سیگنالهای DC , AC

AC به معنی جریان متناوب و DC  به معنی جریان مستقیم می باشد . این دو مولفه گاهی به سیگنالهای الکتریکی ( مثلاً ولتاژ ) هم که جریان نیستند اطلاق می شود . بنابراین سیگنالهای الکتریکی جریان یا ولتاژی هستند که منتقل کننده اطلاعات ( که معمولا ولتاژ میباشد ) هستند .

 

سیگنالهای متناوب در یک مسیر منتشر میشوند و سپس تغییر مسیر می دهند و این عمل دائماً تکرار می شود . یعنی ابتدا یک سیکل مثبت و بعد یک سیکل منفی و به همین ترتیب تکرار می شوند . یک ولتاژ  متناوب  دائماً بین مثبت و منفی تغییر میکند و بصورت موجی تکرار میشود .

به هر تغییرات بین مثبت و منفی ، یک سیکل گفته می شود و واحد آن هرتز می باشد . در ایران وسائل الکتریکی با فرکانس 50 هرتز کار می کنند . شکل بالا شکل موج یک منبع تغذیه متناوب است که به آن موج سینوسی اطلاق می شود و به شکل پائین از آنجا که مستقیماً بین مثبت و منفی تغییر می کند ، شکل موج مثلثی اطلاق می شود . سیگنالهای متناوب برای راه اندازی وسائلی از قبیل لامپ ها و گرم کننده ها بکار می روند ولی اکثر مدارهای الکتریکی برای کار نیاز به یک ولتاژ مستقیم دارند که در زیر به آن اشاره شده است .

 

جریان مستقیم همیشه در یک مسیر جاری می شود ( همیشه مثبت و یا همیشه منفی است ) ولی ممکن است میزان آن کاهش یا افزایش پیدا کند . باتری ها و رگولاتورها ولتاژ مستقیم می دهند و این ولتاژ برای مدارهای الکترونیکی مناسب است . اکثر منابع تغذیه شامل یک تبدیل کننده ترانسفورماتوری هستند که جریان اصلی غیر مستقیم را به یک جریان غیر مستقیم کم و بی خطر تبدیل می کنند .

سپس این جریان کم و بی خطر توسط مدارات یکسو کننده جریان از غیر مستقیم به مستقیم تبدیل می شود . البته این ولتاژ مستقیم یک ولتاژ متغییر می باشد و برای مدارهای الکترونیکی مناسب نیست و لذا برای صاف کردن سطح ولتاژ مستقیم از یک خازن استفاده می شود تا ولتاژ مستقیم برای مدارات الکترونیکی حساس قابل استفاده شود .

 

در شکل مقابل بالا شکل موج یک ولتاژ مستقیم ثابت و یکنواخت که از طریق باتری تامین میشود نشانداده شده است . شکل وسط یک ولتاژ مستقیم با صاف کننده سطح ولتاژ ( خازن )  است که مناسب بعضی از مدارهای الکترونیکی می باشد .و شکل پائین یک ولتاژ مستقیم بدون استفاده از خازن را نشان می دهد

همانطور که بیان شد ، سیگنالهای الکتریکی ولتاژ یا جریانی هستند که انتقال دهنده اطلاعات که معمولا ولتاژ است ، هستند . در نمودار مقابل مشخصات مختلفی از سیگنال الکتریکی نشان داده شده است . یکی از این مشخصات فرکانس است که به تعداد سیکل ها در ثانیه اطلاق می شود . Amplitude  ماکزیمم ولتاژی است که سیگنال دارد و Peak voltage  نام دیگری برای Amplitude  است .

  پیک تو پیک ( Peak-peak voltage ) دو برابر مقدار پیک ولتاژ می باشد .  دوره تناوب ( Time period )  زمانی است که برای طی شدن یک سیکل کامل نیاز است . این زمان بر حسب ثانیه اندازهگیری می شود و در زمانهای خیلی کوتاه از واحد های میکروثانیه هم استفاده می شود .

 

فرکانس ( Frequency   ) به تعداد سیکل ها در هر ثانیه اطلاق می شود و واحد آن هرتز است . در اندازه گیری فرکانس های بالا از واحد های کیلوهرتز و مگاهرتز نیز استفاده می شود .

 

در ایران فرکانس شبکه برق 50 هرتز است بنابراین دوره تناوب برابر است با 20 میکروثانیه .

1/50 = 0.02s = 20ms.

 

هر کیلو هرتز برابر با هزار هرتز و هر مگاهرتز برابر را یک میلیون هرتز است .

1kHz = 1000Hz    و   1MHz = 1000000Hz

در ولتاژ غیر مستقیم ، ولتاژ از صفر شروع و به پیک مثبت می رسد و دوباره به صفر رسیده و سپس به پیک منفی می رسد و لذا در بیشتر اوقات ، ولتاژ از مقدار پیک ولتاژ کمتر است . لذا از یک مقدار موثر استفاده می کنیم که همان RMS  است.

مقدار ولتاژ RMS برابر است با 0.7 ولتاژ پیک

VRMS = 0.7 × Vpeak   and   Vpeak = 1.4 × VRMS

ارزش یا معیار RMS  یک ارزش موثر ولتاژ یا جریان متغییر می باشد ، بدین معنی که این ولتاژ تاثیر اصلیش در مدار معادل آن مقدار است . بعنوان مثال یک لامپ که به ولتاژ 6 ولت RMS  متصل شده ، همان مقدار روشنائی را دارد که اگر به یک ولتاژ 6 ولت مستقیم متصل می شد .به هر حال نور لامپی که با ولتاژ 6 ولت RMS  روشن شود ، کمتر است از نور لامپی که با 6 ولت مستقیم روشن شود . چون ولتاژ موثر 6 ولت غیر مستقیم برابر است با 2/4 ولت یعنی برابر با 2/4 ولت مستقیم نور می دهد .

 

بحث ولتاژ مؤثر این فکر را بوجود می اورد که مقدار RMS  نوع دیگری از میانگین است ولی بخاطر داشته باشید که این مقدار قطعاً میانگین نیست . در واقع ولتاژ یا جریان میانگین غیر مستقیم ، صفر خواهد بود . چون بخش های مثبت و منفی سیگنال هم را خنثی می کنند و وقتی میانگین می گیریم ، میانگین براببر با صفر خواهد بود . بنابراین ولتاژ RMS  قطعاً یک ولتاژ میانگین نیست .

اینک این سوال پیش می اید که یک ولتمتر AC  چه مقداری را نشان می دهد ، مقدار مؤثر یا مقدار پیک ولتاژ ؟

پاسخ این است که ولتمترهای AC  مقدار موثر ولتاژ یا جریان را نشان می دهند در ولتاژهای مستقیم هم مقدار مؤثر DC نشانداده می شود .

 

سؤال دیگری که مطرح است این است که بطور مثال  ۶ ولت مستقیم دقیقاً چه معنائی دارد ، مقدار مؤثر یا مقدار پیک ولتاژ معنی دارد ؟

در این موارد اگر منظور پیک ولتاژ باشد معمولاً قید می شود و در غیر اینصورت منظور مقدار مؤثر خواهد بود . برای مثال وقتی می گوئیم 6 ولت AC  به معنی 6 ولت مؤثر است که پیک ولتاژ آن 8/6 ولت است .

در ایران ولتاژ 220 ولت برای مصارف عمده الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد ، این به معنی 220 ولت موثر بوده  و پیک آن حدود 320 ولت است .