محول التردد

محوّل التردد — تحويل Hz وkHz وMHz وGHz وRPM والمزيد

يُحوِّل محوّل التردد من Toolsiro بين 9 وحدات تردد فوراً — الهرتز والكيلوهرتز والميغاهرتز والغيغاهرتز والتيراهرتز وRPM وRPS والراديان في الثانية وCPM. يتضمن لوحة مرجعية سريعة تغطي الترددات الواقعية الشائعة من طاقة التيار المتردد (50/60 Hz) إلى الواي فاي (2.4 و5 GHz) إلى النغمات الموسيقية (A440).

التردد هو عدد حدوث حدث متكرر لكل وحدة زمن. يظهر في الإلكترونيات والاتصالات والصوتيات والهندسة الميكانيكية والطب والفيزياء. نفس المفهوم الفيزيائي — دورات في الثانية — يُقاس بوحدات مختلفة تماماً حسب المجال.

الهرتز — دورات في الثانية

الهرتز (Hz) هو وحدة SI للتردد، سُمِّي على اسم الفيزيائي الألماني هاينريش رودولف هرتز الذي أثبت أولاً وجود الموجات الكهرومغناطيسية عام 1886. هرتز واحد يعني دورة واحدة في الثانية — تذبذب كامل واحد أو موجة أو دوران أو حدث متكرر يحدث مرة كل ثانية.

نطاق الترددات المصادَفة في مجالات مختلفة هائل. السمع البشري يغطي تقريباً 20 Hz إلى 20,000 Hz (20 kHz). الشبكة الكهربائية في معظم أنحاء العالم تتذبذب عند 50 Hz؛ في أمريكا الشمالية تعمل عند 60 Hz. بث راديو FM يعمل عند 87.5 إلى 108 MHz. الواي فاي يستخدم نطاقَي 2.4 GHz و5 GHz. ترددات الضوء المرئي تمتد من 430 THz (أحمر) إلى 770 THz (بنفسجي).

مقياس البادئة المترية

وحدات التردد تتبع نظام البادئة المترية القياسي لـSI. 1 كيلوهرتز (kHz) = 1,000 Hz. 1 ميغاهرتز (MHz) = 1,000,000 Hz. 1 غيغاهرتز (GHz) = 1,000,000,000 Hz. 1 تيراهرتز (THz) = 10¹² Hz. كل خطوة تمثل عاملاً من 1,000، يمتد على اثني عشر مرتبة من الحجم من Hz إلى THz.

اختيار الوحدة المناسبة لتردد معين يتجنب الأرقام المحرجة. إشارة واي فاي 2.4 GHz تُعبَّر عنها بوضوح أكبر كـ2.4 GHz بدلاً من 2,400,000,000 Hz. هذا المحوِّل يتيح رؤية جميع التمثيلات في وقت واحد.

RPM وRPS — التردد الدوراني

دورة في الدقيقة (RPM) ودورة في الثانية (RPS) تصفان السرعة الدورانية للأنظمة الميكانيكية. محرك السيارة في وضع الخمول يعمل عادةً عند 600 إلى 900 RPM. الإبحار على الطريق السريع قد يكون 2,000 إلى 3,000 RPM. الخط الأحمر (أقصى RPM آمن) لمعظم سيارات الركاب هو 5,500 إلى 7,000 RPM. مثقاب الأسنان يعمل بـ300,000 إلى 500,000 RPM.

تحويل RPM إلى Hz يكشف التردد الفعلي: 3,600 RPM ÷ 60 = 60 Hz. لهذا السبب محركات التيار المتردد المتزامنة في دول 60 Hz كثيراً ما تعمل بـ3,600 RPM — سرعة المحرك مرتبطة مباشرةً بتردد الشبكة. في دول 50 Hz، السرعة المكافئة هي 3,000 RPM.

الراديان في الثانية — التردد الزاوي

التردد الزاوي (راديان في الثانية، rad/s) هو التعبير المفضل لدى الفيزيائيين عن التردد الدوراني. بينما يحسب RPM الدورات الكاملة، يقيس التردد الزاوي الزاوية المجتازة في الثانية بالراديان. نظراً لأن دورة كاملة واحدة تساوي 2π راديان، يتطلب التحويل بين Hz وrad/s الضرب أو القسمة على 2π (تقريباً 6.2832).

يظهر التردد الزاوي في معادلات التذبذب التفاضلية وتحليل دوائر التيار المتردد وأنظمة التحكم ومعالجة الإشارات وميكانيكا الكم. لنظام طاقة 60 Hz: ω = 2π × 60 ≈ 377 rad/s.

التردد في الإلكترونيات والاتصالات

الدوائر الإلكترونية وإتصالات الراديو والأنظمة الرقمية تُعرَّف بترددات تشغيلها. سرعة ساعة المعالج — 3.5 GHz في حاسوب حديث — تمثل 3.5 مليار دورة ساعة في الثانية. ترددات الراديو مقسَّمة إلى نطاقات مُخصَّصة لاستخدامات مختلفة. راديو AM يعمل في نطاق MF عند 300 kHz إلى 3 MHz. راديو FM والبث التلفزيوني يستخدمان نطاق VHF (30 إلى 300 MHz). شبكات الهاتف الخلوي والواي فاي والبلوتوث وGPS يعملان في نطاقي UHF وSHF.

التردد في الطب والأحياء

الأنظمة البيولوجية والطبية تعمل عبر نطاق تردد واسع. قلب الإنسان ينبض 60 إلى 100 مرة في الدقيقة في البالغ الصحي أثناء الراحة — 1 إلى 1.67 Hz. موجات الدماغ (إشارات EEG) تتراوح من 0.5 Hz (موجات دلتا في النوم العميق) إلى أكثر من 100 Hz (موجات غاما أثناء النشاط المعرفي المكثف). التصوير بالموجات فوق الصوتية يستخدم ترددات 2 إلى 18 MHz. أجهزة MRI تستخدم نبضات ترددات الراديو في نطاق MHz.

التردد في الموسيقى والصوتيات

النغمات الموسيقية تُعرَّف بترددداتها. نغمة الضبط القياسية A4 (لا فوق الدو الوسطى) هي 440 Hz — لذا يُسمى الاختصار السريع "A440". كل أوكتاف موسيقي يضاعف التردد: A3 هو 220 Hz، وA4 هو 440 Hz، وA5 هو 880 Hz. أخفض نغمة في البيانو (A0) هي 27.5 Hz؛ وأعلى نغمة (C8) هي 4,186 Hz.

التردد الصوتي والنغمة المُدرَكة مرتبطان ارتباطاً مباشراً، لكن العلاقة لوغاريتمية في الإدراك البشري. الفرق بين 100 Hz و200 Hz يبدو مثل الفرق بين 1,000 Hz و2,000 Hz — كلاهما أوكتاف واحد. هذا الإدراك اللوغاريتمي هو سبب عمل المقاييس الموسيقية والهندسة الصوتية بالأوكتاف والديسيبل بدلاً من الزيادات الخطية في التردد.

أسئلة شائعة

ما الفرق بين Hz وRPM؟ Hz (هرتز) يقيس الدورات الكاملة في الثانية. RPM يقيس الدورات الكاملة في الدقيقة. للتحويل من RPM إلى Hz، اقسم على 60. للتحويل من Hz إلى RPM، اضرب في 60. 3,000 RPM = 50 Hz؛ 3,600 RPM = 60 Hz.

ما التردد الذي يستخدمه الواي فاي؟ الواي فاي القياسي يعمل في نطاق 2.4 GHz (2,400 إلى 2,484 MHz) ونطاق 5 GHz. نطاق 2.4 GHz له نطاق أوسع؛ نطاق 5 GHz له سرعات أعلى لكن نطاق أقصر.

ما تردد الضوء المرئي؟ يمتد الضوء المرئي من 430 THz تقريباً (أحمر، طول موجي ~700 نانومتر) إلى 770 THz (بنفسجي، ~390 نانومتر). تردد الأشعة تحت الحمراء أقل من 430 THz؛ والأشعة فوق البنفسجية أعلى من 770 THz.

ما معنى التردد الزاوي (rad/s) وكيف يرتبط بالهرتز؟ يقيس التردد الزاوي (ω) الدوران بالراديان في الثانية. دورة كاملة = 2π راديان، إذن ω = 2πf. لـ50 Hz: ω = 2π × 50 ≈ 314 rad/s. لـ60 Hz: ω ≈ 377 rad/s.