في عالم الالكترونيات يمكننا القول ان المقاومات المتغيرة Potentiometer او مجزئ الجهد وتسمى احيانا مقياس الجهد الانزلاقي والتي هي نوع من انواع المقاومات الكهربائية واحدة من العناصر الالكترونية المهمة جدًا في عملية التحكم والسيطرة على أداء الاجهزة الالكترونية فهي لها انواع متعددة وخصائص متعددة وتستخدم في الكثير من التطبيقات , مبدأ عملها تجزئها الجهد الكهربائي الداخل ليتمكن المتسخدم من التحكم في الجهد يدويًا او تلقائيا وتستخدم المقاومات المتغيرة في الراديو والتلفاز مثلا في التحكم في مستوى الصورة والصوت فعندما نزيد قيمة المقاومة سوف ينخفض الصوت والعكس صحيح وتستخدم للتحكم في شدة الانارة وسرعة المحركات الكهربائية وضبط التضخيم ايضا تستخدم بشكل كبير في الألعاب الترفيهية في عصا التحكم التي تسمى joystick اذا ان استخداماتها كثيرة ومتعددة للتحكم في تدفق الجهد والتيار في الدوائر الالكترونية. سوف ندرس في هذا الدرس التركيب الداخلي لهذه المقاومة وسوف نتطرق الى دراسة تطبيقات بسيطة باستخدام المقاومة المتغيرة.
مبدأ العمل
المقاومة المتغيرة هي عبارة عن مقاومتين متصلات على التوالي بحيث يمكن تجزئة الجهد بينهما وهذه بالعادة نسميها دائرة مجزء الجهد وذلك بهدف التحكم في مقدار الجهد الخارج والصورة التالية توضح آلية عمل المقاومة المتغيرة مع مصدر جهد خارجي VS:
اضافة الى ذلك يمكن حساب قيمة الجهد الكهربائي عبر المقاومة المتغيرة RL باستخدام العلاقة التالية , ولكن بشكل عام من النادر استخدام هذه العلاقات في المقاومات المتغيرة لانها جميع القيمة تكون مرفقة على المقاومة الكهربائية.
وبشكل عام اذا كانت قيمة RL والتي تمثل Load Resistance كبيرة بالمقارنة مع المقاومات R1 و R2، في هذه الحالة يمكننا حساب الجهد الخارج تقريبًا من المعادلة التالية:
هذا ببساطة مبدأ عمل المقاومة الكهربائية المتغيرة لتجزئة الجهد الكهربائي الخارج , ولكن ماذا عن التيار؟ في الحقيقة يختلف الأمر في دائرة مجزء التيار فاذا اردنا التحكم في التيار الاختيار العلمي الصحيح هو استخدام الريوستات Rheostat وهذه القطعة سوف ندرسها في درس مستقل. الآن نهتم في تجزئة الجهد والشكل التالي يوضح التركيب الداخلي لمقاومة متغيرة بسيطة وكما تشاهد تحتوي على مقاومتين R1 و R2 ومخرج ومنزلق ليترحك مع او عكس عقارب الساعة لا نريد الخوض في التفاصيل الميكانيكية لتصنيعها فيهمنا استخدامها وخصائصها وكيف نتعمل مع القطع والعناصر الالكترونية.
رموز المقاومات المتغيرة
تختلف اشكال رموز المقاومات الكهربائية في الدوائر الالكترونية وبالتأكيد ليست جميعها تدل على نفس الوظيفة فكل منها لها معنى خاص بها على سبيل المثال الصورة الاولى من اليمين هي مقاومة متغيرة لتجزئة التيار (الريوستات Rheostat) بالطبع لها تفاصيل مختلفة على المقاومة المتغيرة لتجزئة الجهد Potentiometer اما المقاومة في المنتصف هي (المقاومة المعدة مسبقاً Presets) وعادة تستخدم في التحكم في التطبيقات التي تحتاج الى تحكم بالجهد وضبط التيار ويتم التحكم فيها باستخدام مفك. لا تقلق من كثرة التفاصيل سوف ندرس جميع هذه التفاصيل في موقعنا الالكتروني , وهذه صور رموز المقاومات المتغيرة:
خصائص المقاومات المتغيرة
- سهل التحكم في قيمة المقاومة باستخدام مفتاح معايرة يمكن تحريكها لليمين او اليسار بشكل دائري او بشكل افقي ويتوفر انواع يمكن ضبطها بواسطة مفك عادة تستخدم للضبط المعياري الدقيق.
- سهولة استخدام المقاومات المتغيرة فهي لا تحتاج خبرة في معرفة طريقة تركيبها.
- امكانية الحصول على قيم جهود وتيارات مختلفة في سهولة لذلك هي مفيدة في الدوائرة الكهربائية التي بحاجة الى قيم مختلفة.
- من السهل استبدالها ورخيصة الثمن.
- توافرها في الأسواق بكثرة بقيم واشكال مختلفة.
- بعض المقاومات المتغيرة يمكن التحكم بنفس الوقت في أكثر من دارة الكترونية او وظيفة , مثلا يمكن التحكم في مقاومة دائرة A ودائرة B بنفس الوقت , بحيث يمكننا رفع مقاومة الدائرة A و B بنفس الوقت او رفع مقاومة دائرة A وتقليل مقاومة دائرة B ولكن هذا يجب ان تدعمه المقاومة التي تستخدمها تجنبًا لتلفها.
- التركيب الداخلي لها سهل ويمكن فحصها بسهولة باستخدام الافوميتر او الفولتميتر.
- التطبيقات الكثيرة لها فهي قطعة اساسية يستخدمها المبتدئين والمحترفين.
انواع المقاومات المتغيرة
نظرًا لكثرة تطبيقاتها يوجد لها العديد من الانواع والاشكال فمن الممكن ان تجدها مربعة الشكل او اسطوانية او انزلاقية بشكل افقي ويرجع ذلك تبعًا لطريقة الاستخدام. والصور التالية توضح بعض انواع المقاومات المتغيرة:
1 – مقاومات متغيرة ذات تحكم يدوي , يوجد منها العديد من الاشكال والقيم المختلفة مثلا 10 كيلو اوم او 50 كيلو اوم وغيرها وهذا النوع كثير الاستخدام في الاجهزة الالكترونية وهي رخيصة الثمن وهي تمتاز بوجود مقبض سهل الامساك لتستطيع تغير القيمة بدون اي أدوات. ويمكن توصيلها في اسلاك كهربائية او تثبيتها مباشرة على الدوائر الالكترونية او لوحة التجارب Bread Booard بشكل عام هذا النوع من المقاومات كثير الانتشار للهواة لكثرة تطبيقاته في عملية تجزئة الجهد الكهربائي.
2 – مقاومة متغيرة بمركزين , هذا النوع من المقاومات تستطيع التحكم في اكثر من تطبيق مختلف في نفس الوقت دون ان يسبب تلف المقاومة , في حين ان تركيب اكثر من تطبيق او دائرة على مقاومة عادية يعرضها للخطر وسوف تتعطل الدائرتين. هذا النوع ممتاز للتحكم في اكثر من دائرة وتسمى Concentric potentiometer وهو شائع الاستخدام في دوائر القدرة.
3 – مقاومة متغير بمعايرة المفك , هذه المقاومات غالبًا تكون داخل الدائرة الالكترونية ويتم التحكم في قيمتها باستخدام مفك بعض الأنواع يكون لها ضبط معياري مصنعي ولكن يمكن ضبط المقاومة بشكل يدوي , تستخد هذه المقاومات في الكثير من التطبيقات الهندسية مثل اجهزة مولدات الاشارات الكهربائية واجهز البث والاستقبال الاذاعي والكثير من الدوائر الالكترونية , ميزة هذه المقاومات انها صغيرة وتتحمل درجات الحرارة وقيم كبيرة من المقاومات.
4 – مقاومة متغيرة مزدوجة الوظائف , هذه المقاومة تستخدم في التحكم في مستوى الصوت في اجهزة الراديو وغيرها من التطبيقات بحيث تعمل عمل ON-OFF وتتحكم في مستوى الصوت اي تغير المقاومة لخرج السماعة او مراحل تضخيم الصوت. من الفوائد الشائعة لهذا النوع من المقاومات هو انها توفر على المستخدم استخدام مفاتيح التشغيل فهي بحد ذاتها تقوم بتشغيل الجهاز الالكتروني والتحكم في خرج المقاومة في نفس الوقت ويمكنها ايضا اخراج عدة جهد متغيرة.
5 – مقاومة متغيرة بعدة محاور , هذه المقاومة عبارة عن عدة مقاومات مثل الصورة ادناه وهي تتكون من مقاومتين موصولتين بمفتاح للتحكم تستطيع العمل مع بعضهما البعض , تشتخدم كثيرًا في الالعاب وتسمى عصا التحكم joystick ويمكن ان تكون مزودة بثلاثة مقاومات (اي 3 محاور) والعديد من ازرار التشغيل , هذه المقاومة ادت الى انتشار العاب الفيديو بصورة قوية لانها تجعل التحكم اكثر سهولة فهي تتيح للمستخدم التحكم في عدة امور وخصائص في نفس الوقت بنفس الحركة , لا تستخدم فقط في العاب الفيديو من استخداماتها الشائعة في معدات الآليات الكبيرة مثل الرافعات الكهربائية فهي مصممة للتحكم باستخدام عصا التحكم.
6 – مقاومة متغير عامودية او فقية الحركة , تختلف هذه المقاومة عن المقاومات اعلاه في شكلها فهي تتحرك بشكل افقي نزولًا وصعودًا بدلا من الحركة الدورانية نراها كثيرًا في اجهزة الصوت لانه في العادة جهاز الصوت له عدة خصائص فيما يتعلق بالصوت الخارج من السماعات بحيث نستطيع ضبط ومعايرة الضجيج وخصائص الصوت المختلفة التي يستخدمها العاملين في الهندسة الصوتية.
7 – مقاومة متعددة المقاومات الخارجية , هذا النوع الأكثر تعقيدًا في انوع المقاومات المتغيرة لانها تستطيع اخراج جهود مختلفة عند نفس تموضع دوار المقاومة , الشكل التالي يبين مقاومة تستطيع اخراج 4 قيم مقاومات مختلفة عند نفس زاوية الدوار , ويجب ان تعلم ان بعض انواع المقاومات تستطيع الحركة بزاوية 180 والبعض 360 في حين ان بعض المقاومات شديدة الدقة تستطيع الدوران عدة دورات قد تصل الى 10 وأكثر حسب الاستخدام.
في الصورة ادناه نستطيع الحصول على جهود متغيرة مثلا 10 – 20 -30 – 40 كيلوم أوم عند دوار المحور عند الزاوية 60 على سبيل المثال , فهذه مقاومة متعددة لها تطبيقاتها الهندسية الخاصة.
ليست فقط هذه الانواع بل يوجد المزيد ولكن هذه الانواع الاكثير شيوعا , بشكل عام يكننا القول ان جميع المقاومات اعلاه رخيصة الثمن ولاتكلف الكثير في بناء الدوائر الالكترونية. ويجب ان تعلم ان بعض انواع المقاومات الكهربائية المتغيرة لها تأثير خطي مع محور الدورار , ونقصد ان تموضع الدوار يمكن ان يكون خطي مع قيمة المقاومة او يمكن ان يكون لوغاريتمي في بعض الانواع الاخرى.
