كانت الساعة تشير إلى الرابعة عصرا من يوم الأربعاء، وهو وقت حصة مختبر الإلكترونيات، آآآآه !! ياللتوقيت السيء…

هكذا بدأت الخريجة تحدث نفسها، وقالت: في كل مرة أتمنى أن يتم تغيير موعد المختبر، فهذا الموعد مزعج للغاية فهو نهاية الأسبوع ونهاية اليوم

ياللفظاظة..لكن عزائي الوحيد أنها سنتي الأخيرة  في الجامعةـ فصبر جميل والله المستعان على هذه الحصة الغليظة

حملت خريجتنا أمتعتها، وارتدت معطفها الصوفي الأخضر الذي جهزته لها الوالدة خصيصا لهذا التوقيت من السنة الذي بدأ فيه الزمهرير متقدما كغير عادته. ودَعت والدتها قائلة: أمي أنا ذاهبة لمختبر الغلاظة..أقصد الإلكترونيات …هل تريدين شيئا قبل أن أذهب؟

ردت الأم: بالتوفيق يا بنيتي…لاتتأخري

فتحت خريجتنا الباب، وبدأ صوت صريره المزعج ..تيييك..فهذه هي ضريبة فصل الشتاء، كل شيء يحتاج لتزييت. ثم خرجت وضغطت زر المصعد، وماهي ثوان إلا وقد وصل..أمسكت قبضة الباب الرمادية اللون وكانت باردة للغاية وفتحت الباب، وفوجئت بوجود فتاة صغيرة داخل المصعد..فابتسمت في وجهها وأغلقت الباب وضغطت زر الطابق الأرضي.

بدأت الطفلة الصغيرة تنظر إليها بتمعن وخاصة أنها كانت تمسك بكراستها الإلكترونية..وعليها العنوان البراق…الترانزستور

ضحكت الفتاة الصغيرة وهنا استغربت الخريجة!! وقالت لها: مابالك يا صغيرتي؟ ما المضحك في الأمر؟

ردت الطفلة: كنت في زيارة لمنزل جدتي بالأمس، وحصلت لنا قصة مخيفة في هذا المصعد، وتمكنا من حلها بفضل الله ثم بسبب العم ترانزستور…فتبسمت الخريجة ضاحكة: ها؟ ترانزستور؟ ومن أين لك ياعزيزتي بمعرفته؟ حدثيني عنه..

فقالت الطفلة: عليك بالرجوع إلى مدونة وسيم، فلقد كتب عني وعن جدتي قصة تشرح الترانزستور..لكنه تناول جانبا واحدا فقط وهو الترانزستور كمفتاح، فهل له تطبيقات أخرى؟

ردت عليها: بالتأكيد نعم..واليوم في المختبر سأتعلم عن تطبيق المكبر..ولعلي ألتقي بك مرة أخرى يا عزيزتي كي أشرحه لك..

ردت الطفلة: لا تخافي، فوسيم لن يفوت فرصة لذلك، ولن ألتقي بك حتى يكون قد كتب في مدونته عن الترانزستور كمكبر

وما انتهت الطفلة حتى وصل المصعد للطابق الأرضي، وفتحت الخريجة الباب ووضعت يدها على رأس الطفلة وقالت لها، مع السلامة..أراك في مدونة وسيم.

هلا لازلتم تذكرون الجدة وحفيدتها وقصة المصعد؟

لمن لم يقرأ تلك التدوينة فعليه قراءتها قبل أن ننتقل للجزء الثاني في الحديث عن العم ترانزستور.

سبق وأن عرفنا أن للترانزستور عدة استخدامات:

1. دوائر المذبذبات

2. مفتاح إلكتروني

3. التكبير

وسنناقش اليوم موضوع استخدام الترانزستور كمكبر.

دعوني أتحدث عن مغامراتي مع الترانزستور منذ الصغر، حيث كنت في بداياتي كهاو للإلكترونيات أتعامل مع الدارات دون معرفة تفاصيلها الدقيقة، ودون الإلمام الكامل بماتعنيه كل قطعة وسبب وجودها في الدارة، فكان كل اهتمامي آنذاك هو أن تعمل الدارة بإصدار صوت أو ومضة ثنائي مشع للضوء. كنت أقرأ عن شرح للعناصر الإلكترونية في الكتب التي وقعت تحت يدي، لكنها كانت تغص بشروحات ومعادلات لم تجب فضولي، ولم أتمكن من معرفة السر الحقيقي وراء الترانزستور مثلا وكيفية عمله الحقيقي أو طريقة اختباره أو أساسيات تطبيقاته. وهاقد مرت الأيام، والحمد لله تمكنت من زيادة علمي في هذا المجال واليوم سأحاول أن أذكر نفسي بكل تلك التساؤلات التي كانت تدور في ذهني وسأعرض الإجابة عنها. تساؤلات هي بسيطة للغاية لكنك لن تجد إجابة شافية في الكتب الأكاديمية أو الكتب المتوفرة في الأسواق، إجابات لأسئلة سترادوك كثيرا في بدايات معرفتك لهواية الإلكترونيات.

1. كنت أتساءل: كيف يتم تكبير التيار في الترانزستور في دوائر التكبير؟ من أين يأتي بقدرته هذه، فهل هو كبطارية مثلا ويمكن أن تنضب بعد فترة وينتهي عمر الترانزستور؟ كيف يمكن له تكبير الإلكترونات القادمة إلى قاعدته؟ وهل هو من سيعمل على إمدادها بالطاقة؟ هل هو إذا منبع للطاقة يكمن أن ينضب بعد فترة من استخدامه ؟

2. هل يمكن تكبير أي إشارة دخل بواسطة الترانزستور؟ فهل يمكن تكبير إشارة تيار مستمر؟ أم متردد؟ وماهي قيمتها القصوى؟الدنيا؟ هل هناك حدود؟

3. لماذا أجد أرقاما معينة للترانزستور في الدارات؟ هل وضعت بشكل دقيق؟ وهل تعني شيئا أصلا؟ وهل يمكنني استبدالها بأخرى؟

4. كنت حين ذهابي لمحلات شراء القطع الإلكترونية أنزعج كثيرا إذا قال لي البائع عفوا وسيم..هذا الترانزستور غير موجود… لكنه كان يقدم المساعدة من خلال كتاب المكافئات أو العناصر التي يمكن استخدامها بدل الترانزستور الذي أطلبه. فكيف يتم اختيار ذلك البديل؟

هذا كان مجمل ما كنت أعانيه كمبتدئ في هذا المجال. إلا أنه حان وقت نفض الغبار عن تلك الأفكار وحان وقت نشر العلم ، ونشر الجزء البسيط الذي تعلمته بفضل الله. فأتمنى أن أوفق في طرح ما تعلمته خلال السنوات العشر الماضية.

كم مرة شاهدتم دارة كالتي في الصورة أدناه:

حسنا: ماهو دور الترانزستور TR1 ؟

تخيلوا معي أننا نعيش في منزل معين ولدينا خزانان من الماء، الأول خزان علوي في سطح المنزل والأخر في قاع المنزل. ولنفترض جدلا أن الخزان العلوي فارغ تقريبا من الماء، وأننا أردنا أن نستخدم ذلك الخزان للحصول على الماء، فكيف يمكنني أن أستغل الماء الموجود في الخزان السفلي وأقوم بدفعه للخزان العلوي بحيث أتمكن من الاستفادة منه واستخدامه في المنزل؟هنا يأتي دور مضخة الماء التي يجب أن تكون في أسفل المنزل ومتصلة بالخزان السفلي. ألسنا نقوم بتشغيل المضخة في كل مرة نحتاج إلى ماء كي نملأ به الخزان العلوي؟

إذا المضخة هي اللاعب الرئيسي في هذه الحيلة، فهي بمثابة العقل المدبر الذي سيعمل على تحويل طاقة المصدر” الخزان السفلي” وإجبارها على التحرك للحمل ” الخزان العلوي” كي نستفيد منها.

بنفس الطريقة يعمل الترانزستور كمكبر، فهو كالمضخة التي ستقوم بالاستفادة من جهد وتيار المصدر “بطارية مثلا” بحيث تضيف طاقة  للإشارة الضعيفة التي دخلت إلى قاعدة الترانزستور لتكبيرها. فالأمر بشكل تجريدي، لدينا إشارة ضعيفة جدا  “كالماء القليل الموجود في الخزان العلوي في المنزل”، ونريد إرسال تلك الإشارة الضعيفة للحمل أو الخرج “مجمع الترانزستور” مكبرة بحيث نستغل وجود بطارية أو مصدر خارجي للتيار “مثل الخزان السفلي” وبذلك نكون قد حللنا مشكلة الإشارة الضعيفة وقمنا بتكبيرها بالشكل المطلوب.ونلاحظ أن كمية التكبير تعتمد أساسا على قدرة الترانزستور” المضخة” وعلى نوعية الإشارة وشكلها وحجمها، وأيضا على قدرة المصدر “البطارية” .

حتى هذه النقطة نكون قد عرفنا أن الترانزستور هو عنصر له القدرة على التحكم  أو استغلال مصدر معين – كالبطارية مثلا- لتكبير إشارة ما داخلة إلى قاعدته، فلذلك هو ليس مولد للطاقة بذاته بل هو مجرد عنصر له القدرة على إضافة طاقة خارجية على إشارة ضعيفة لتكبر بالحجم المطلوب باستغلال المصدر الخارجي للطاقة، لذلك فإن  الترانزستور لن يضمحل بعد فترة من استخدامه بل سيبقى يعمل مادام هناك مصدر يمده بالطاقة.

ننتقل للسؤال الثاني: هل يمكن تكبير أي إشارة واردة إلى قاعدة الترانزستور؟

بالتأكيد لا..فكما أن لكل مضخة قدرة تعمل ضمن حدودها، كذلك فإن للترانزستور مجالا معينا يعمل ضمنه وبالتالي فهو ليس قادرا على تكبير أي إشارة ضعيفة تدخل إلى قاعدته فإن ذلك يحدث ضمن شروط معينة. ومايحكم ذلك عادة: هو تردد الإشارة الداخلة مثلا: فالترانزستور يتأثر بتردد الإشارة الداخلة ولا يمكننا إدخال أي إشارة دون مراعاة أقصى تردد يدعمه الترانزستور. فتخيلوا أننا نريد تكبير إشارة صوت ضعيفة، فتردد إشارة الصوت لن يتجازو الـ 20 كيلو هرتز. ويمكن القول تجاوزا أن أي ترانزستور قادر على التعامل معها. لكن لو أردنا التعامل مع إشارة موجة FM ذات تردد 108 ميجاهرتز مثلا، فليس كل ترانزستور قادر على معالجة تلك الإشارة. وأيضا، لكل ترانزستور نسبة تكبير محددة تعرف بمعامل التكبير B وهي في العادة تكون ذات قيمة قد تصل لـ 100 أو 200 مرة، فمعنى ذلك أنه إذا أردنا تكبير إشارة دخل ترددها  – 1 كيلو هرتز مثلا- وقيمتها  1 ميللي فولت لتكون 1 فولت على الخرج، باستخدام ترانزستور معامل تكبيره 200 فلن نتمكن من ذلك، لأن الكسب المطلوب في حالتنا يجب أن يكون 1000 مرة في أقل تقدير كي نصل للقيمة المطلوبة.

وللتذكير فإن تحمل الترانزستور محكوم بأمور رئيسية مثل:

1. جهد الحمل: القيمة القصوى

2. تردد إشارة الدخل المراد تكبيرها: هل هي في مجال الميجاهرتز؟ أم الكيلو هرتز؟

3. قيمة إشارة الدخل: هل هي في مجال الميللي فولت

4. كمية تيار الحمل أو تيار المجمع

أنتقل للسؤال الثالث:  هل الأرقام الموجودة على الترانزستور تعني شيئا للمصمم؟ مثل : 2N 2222 أو AC128  أو 2N3904 هل هناك فرق حقيقي بينها أم أنها مجرد طلاسم؟

نعم هناك فرق شاسع بينها. فلكل ترانزستور مواصفات معينة خاصة به، فمثلا: هناك كما عرفنا سابقا ترانزستور نوع موجب- سالب- موجب وهناك آخر من نوع سالب موجب سالب، وهناك من له قدرة تكبير تصل لـ 100 مرة، ومنها من يعمل على فرق جهد 12 فولت وآخر حتى 60 فولت. فترقيم أو تسمية الترانزستور أمر ضروري ولا مفر منه. فهو كاسم الشخص! فلايمكننا التعامل مع الترانزستور دون معرفة رقمه. وإذا عرفنا رقمه تمكنا من قراءة ملف المواصفات الفنية “الداتاشيت” التي ستوضح كافة المعلومات الخاصة بالترانزستور.

السؤال الأخير: كيف يمكن معرفة المكافئات أو البدائل لأي ترانزستور؟

سبق وأن ناقشت موضوعا مشابها تجدونه هنا، وخلاصة القول أنه بمجرد معرفة مواصفات الترانزستور الأساسي من خلال ملف المواصفات ومقارنتها بما نحتاجه فعلا في الدارة يمكننا التوجه للمواقع الشهير ة مثل ديجي كي والبحث عن أي بديل يلبي الغرض، وكما قلت سابقا فأرقام الترانزستور الموجودة في أي دارة والتي يختارها المصمم ليست آية منزلة بل هي اجتهاد قد يصلح لفترة وقد لايتناسب أحيانا مع  القطع المتوفرة في الأسواق. فعلينا الاجتهاد بأنفسنا إذا واجهنا مشكلة الحصول على الترانزستور الأساسي.

حسنا وسيم ..لكن كيف يتم تصميم أي دارة تكبير بسيطة باستخدام الترانزستور؟ ما هي الأسس الصحيحة لذلك؟ هل هناك معادلات لابد من استخدامها؟ ماهي الطريقة الصحيحة لتوصيل الترانزستور كي يعمل كمكبر؟

كي نقوم بعملية التكبير، فلابد أن يتم قدح “تشغيل” الترانزستور وتهيئة الظروف المحيطة به كي يدخل في وضع التكبير. وهناك عدة أشكال لدوائر القدح التي يتم من خلالها عملية تشغيل الترانزستور وتأمين انحياز أمامي بين القاعدة والمشع وانحياز عكسي بين المجمع والقاعدة. وما نعنيه بدوائر القدح، هو أننا نقوم بتوصيل مجموعة مقاومات ومكثفات بأطراف الترانزستور كي يكون مستعدا للعمل في وضعية التكبير. وإحدى أشهر تلك الدارات ما يعرف بدارة المشع المشترك الموضحة في الصورة أدناه:

لنحلل تلك الدارة:

1. إلى اليسار وتحديدا عند طرف المكثف C1تشاهدون إشارة الدخل المراد معالجتها وتكبيرها

2. C1  مهمة هذا المكثف هي عزل أي جهد مستمر قد يكون قادما ضمن إشارة الدخل. والهدف من عزلها، كي لا نؤثر على عملية قدح الترانزستور وعادة قيمته تتراوح بين 0.1 إلى 1 ميكروفاراد

3. R1 R2 هي مقاومات مخصصة لقدح الترانزستور باستخدام جهد المصدر  “البطارية”  كي نوفر جهد انحياز أمامي لنبيطة القاعدة-المشع والذي يجب أن تكون أكبر من 0.7 فولت كي تكون نبيطة القاعدة-المشع منحازة أماميا وكذلك لتأمين جهد انحياز عكسي لنبيطة القاعدة -المجمع لتكون أقل من 0.7فولت. وقيمتها تتعلق بجهد البطارية المتصل بالترانزستور U1″ فيجب أن نختار قيما بحيث نضمن وصول جهد أكبر من 0.7 فولت ولنقل جدلا أنه 2 فولت. فإذا كان جهد المصدر 10 فولت معنى ذلك إذا قررنا جعل قيمة R1 100 كيلو أوم فيجب أن تكون أقل قيمة لـ R2  هي 25 كيلو أوم

4. R3 كي نستطيع أن نمرر تيارا محددا في المجمع دون تجاوز قيمة معينة، فلنقل أننا نريد كحد أقصى 100 ميللي أمبير ولدينا جهد بطارية 10 فولت فعلى فرض أن الجهد بين المشع والمجمع في حالة التكبير للترانزستور سيكون حوالي 2 فولت “تذكروا أن هذه القيمة ستكون حوالي 0.2 فولت في وضعية الإشباع وهي عند استخدام الترانزستور كمفتاح” “فقيمة المقاومة يجب ان تكون:

R3= 10-2/100mA= 80 Ohm

لكن أيضا قيمة تلك المقاومة مرتبطة بالمعادلة التالية:

Ic= b*Ib

حيث إن b هي كسب الترانزستور  و Ib هو تيار القاعدة

إذا أقصى كمية تيار مجمع مرتبطة بتيار القاعدة والكسب الخاص بالترانزستور، وذلك يعني أنه إذا حددنا تيار القاعدة ليكون 0.1 ميللي أمبير مثلا فيجب أن لا يتجاوز تيار المجمع 0.1*100 = 10 ميللي، وهي ما سيغير قيمة المقاومة المتصلة بالمجمع.

5. C2 الهدف منه هو عزل أي جهد مستمر من الانتقال من الترانزستور إلى الحمل، ويمكن اختيار قيمة بين 0.1 ميكرو فاراد وحتى 1 ميكروفاراد

6. RL هي مقاومة الحمل

7. R4 هي مقاومة المشع وتستخدم لتحديد تيار المشع.

8. C3   ويستخدم لتثبيت نقطة القدح الخاصة بالترانزستور بحيث لا تتأثر بأي موجة جيبية عابرة

هذا بشكل مبسط أشهر دارة قدح يستخدمها هواة الترانزستور،

الآن سأذكر لكم أهم المعادلات التي يستخدمها المصمم الذي يتعامل مع دوائر التكبير في الترانزستور، وهي:

1. Ic= b*Ib

2. Vce حوالي 2 فولت

3. Ie= Ib+Ic

4.

5. for NPN

وهي المعادلات الرئيسية التي يستخدمها أي مصمم ترانزستور يحاول إدخاله في حالة التكبير، ويمكن معرفة القيم القصوى لتلك التيارات والجهود التي ذكرتها في الأعلى بالرجوع لملف المواصفات الفنية للترانزستور الذي يحوي كافة الأرقام الدقيقة، وبناء عليها يتم تحديد القيم الخاصة بالمقاومات التي تحدثنا عنها في دارة قدح الترانزستور السابقة.

حسنا وسيم، أليست العملية معقدة؟ فهل يجب أن نقوم بالحسابات في كل مرة نحاول تغيير قيم التيار المار في المجمع؟ هل هناك حيل لإجراء الحسابات بطرق أسرع؟

تذكروا أن مايميز المهندس المحترف عن الهاوي البسيط هو قدرة المهندس على استخدام المعادلات لإثبات نظريته، لذلك يجب أن يكون في أذهاننا أن المعادلات هي الطريقة الأمثل لإجراء أي تغيير على الترانزستور. لكن ذلك لا يمنع أن نستخدم حيلة بسيطة وسريعة لإجراء تلك الحسابات،

هل سبق وأن سمعتم ببرنامج PSPice?

هو برنامج شهير لتحليل الدارات الإلكترونية من شركة Cadence وأنصح كل مهندس أو طالب أو هاو أن يستخدمه في تحليل داراته. فما يقوم به البرنامج أنه يسمح للمستخدم برسم أي دارة ومن ثم يتم تحليل تلك الدارة ورسم الدوال البيانية الخاصة بالتيار أو الجهد عند أي نقطة مرغوبة في الدارة. مما يسهل على المصمم أن يقوم بإجراء أي تعديل بسيط على دارته ومن ثم يضغط زر المحاكاة والتحليل لتخرج النتيجة. البرنامج يعتمد في ذلك على معادلات رياضية خاصة بكل عنصر إلكتروني موجودة ضمن قاعدة بيانات البرنامج فما يقوم به البرنامج هو معالجة تلك المعلومات الواردة فيها. لذلك لايمكننا اعتبار التحليل الوارد في البرنامج حقيقي 100% فالحكم الحقيقي يكون بإجراء التجربة في المختبر حيث أن البرنامج غير قادر على محاكاة كافة الظروف الحقيقية المتعلقة بالعنصر أو الظروف المحيطة به كالحرارة والرطوبة والتشويش المحيط. لكن باختصار يمكننا استخدام البرنامج كي نأخذ تصورا عاما عن أداء الدارة قبل الشروع في شراء عناصرها وتركيبها في المختبر.

تفضلوا موقع البرنامج وهنا نسخة مجانية للطلاب

حسنا وسيم، ماذا لو أردنا استخدام ترانزستور MOSFET?

كان نقاشنا السابق يتعلق بترانزستور من نوع BJT   فما هو الفرق بينه وبين ترانزستور التأثير المجالي المصنوع من المعدن والأكسيد والمعدن أو مايعرف بالموسفت؟ MOSFET؟

سأترك الإجابة لموضوع  قرأته في منتدى القرية الإلكترونية من هنا

ويمكننا اختصار القول بأن الفرق الرئيسي بين هذين النوعين هو أن التحكم في التيار المار يتم من خلال تيار القاعدة في نوع الـ BJT أما في نوع الموسفت فيتم التحكم في التيار المار في المصرف من خلال جهد البوابة.

ختاما، أترككم مع هذا المقطع الذي يختصر جزءا من نقاشنا السابق:

المصادر:

1. القرية الإلكترونية

2. شرح أجنبي

3. مصدر أجنبي ثان  مميز

4. مصدر أجنبي ثالث

شارك هذا المقال

هاقد دخل فصل الشتاء بعد صيف حار مر بمنطقتنا، وبدأ الناس يتسابقون على شراء ما يدخل الدفء إلى بيوتهم ويحمي صغارهم من شدة البرد القارس الذي اجتاح المعمورة ابتداء من أوروبا ومرورا بمصر وبلاد الشام. ثلوج وأمطار نسأل الله أن يجعلها سقيا رحمة..آمين

قصتي التي سأفتتح بها تدوينتي لهذا اليوم لها علاقة ببرد الشتاء، وأيضا بالضوء. نعم الضوء..!

فلنبدأ القصة ..لكن هذه المرة تذكروا أنها ستكون أكثر متعة وفائدة.. فلنحزم أمتعتنا

قال أسلم: خرجنا مع عمر بن الخطاب إلى حرة واقم (وهي الحرة الشرقية للمدينة المنورة) حتى إذا كنا بسرار مرتفع من الأرض إذا نار، فقال: يا أسلم إني لأرى ها هنا ركب قصر بهم الليل والبرد، انطلق بنا. فخرجنا نهرول حتى دنونا منهم، فإذا بامرأة معها صبيان صغار وقدر منصوبة على نار، وصبيانها يتضاغون (يصيحون ويبكون) فقال عمر: السلام عليكم يا أصحاب الضوء (وكره أن يقول يا أصحاب النار) وعمر ينظر إلى القدر،  فقالت المرأة: وعليك السلام. فقال أدنو..؟ فقالت: أدن بخير أو دع، فدنى فقال: ماذا بكم؟ قالت: قصر بنا الليل والبرد، قال: فما لهؤلاء الصبية يتضاغون؟ قالت: الجوع، قال: فأي شيء في هذه القدر؟ قالت: ماء أسكتهم به حتى يناموا، والله بيننا وبين عمر!!

فقال: أي رحمك الله، وما يدري عمر بكم ؟ قالت المرأة: نحن في الصحراء وحدنا لا نجد طعاما ويتولى عمر أمرنا ثم يغفل عنا !  قال أسلم: فأقبل عليّ فقال انطلق بنا فخرجنا نهرول حتى أتينا دار الدقيق(دار اتخذها عمر خاصة لتخزين الدقيق) فأخرج عدلا من دقيق وكبة من شحم، فقال: احمله عليّ، فقلت: أنا أحمله عنك! قال: أنت تحمل عني وزري يوم القيامة؟ لا أم لك!  فحملته عليه  فانطلق وانطلقت معه إليها نهرول فألقى ذلك عندها وأخرج من الدقيق شيئا فجعل يقول للمرأة: دري عليّ وأنا أحرك لك، وجعل ينفخ تحت القدر حتى يشتعل، ثم أنزلها فقال: أبغينى شيئا أسكب فيه، فأتته بصحفة فأفرغها فيه، ثم جعل يقول لها: أطعميهم وأنا أصفح لهم، فلم يزل حتى شبعوا، وترك عندها فضل ذلك بقية الكيس وقام وقمت معه، فجعلت تقول: جزاك الله خيرا كنت أولى بهذا الأمر من أمير المؤمنين! أنت أولى بالخلافة من أمير المؤمنين، فيقول: قولي خيرا إذا جئت أمير المؤمنين وحدثيني هناك إن شاء الله ثم تنحى ناحية عنها فابتعد ثم استقبلها ينظر إلى مكانها من بعيد فضرب ضربة فقلنا له إن لنا شأنا غير هذا ولا يكلمنى حتى رأى الصبية يصطرعون ثم ناموا وهدئوا فقال يا أسلم إن الجوع أسهرهم وأبكاهم فأحببت أن لا أنصرف حتى أرى ما أحب( تاريخ الطبري الجزء 5)..بتصرف

ماعلاقة هذا بالإلكترونيات يا وسيم؟ ألست ستتحدث عن المقاومات الضوئية؟

بلى..لكن ما شدني هو حساسية عين الفاروق عمر بن الخطاب -رضي الله عنه- لشدة الضوء، التي دفعته ليغير الواقع..وهذا ماتقوم به فعلا المقاومة الضوئية.

فهل سبق وأن لاحظتم أن أنوار الشوارع في المدن الكبيرة تضاء تلقائيا عند حلول الظلام؟ وهل ركبتم سيارة حديثة وانتبهتم إلى أنه عند دخول نفق مظلم تضاء أنوار السيارة آليا؟ كيف يتم ذلك؟ وماهي الدارة التي تقف خلف ذلك التطبيق الشائع؟

لازلنا في معرض الحديث عن العناصر الإلكترونية، ونناقش في تدوينة اليوم عنصرا لطالما عشقه هواة الإلكترونيات   إنه المقاومة الضوئية.

يطلق عليها أحيانا المقاومة الضوئية، وأحيانا  أخرى الخلية الضوئية، وفي لغة مصممي الإلكترونيات نسميها : LDR Light Dependent Resistor وكلها تسميات لنفس العنصر الإلكتروني: المقاومة الضوئية، فهي مقاومة تتغير قيمتها “الأوم” حسب شدة الضوء الساقط عليها. لماذا؟

السر وراء ذلك يقف وراء وجود مادة شبه موصلة تتأثر مقاومتها للتيار فور سقوط الضوء عليها. فهي تصنع من مادة كبريتيد الكادميوم، على شكل نبيطة إلكترونية بحيث يتم وضع طبقة منها فوق طبقة سيراميك كما هو واضح في الصورة أدناه:

ما هو الرمز المستخدم للمقاومة الضوئية في الدارات الإلكترونية؟

فالمقاومة الضوئية ماهي إلا أحدى أنواع المقاومات، فهي عنصر إلكتروني تتأثر مقاومته حسب كمية الضوء التي يتعرض لها. لذلك يمكننا اعتبارها في أي دارة بمثابة المقاومة العادية التي تحمل قيمة متغيرة تعتمد على حسب شدة الضوء. مايعني أنه يمكننا استبدال أي مقاومة موجودة في دارة إلكترونية بسيطة بمقاومة ضوئية ورؤية تأثيرها باستخدام الضوء. وتتميز بمايلي:

1. توفرها بأحجام وأشكال مختلفة

2.  رخيصة الثمن وقد تصل لـ ريال واحد!

3. مقاومتها تتناسب عكسيا مع شدة الضوء حيث إنها تبدأ من 10 كيلو أوم تقريبا عند الضوء الساطع وتتغير حتى تصل إلى حوالي الـ10ميجا أوم في الظلام الدامس

4. حساسيتها للضوء تبدأ من الطول الموجي 400 نانومتر “اللون البنفسجي” وحتى 600 نانومتر “اللون البرتقالي”

5. تتحمل فرق جهد قد يصل إلى 100 فولت أو أكثر

وكما تعلمنا سابقا، فليس هناك شيء كامل في الحياة، فكما أن لكل عنصر إلكتروني إيجابيات فله أيضا سلبيات ونقاط ضعف، يمكن اختصارها بمايلي:

1. تختلف قيمة مقاومتها من قطعة لأخرى فهي ليست دقيقة حتى وإن كانت منتجة من نفس الشركة المصنعة وتحمل نفس الرقم! فنسبة الخطأ فيها عالية جدا وقد تصل إلى 50%!! مما يعني أنه لا يمكن الاعتماد عليها فعليا في قياس شدة الإضاءة بشكل دقيق بل فقط تنحصر تطبيقاتها في التأكد من وجود الضوء من عدمه.

2. ليس لها القدرة على تحسس كافة الأطوال الموجية، ما يعني أنه لايمكننا تحسس وجود ضوء ذي طول موجي قيمته أكثر من 600 نانومتر

كيف يمكن اختبار المقاومة الضوئية ومعرفة أنها تعمل بشكل صحيح؟

أحضروا الملتيميتر “جهاز القياس” وقوموا باختيار مقياس المقاومة ومن ثم أوصلوا طرفي الملتيميتر بالمقاومة الضوئية كما هو واضح في الشكل التالي:

لاحظوا تغير قيمة المقاومة بعد تغطيتها بقطعة قماش سوداء: ستجدون أن القيمة ستتغير بشكل كبير من الكيلو أوم وحتى الميجا أوم.

هل يمكن أن تعمل المقاومة الضوئية مباشرة مع الجهد المتناوب المنزلي كـ 220 فولت مثلا؟  أم أنها مخصصة فقط للتعامل مع الجهد المستمر؟ وهل هناك دارة يمكنني اعتمادها لهذا التطبيق؟

كما عرفنا فإن المقاومة الضوئية هي مقاومة عادية فبالتالي يمكننا استخدامها في التعامل مع الجهود المستمرة أو المترددة بشرط أن يتم التأكد من ملف المواصفات الفنية الخاص بالمقاومة الضوئية الذي سيوضح أقصى قيمة جهد يمكن أن يطبق على طرفي المقاومة. وبشكل عام، فإن المصمم المحترف للدارات دائما مايحاول أن يعزل دارته الإلكترونية عن الجهود المتناوبة أو العالية وذلك من خلال عناصر كالعوازل الضوئية أو المرحل “الريلاي”  بحيث يتم تحسس الضوء واتخاذ القرار إلكترونيا ضمن الجهود المنخفضة كجهد بطارية 9 فولت مثلا، ويتم وضع الحمل على الريلاي ليكون معزولا تماما عن الدارة الرئيسية. فإذا أردنا التحكم في إضاءة المنزل مثلا أو تشغيل أي جهاز كهربائي بتحسس الضوء المحيط،  كفتح الستائر عند شروق الشمس أو إضاءة المصابيح عند حلول الظلام. يمكننا استخدام هذه الدارة التي ستعمل على تشغيل المرحل “الريلاي” عند سقوط ضوء على المقاومة الضوئية. فهذه الدارة حساسة للضوء، وإذا أردنا تشغيلها كحساس للظلام فما عليكم إلا تغيير موقع المقاومة الضوئية بحيث تكون بين القاعدة والأرضي.

أو استخدام هذه الدارة كحساس للظلام :

هل هناك رقم معين لمقاومة ضوئية شهيرة كي نتمكن من شرائها؟

نعم يمكنك استخدام رقم PDV-P9004 وللحصول على ملف المواصفات الفنية الخاص بها اضغطوا هنا. ولشرائها يمكنكم التوجه لموقع ديجي كي مباشرة وإدخال ذلك الرقم.

حسنا وسيم، بما أنك تحدثت كثيرا عن عالم الأردوينو، فهل لديك مشروع يعتمد على المقاومة الضوئية  باستخدام الأردوينو؟

بكل تأكيد، تفضلوا تصميما بسيطا للمصممة ليمور بالإَضافة لشفرة البرنامج من هنا.

وختاما استمتعوا بمشاهدة هذا الفيديو:

وتذكروا دائما..أن تاريخنا مليء بصور مشرقة كصورة الفاروق عمر في حرصه على رعيته ..فأسأل الله أن يجعلنا  نهتم بأمور فقرائنا مثل عمر رضي الله عنه

بعض المصادر :

1. تطبيقات المقاومات الضوئية

2. المصممة ليمور

3. منتدى القرية الإلكترونية

شارك هذا المقال

من منا لم يسمع بقصة ليلى وجدتها العجوز؟

توجهت الجدة العزيزة للسوق لشراء بعض الحاجيات وتركت ليلى وحيدة في المنزل ريثما تعود، ولكن قبل أن تغادر الجدة، همست في أذن ليلى قائلة: حذار يا ليلى من ذئب القرية! فإنه يحب افتراس أي طفل!! فانتبهي أن تفتحي له الباب، وتذكري أنه عند عودتي فسأطرق الباب ثلاث مرات، فهي كلمة السر بيننا كي تتأكدي أنه أنا جدتك..اتفقنا؟

هزت ليلى ببراءة رأسها وقالت حسنا جدتي..سمعا وطاعة وابتسمت ابتسامتها المعهودة مخبئة ورائها سرا كبيرا..كيف لا؟ فهاهي تخرج قفل الأردوينو الخاص بها  وتضعه على قفل الباب..

توجهت الجدة للسوق وأغلقت الباب. وماهي إلا ساعة واحدة، حتى حضر الذئب كي يفترس ليلى، توجه مسرعا للباب وبدأ بطرقه، لكنه لم يكن يعرف عدد الطرقات التي اتفقت الجدة وليلى عليه

الذئب: إنه أنا جدتك ..افتحي الباب ياليلى

ركضت ليلى مسرعة للباب..وبدأت تضحك..بشكل هستيري، وبدأت تخاطب الذئب من خلف الباب: أيها الأحمق..هل لازلت تحسبني ليلى التي في النسخة الأولى من القصة والتي تمكنت من السخرية بها..سحقا لك..

لدي قفل أردوينو..ولن تتمكن من الدخول أيها الأحمق حتى تلج في سم الخياط..

جن جنون الذئب…عن ماذا تتحدث ليلى؟

قفل أردوينو!! هل جنت ليلى؟ ماهي قصة هذا القفل الأردوينوي؟

تحدثت في آخر تدوينة عن عالم الأرودينو الممتع والذي تعرفنا من خلاله على آخر صرعات Microcontroller واليوم سنطبق إحدى الأفكار الممتعة باستخدام الأردوينو في مشروعنا لهذا الأسبوع.

الفكرة: تصميم جهاز قادر على فتح الباب آليا عند سماعه لعدد معين من الطرقات يمكن برمجتها داخل المتحكم بحيث تكون بمثابة كلمة السر لفتح الباب.

على ماذا يعتمد المشروع؟ وما هي الأدوات المستخدمة؟

يعتمد على لوحة الأردوينو وبعض من القطع الأخرى المتصلة به خارجيا كحساس  للصوت ودارة أخرى وكافة تفاصيل المشروع يمكنكم تحميلها من مفتاح الباب السري:

فلنشاهد الفيديو:

الأدوات المستخدمة

الحقيقة هي متنوعة فمنها الميكانيكي ومنها الكهربائي ومنها الإلكتروني:

1. محرك يحتوي على تروس ويعمل بجهد 5 فولت

2. مقاومات بقيمة: 560 اوم -2.2 كيلو أوم- 10كيلو أوم – 1ميجا أوم

3. ثنائيات مشعة للضوء ذات لون أحمر وأخضر

4. مفتاح “زر” ضغاط من نوع أحادي القطبية

5. حساس من نوع Piezo

6. بطارية من نوع 9 فولت مع المشبك الخاص بها

7. ترانزستور نوع 2N 2222

8. دايود من نوع 1N 4001

9. لوحة أردوينو

ماهي الدارة وتفاصيلها؟

تنبيه

بعد مراجعتي للدارة الموجودة أعلاه اكتشفت أن المصمم ارتكب خطأ مطبعيا وهو أنه قام بعكس وضعية الترانزستور، فكان المفترض أن يتم وضع الباعث متصلا مع الأرضي والمجمع مع طرف المحرك وهي الوضعية الصحيحة.

وما هو مبدأ عمل الدارة؟

تحتوي الدارة على حساس من نوع خاص يسمى حساس كهروضغطي، وهو نوع معين من الحساسات يولد موجات كهربائية في حال تعرضه لضغط معين مثل أن نقوم بضغط طرفيه باليد أوالتصفيق بالقرب منه. بالاستفادة من هذه الخاصية، يمكننا أن نستخدم هذا الحساس للتأكد من وجود طرقات أو ضربات معينة تم طرقها على الباب وذلك بتثبيته على الباب، ومن ثم نقوم بإرسال الموجات المتولدة من الحساس للمعالج الصغري الذي سيقوم بدوره بمعالجة الإشارة الواردة وتحليل عدد الضربات ومن ثم يقرر أن يفتح مخرجا معينا من أحد مخارج المعالج أم لا. وبالاستفادة من ذلك المخرج يمكننا ربطه بدارة بسيطة هي دارة ترانزستور تعمل كمكبر، ليقوم بتشغيل محرك صغير متصل بقفل الباب ليفتح أو يغلق الباب. والجميل في هذه الدارة أنه يمكن برمجتها بشكل بسيط وإعادة تغيير عدد الضربات اللازمة لفتح الباب.

أين  هي شيفرة البرنامج وسيم؟

تفضلوا البرنامج من هنا

وكيف يمكنني تحميل البرنامج للمتحكم؟

كما ذكرنا سالفا فإنه لابد من برمجة المتحكم الخاص بلوحة الأردوينو كما هو مذكور في الخطوات هنا

وماذا عن بقية التفاصيل الميكانيكية؟

الحقيقة أن المصمم أفردها بالتفصيل الممل جدا ومدعما ذلك بالصور، فأرجو أن تعودوا لملف الخطوات الذي أرفقته في الأعلى فهو شامل ويجيب عن كافة الأسئلة.

المصدر الرئيسي للتدوينة

شارك هذا المقال

الساعة تشير إلى السابعة صباحا..أووه لقد تأخر عزام مرة أخرى عن محاضرته في الجامعة، فهذه هي ضريبة السهر. ارتدى ثيابه مسرعا، وتوجه لمحطة المترو كي يلحق بمحاضرته الثانية. وياله من يوم بارد، بدأ عزام يحدث نفسه..كيف لا؟ فهذه هي باريس  في هذا الوقت من السنة، ولم يكد ينتهي من عبارته حتى وصل للجامعة. ترجل من المترو، وتوجه للبوابة الرئيسية…وإذا بجمع غفير يكاد يحجب الأنظار. ماذا يجري في هذا الصباح الباكر في جامعتنا؟ هل هي مظاهرة؟ أم  مجرد اعتصام احتجاجاً على قانون رفع سن التقاعد الذي أقر مؤخرا في فرنسا؟

اقترب عزام من مكان التجمع ليجد إعلانا مشينا تجمع حوله المتظاهرون…احمر وجه عزام وتغيرت ملامحه لدرجة كاد معها أن يبتلع الجامعة بمن فيها. كيف لا؟ فها هو الإعلان يقول: ممنوع دخول المنقبات؟!؟

بدأ عزام  يسأل من حوله، فأجابه زميله الفرنسي بلكنة ساخرة: عزام نحن هنا في بلد الانفتاح فرنسا، ولا مجال أن نغطي على عقولنا، فهو سلب لحرية المرأة..! فلهذا منعنا الحجاب

تمعر وجه عزام وكظم غيظه خوفا من أن يفتك بذلك الفرنسي العنصري..وعاد أدراجه بكل هدوء لمنزله المتواضع في ضواحي باريس سيراً على الأقدام لعله يفرغ بعضا من همومه. وخلال سيره بدأ يسبح في عالم الأفكار وعن السبب الذي دفع الحكومة الفرنسية لمنع النقاب في هذا التوقيت.

ما هي علاقة منع المنقبات بحديثنا عن الإلكترونيات؟

تماما كما هو الحديث عن تقليعة منع المنقبات من دخول الجامعات، انتقل هذا الداء لمصممي الإلكترونيات..كيف؟

تحدثت في تدوينة سابقة عن موضوع المتحكمات الدقيقة، وتطرقنا حينها إلى بعض من تطبيقاتها، واليوم نكمل الحديث في هذا الجانب الممتع لنتناول قضية مهمة أخذت حيزا إعلاميا ضخما في السنوات الخمس الأخيرة.  العتاد المفتوح المصدر أو المتحكمات ذات المصادر المفتوحة، كما يروق للبعض تسميتها، هي محاولة واعدة من هواة الإلكترونيات حول العالم لجعل التصاميم الإلكترونية مفتوحة المصدر كما هو الأمر بالنسبة للعديد من التطبيقات البرمجية المفتوحة المصدر مثل لينوكس . فلقد بدأ الحديث فعليا عن هذا المجال في أمريكا حتى بدأت العدوى تنتشر في أوروبا واليابان والمناطق الأخرى، فظهرت لدينا العديد من المنتجات التي تعتمد مبدأ المصادر المفتوحة. فلقد ابتدع الهواة مبدأ يحاولون من خلاله منع نشر التصاميم “المنقبة” أو التي لم تعرف هويتها أو تفاصيلها الداخلية. تماما كما فعلت فرنسا..لكن شتان بين هواة الإلكترونيات والساسة الفرنسيين.

فما هو المقصود بذلك؟

نعني بمصطلح العتاد المفتوح المصدر أنه عند القيام بأي تصميم إلكتروني لأي دارة فلابد من نشر كافة تفاصيل التصميم كقيم العناصر المستخدمة، شيفرة برنامج، حسابات متعلقة بالتصميم، الخ. بحيث يتمكن أي شخص من إعادة تعديل التصميم واستخدامه بالشكل الذي يحلو له.

حسنا..ومالفائدة من نشر التصاميم مجانا دون مقابل؟

الحقيقة فإن الجواب برأيي وكشخص مسلم سيكون نابعا من ثقافتي الإسلامية التي تحضنا دائما  على نشر العلم وتزكيته، ولن أفرد لكم كيف حثنا ديننا على نشر العلم وتعليمه للآخرين وأهمية ذلك في بناء مجتمع مسلم متحضر.  وكما تقول المصممة العزيزة ليمور فريد، فإن الهدف حقيقة هو بناء قيمة اجتماعية بين المصممين كي يتمكنوا جميعا من المشاركة في بناء تصاميم ذات جودة عالية وليتم تبادل الأفكار وتناقحها بين المصممين في العالم أجمع. فمن خلال نشر المعلومة المجانية نكون قد ساهمنا في تفعيل هذه الفكرة الرائدة. إليكم هذا الفيديو من إحدى اللقاءات التي عقدها هواة المصادر المفتوحة لهذه السنة، وفيه المصممة ليمور تتحدث عن هذا الجانب:

حسنا وسيم..ولكن من الذي سيضمن حقوق الملكية الفكرية؟ وكيف إذا تم سرقتها؟

تذكروا أننا هنا نتحدث عن تصاميم في مستوى الهواة ولسنا نتحدث عن تطبيقات صناعية أو منتجات استهلاكية لشركة معروفة، فكل ما هنالك أننا نوفر معلومة تخص منتجات ليس لها علاقة بالشركات. ومن جهة أخرى، فإن العمل لا يزال جار لوضع أسس تحكم عملية نشر المعلومة عن طريق موقع Creative Commons الذي يقوم بصياغة نظم تحفظ حق الناشر وتوفر المعلومة المجانية في نفس الوقت.

وأين يمكنني أن أجد عتاد مفتوح المصدر؟ و كيف أجد تطبيقات في هذا المجال؟ دارات عملية مثلا؟

أفضل وأشهر مثال  هو لوحة اختبار الأردوينو. وهي لوحة مطبوعة  تم انتاجها في إيطاليا سنة 2005 كحل لمشاريع الطلاب، وتطورت شيئا فشيئا وحاليا يتم تصنيعها من قبل شركة تسمى .Smart Projects يوجد عليها متحكم من شركة Atmel   وبه عدد من المداخل والمخارج المنطقية والتماثلية، وهناك سلك USB ليتم برمجة المتحكم من خلاله عند وصل اللوحة بالحاسب. وكل المداخل والمخارج متصلة بمفاتيح سهلة الوصول كي تسهل على المستخدم استغلالها في تصاميمه. الدارة الكاملة للوحة الأردوينو موضحة في الأسفل:

وماهي مواصفات لوحة اختبار الأردوينو؟ ماهي مواصفات المتحكم؟

بناء على ما تقدم يمكن للمصمم أن يقوم ببناء لوحة اختبار الأردوينو خاصته بطريقته المفضلة اعتمادا على الدارة الموضحة أعلاه. وإليكم الخطوات التفصيلية، أو يمكن شراؤها من الموقع الرسمي للأردوينو من هنا

ومن أين نبدأ تعلم الأردوينو؟

أفضل ما قرأته حقيقة هو للمصممة ليمور فرايد على موقعها الشخصي من هنا، فهو يحتوي سلسلة أكثر من رائعة كافية لتعليمك الخطوات الأساسية لخوض عالم الأردوينو. والحقيقة نصيحتي لكل من يتطلع لتعلم المتحكمات الدقيقة هي أن يبدأ بالأردوينو وذلك لسهولة تعلمه وكثرة مصادره الموثوقة التي يمكن الاعتماد عليها في بناء مشاريع مميزة. فعالم الأردوينو ما هو إلا مجال من مجالات المتحكمات الدقيقة التي صنعها الهواة.

تعالوا نشاهد هذا الفيديو التعليمي:

أما بخصوص الأوامر المستخدمة فعليكم الرجوع لهذا الموقع

وهل عالم الأردوينو هو المثال الوحيد للعتاد المفتوح؟

بالطبع لا! فهناك أمثلة أخرى على الساحة مثل لوحة كلب الصيد..Beagle فهذه اللوحة تم تطويرها من قبل شركة تكساس فهي تستخدم متحكم

OMAP3530 processor

فعالم المصادر المفتوحة إذا لم يقف عند حد الهواة بل تطور إذا ليدعم من قبل الشركات الضخمة كشركة تكساس. لكن نصيحتي للمبتدئين، هي أن تبدؤوا بالأردوينو حاليا لسهولة التعامل معه وبساطته.

هل لديك قائمة بأهم المصادر التي يمكننا الاستفادة منها لتعلم وتطبيق مشاريع أردوينو؟

الموقع الرسمي للأردوينو

سلسلة دروس تعلم الأرودينو من المصممة ليمور

موقع يضم مشاريع  الأردوينو

هاقد وصل عزام لمنزله..وانتهت تدوينتا عن عالم المصادر المفتوحة..فهل أنت مؤيدون للمصادر المفتوحة؟

شارك هذا المقال

حركت الفتاة رأسها والتفتت إلى عزام  بشكل مريب ورمقته بنظرات غريبة بعينيها المتسعتين..وبدت حينها أصوات أجهزة ميكانية وتروس غريبة ..وماهي إلا لحظات حتى نطقت الفاتنة بصوت كمبيوتري: أهلا وسهلا بك..تفضل بزيارتنا…

وياللهول..ياللفضيحة..بدأ عزام يهذي مع نفسه. فتلك الفتاة لم تكن سوى مجرد دمية وضعت لجذب أنظار الزبائن للمحل. احمر وجه عزام…وأحس بأن الأرض تجثو على صدره من هول ذلك الموقف المحرج. ومن ثم تبسم ضاحكا مستغربا وسأل نفسه: من الذي حرك تلك الفتاة وأعلمها بوجودي وجعلها تتحدث؟

تعالوا لنتعرف اليوم على سر تلك الفتاة الذي جعلها تنطق وتحرك رأسها.

نتناول في تدوينتنا لهذا اليوم ما يعرف بـالمتحكمات الدقيقة أو المعالجات الصغرية. وسنجيب عن أسئلة عديدة منها: ماهي تلك المتحكمات الدقيقة؟ وكيف يمكننا تعلم تنفيذ المشاريع من خلالها؟

المتحكمات الدقيقة µC, uC or MCU هي عبارة عن قطع إلكترونية شبه موصلة تسمى معالجا دقيقا فهي تعالج معلومات معينة لتتخذ بناء عليها قرارات، وتحوي داخلها بوابات منطقية ومداخل ومخارج رقمية وتماثلية، فيمكنكم تخيلها أنها تشبه المعالج الموجود في جهاز الحاسب الآلي لديكم أو الآلة الحاسبة. وبداخل ذلك المتحكم المئات أو الآلاف أحيانا من الترانزستورات. تستخدم المتحكمات في العديد من التطبيقات الصناعية والمنزلية واليومية: كأجهزة المحمول، الكاميرات، الخ. بدأ ظهورها في نهاية الستينيات من القرن الماضي ومع مطلع السبعينيات، حينئذ احتل المتحكم 8051 من شركة انتل الصدارة في الأسواق. يتكون المتحكم من عناصر رئيسية يمكن اعتبارها الأعمدة الرئيسة لوصف أي متحكم، وهي: وحدة المعالجة والحساب، الذاكرة العشوائية، مجموعة من المداخل والمخارج، ناقل تسلسلي لينقل البيانات بين مكونات المتحكم. يقوم المتحكم بشكل مبسط بمعالجة مدخل معين: حساس ضوء مثلا ويتخذ قرارا بفتح بوابة منطقية معينة عند حساسية ضوء معينة وكل ذلك بناء على مجموعة تعليمات مخزنة على شكل برنامج  داخل المتحكم. وسبب التسمية بالمتحكم لأن لديه القدرة على التحكم في مخارجه بناء على تعليمات أو برنامج مخزن داخل ذاكرته. وسمي دقيقاً لأن حجمه صغير جداً.

ويمكن توضيح البنية الداخلية للمتحكم كما هو واضح في المثال أدناه وهو لمتحكم من شركة شهيرة تسمى ميكروشيب:

فالشكل أعلاه يوضح وجود العناصر التي تحدثنا عنها متداخلة مع بعضها ويربط بينها الناقل التسلسلي العام. وأخيرا يجب أن نعرف أن المتحكم يعمل عن طريق مذبذب خاص متصل به خارجيا هو بمثابة القلب النابض الذي لايمكن للمتحكم أن يعمل دونه. وعادة مايكون ذلك المذبذب هو كريستالة ذات تردد معين، ولكل متحكم تردد خاص يعمل ضمنه، وبطريقة أخرى له سرعة خاصة به كما هو الأمر بالنسبة للحاسب. وتتراوح السرعات من الكيلو هرتز وحتى الميجا هرتز.

كيف يمكن السيطرة على هذا المتحكم؟ أي من الذي يعلمه التحكم وإصدار الأوامر؟

يتم ذلك من خلال كتابة شيفرة أو برنامج خاص ليتم تخزينه داخل ذاكرة المتحكم، ومن ثم يتم تنفيذ تعليماته ليتصرف المتحكم بناء عليها.

تعني أنه يجب برمجة المتحكم بواسطة كتابة برنامج..حسنا، وبأي لغة برمجية؟ وماهو عدد الأوامر؟

المتحكم هو قطعة إلكترونية وبالتالي فلن يفهم اللغات البرمجية التي نعرفها كلغة السي أو الدوت نت، فهو يتعامل مع واحد أو صفر منطقي. فلابد قبل تخزين البرنامج في المتحكم أن يكون هناك مفسر أو مترجم ليقوم بتحويل هذا البرنامج الذي نكتبه إلى لغة الآلة. ذلك يعني أن المتحكم الدقيق لن يكترث حقيقة باللغة التي كتب بها البرنامج فكل ما يهمه أن تصله تلك التعليمات بلغة الآلة. لذلك يمكننا كتابة البرنامج بأي لغة شئنا شريطة أن يكون لدينا مفسر أو مترجم يحول ذلك البرنامج للغة الآلة. أما عن عدد الأوامر فذلك يعتمد على نوعية المتحكم الذي نستخدمه وبنيته الداخلية ويمكن معرفة ذلك من خلال قراءة ملف المواصفات الفنية للمتحكم.

حسنا ، وكيف يتم نقل البرنامج إلى المتحكم؟ هل هناك جهاز خاص سينقل الكود من الحاسب مثلا للمتحكم؟

هناك جهاز يسمى المبرمجةProgrammer ، وهو عبارة عن قطعة إلكترونية يتم توصيلها بالحاسب الآلي عن طريق أحد المنافذ كمنفذ الناقل التسلسلي العالمي USB أو أي منفذ آخر. ومن ثم هناك برنامج خاص يكون مرفقا مع المبرمجة ليتمكن من مخاطبتها لتقوم بنقل الكود للمتحكم. والجدير بالذكر أنه يمكن شراء هذه المبرمجات من أماكن بيع القطع الإلكترونية وهي ذات أنواع وأشكال متعددة، فمنها ما يبرمج متحكمات خاصة بشركة معينة أو شركتين، ومنها ما هو متقدم وله القدرة على برمجة أحجام مختلفة. كما يمكننا بناء المبرمجة الخاصة بنا يدويا دون الحاجة لشراءها. لكنها بالتأكيد ستكون محدودة القدرات إلا أنها رخيصة الثمن. وإليكم شكل إحدى المبرمجات وكما يظهر في الصورة فإنها متصلة بالحاسب ولها فتحات لإدخال المتحكم ليتم التخاطب معه وتحميل البرنامج. وإليكم دارة المبرمجة لصنع مبرمجة خاصة بكم منزليا والتي تتميز بأنها لاتحتاج لمصدر طاقة خارجي فهي تستخدم الناقل التسلسلي كمصدر للطاقة وتختص هذه الدارة ببرمجة متحكمات شركة ميكروشيب.

إذا هاقد عرفنا  المبرمجة و المتحكم ولدينا البرنامج المفسر ولغة برمجة ماذا بعد ذلك؟

للقيام بالبرمجة لابد من تجهيز المتحكم ليكون قادرا على استقبال الأوامر والدخول ضمن حالة البرمجة. والتي تتم عن طريق إعداد المتحكم خارجيا بواسطة المنافذ الخاصة به بوصلها بجهود معينة.

وكم تستغرق عملية البرمجة؟

مجرد ثوان إذا كان البرنامج جاهزا والمتحكم مجهزا لاستقبال الشفرة.

ماهي أشهر المتحكمات التي يستخدمها الهواة؟ ومن أي شركة؟ وكيف يمكنني اختيار متحكم دقيق؟

الأمر متروك للمصمم، فذلك يعتمد في نهاية الأمر على خبرة المصمم والتطبيق الذي هو بصدد صنعه. فليس هناك متحكم سحري يلبي متطلبات كافة التطبيقات، فلكل تطبيق منتج معين مناسب له. وبشكل عام، إذا كنت مبتدئاً فأنصحك أن تبدأ بمتحكمات شركة Microchip وذلك كونها متوفرة بكثرة في الأسواق، ولها دعم هائل ومشاريع مجانية عديدة. والجدير بالذكر أن هناك العديد من المنافسين على الساحة مثل شركة إنتل، شركة تكساس انسترومنتس، شركة أنالوج وغيرها.

هل هناك رقم خاص لمتحكم معين من شركة ميكروشيب؟

نعم، كبداية أنصحك باستخدام PIC16F84

ولم هذا الرقم تحديدا؟

عدد أوامره بسيط فيمكن برمجته بسهولة، وسعره زهيد وعدد مداخله ومخارجه قليلة ويمكن فهم تعليماته بسهولة كما أنه له العديد من المشاريع المجانية المتوفرة على الشبكة العنكبوتية.

حسنا، وكيف يمكن تشغيل هذا المتحكم؟ ما هو فرق الجهد الخاص به؟

لكل متحكم دقيق فرق جهد خاص به، ويذكر ذلك في ملف المواصفات الفنية الخاصة بالمتحكم. فبعضها يعمل بواسطة 3.3فولت وبعضها عن طريق 5فولت.

وسيم..كفانا حديثا..نريد مشاهدة فيديو يلخص أهم تلك النقاط التي ذكرتها..

تعالوا نشاهد هذا الفيديو:

هل هناك تطبيقات يمكنني الاستفادة منها كهاو للمتحكمات وتكون بسيطة في نفس الوقت؟

بكل تأكيد، فيمكنك على سبيل المثال أن تبرمج متحكما ليعمل على إضاءة مجموعة من الثنائيات الضوئية بطريقة معينة بكل سهولة. أو أن تقوم ببرمجته ليتحسس درجة الحرارة ويصدر تنبيها عند حد معين. وعشرات التطبيقات الأخرى المنتشرة في المنتديات الأجنبية

نأتي للسؤال المهم: أين نجد هذا المتحكم؟ وكم يبلغ سعره؟

يمكنكم شراؤه من محلات بيع القطع الإلكترونية وينبغي أن تطلبوا من البائع رقما معينا فهي عديدة وكما ذكرت لكم يمكنكم البدء بمتحكم PIC16F84 وسعره زهيد جدا لا يتعدى اليورو الواحد

هل لديك دارة أو تطبيق بسيط كي نبدأ به؟

تفضلوا هذه الدارة التي تتحس الحرارة وتعرضها على شاشة بللورية كريستالية LCD لجوال نوكيا قديم

نصيحة أخيرة:

أطلب من كل هاو أن يبدأ بهذا الموقع المميز كي يتعلم الأساسيات بطريقة احترافية أو الرجوع لمنتدى القرية الإلكترونية

الآن هاقد عرفنا المتحكمات، وحان الوقت للكشف عن السر الذي جعل تلك الفتاة تتحرك وتتحدث، فهي مجرد دمية إلا أنه يوجد بداخلها متحكم دقيق قادر على تحسس وجود أشخاص بالقرب منها ويستطيع تحريكها بناء على تلك المدخلات.

قائمة المصادر:

1. هام راديو

2. مايكرو إلكترونيكا

3. مشاريع

4. منتدى القرية

شارك هذا المقال

وفجأة يأتي من طلب منك تشغيل الجهاز ليمرر يده بكل بساطة فوق زر التشغيل، وفجأة يعمل الجهاز من جديد..وياللعجب! فكيف حصل ذلك؟

في تدوينتي الأخيرة تناولت المفتاح المغناطيسي “Reed Switch, Reed Relay” ووضحت تركيبه وكيفية استخدامه، واليوم سأعرض عليكم فكرة بسيطة للغاية وهي حيلة يمكن أن تستخدم كمشروع لهذا الأسبوع.

ماهو مشروع أسبوعنا؟

الفكرة هي أن نقوم باستخدام المفتاح المغناطيسي”Reed Switch, Reed Relay” لتشغيل جهاز أو لعبة ما عن طريق تمرير مغناطيس بالقرب منها. لكن الممتع في هذه التجربة هو أننا سنتحدى أي شخص للقيام بتشغيل الجهاز عن طريق مفتاح التشغيل العادي، إلا أنه لن يتمكن من ذلك حيث أنه لن يفطن إلى وجود المفتاح المغناطيسي ولن ينتبه إلى أننا قمنا بفصل زر التشغيل الرئيسي من داخل الجهاز.

تعالوا نشاهد الفيديو:

الأدوات:

1. أي لعبة أو جهاز يصدر صوتا أو راديو أو لعبة أو IPod

2. مفتاح مغناطيسي “Reed Relay”

3.  مفاتيح كهربائية للتمويه

4. بطاريات وأسلاك

5. خاتم مغناطيسي أو أي قطعة مغناطيس صغيرة الحجم يمكن وضعها داخل خاتم

الدارة التي ذكرت في الفيديو في الأعلى  هي من المجلة  الشهيرة الخاصة بالهواة. تجدونها في الأسفل:

ملاحظات:

يعتمد مبدأ التجربة على فصل السلك المتصل بمفتاح التشغيل الرئيسي للجهاز واستبدال ذلك المفتاح بآخر مغناطيسي. ومن ثم نقوم بإعادة تركيب الجهاز تاركين مفتاح  التشغيل الرئيسي مكانه دون استخدامه وذلك لغرض التمويه. الآن، لكي يشتغل الجهاز فلابد من تمرير مغناطيس بالقرب من المفتاح المغناطيسي كي يبدأ الجهاز بالعمل. وهنا يأتي دور الخاتم المغناطيسي الذي سيعمل على قفل المفتاح وتشغيل الجهاز. يمكننا تطبيق هذه الفكرة على أي جهاز نريد تشغيله  مثل ألعاب الأطفال، راديو، منبه صوتي، الخ. مع أخذ الحيطة فيما يتعلق بفرق الجهد والتيار اللذين سيمران من خلال المفتاح المغناطيسي.

تجربة ممتعة!

شارك هذا المقال

ناقشنا في تدوينات سابقة بعضا من العناصر الإلكترونية  الرئيسية التي نجدها في أغلب الدارات الإلكترونية، وتعلمنا أيضاً كيف تعمل بعض المفاتيح الإلكترونية التي تعتمد في عملها على الترانزستور، وتطرقنا كذلك للمرِحل” الريلاي”. واليوم نتابع نقاشنا بالحديث عن المفاتيح  لنكشف الستار عن عنصر صغير يسمى المفتاح المغناطيسي.

ما هو المفتاح المغناطيسي؟

هو عنصر ميكانيكي إلكتروني تم اختراعه عام 1936 في معامل بل من قبل إيلوود. يتكون من جزيئن معدنيين على شكل سلكين، يبعدان عن بعضهما مسافة لا تتجاوز بعض الميكروميترات، ويوجدان داخل إسطوانة زجاجية معزولة ومملوءة بغاز معين. وفي حال اقتراب مغناطيس خارجي من الإسطوانة، فإن السلكين سيتأثران بفعل المغناطيس وسينجذبان لبعضهما ويغلقان المفتاح، أو العكس، فهما في الأصل متصلان ببعضهما وسيبتعدان في حالة اقتراب مغناطيس منهما. بمعنى آخر مفتاح ريد ما هو إلا مفتاح كهربائي أو إلكتروني، لكن الفرق في المفاتيح العادية هو وجود قوة ميكانيكة أو كهربائية لتشغيلها، أما مفتاح ريد فيتم فتحه أو قفله بتأثير المغناطيس.

ويبدو مفتاح ريد كما هو واضح في الصورة التالية: فداخله السلكان المعدنيان ويحيط بهما الإسطوانة الزجاجية. ويأتي بأحجام مختلفة منها الصغير و الكبير.

لنشاهد المقطع التالي لنتعرف عن قرب على هذا العنصر:

بعض من تطبيقات وفوائد مفتاح ريد:

1. يدخل مفتاح ريد في العديد من التطبيقات الصناعية: أجهزة الحماية من اللصوص مثل كشف فتح الأبواب، أجهزة التحكم، أجهزة القياس وتحديد مستوى السوائل، الخ

2. له القدرة على تحمل تيارات وجهود عالية

3. يعمل عند ترددات قد تصل لـ500 هرتز

4. زمن الاستجابة سريع ويصل إلى أجزاء من الميللي ثانية

5. مقاومة توصيله صغيرة

وكما عرفنا سابقا، فلكل قطعة إلكترونية سلبية لا يمكن إهمالها، فمفتاح ريد هو قطعة ميكانيكية في نهاية المطاف، وبالتالي فإن عدد مرات غلق وفتح أقطابه الداخلية له عمر افتراضي، مما يعني عدم كفاءته في التطبيقات التي تحتاج عدد مرات استخدام عالية نسبيا. وإضافة إلى ذلك فإن وجود غلاف زجاجي حول المفتاح قد يشكل خطرا أحيانا حيث أنه سيكون معرضا للكسر .

هل من دارة بسيطة لتجربة مفتاح ريد؟

إليكم هذه الدارة البسيطة “دارة حماية منزلية ضد السرقة” وهدفها هو إصدار تنبيه مرئي أو صوتي عند فتح باب معين. حيث يمكننا تثبيت مفتاح ريد مع دارته ومصدر التغذية على طرب الباب الثابت، ووضع مغناطيس على الجزء المتحرك من الباب، فعند إغلاق الباب سيكون المغناطيس بالقرب من مفتاح ريد، وبالتالي سيتم فتح التماسات ولن يصدر أي صوت، لأن الدارة مفتوحة. وعند فتح الباب، سيبتعد المغناطيس ويعود مفتاح ريد لوضعه الطبيعي ويتم إغلاق تماساته الداخلية ويصدر التنبيه المرئي أو الصوتي. في دارتي البسيطة هذه وضعت ثنائيا مشعا للضوء، ويمكنكم استبداله بأي خرج بشرط أن يتم إعادة حساب التيار وفرق الجهد اللازم للتشغيل. مفتاح ريد أشرت إليه في الدارة بالرمز U2

ويمكنكم وضع المغناطيس بالقرب منه لتجربته

وهذا التطبيق هو مجرد توسيع للمدارك، فيمكنكم استخدام هذه الدارة في أي تطبيق حماية آخر.

أين يمكنني أن أجد مفتاح ريد؟

تجدونه لدى محلات مجداف في الرياض أو الخبر أو جدة، واسمه مفتاح ريد أو المفتاح المغناطيسي

المصادر:

ويكيبيديا

معلومات عامة

ملف المواصفات الفنية لأحد مفاتيح الريد

شارك هذا المقال

سؤال كان يراودني أيام صغري كثيرا، ولم أجد له إجابة شافية رغم التحاقي بالجامعة، كنت أحاول آنذاك أن أسأل وأستفسر مِن كل مَن له علاقة بفن الإلكترونيات، ..

وبفضل الله  تمكنت من معرفة الإجابة عنه بعد ما يقارب العشر سنوات. فماهو ذلك السؤال؟

كنت حين أذهب لشراء بعض من قطعي الإلكترونية الخاصة بمشاريعي، أفاجأ أن أغلب تلك القطع غير متوفر لدى الباعة، وحينئذ كنت أتساءل:  هل يمكنني تغيير تلك القطعة ببديل لها؟ ولماذا اختار مصمم الدارة هذا الرقم  وهذه القطعة تحديدا؟ على سبيل المثال:  لمَ يختار بعض المصممين رقم ترانزستور 2222 دون غيره؟ وهل يمكنني استبداله برقم آخر؟

تدوينتي لهذا اليوم ستسلط الضوء على كيفية الاختيار الأمثل للقطع أو العناصر الإلكترونية، ومعرفة الآلية الصحيحة لاختيار البدائل. ولكي نطبق الأسس العلمية بشكل صحيح، سنستخدم مثالا سهلا ونطبق عليه فعليا آلية البحث عن  القطعة والمكافئات..

تخيلوا معي الموقف التالي:

لدينا  تصميم يعتمد على دارة متصلة بأحد المتحكمات الدقيقة “مايكروكونترولر PIC 16F84″  كانت لدي المشكلة التالية:

هذا المايكروكونترولر يعمل عن طريق تغذية  قدرها 3.3 فولت. وهناك أيضا دارة أخرى متصلة بالمتحكم، إلا أنها تعمل على عن طريق مصدر تغذية 5 فولت وكلاهما يشتركان في نفس النقطة المرجعية “الأرضي”.  المشكلة هي أنه عندما يحاول المتحكم الذي يعمل بجهد 3.3فولت أن يرسل إشارة “جهدا” منطقيا عاليا “1″ للدارة التي تعمل بجهد 5 فولت، فإن تلك الدارة لن تفهم تلك القيمة وقد تكون بالنسبة لها ضمن المجال غير المحدد للقيم المنطقية وبالتالي ستهملها، والسبب أن قيمة الجهد المطلوب هي من رتبة 5 فولت وليس 3.3 فولت.

ما الحل إذا؟ كيف يمكن للمتحكم أن يرسل قيما منطقية صحيحة مفهومة لدى الدارة  الأخرى من ناحية قيمة الجهد؟

لابد إذا من وجود طريقة لتحويل جهود الـ 3.3 فولت لقيم أخرى  لكن بجهد 5فولت بحيث تتمكن الدارة المتصلة بالمتحكم من فهمها والتعامل معها..والطريقة هي بسيطة للغاية تعتمد على استخدام مفتاح ترانزستور كالذي ناقشناه في تدوينة سابقة. انظروا الشكل أدناه:

ماتقوم به هذه الدارة البسيطة هي أنها ستعمل على رفع مستوى الجهد من 3.3 فولت إلى 5 فولت لتكون الدارة الثانية قادرة على التخاطب معها. وسنلاحظ هنا أن تلك القيم المنطقية لابد من عكسها، حيث إن الترانزستور في وضعه الحالي سيعمل على شكل عاكس للقيم، فكل صفر منطقي سيتحول لواحد والعكس صحيح. إلا أنها ليست مشكلة فيمكننا تلافي هذه النقطة من خلال تعديل شفرة البرنامج داخل المتحكم.

الكلام حتى هذه النقطة لازال ممتعا، ننتقل الآن لاختيار القطع اللازمة لصنع دارة الترانزستور البسيطة، وهي مقاومة وترانزستور. المقاومة أمرها سهل فهي متوفرة بكثرة في سوق بيع القطع، نأتي الآن للعم ترانزستور صاحب الرقم

2N7002

هل رقم هذا الترانزستور مقدس ياترى؟ أم أنه يمكننا تغييره؟ وكيف؟

لنفترض أن الدارة المتصلة بالمتحكم ستستهلك تيارا قدره 0.2 ميللي أمبير عند جهد 5 فولت.  فلابد إذا للترانزستور الذي سنقوم باختياره أن يسمح بمرور تيار مستمر في مصرفه  “طرف الترانزستور” على أقل تقدير 1 ميللي أمبير، وأن تكون لديه القدرة على تحمل جهد قدره 6 فولت كحد أدنى. أما بخصوص البوابة “الطرف الآخر للترانزستور” فكما نعلم أنها ستتصل بالمتحكم الدقيق وبالتالي فرق الجهد المطبق عليها هو 3.3فولت . إذا فلنلخص المتطلبات الرئيسية للترانزستور بما يلي:

1. الجهد الأدنى للبوابة هو 3.3 فولت
2. الجهد الأدنى للمصرف هو 6 فولت عند 1 ميللي أمبير
3. شكل الترانزستور وأبعاده غير مهمة
4. درجة الحرارة التي سيعمل بها هي 25 درجة مئوية

لدينا الآن كافة المعلومات اللازمة التي يمكن من خلالها اختيار الترانزستور. لنتوجه الآن لأحد أهم المواقع التي يشتري من خلالها مصممو الدارات الإلكترونية والتي سبق أن تعرفنا عليه من خلال هذه التدوينة

سنقوم بإدخال كلمة ترانزستور “بالإنجليزية طبعا” داخل مربع البحث لتظهر لدينا نتائج البحث، بعد ذلك نختار نوع موسفت، لتظهر صفحة جديدة بها جداول نختار من خلالها  القيم التي ذكرناها سابقا والتي تخص الجهد والتيار. بعد ذلك نحدد أقصى قيمة متوقعة للتيار داخل المربع الخاص بتيار المصرف، ومن ثم نحدد حجم القطعة هل هي سطحية؟ أم كبيرة الحجم ؟ وأخيرا درجة الحرارة وغيرها من الخواص إن أردنا ذلك، وهنا أذكر أن دور هذه العملية هو تقليص عدد نتائج البحث.

بعد ذلك نضغط على زر يوجد في أسفل الصفحة اسمه:

Apply Filters

وذلك لتطبيق الكلمات المفتاحية التي بحثنا عنها

ستظهر الآن النتائج  في صفحة جديدة وهي عديدة، وبالتالي نكون هنا قد أجبنا عن السؤال الهام: ما هي البدائل؟ فكل النتائج المعروضة أمامنا تشكل بدائل للموسفت الذي نبحث عنه طالما أنها تحقق الشروط. والأمر الآن متروك لكم في اختيار أي قطعة من النتائج المعروضة وقد يكون لدينا شرط معين بخصوص السعر مما سيحدد مجال بحثنا بشكل أكبر.

النتيجة إذاً، أنه في حال القيام بأي تصميم فلابد من معرفة القيم التي تحكم عمل دارتنا لأنها ستساعدنا  في تحديد العناصر التي ستستخدم في التصميم. ليس هناك قيم مقدسة للعناصر الإلكترونية فيمكننا الاستغناء عن عنصر واستخدام بديل آخر طالما أن ذلك البديل يحقق نفس الشروط التي نبحث عنها، مثل: التيار وفرق الجهد والتردد والحجم والممانعة، الخ. ويلجأ عادة المصمم البارع لاختيار قيم أو عنصر معين ويضع شروطا تفوق المطلوب في تصميمه وذلك لضمان عمل دارته في الظروف المناخية المختلفة. فنجد أحيانا مصمما اختار قيمة تيار تبلغ 1 أمبير بينما فعليا فهو  يحتاج لـ 0.8 أمبير. ومصمم آخر اختار مكثفاً له فولتية قدرها 10 فولت والآخر حددها 25 فولت، بالرغم من أن كليهما سيؤدي وظيفته في الدارة. فالمسألة إذا فن واعتبار لعوامل أخرى أثناء التصميم. ونصيحتي هنا للهواة هي أن يبحثوا دائما عن بديل يحقق له أقل الشروط التي بها ستعمل الدارة ولا داعي للالتزام بما يفرضه المصمم. فلو قلنا أننا بحاجة لمكثف كيميائي ذي جهد 50 فولت، بينما الدارة أساسا تحتاج حقيقة لـ 12 فولت، فيمكننا حينها الاستعاضة بأي مكثف له جهد 25 فولت.

حسنا.. لنلخص ما ناقشناه:

1.   كي نتمكن من اختيار قطعة إلكترونية فلابد لنا من أن نفهم العوامل التي تحكم تلك القطعة: مثل الجهد، التيار، التردد، درجة الحرارة، الحجم، المقاومة، الخ. بعدها سنكون قادرين على اختيار ذلك العنصر.

2. لاختيار عنصر مكافئ أو بديل لقظعة مفقودة في الأسواق، يمكننا اللجوء لأحد مواقع البحث المتخصصة ببيع القطع الإلكترونية والتي من خلالها سنبحث عن ذلك العنصر ونحدد خواصه لنعرف البدائل المكافئة له.

ولنتذكر أن التصميم هو فن من الفنون التي لابد من ممارستها لإتقانها ولابد من معرفة أساسياتها لنتقن خفاياها.

قراءة ممتعة!

المصادر:

ملف المواصفات الفنية الخاص بالمتحكم

شارك هذا المقال

حان وقت الإثارة لهذا الأسبوع!

نعم ..فإنه وقت مشروع الأسبوع

مشروعنا لهذا الأسبوع ممتع وسهل للغاية، ولا يحتاج الكثير من الأدوات أو الجهد والوقت.

ما هو مشروعنا؟

سنقوم بتعديل راديو إف إم لنتمكن من سماع أبراج مراقبة الطائرات واستقبال محادثاتهم.

الأدوات:

1. راديو إف إم

2. مفك

هل أنتم جاهزون؟

تفضلوا الفيديو، ومن ثم سنناقش الخطوات:

فكرة المشروع: أن نعمل على استقبال نطاق ترددات أبراج مراقبة الطائرات، فهي تعمل ضمن نطاق الموجات عالية التردد. فكل ما نحتاجه هو جهاز استقبال له القدرة على استقبال تلك الترددات. وأسهل جهاز استقبال يعرفه الجميع هو الراديو من نوع إف إم. إلا أن ذلك الراديو لا يستطيع استقبال أي تردد فوق نطاق 108 ميجاهرتز. وما نقوم به بهذه التجربة هو أن نعمل على زيادة نطاق استقبال ترددات المذياع عن طريق حيلة سهلة.

الخطوات والتنبيهات:

1.   أبراج مراقبة الطائرات تستخدم ترددا يتراوح ما بين 118-135MHz.   يعرف بما يسمى بـ VHF حيث يشمل الترددات من 30-300 ميجاهرتز والطول الموجي هو 1-10 متر

2. يعتمد التعديل على أن نقوم بتغيير خواص قطعتين داخل الراديو وذلك بوساطة المفك، وتلك القطع هي الملف والمحول الخاصين بمجال ترددات الإف إم،  حيث إن الملف والمحول يشكلان المرشح الخاص بترددات الإف إم. وطريقة التغيير هي أن نعمل على توسيع  مساحة الملف وأيضا تحريك القرص الخاص بالمحول،  وبذلك نكون قد غيرنا تردد القطع الخاص بالمرشح ما يعني زيادة  نطاق الترددات المسموح باستقبالها.

3. إذا أحببتم التوسع في هذا المجال فإليكم هذه الدارة التي تمكنكم من صنع جهاز الاستقبال الخاص بهذا النطاق من الترددات:

وهذا هو مصدر الدارة مع كافة تفاصيلها

مشروعا ممتعا!

شارك هذا المقال

لازلنا في معرض الحديث عن العناصر الإلكترونية التي يستخدمها المصممون والهواة في داراتهم الإلكترونية، فكنا قد ناقشنا الدايود، الثنائي المشع للضوء، المكثف، الملف، الترانزستور

ونكمل اليوم هذه السلسلة بعنصر جديد هو المرحِل، أو مايطلق عليه الريلاي.

فما هو ذلك العنصر؟ وكيف يمكن استخدامه؟ وماهي تطبيقاته؟ إيجابياته؟ سلبياته؟

تعالوا نخوض أسرار المرحِل ونتعرف عليه.

لنشاهد هذا الفيديو الذي يحتوي شرحا مبسطا عن المرحِل “الريلاي” :

مم يتكون؟

الريلاي هو عنصر ميكانيكي/إلكتروني، ويمكننا تخيله على شكل مفتاح أو زر كهربائي، داخلياً يتكون من جزئين رئيسيين: الأول: سلك ملفوف حول قالب حديدي، وفي مقدمة ذلك القالب يتوضع الجزء الثاني: وهو لسان أو قطعة معدنية مستطيلة الشكل تقع أمام القالب/الملف وهي بمثابة المفتاح فهي تحتوي على تماسات معدنية يتم من خلالها توصيل حمل كهربائي ليعمل الريلاي على فصله أو تشغيله بحسب وضع الملف في الريلاي.

ماهو الرمز الإلكتروني للريلاي في الدارات الإلكترونية؟

يرمز للريلاي بالشكل التالي: حيث الجزء الأيسر هو الملف والأيمن هو رمز المفتاح الكهربائي

وهل من صورة حقيقية لتركيبه الداخلي؟

كيف يعمل؟

عندما يتم تطبيق فرق جهد على طرفي الملف الداخلي للريلاي، سيمر تيار  في الملف ليتحول بواسطته الملف لمغناطيس كهربائي مولدا مجالا مغناطيسيا سيقوم بدوره بجذب ذلك اللسان أو القطعة المواجهة للملف بحيث تغلق التماسات  الكهربائية، وعند فصل الجهد المطبق سيتلاشى التيار تدريجيا ليختفي ذلك المجال المغناطيسي، وهناك زنبرك سيقوم بإعادة اللسان لوضعه الطبيعي وفصل التماسات وفتح المفتاح الذي أغلق.

انظروا الشكل التالي كي يتضح الشرح:

إذا بكل بساطة فالريلاي هو مفتاح كهربائي ميكانيكي، ما إن يتم تطبيق جهد على ملفه، يبدأ بالعمل ليجذب تماسات معدنية ستعمل على غلق أو فتح دارة خارجية متصلة بها.

ومافائدته إذا؟ ألا يمكننا استخدام مفتاح كهربائي مباشرة؟ لم لا نختصر الطريق؟

تخيلوا معي أننا قمنا بتصميم دارة إلكترونية بها معالج دقيق يعمل على فرق جهد مستمر مثل: 3.3 فولت، ولدينا حمل كهربائي أو دارة خرج هي مصباح كهربائي أو لمبة مثلا تعمل على فرق جهد متردد قيمته 110 فولت. منطقيا، لا يمكننا تشغيل ذلك الحمل من خلال دارتنا البسيطة فهي غير مؤهلة لقيادة تلك اللمبة، وهنا يأتي دور الريلاي فهو سيقوم بعملية قيادة لأي حمل ذو حجم كبير من خلال فرق جهد صغير، والسر يمكن وراء تشغيل الملف بجهد صغير مثل 3.3فولت لنقوم بتشغيل المصباح الذي سيتم توصيله على أطراف التماسات التي سيجذبها الملف داخل الريلاي. إذا للريلاي فائدة عظيمة كونه سيعمل على ترحيل جهد وتيار صغير لقيادة حمل كبير. وأيضا ميزة الريلاي تكمن في قدرته على العزل التام ما بين دارة المصدر والحمل “الخرج”، فهما معزولان تماما ولكل واحد منهما نقطة أرضية مرجعية مختلفة عن الأخرى، وهذا له فائدة كبيرة في منع انتقال التشويش والجهود العابرة لدارتنا وبمعنى أصح حمايتها. أخيرا، يمكن استخدام الريلاي في التحكم عن بعد، أي وضع الريلاي بالقرب من الجهاز ومد سلك للدراة التي تصدر الأوامر.

أنواع الريلاي:

كما اتفقنا فإن الريلاي هو بمثابة المفتاح، والمفاتيح الكهربائية لها أنواع متعددة تعتمد على عدد أقطابها وتحويلاتها. المقصود بالقطب هو المفتاح ، والتحويلة هي وضعية المفتاح هل هو مغلق أم مفتوح في الحالة الطبيعية

بناء على ذلك هناك الأنواع التالية من الريلاي:

1. أحادي القطب أحادي التحويلة

2. ثنائي القطب أحادي التحويلة

3. أحادي القطب ثنائي التحويلة

ولكم أن تتخيلو الاحتمالات العديدة التي يمكن بناؤها، انظروا الشكل التالي:

. عيوبه:

لكل عنصر إلكتروني فوائد وسلبيات ، وكذلك الأمر بالنسبة للريلاي، فأهم سلبياته هي:

1. بما أنه يعتمد على الملف -وهو حثي- فلذلك ستتولد فيه قوة دافعة كهربائية عكسية عند مرور تيار به ( تعرف بقاعدة لنز ) عند التوصيل وعند الفصل مما قد يؤدي لعطب الدارة المتصلة به. إلا أنه يمكننا تجاوز هذه المشكلة البسيطة بواسطة وضع عنصر الدايود بين طرفي الملف وذلك لمنع عودة تلك القوة الدافعة العكسية.

2. حدوث ارتدادات  ميكانيكية عند كل تحويل من وضع الفصل الى وضع التوصيل أو العكس . مما قد يؤدي لعطب الحمل

3. يحتاج إلى دائرة موائمة لكى يعمل جيدا مع الأنظمة الإلكترونية . وعادة تكون هذه الدارة هي مكونة من ترانزستور

4. يوجد ربط سعوى بين التلامسات . مما قد يؤثر سلبا على نوعية الإشارة التي يتم إيصالها للحمل أي أنه ستقل نسبة العزل بين التلامسات

5. العمر الافتراضى للريلاي صغير نسبيا خصوصا فى الدوائر التى تتطلب عددا كبيرا من مرات الوصل والفصل . وعادة ما تذكر قيمة عدد مرات الفصل والوصل القصوى لكل ريلاي في ملف المواصفات الفنية

دارة عملية لاستخدام الريلاي مع الدارت الإلكترونية

عند اختيار أي ريلاي فلابد من الانتباه للأمور التالية كي نتمكن من الاختيار العلمي الصحيح ومعرفة البدائل التي يمكن استخدامها في حالة عدم توفر الريلاي المناسب

1. فرق الجهد اللازم لتشغيل الملف الداخلي للريلاي: فمثلا لو كان لدينا دارة تعمل على فرق جهد 5 فولت  فيجب اختيار ريلاي له فرق جهد لملفه هو 5 فولت، وفي حالة تعذر ذلك يمكننا استخدام جهد أكبر بعد استخدام دارة مواءمة سبق أن طرحتها في تدوينة الترانزستور.

2. أقصى تيار لازم لتشغيل ملف الريلاي: وغالبا هذه القيمة لا تعطى بشكل واضح بل يتم ذكر مقاومة الملف بدلا منها، ومن خلال قسمة فرق جهد الملف على مقاومته يتم حساب التيار الأعظم. وهي قيمة مهمة جدا كي نعرف هل يمكننا تشغيل ووصل الريلاي بدارتنا مباشرة أو لابد من وضع دارة مواءمة

3.   جهد وتيار مرحلة الخرج أو التماسات، وهنا يجب معرفة ما يحتاجه الحمل ومقارنته بالريلاي وينبغي دائما أن يتم اختيار قيمة تيار عظمى تزيد عن  القيمة المطلوبة بنسبة 5 إلى 10 %

4. العمر الافتراضي لتماسات الريلاي وعادة ما تعطى بملايين المرات

ننتقل الآن للدارة العملية:

هذا كان باختصار شديد الريلاي العجيب، وهنا لا أنسى أن أذكركم أنه يشبه لحد كبير آلة البرق البدائية التي اخترعها مورس فكلاهما يحملان نفس المكونات.

المصادر:

1. بحث مبسط عن الريلاي

2. ملف مميز عن الريلاي

3. شرح بسيط بالإنجليزية

شارك هذا المقال

شهر مبارك علينا جميعا!

وأسأل الله أن يجعل هذا الشهر شهر عزة وإنجاز، شهر نصر وتمكين، شهر طاعة وقبول، شهر عتق وفوز.. آمين

هل أنتم مستعدون للإثارة لمشروعنا في هذا الأسبوع؟

إذاً جهزوا المواد التالية:

1. علبة بلاستيكية: صغيرة الحجم كي تستخدم لوضع مكونات جهازنا. بإمكانكم استخدام علبة أحد أقراص السي دي القديمة

2. آلة حاسبة صغيرة الحجم

3. راديو صغير وبه مجال إي إم AM

4. لاصق أو غراء.

ماهو مشروع اليوم؟

رأينا كثيرا أجهزة كشف المعادن تنتشر من حولنا، في المطارات، المباني الهامة، الأماكن الحساسة. فهل سبق أن حاولتم معرفة طريقة عملها؟ أو هل أحببتم يوما أن تقوموا بعمل تجربة بسيطة تتعلمون من خلالها عمل جهاز كاشف معادن بسيط وبوقت قياسي؟

لننطلق إذا ولنستمتع بمشاهدة هذا الفيديو:

تنبيهات بخصوص التجربة:

1. لابد من استخدام راديو يعمل على ترددات AM

2. يجب أن تحرك مؤشر الراديو حتى تصل إلى أقصى موجة في الردايو، حوالي 1700 كيلو هرتز

3. حاول أن تختار موجة صافية نسبياً كي لا تحتوي على تشويش كبير لتتمكن من سماع واستقبال ترددات الآلة الحاسبة

4. قم بتشغيل الآلة الحاسبة وضعها بالقرب من الراديو وحاول تحريك المؤشر حتى تصل إلى أفضل صوت يمكن التقاطه

لقد كان بسيطا للغاية..فما هو السر وراء تلك الطريقة البسيطة؟

تعتمد أجهزة كشف المعادن في عملها على إرسال موجة ذات تردد معين وقدرة معينة وشكل معين ليتم استقبالها من خلال جهاز خاص. وعند وجود معدن بالقرب من تلك الموجات المرسلة في الهواء، فإن بعض خواص تلك الموجة ستتغير- مثل القدرة- بسبب وجود المعدن. وما قمنا به في هذا المشروع هو أننا  اعتمدنا على الآلة الحاسبة  لتوليد موجات بسيطة لنقوم بإرسالها في الجو، ومن ثم استقبلنا تلك الموجات بواسطة الراديو. عند وجود المعدن بالقرب من الآلة الحاسبة فإن الموجة الصادرة عن الآلة الحاسبة ستتأثر وبالتالي سيتغير الصوت الذي نسمعه من خلال الراديو. الحقيقة أن مدى تأثير ذلك الجهاز قصير نسبيا وذلك لأن قدرة الموجات التي تنطلق من الحاسبة ضعيفة للغاية. وإذا أردتم تنفيذ جهاز أعقد ويعمل بنفس الطريقة التي تشاهدونها في المطارات: تفضلوا هذا الرابط الذي يحتوي عشرات التصاميم لعملها

لنتعلم دائما التفكير فيما حولنا من أجهزة والاستفادة منها بالقيام بتطبيقات لم تخطر على البال.

شارك هذا المقال

بغض النظر عن أهمية الموضوع , إلا أنني أعتقد أن وجود مثل هكذا أدوات أو مختبر منزلي في البيت لوحده يُولد في الإنسان حُب العمل والتفكير وهي بداية الطريق الى التألق.

لأنها دائماً تذكرهُ بالعمل والبحث العِلمي والتجربة .

وفي هذا المَقال الأول من المختبر الإلكتروني المنزلي سأحاول أن أبين بدايةً الأدوات التي من المستحب تواجدها في المختبر المنزلي وسأكتب بضع سطور لِشرح إستخدامِها والفائدة منها .

أولاُ :

جهاز الملتيميتر Multimeter

ويوجد منه نوعين :

الديجتال او الرقمي والنوع الثاني هو النوع التناظري ذو المؤشر.

وأفضل لكم الرقمي فهو ذو كفائة عالية ويمكنكم قياس الكثير من القياسات بدقة عالية ووقت أقل.

ويستخدم الجهاز لقياسات متعددة, كقياس شدة التيار وفرق الجهد وغيرها.

ثانياً:

جهاز اللحام soldering station

وأيضاً منه يوجد العديد فهو يتفاوت في السعر بين الجهاز والاّخر وذلك حسب الشركة المصنعة ودرجات الحرارة التي يصل إليها قلم اللحام.

ويستخدم في لِحام المعادن وأجزاء الدوائر الكهربية في العمل واتصال جزئين منفصلين خلالها.

ثالثاً:

الحامل أو المثبت

.

وهو يستخدم لتثبيت العمل أو اللوحة التي يجري العمل عليها وذلك حتى يسهل التحكم في جهاز اللحام او القياس وإختصار الوقت .

رابعاً:

جهاز الإضاءة المكتبية

وهو غني عن التعريف فهو يستخدم للإضاءة وتوفير جو عمل مناسب ومريح للعين خصوصاً ان معظم أجزاء العمل صغيرة الحجم وإطالة النظر اليها أثناء العَمل قد يؤذي العين.

هناك بعض أجهزة الإنارة توفر لك إمكانية التكبير كما هو موضح بالصورة الظاهرة.

خامساً:

اللوحة الإلكترونية التجريبية.

وهي عبارة عن لوحة لإضافة أجزاء العمل عليها باعتبار أنها تحل محل اللوحة الإلكترونية الخضراء التي توجد داخل كل الأجهزة , وهذه اللوحة توفر الكثير من المال والوقت والجهد وذلك لامكانية الإضافة عليها والإزالة بسهولة بعد التجربة أو في حال وجود خلل ما أثناء التوصيل.

وهي بصراحة وعن تجربة شخصية جداً فعالة وعملية للغاية.

سادساً :

هي أدوات القطع والفك والتركيب

والتي تتواجد في كل بيت سواءً كان المفك بأحجامه المتعددة أو القطاعة أيضاً بأنواعها.

طبعاً أكتفي بهذا القدر لِهذا المقال حتى أكون ضيفاً خفيف الظل ولا أطيل عليكم ولكن أعدكم بالمرة القدامة أن أواصل معكم سلسلة المختبر الإلكتروني المنزلي.

وكل ما أتمناه من الجميع هو البدء بالتحضير والبحث عن هذه الأدوات لأنها بصراحة وكما أسلفت سابقاً هي المحرض على القيام والبدء بالعمل والتجارب .

ولكن

لا أنسى أن أُحذر الجميع من خطورة التعامل مع الكهرباء والحرص دائماً على التأكد من سلامة الأمان الكهربائي في البيت واعداً إياكم بالحديث عَن السلامة الأمنية في المختبرات المنزلية.

والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته

شارك هذا المقال

ما هو مشروعنا لهذا الأسبوع؟

هو عبارة عن تعديل بسيط على السماعة التي يستخدمها الأطباء لنتمكن من سماع وتسجيل المحادثات من خلف الجدران.

ماهي الأدوات المستخدمة؟

1. سماعة طبية

2. مايكروفون رخيص كالذي يستخدم في أجهزة الحاسب

3. مشغل إم بي ثري لتسجيل المحادثات

ما هي الطريقة؟

شاهدوا الفيديو التالي وبه شرح واضح وبسيط:

شارك هذا المقال

1-تصنيف الآلاتالكهربائية.

2-المعطيات الاسمية للآلات الكهربائية.

3-الشروط الواجبتوافرها في الالات الكهربائية.

اولا: سوف نبدأ بتصنيف الآلات الكهربائية:

تصنيف الآلات الكهربية حسب مجالات الاستخدام ، نوع التيار ، مبدأ العمل ،الاستطاعة ، وسرعة الدوران.

تصنيف الآلات حسب الاستخدام:

تنقسم الآلاتالكهربية حسب مجالات استخدامها الى الانواع التالية:

المولدات الكهربية Electric generators

تعمل المولدات الكهربية على تحويل الطاقة الميكانيكية الىطاقة كهربية ، اذا تركب في المحطات الكهربائية الثابتة ويمكن ان تحمل على وسائل نقلمختلفة كالسيارات والطائرات والقطارات الحديدة والبواخر كمجموعات توليد منتقلة، كماتستخدم المولدات في بعض الحالات كمنابع للتغذية فى مراكز الاتصالات communication centers وجمل الاتمتة وتقنيات القياس وغيرها.

المحركات الكهربائية:

تحول الطاقة الكهربية الى طاقة ميكانيكية فهي تدير الآلات والمعدات والاجهزةالميكانيكية المختلفة المستخدمة في ميادين الصناعة والزراعة والاتصالات والنقلوالمجالات العسكرية ومناح الحياة العامة كما تستخدم المحركات الكهربية في جملالتحكم الآلية الحديثة كعناصر تنظيم وتنفيذ وبرمجة .

المبدلات الكهربائيةالدوارة:Rotary converter-invertors

تقوم هذه المبدلات بتحويل التيار المتناوبالى تيار مستمر وبالعكس ، وتستخدم في دوائر التيار المتناوب والمستمر لتغيير التوتروالتردد وعدد الاطوار ….الخ.

وقد تراجع دور هذا النوع من المبدلات الكهربائيةفي العقود الاخيرة الى حد كبير بسبب الانتشار الواسع للمبدلات الالكترونية الساكنة electronic converter-invertors

المعوضات الكهربية الدوارة: Rotary compensators

تستخدم في المنشات الكهربائية المختلفة لتوليد الاستطاعة الردية. بغاية تحسين مواصفات الطاقة الكهربائية في مراكز الاستهلاك والتوليد.

المضخات الكهربائية الدوارة: Rotary amplifiers

تستخدم من اجل التحكمبالبنى الكهربائية ذات الاستطاعة العالية بواسطة اشارات كهربائية صغيرة الاستطاعةترسل الى ملفات التحكم (التهييج) التي تدخل في تكوين هذه المضخات.

تدعى الآلاتالكهربائية الصغيرة التى لا تزيد استطاعتها على 600 وات بالآلات الميكروية micro machines حيث تستخدم هذه الآلات على نطاق واسع في جمل الأتمتة والاجهزة الكهربائيةالمنزلية تقسم الآلات الكهربائية الميكروية المستخدمة في تجهيزات الاتمتة حسبوظيفتها الى المجموعات التالية:

محركات الاستطلاع الميكروية:

تستخدملتدوير العناصر المختلفة التى تدخل في تركيب جمل الاتمتة واجهزة التسجيل الرقميةوالبيانية ذاتية الحركة وغيرها.

المحركات المقودة (لمنفذة):

تحولالاشارة الكهربية المطبقة على دخلها الى حركة ميكانيكية تنتقل الى محور دوران ايانها تقوم بصياغة اوامر محددة.

مولدات التاكو: Tacho-generators

وهيتحول الحركة الميكانيكية لمحور الدوران الى اشارة كهربية- التوتر- تتناسب مع سرعةدوران المحور

المحولات الدوارة: Rotating transformers

يمكن الحصول فيخروج هذه المحولات على توتر يتناسب مع احد توابع زاوية دوران المحور مثل جيب او جيبتمام هذه الزاوية أو الزاوية نفسها.

الآلات الارتباط التزامني :synchrodrive

السينكرونات والمغنيسينات Magnesyns, Synchros

تقوم هذهالآلات بتحقيق الفتل أو الدوران المتزامن لعدة محاور غير مرتبط بعضها مع بعضإرتباطا ميكانيكيا .

الآلات الميكروية المستخدمة في الأجهزة الجيروسكوبية:

gyroscopic micromachines )المحركات وحساسات العزوم والزواية الجيروسكوبية(

تؤمن هذه الألات الحركة الدورانية لمحاور الجيروسكوبات ذات التردد العالي وتقومبتصحيح وضعياتها.

تسمى عادة ألات المجموعاتين الأولى والثانية بألات الإستطاعةالميكروية أما ألات مجموعات الثالثة والرابعة والخامسة فتدعى بالألات الميكرويةالإعلامية information micro machines

تصنيف الألات الكهربائية حسب نوعالتيار ومبدأ العمل:

تصنف الألات الكهربائية حسب نوع التيار ضمن مجموعتين:

ألات التيار المتناوب AC machines وألات التيار المستمر DC machines

تقسمألات التيار المتناوب على أساس مبدأ عملها وخصائصها الكهرومغناطيسية الى المحولات ،الألات اللاتزامنية(التحريضية)،الألات التزامنية وألات التيار المتناوب ذات المجمع .

المحولات :transformers

تستخدم على نطاق واسع من أجل تغيير التوتر فينظم نقل الطاقة الكهربائية وتوزيعها وأجهزة التقويم، وفي تجهيزات الإتصال والأتمتةوالحواسيب الإلكترونية وتقنيات القياس (محولات القياس)،وفي المبدلات الوظيفية(التابعية) function generators (المحولات الدوارة.(

الألات اللا تزامنية(التحريضية):induction or asynchronous machines

تستخدم الآلات اللاتزامنيةبشكل رئيسي كمحركات كهربائية ثلاثية الطور 3 phase electric motor ويمكن بفضل بساطةتركيب هذه الآلات ووثوقيتها العالية استعمالها في مختلف مجالات الصناعة لتدوير آلاتالتشغيل المختلفة وآلات الرفع والحفر والضواغط والمراوح…..الخ.

اما في جملالتنظيم الآلية فتستخدم على نطاق واسع المحركات التحريضية المقودة احادية الطور اوثنائية الطور وبالاضافة الى مولدات التاكو اللاتزامنية والسيكرونات.

الآلاتالتزامنية synchronous machines

تستخدم بصورة اساسية كمولدات تيار متناوب ذاتتردد نظامي في المحطات الكهربية، ومولدات ذات تردد عالى في منابع التغذية المستقلة(في البواخر والطائرات … الخ).

كما تستعمل ايضا في جمل القيادة الكهربائيةذات الاستطاعة الكبيرة كمحركات تزامنية. وتستخدم الآلات التزامنية ذات الاستطاعةالصغيرة على نطاق واسع في جمل الاتمتة (الآلات البروزية Reactive power machines الآلات ذات المغناطيس الدائم ، الآلات التباطئية….الخ.

آلات التيارالمتناوب ذات المجمع :Gommutating machines

وهي ذات استخدامات نادرة نسبيالانها تتميز ببنية معقدة وتحتاج الى صيانة مستمرة.

تستخدم هذه الآلات بصورةاساسية كمحركات كهربية.

اما الآلات العامة ذات المجمع Universal machines التييمكن ان تعمل بالتيار المستمر او المتناوب فهي تستخدم في جمل لاتمتة والاجهزةالمنزلية المختلفة.

الآلات التيار المستمر:dC machines

تستخدم آلاتالتيار المستمر بصورة رئيسية كمحركات كهربائية في جمل القيادة والتحكم التى تتطلبتنظيم سرعة الدوران في حدود واسعة (وسائل النقل البحرية، القطارات، وحداتدلفنةالمعادن، عناصر نقل الحركة في عربات الشحن الضخمة،آلات الرفع والحفر، آلاتمعالجة المعادن وغيرها).

كما تستخدم هذه المحركات عندما تكون منابع التغذيةالمدخرات الكهربية (محركات بدء التشغيل او الاقلاع ، محركات الغواصات البحريةوالمركبات الفضائية…الخر).

اما مولدات التيار المستمر فغالبا ما تستخدم لتغذيةتجهيزات الاتصالات ومن اجل شحن مجموعات المدخرات، كما تستعمل كمنابع تغذية اساسيةفي وسائل النقل ( السيارات، السفن ، الطائرات، القطارات.(

استبدل استخداممولدات التيار المستمر بمولدات التيار المتناب المزودة بوحدات تقويمالتيارRectifier

تستخدم في جمل التنظيم الآلية آلات التيار المستمر على نطاقواسع كمضخات دوارة ومحركات منفذة ومولدات تاكو Tacho generators.

ثانيا: المعطيات الاسمية للآلات الكهربائية:

تزود كل آلة كهربائية بلوحة اسمية Name plate معدنية مثبتة على هيكلها الخارجي

يشار في هذه اللوحة عادة إلى طراز الآلةومعطياتها الاسمية التي تؤخذ كأساس لتحديد شروط عمل الآلة الكهربائية ومواصفاتهاأثناء التصميم.

المعطيات الاسمية:Nominal data

تشمل هذه المعطياتالاستطاعة، التوتر،التيار، سرعة الدوران، التردد، المردود،عدد الأطوار، معاملالاستطاعة ونظام العمل .

كما يشار إلى اللوحة الاسمية إلى الجهة الصانعة وتاريخإنتاج الآلة ودرجة العازلية وبعض المعلومات الإضافية التي تلزم عند التركيبوالاستثمار ( الوزن ، طريقة توصيل الملفات…الخ)

ويمكن استخدام مصطلح الاسمى Nominal للتعبير عن مقادير أخرى غير مذكورة في جدول المواصفات الفنية لكنها تميزحالة العمل الاسمية كعزل الدوران الاسمي Nominal torque والانزلاق الاسمي Nominal slip …..الخ

الاستطاعة الاسمية: Nominal or rated power

وهي التيتصمم على أساسها الآلة الكهربية وتحقق شروط عدم ارتفاع درجة حرارتها على الحدالمسموح والحفاظ على جاهزية العمل خلال فترة الاستثمار المحددة لهذه الآلة.

فبالنسبة للمحركات الكهربائية يقصد بالاستطاعة الاسمية الاستطاعة الميكانيكيةالمفيدة Useful mechanical power على المحور وتقاس بالوات أو الكيلو وات.

أماالاستطاعة الاسمية في مولدات التيار المستمر فإنها تعني استطاعة الخرج الكهربائيةالمفيدة المأخوذة من الآلة وتقاس أيضا بالوات أو الكيلو وات.

كما تشيرالاستطاعة الاسمية في مولدات التيار المتناوب إلى استطاعة الخرج الكلية (الظاهرية)والتي تقاس بالفولت أمبير أو بالكيلو فولت أمبير.

يتم ترتيب الاستطاعات الاسميةلجميع أنواع الآلات الكهربية الدوارة والمحولات ضمن جداول معيارية بالطريقة نفسهاالتي تحدد فيها سرعة الدوران الاسمية للآلات الكهربية.

يمكن تشغيل الآلاتالكهربائية في ظروف عمل غير اسمية ( باستطاعات أو تيارات وتوترات تزيد أو تقل عنالحدود الاسمية).

عند الأحمال التي تقل عن الحمل الاسمي تكون عادة قيم المردودومعامل الاستطاعةpower factor أدنى من مستواهم النظامي.

أما زيادة الحمل overload على القيم الاسمية فتؤدي إلى ظهور الأوان وبالتالي خروج الآلة من العملبشكل مبكر.

أن درجة الحرارة العظمى المسموحة في الملفات تتعلق إلى حد كبيربخواص المادة العازلة المستخدمة ومدة خدمة الآلة وهي تتراوح عادة ما بين 105 و 180درجة مئوية.

تعد الآلات الكهربية آلات معكوسة Reversible أي أنها تستطيعالعمل كمولدات أو كمحركات على حد سواء.

وهذه الخاصية تنطبق على المبدلاتالكهربائية الدوارة والمحولات،إذ يمكن عكس استثمار الطاقة الكهربية في هذه الآلاتأيضا.

بيد أن الآلات التي يتم إنتاجها في فروع الصناعات الكهربائية تخصص عادةللعمل في نظام موحد، وهذا يسمح بجعل الآلة اكثر ملاءمة لشروط الاستثمار واقل حجماواخفض تكلفة.

المواصفات الواجب توافرها في التوتر:

تصنع الآلاتالكهربية بتوترات عيارية محددة تتوافق مع مستويات التوتر العيارية المستخدمة فيالشبكات الكهربية.

تزيد التوترات العيارية الخاصة بالمولدات على توتراتالمحركات بحوالي 5-10%

فمثلا إذا كان التوتر العياري للمحرك 220 فولت يكون توترالمولد 230 فولت.

ويعود السبب في اختلاف قيم التوترات العيارية المستخدمة فيالمحركات والمولدات إلى هبوطات التوتر voltage drops في الشبكات الكهربية التي تربطما بين هذه المحركات و المولدات.

أما في المحولات فتؤخذ التوترات العيارية فيجهة الملفات الأولية مساوية لتوترات المحركات وفي جهة الملفات الثانوية تكون مساويةلتوترات المولدات.

تصمم آلات التيار المتناوب في الغالب للعمل على توترات جيبيةمتناظرة بالنسبة لجميع الأطوار. وتحدد درجة اختلال هذا الشرط في جداول المعاييروالمواصفات.

فعلى سبيل المثال يجب ألا تزيد مقدار انحراف التوتر voltage deviation في تجهيزات الطاقة الكهربائية عن -5% و +10%

كما أن Distortion factor يجب ألا يتجاوز 5%

أما الآلات المخصصة للعمل مع مبدلات التيارRectifiers فتتعرض عادة لتأثير توترات وتيارات غير جيبية تسبب حدوث فقد في القدرةداخل هذه المحولات وارتفاع درجة الحرارة للملفات

ثالثا: الشروط الواجبتوافرها في الآلات الكهربية:

من أهم الشروط الواجب توافرها في الآلاتالكهربائية، الوثوقية العالية أثناء العمل ومحددات الأداء الجيدة( المردود ومعاملالقدرة) وصغر الحجم والكتلة وانخفاض الكلفة ، بالإضافة إلى بساطة التصميم وسهولةالتصنيع والاستثمار والصيانة.

المتطلبات الفنية العامة:

أن المتطلباتالفنية الواجب توافرها في الآلات المخصصة للاستخدامات الصناعية العامة والآلات ذاتالتصاميم الخاصة، مدرجة في جداول المعايير والمواصفات.

تصمم كل آلة كهربائيةللعمل ضمن شروط استثمارية معينة مثل نظام التحميل، زيادة الحمل المسموح، مستوىالتوتر والتردد ، سرعة الدوران ودرجة حرارة وسط التبريد، الارتفاع عن سطح البحرونسبة الرطوبة…..الخ.

ويفترض أن تعمل الآلة في هذه الظروف باستطاعتها الاسميةدون أعطال وتوقف خلال المدة الزمنية المطلوبة ( الفترات الزمنية التى تمتد ما بينمراحل الصيانة الدورية).

يمكن تحقيق الوثوقية العالية المطلوبة للآلة الكهربيةعن طريق اعتماد عوامل أمان Safety factors كافية عند التصميم واستخدام تقنيات تصنيعذات مستوى متطور والتقيد بقواعد الاستثمار الصحيحة (تشغيل الآلة في نظام العمل الذيصممت على أساسه وتنفيذ عمليات الصيانة الدورية بانتظام).

تعمل الآلات الكهربيةذات الاستطاعة الكبيرة والمتوسطة والصغيرة عادة كمبدلات للطاقة ( محركات ، مولدات،محولات ، مبدلات دوارة).

لذلك فمن أجل خفض النفقات المصروفة على استثمار هذهالآلات لابد من إبلاء محددات أدائها التي تشمل المردود ومعامل القدرة أهمية كبيرة.

فعند تصميم الآلة بطريقة الاختيار الأمثل Optimization لمحدداتها الأساسيةوحمولاتها الكهرومغناطيسيةElectromagnetic loading يجري السعي للحصول على افضل قيمممكنة للمردود ومعامل القدرة عند الحمل الاسمي Nominal load بيد أن هذه القيممرتبطة مع القدرة الاسمية للآلة بعلاقة محدودة ، لذلك فكلما كانت القدرة الاسميةصغيرة انخفضت معها قيم المردود ومعامل الاستطاعة.

الشروط الواجب توافرها فيالآلات الميكروية المستخدمة في جمل الأتمتة:

بالإضافة إلى متطلبات الفنيةالعامة، يجب أن تتوافر في الآلات الكهربية الميكروية عدة مواصفات أخرى أهمها:

1- الدقة العالية في تحويل إشارة الدخل إلى خرج، كتحويل سرعة الدوران مثلا إلىتوتر خرج في مولدات التاكو، أو تحويل توتر التحكم إلى سرعة دوران في المحركاتالمنفذة.

2- ثبات مميزات الخرج عند تغير الشروط الاستثمار ، كتغير درجة الحرارةالوسط المحيط مثلا.

3- خطية المميزات عند تغير الحمل وإشارة التحكم.

4- سرعة التنفيذ العالية.

5- سعة مجال التنظيم.

من اجل تحقيق هذه الشروط يضطرالمصممون للابتعاد عن القواعد، التي تستهدف إيجاد الحل الأمثل المتبعة عند تصميمالآلات ذات القدرة الكبيرة والمتوسطة.

فمن اجل خفض نسبة الخطأ في الآلاتالميكروية الإعلامية مثلا تقلل قيمة الحمولات الكهرومغناطيسية لها وتؤخذ الثغرةالهوائية Air-gap ما بين الجزء الثابت والجزء المتحرك بطول اكبر.

ومن اجل زيادةعزم الدوران في المحركات المنفذة وبعض الآلات الميكروية الأخرى يجري اختيارالحمولات الكهرومغناطيسية عند الحدود القصوى المسموحة التي تحددها شروط تبريد الآلة .

وهذا ما يقود إلى إنقاص قيم محددات الأداء (المردود ومعامل القدرة) التيتعتبر ذات أهمية بالغة بالنسبة للآلات ذات القدرة المتوسطة والضخمة

أما بالنسبةللآلات الكهربائية الميكروية فتحتل المواصفات المتمثلة بالدقة وسرعة الأداء وسعةمجال التنظيم ، المرتبة الأولى .

عدا الشروط والمواصفات المذكورة الواجبتوافرها في الآلات الكهربائية الميكروية يمكن إضافة بعض الشروط الخاصة المتعلقةبالخصائص الاستثمارية لهذه الآلات .

فعلى سبيل المثال يتوجب على الآلاتالميكروية المستخدمة في آلات التسجيل الصوتية أن تتمتع بمستوى منخفض من الضجيج .

كما لا يجوز للآلات الميكروية المستخدمة في الدوائر الراديوية أن تولد مستوياتعالية من التشويش .

وعند تركيب مثل هذه الآلات في المفاعلات النووية والمركباتالفضائية يجب أن تبقى محافظة على استقرارها .

إن هذه الشروط تضع جملة من القيودعلى بنية هذه الآلات فتؤدي إلى زيادة كتلتها وحجمها و بالتالي إلى خفض جودة محدداتأدائها.

شارك هذا المقال

كابلات الشبكة..وظيفتها هي نقل البيانات بين الاجهزة مهما اختلف نوع الكيبل او نوع التوصيل..و تعتبر كابلات الشبكة من الاجزاء المهمة التي بدونها لا تعمل الشبكة..و قد ظهرت العديد من انواع الكابلات التي قد تصل لعشرات الانواع و لكن في النهاية سوف تنحصر في الانواع التالية:

أ- الكبلات المحورية ” Coaxial Cables “

ب- الكابلات الثنائية المجدولة ” Twisted Pair Cables “

ج- الكابلات الضوئية ” Fiber Cables “

الكبلات المحورية ” Coaxial Cables “

تستخدم الكابلات المحورية في الشبكات من النوع الخطي…و لقد كانت منتشرة في السابق بسبب شهرة الشبكات الخطية..و يتكون هذا الكيبل في ابسط صوره من:

- 1قضيب صلب داخي من النحاس

-2طبقة عازلة

- 3شبكة حماية معدنية

- 4طبقة من مادة عازلة كغطاء خارجي

تعمل هذه الشبكة(شبكة الحماية المعدنية)على امتصاص اشارات التشويش -Noise و الموجات المتداخلة Crosstalk التي قد تصل الى الكيبل الناقل للبيانات–

تعمل هذه الطبقة العازلة كفاصل بين الكيبل النحاسي و شبكة الحماية المعدنية بحيث لا يحصل تلامس بينهما كي لا تنفذ اشارات التوشيش و الموجات المتداخلة.

الجدير بالذكر أن هنالك نوعين من الكابلات المحورية هما:

1-(Thinnet)

2-(THicknet)

و لا يوجد اختلاف جوهري بينهما..و الجدير بالذكر ان اقصى بعد لهذا النوع هو 500 متر…كما تتميز بقوة سريان الاشارة في هذا الكيبل

وهنالك نوع المقبس المستخدم لتوصيل الكيبل ببطاقة الشبكة.

حتى يتم توصيل كيبل الشبكة ببطاقة الشبكة ينبغي توصيل الكيبل بشيء يسمى مقبس و من ثم توصيل هذا المقبس ببطاقة الشبكة…المقبس المستخدم في الكابلات المحورية من نوع BNC ..و قد يكون BNC Barrel او BNC T …و الفرق بينهما هو ان الاول يوجد به فتحتين فقط..بين الاخر يوجد به ثلاث فتحات.

- الكابلات الثنائية المجدولة ” Twisted Pair Cables “

ما ينبغي التذكير عليه هو:

- يستخدم مقبس من نوع RG -45 لتوصيل كيبل الشبكة بكارت الشبكة

- هذه الكابلات اسهل في عملية الانثناء من غيرها و هي منتشرة في هذا الوقت

- تستخدم هذه الكابلات في التوصيل النجمي

- يوجد نوعان منهما..و هي:

أ- UTP

ب- STP

- اقصى بعد هو 200 متر

- تضفع الاشارة كثيرة ببعد الجهاز الآخر

- توجد من هذا النوع عدة فئات Category ..افضلها هو Cat5..الذي ينقل البيانات 100 MBpsبمعدل

و كذلك لا يوجد فرق جوهري بينهما

الكابلات الضوئية ” Fiber Cables “

تعتبر هذه الكابلات من التقنيات الحديثة..حيث تتمتع بمعدل نقل بينات عالي جدا.. – يعتمد هذا الكيبل في نقل البيانات على الياف ضوئية تنقل البيانات في صورة اشارات ضوئية..و لمسافات طويلة!

- يوجد نوعان من هذا الكيبل و وهما:

أ -Loose Configuraion

ب -Tight Configuraion

- 100 MBps الى 2GBps !! معدل نقل البينات ما بين

فائدة الشبكات:

3 المشاركة في الموارد :

إن مستخدمي الشبكة في مختلف أطرافها” نقاط عملها” يستطيعون أن يتشاركوا في المعلومات وفي استخدام آله طابعة وماسح رسوم واحدا Scanner أو المودم وأي معدات غالية الثمن . وعلى سبيل المثال إذا كان لديك كمبيوتر في البيت واشتريت كمبيوتر آخر لأولادك فإن من غير المنطقي أن يكون لكل كمبيوتر منها طابعه ولكل منها ماسح رسوم أو غيره ، بل انه من الممكن المشاركة في مودم واحد وبالتالي يكون كل كمبيوتر منها متصل بالإنترنت .

2· الأمن والسلامة :

إن الشبكات لها مواصفات متقدمة من طرق الحماية ، وهذه المواصفات تسمح أو ترفض بشكل قاطع على العاملين على الأجهزة الأخرى من الوصول إلى المعلومات المخزونة في جهاز ما .

3 – تنظيم العمل ومركزيته :

تسمح الشبكة بمركزيه قاعدة المعلومات ولذا فإن المستخدمين المتواجدين في إدارات أخرى يستطيعون الوصول إلي نفس مكان وجود المعلومات وهذا يقلل من الحاجة إلى تخزين المعلومات على كل جهاز .

4- سهولة الاتصال :

تقدم الشبكات طريقه اتصال سهله ومريحة مثل الرسائل الإلكترونية والتراسل والاتصال بين مكانين أو أكثر . بل أن بإمكانك أن يقوم الكمبيوترين فيما بينها بمباريات العاب .

من الأمور الجيدة في هذا المجال أن برنامج التشغيل ويندوزWindow 95 وما بعده يحتوي على برنامج إدارة شبكه كمبيوتر مما جعل إمكانية عمل هذه الشبكة سهلا ، بالإضافة إلى ذلك فإن تكاليفها قليلة .

شارك هذا المقال

الحاكمات المنطقية القابلة للبرمجة

P L C

ماهو الحاكم المنطقي المبرمج

nالحاكم المنطقي المبرمج ينتمي إلى عائلة الحاسوب و هو عبارة عن معالج دقيق  يستخدم للتحكم في العمليات المختلفة مثل التحكم في الألات والتحكم في العمليات الصناعية المختلفة

nهذا الحاكم له القدرة على تخزين التعليمات لينفذ وظائف تحكم مثل التوقيت ، العد، معالجة البيانات ، الإزاحة ، الحساب و الإتصال للتحكم في الألات و العمليات الصناعية.

يبين الشكل التالي وحدة PLC

مميزات الـ PLC

nحجم صغير

nسهولة و سرعة في عمل التغيرات لنظام التحكم.

nنظام تحكم و كشف اخطاء متكامل.

nنظام مراقبة و توثيق فوري و مستمر .

nتكلفة منخفضة.

مكونات وحدة الـ PLC

تتكون وحدة الـ PLC من المكونات الرئيسية التالية:

nوحدة الدخل Input module

nوحدة المعالجة المركزية CPU

nوحدة الخرج Output module

nوحدة مصدر القدرة Power supply unit

nوحدة المشغل Operator unit

nجهاز البرمجة Progrmming device

يبين الشكل التالي مكونات وحدة الـ PLC

• •وحدة الدخل Input Module

nيتم توصيل وحدة الدخل بمجموعة من العناصر الفيزيائية مثل المفاتيح الكهربائية و المجسات و مقاييس الحرارة و الوزن و مجسات مستوى السوائل و غيرها حيث تقوم وحدة الدخل بإستقبال الأشارات التماثلية و الرقمية  المرسلة من هذه العناصر و تقوم بتحويلها إلى إشارات منطقية  يمكن ان تتعامل معها وحدة المعالجة المركزية.

• •وحدة المعالجة المركزية CPU

وهي عبارة عن معالج دقيق يحتوي على ذاكرة النظام وهي كذلك مركز اتخاذ القرارات لوحدة الـ PLC وتقوم بمايلي:

nأستقبال و معالجة الإشارات المنطقية المرسلة من وحدة الدخل

nإتخاذ القرارات المناسبة حسب التعليمات المخزنة في ذاكرة البرنامج.

nإصدار اوامر التحكم لوحدة الخرج حسب تعليمات البرنامج المخزنة في الذاكرة

nتقوم وحدة الـ CPU بعديد من العمليات مثل العد، التوقيت، مقارنة البيانات ، العمليات المتسلسلة و الإزاحة.

• •وحدة الذاكرة Memory unit

يوجد نوعين رئيسيين من الذاكرة في وحدة الـ PLC :

nالذاكرة العشوائية ( RAM ) وهي الذاكرة التي يمكن  إدخال البيانات ( DATA) لها مباشرة من أي عنوان (Address). كما أنه يمكن كتابة وقراءة البيانات من هذه الذاكرة. وهي ذاكرة غير دائمة أي مؤقتة يعني هذا أن البيانات المخزنة فيها ستفقد في حالة فقد الطاقة الكهربية المشغلة لها و لذلك يتم تركيب بطارية لتجنب فقد البيانات في حالة فقد الطاقة الرئيسية المشغلة لها

nذاكرة القراءة فقط (ROM) وهي الذاكرة التي يمكن قراءة البيانات منها و لكن لا يمكن كتابة البيانات فيها. هذه الذاكرة تستخدم لحماية البيانات أو البرامج المخزنة فيها من المحو، و هي ذاكرة دائمة و هذا يعني أن البيانات المخزنة فيها لن تفقد في حالة فقد الطاقة الكهربائية. تنقسم هذه الذاكرة إلى:

nذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة و المسح (EPROM) و هي ذاكرة للقراءة فقط و لكن يمكن مسح البيانات منها وذلك بتعريضها للاشعة فوق البنفسجية لتصبح جاهزة لأستقبال بيانات جديدة بواسطة كاتب بيانات خاص بها.

nذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح و البرمجة إلكترونياً (EEPROM )  وهي كذلك ذاكرة للقراءة فقط و لكن يمكن ان يتم مسح البيانات المخزنة بها وذلك بوضعها على (صيغة عدم الحماية)

( Unprotected Mode) و من ثم إدخال بيانات جديدة لها.

• •وحدة الخرج Output Module

تقوم وحة الخرج بالوظائف التالية

nأستقبال تعليمات التحكم المنطقية المرسلة من وحدة CPU و تحويلها إلى إشارات رقمية أو تماثلية يمكن أستخذامها للتحكم في مجموعة منوعة من الأجهزة ( مشغلات )

• •جهاز البرمجةProgramming device

يستخدم جهاز البرمجة في مايلي

nيتم كتابة البرنامج فيه.

nيتم بواسطته نقل البرنامج إلى وحدة الـPLC.

• •وحدة المشغل Operator unit

تتيح هذه الوحدة للمشغل ما يلي :

nعرض معلومات العمليات المختلفة المتحكم فيها.

nإدخال عوامل جديدة أو تعديل العوامل المستخدمة

• •أنواع المداخل  و المخارج لوحدة PLC Inputs and outputs

يوجد نوعين من المداخل و المخارج   لوحدات الـ PLC و يتم تعريفها كما يلي:

nمداخل  رقمية Digital  Inputs

nمداخل تماثلية Analog Inputs

nمخارج رقمية Digital Outputs

nمخارج تماثلية Analog Outputs

• •المجسات Sensors

nالمجس هو عبارة عن عنصر يقوم بتحويل الحالة الفيزيائية إلى إشارة كهربائية ليتم أستعمالها في وحدة الـــــ PLC. و يتم توصيل المجس بوحدة الدخل لوحدة الــــ PLC . مفتاح ضغط الزر، مجس قياس درجة الحرارة و مجس قياس السرعة من أمثلة المجسات  التي توصل بمداخل وحدة الــPLC pushbutton

• •المشغلات Actuators

nالمشغل عبارة عن أداة تقوم بتحويل الإشارة الكهربائية الصادرة من وحدة الــPLC إلى حالة فيزيائية.

nيتم توصيل المشغلات بوحدة الخرج لوحدة الــPLC

nمن أمثلة المشغلات القاطع الكهرومغناطيسي للمحرك الكهربي

• •المداخل الرقمية Digital Inputs

تتعامل المداخل الرقمية مع الإشارات الصادرة من المجسات التي تكون إما في الحالة ( ON) أو (OFF) مثل :

nمفاتيح ضغط الزر Pushbuttons Switches

nالمفاتيح الحدية Limit Switches

nالملامسات المفتوحة Normally Open Contacts

nالملامسات المغلقة Normally Closed Contacts

يبين الشكل التالي العناصر التي توصل بالمداخل الرقمية لوحدة PLC

• •المداخل التماثلية Analog inputs

تتعامل المداخل التماثلية مع المجسات التي  تتحسس القيم المتغيرة  مثل مجسات قياس درجة الحرارة و مستوى السوائل و السرعة و ذلك بعد تحويل الحالة الفيزيائية للقيمة المقاسة إلى إشارة كهربية متغيرة بأحدى الصورالتالية :

nمن 0 إلى 20mA أو من 4 إلى 20mA .

nمن 0 إلى10V .

• •المخارج الرقمية Digital Outputs

nوهي المخارج التي تكون حالة أشارتها إما ON أوOFF

nالمصابيح و ملفات المرحلات و القواطع الكهربية و الصمامات الوشيعية هي أمثلة من المشغلات التي توصل بالمخارج الرقمية لوحدة الـ PLC

• •المخارج التماثلية Analog Outputs

nو يتم فيها تحويل الإشارة المنطقية المرسلة من وحدة المعالجة المركزية إلى إشارة تماثلية (0-10 V أو 4-20mA أو 0-20mA ) ومن تم ترسل الإشارة التماثلية إلى الأجهزة التي يتم التحكم بها و التي تتعامل مع هذا النوع من الإشارات مثل مقياس السرعة، درجة الحرارة ،الوزن و صمامات التحكم في التدفق الموصلة مع المخارج التماثلية لوحدة PLC.

الشكل التالي يبين وحدة PLC متصلة بمجموعة من الأجهزة المختلفة

• •كيفية عمل وحدة الــPLC PLC Operation

تعمل وحدة الـPLC بإجراء عملية مسح مستمر (Scanning) للبرنامج. يمكن أعتبار ان  عملية المسح تتكون من ثلاثة خطوات رئيسية مهمة ( حقيقةً توجد أكثر من هذه الخطوات و لكن تعتبر هذه  الخطوات هي الأهم ) و هي كالتالي :

nالخطوة الأولى: فحص حالة المداخل- حيث تقوم وحدة الـPLC بفحص حالة كل مدخل و ذلك لتحديد ما إذا كانت في وضعية (ON أو OFF) ثم تقوم بتخزين البيانات في الذاكرة لأستعمالها في الخطوة التالية.

nالخطوة الثانية: تنفيذ البرنامج – حيث تقوم وحدة الـ PLC بتنفيذ البرنامج بعد تحديد حالة المداخل و قراءة أوامر البرنامج المترتبة على كل حالة من حالات كل مدخل و من ثم تخزين نتائج التنفيذ لأستخدامها في الخطوة التالية.

nالخطوة الثالثة: تحديث حالة المخارج – حيث تقوم وحدة الـ PLC بتحديث حالات المخارج وفقاً لأوامر البرنامج الصادرة في الخطوة الثانية.

بعد الأنتهاء من الخطوة الثالثة تقوم وحدة الـPLC بالرجوع للخطوة الأولى لتعيد نفس الخطوات بصورة مستمرة.

يعرف زمن المسح الواحد على أنه الزمن الذي تأخذه وحدة الـ PLC لتنفيذ الخطوات الثلاث المذكورة سابقاً

يبين الشكل التالي مخطط للخطوات الرئيسية التي تقوم بها وحدة الـ PLC

nعملية المسح

• •برمجة وحدة الـ PLC Programming

nيتكون البرنامج من مجموعة من التعليمات لأنجاز مهمات محددة

توجد طرق مختلفة للبرمجة مثل

-   السلم المنطقي ( Ladder Logic )

-   قوائم الإجراءات ( Statement Lists )

-  المخططات الصندوقية الوظيفية ( Function Block Diagrams )

• •السلم المنطقي Ladder Logic

nالسلم النمطقي (LAD) هو واحد من لغات البرمجة المستعملة لبرمجة و حدات الــ PLC.

nيستخدم السلم المنطقي رموز تشابه الرموز المستخدمة في الرسوم التخطيطية التي تصف  المكونات المادية لعناصر التحكم لدائرة ما.

nالرموز الموجودة على الطرف الأيسر من السلم المنطقي تمثل المداخل        ( Inputs) و الرموز الموجودة على الطرف الأيمن تمثل المخارج ( Outputs)

• •مخطط السلم المنطقي Ladder Logic Diagram

يبين الشكل التالي نمودج لمخطط السلم المنطقي

nالخط العمودي الأيسر يمثل الخط الحي( + )

nالخط العمودي الأيمن يمثل الخط المتعادل(       )

nالرموز التي في كل درجة من درجات السلم

تمثل عناصر التحكم

nمخطط السلم المنطقي يقرأ من اليسار إلى اليمين

و من الأعلى إلى الأسفل.

nليمر التيار (منطقي) من اليسار إلى اليمين يجب أن تكون الحالة المنطقية للعناصر في المسار بين العمودين ( 1 )  أي (حقيقي – True ) وبالتالي يتم تفعيل المخارج

nفي حالة وجود الحالة المنطقية (0) اي ( False) في المسار فإن التيار(منطق ) لن يمر من اليسار إلى اليمين   وبذلك فإن المخارج لن تفعل

المراجع

nBasics of PLCs   SIEMENS CO

nPLCs.NET

nPLC BOOK SAIT

nTKNE.net

شارك هذا المقال

وركزت الدراسة على 15 مشاركا من المصابين بالعمى الكلي بحيث كان الزرع لثلاثة أشهر على الأقل ، و في وقت لاحق من الاختبار كان 10 من المرضى قادرين على تحديد اتجاه الأجسام المتحركة.
“لقد وجدنا أن معظم المشاركين في الدراسة كانوا أكثر قدرة على تحديد اتجاه شريط عند استخدام نظام اصطناعي من دون ذلك ، أو مع إدخال سارعت الفيديو” ، قال الدكتور دورن وهو المؤلف الرئيسي للدراسة . “وبعبارة أخرى ، فإن هذا النظام الجديد أعطى معظم المكفوفين القدرة على تحديد الاتجاه للكائن من الاقتراح — وهو ما لا يمكن الاستغناء عنه”.

شارك هذا المقال