقالة على طريقة صنع دائرة بسيطة (في الحقيقة أعتقد أنها هي أبسط دائرة موجودة) تعتمد في عملها على المؤقت 555 من أجل توليد موجات جيبية من أجل تطبيقات مختلفة.
العناصر التي نحتاجها:
- مؤقت 555. رابط الشراء من aliexpress --> اضغط هنا
- مقاومة 2.2 كيلوأوم. رابط الشراء من aliexpress --> اضغط هنا
- مكثفة 100 نانوفاراد. رابط الشراء من aliexpress --> اضغط هنا
- مكثفة 10 نانوفاراد. رابط الشراء من aliexpress --> اضغط هنا
- مكثفة 10 ميكروفاراد. رابط الشراء من aliexpress --> اضغط هنا
- ملف (وشيعة) 470 ميكروهنري. رابط الشراء من aliexpress --> اضغط هنا
كما رأينا فإن العناصر اللازمة من أجل إنشاء هذه الدائرة قليلة ويمكن الحصول عليها بكل سهولة من أي محل للقطع الإلكترونية كما أنه بخسة الثمن، مما يجعل هذا المشروع البسيط غير مكلف ومناسب لهواة التجارب والدوائر الإلكترونية.
دائرة توليد الموجات الجيبية بواسطة المؤقت 555:
هذا هو مخطط الدائرة التي سنستعملها من أجل توليد موجات جيبية:
وهذا هو مخطط الدائرة على لوح التجارب (breadboard):
مبدأ عمل الدائرة:
سنستعمل بطارية 4.5 فولت (يعمل المؤقت 555 بفولطية بين 4.5 و16 فولت) من أجل تغذية المؤقت، حيث سنصل مصدر الجهد مع الطرفين 4 و8 بينما الطرف 1 نصله مع الأرضي (القطب السالب للبطارية).
المؤقت 555 في هذه الدائرة يعمل كمذبذب عديم الإستقرار، يقوم المذبذب عديم الإستقرار بتوليد موجات مربعية تكون تارة HIGH وتارة أخرى LOW.
في هذه الدائرة تتكون شبكة المقاومة والمكثف (RC network) من مقاومة قيمتها 2.2 كيلوأوم ومكثفة ذات سعة 10 نانوفاراد، بعملية حسابية بسيطة نجد أن تردد التيار الناتج يكون تقريبا 7.2 كيلوهرتز. يتم حساب التردد وفق العلاقة التالية f = 1/(2*3.14*R*C) يمكنك الآن حساب التردد والتأكد من قيمته بنفسك.
ولكن هذا التردد الذي حصلنا عليه خاص بالموجة المربعية ونحن نرغب في الحصول على موجة جيبية، فكيف نقوم بتحويله حتى نحصل على مرادنا؟ يكمن الجواب في إستعمال دائرة رنان ملف ومكثف (LC Circuit) عند المخرج أين يتم توليد موجات مربعية، بوجود دائرة الرنين هذه يتم تحويل الإشارة إلى إشارة جيبية وهذا ما نبحث عنه، ولكن من أجل أن تكون النتيجة مرضية يجب أن نختار قيم المكثفة والملف بعناية وإلا فلن تعمل الدائرة.
الغرض من دائرة الرنين هذه أنه عند تردد معين وبقيمة عناصر محسوبة بدقة تقوم الخرج بالرنين، من وجهة نظر رياضياتية فإن الموجات الجيبية هي الصورة المثالية للرنين.
حسنا، وكما نعلم فإن تردد الإشارة المربعية التي يولدها المؤقت 555 هنا هي 7.2 كيلوهيرتز، لذا وجب علينا هنا إنشاء دائرة رنان محث ومكثف تقوم بالرنين عند هذا التردد لتقوم بتحويل الموجة المربعة إلى موجة جيبية، كل ما علينا فعله الآن هو حساب قيمة المكثفة والملف بواسطة العلاقة التالية 1/2π√LC، وسنجد هنا أن قيمة الملف التي نحتاجها هي 470 ميكروهنري وقيمة المكثفة هي 10 ميكروفاراد.
هذا كل شيئ بخصوص عمل هذه الدائرة، وكما رأينا فإنها بسيطة في مبدأ عملها لكنها تتطلب بعض الحسابات الرياضية، ونحتاج من إجراء هذه الحسابات إلى معادلتين إثنتين دعونا نتذكرهما مجددا:
يمكنك بالطبع القيام بتعديلات على هذه الدائرة حيث تستطيع مثلا تغيير قيمة التردد ولكن إنتبه، يجب أن تكون قيمة العناصر محسوبة بدقة، فهذه الدائرة رغم بساطتها إلا أنها تتطلب التعامل مع بعض الرياضيات.
إرسال تعليق