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

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

إن ما يود أن يفعله هذا المصمم للعالم هو تقديم اختراع يتوفر للجميع في بيته بما يمكنهم من صنع وقود الديزل الحيوي في المنزل بطريقة آمنة وسهلة مع مضخة رائعة للحصول عليه.

ووفقا للبحوث التي قام بها المصمم، إن الوقود الحيوي المعالج في السوق يعتبر مكلف جدا ولا يمكن استخدامه بسهولة. وإن أساليب DIY التي تستخدم في الأسواق لإنتاج وقود الديزل الحيوي تعتبر صورة حية للفوضوية والقذارة, كما ستلاحظ في الصور التي توجد بالأسفل.
ويعرض المصمم هنا كيفية استخدام الآلة في عملية صب
المكونات اللازمة من الأعلى, وإن المضخات الآلية تعمل على تدفئة العناصر,وإن الحرارة اللازمة تعمل لتشغيل النظام, وهذه جميعها تقوم بالعمل بشكل آلي ودقيق.

وكذلك الصورة التي في الأسفل توضح وبالتفصيل كل قطعة في الجهاز وكيفية عمل الأشياء بداخلها.
وكما نرى الخزان الذي يجمع النفايات التي هي عبارة عن الجلسرين والتي يمكن استخدامها كصابون أو مرطب للبشرة.
إن هذه العملية غير سامة وصديقة للبيئة ولا تتطلب سوى مصدر الكهرباء والماء.

شارك هذا المقال

التصميم العام يعتبر أكثر نقاوة من الحقائب الحالية في الإستعمال, كما أن تغليفه يبدو أكثر متانة. كان تأثيره سيكون أقوى ان اظهرت التقطعيات هذه ايجابية او سالبية الدم
(+ أو -)
*

بالفعل إنها أنيقة وأكثر سلاسة وتظهر فصيلة الدم الموجود, إلا أنها لن تخفف ألم وخزة الإبرة

شارك هذا المقال

في العام ١٩٦٥ كان أحد مؤسسي شركة إنتل وهو السيد جوردان مور قد تنبئ بأن عدد الترانزستورات الموجودة في حيز معين سيتضاعف عددها في نفس ذلك الحجم كل ١٨ شهراً. وذلك خلال العشر سنوات القادمة.

ما توقعه السيد مور حدث فعلا لتسمى هذه الظاهرة بعد ذلك بإسمه ( نظرية مور) لكنها استمرت أكثر من مجرد عشر سنوات متجاوزة توقعات مور نفسه.

فمن عدد ترانزستورات لم تتجاوز الألفين في ال ( original 4004 ) في العام ١٩٧١ الى ما وصل عليه الحال اليوم أكثر من 700,000,000 ترانزستر في ال ( core 2 )

وبالطبع … تقلص في حجم هذه الترانزستورات لتصبح الدوائر الإلكترونية أصغر حجما … فمن عهد السانتيمترات في بداية السبعينات الى قياسها بوحدة النانو متر في الدوائر الإلكترونية الحديثة.

في الوقت نفسه الكيمياء والفيزياء والكيمياء العضوية والعناصر الذرية والهندسة الوراثية قد اتخذت مسارات اخرى في نفس الفترة الزمنية تقريبا٬ لقد اصبح بالإمكان توجيه مركبات إما في أنابيب اختبار او في الكائنات الحية نفسها.

أخيرا في ربع القرن الأخير حصل تقدم كبير في  قدراتنا على التحكم بالضوء ومعالجته ببراعة٬ أصبح بإمكاننا أن ننتج ضوء بمقدار ( فيمتو ثانية ) = 1/10^15 والضوء هو الأخر له حجم وأصبح بمقدورنا التحكم بحجم الضوء الى احجام متناهية الصغر.

مع بداية القرن الحالي٬ ثلاث تقنيات قوية بلغت المقاييس العامة – مقاييس تكنلوجيا النانو – مع وعود بالتثوير في كل من عالمي الإلكترونات والأحياء. هذه الميادين الجديدة والتي هي عبارة عن أجزاء حيوية بالغة الدقة – تقنية تحمل عدة احتمالات من البحث في الأبحاث الأساسية في مجال البيولوجيا الجزيئية والفيزياء الحيوية للتطبيقات في المكافحة الحيوية ، المعلوماتية الحيوية ، وعلم الجينوم والطب والحوسبة ، وتخزين المعلومات والطاقة.

هذا المقال منشور أيضا في ويكيبيديا

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

أحد الفروع المقترحة من البحث العلمي في هذا المجال هو فرع البحوث المتعلقة في تحقيق التكامل بين البروتين الجزيئي الموجود في الخلايا الحية داخل المحركات الجزيئية المزروعة في الأجهزة الاصطناعية.محرك بروتين من هذا النوع سيكون قادراً على نقل “حمولة” ضمن هذا الجهاز – عبر مجال البروتين- بشكل مشابه للطريقة التي يحرك فيها “Kinesin” جزيئات عدة عبر مسارات من أنابيب دقيقة جداً.

يتطلب التحريض على بدء أو إيقاف حركة هذا المحرك القيام بما يدعى “حبس” أدينوسين ثلاثي الفوسفات بصيغ جزيئية حساسة للأشعة الفوق البنفسجية.

تم تطوير أول محرك نانو انابيب النانو في 2003 من قبل أليكس زيتل في جامعة كاليفورنيا بيركلي.^[1]

استطاع الباحثون بقيادة جوزيف وانغ عام 2008 من تحقيق تطوير هام جداً عبر إنتاج جيل جديد من المحركات النانوية المحفزة بالوقود وأقوى بـ 10 مرات من الأجهزة الأخرى الفائقة الصغر ^[2].. يعتبر هذا الإنجاز نقلة نوعية هامة نحو مصدر طاقة تطبيقية عملي لأجهزة الغد النانوية.

هذا المقال منشور أيضا في ويكيبيديا عربي

شارك هذا المقال

مصعد الفضاء هو عبارة عن هيكل مصمم لنقل المعدات من سطح جسم طائر الى الفضاء. تم اقتراح العديد من البدائل التي تعتمد على استخدام هيكل ثابت بدلا من صاروخ الاطلاق ، حيث ما يتم اعتماده عادة هو هيكل يمكنه الاقتراب من سطح الارض او خط الاستواء عبر المدار الجغرافي المتزامن ليوصله بالجسم الطائر المقابل.

تعود بداية مصعد الفضاء الى عام 1895 حين اقترح قسطنطين تسيولكوفسكي بناء  برج هوائي يوصل ما بين سطح الارض والمدار الجغرافي المتزامن والذي سمي ب (تسيولكوفسكي) تيمنا به.ركزت جميع الدراسات الحديثة حول الهياكل المزودة بروابط للشد ( خاصة حبال الشد المتينة) والتي تمتد ما بين المدار الجغرافي الى الارض، حيث أن الهدف من هذه الروابط هو الوصل ما بين الارض والجسم الطائر في الفضاء كما هو الحال في اوتار الجيتار المثبتة بقوة.  اطلق على مصعد الفضاء العديد من المسميات منها : عيدان الفاصوليا والجسور الفضائية  والمصاعد الفضائية و السلالم الفضائية و الصنارة الفضائية  وأبراج المدارية أو المصاعد المدارية.

تعجز التقنيات الحديثة عن تصنيع ادوات هدنسية عملية تجمع ما بين صفتي القوة والخفة الللازمتين لبناء مصعد فضاء. فمعظم الابحاث الحالية تسعى نحو استخدام انابيب الكربون او البورون  المجهرية ( نايتريد) والتي تمتلك عنصر الشد الاساسي الواجب توفره في الحبل المستخدم.  من جهة أخرى فقد تم استخدام المصاعد الفضائية في عام 1978 في المناطق ذات الجاذبية الاضعف في النظام الشمسي مثل القمر والمريخ.

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

تماما ڪما و ڪأنّه هيڪل روبوت بصيغته الخارجية ، REX – يهدف إلى جعل عهد الڪراسي المتحرڪة ماضياً!

لم تٌعرف نيوزيلاند بصفتها مرتعاً للإختراعات العِلمية ، وإن ڪانت ارض المنشأ لأڪثر من اختراع،  [يُذڪر هذا متعلقا بما ترصّد الاخبار العلميّة مؤخرا من براءة اختراع ڪانت نيوزيلاند انطلاقتهـا؛]

لڪن… هذه المجموعة الساقين الإلڪترونية لربّما ستضطرنا لإعادة النظر في هذا المفهوم من جديد !

أوليسَت الحاجة أم الإختراع؟ قد صرّح الثنائيّ مُڪتشِف هذا الجهاز Richard & Robert قائلين: “قد عشنا مُعاناة الحياة مع ڪرسيّ متحرّڪ ونحنُ على وعيٍ تام بالعائق الذي اولئك المضطرين لإتخاذه مُرافِقهم،، والمصاعب في ادارة اعمالهم اليوميّة، فڪلانا لديه والِدة تعاني من حدٍّ في القدرات و انجاز الأعمال بسبب الڪرسيّ المتحرڪ”.

نِتاج عمل دام سبع سنوات من المتابعه والتطوير – Rex ex-oskeleton-لديه القدرة على الدعم  مهما ڪانت ڪتلة الشخص مما يجعل الأمر ممڪنا أيضا لاولئڪ المصابين بشلل نصفيّ؛ فيحملُ مسؤوليّة حرڪتهم حول اماڪن متعارف عليها أيضا!

في تصريحهم أڪّد الثنائيّ مكتشف  Rexبأنّه ليس بديلا للڪرسيّ المتحرك، لڪنّه مُڪمّل بحيث يوفّر نطاقا أوسع من الخدمات التي سيڪون بالإمڪان تنفيذها والتي لم تتوفّر في أيّ مڪان آخر في العالم ؛ فتڪون مُناسِبة لمُستخدمي الڪرسيّ المتحرڪ يدويا والذين بمُستطاعهم القيام بالتنقل الذاتي بتفعيل التحڪّم يدويّ.

يڪون عمل هذا الجهاز، Rex  ذا الطابع الهيڪليّ بواسطة بواسطة عصا تحڪّم وشريحة سيطرة، استعماله في غاية البساطة لذوي الاحتياجات الخاصة والذين يعتمدون في حرڪتهم على التنقّل الذاتيّ، داخل وخارج مڪان سڪناهُم ؛ بالاضافة إلى أن الجهاز مُزوّد ببطارية خفيفة الوزن، حيث توفر لنا امڪانيّة إعادة شحنها.

يحملُ خبرٌ ڪهذا بشائر في طيّاته (لربما بالامكان وصفها كذلك!)  حيث انه على وشڪ احتلال الأسواق في بلد المنشأ في هذا العام يصحبه انطلاقة عالميّة مع اطلالة 2011. لڪن ، ورغم فرحة الڪثيرين بالفڪرة والأمل الذي أعاده - Rex ex-oskeleton لهم – يبقى التساؤل عن قيمة ڪلفته التي لن تحدّ من واقع الأمل لدى بعض الحالِمين به، بينما ستقف عائقا أمام البعض ! حيثُ أعطي تقييما أوليّا بمقدار 150000$ !!

هل نحن مؤهّلون للحُڪم على جهاز ڪهذا من قيمته الخياليّة؟

اختراع ڪهذا يقلّص الفوارق بين اصحاب الاحتياجات الخاصة و ايّ شخص آخر لم يفقدِ الهِبة الربّانية التي حُرموها..

هل سيقفُ العامل الماديّ عائقا وعاملاً فارقاً بتحقيق ما طالَ ڪونُه “حُـلما”!؟

/

،

المصدر : http://www.engadget.com

شارك هذا المقال

ياله من مكان مظلم وضيق جدا! فهو يشبه الصندوق الذي لا يكاد يتجاوز ارتفاعه المترين، وعرضه المتر ونصف، ودرجة الحرارة  داخله حوالي 40!!

ألوانه الرمادية الكئيبة من الداخل وكتابة صبيان الحي على جدرانه تضيف مزيدا من التعاسة عليه. على مضض أمسكت الجدة باب ذلك المصعد المتهالك بيدها الحانية وفتحته لحفيدتها التي حضرت معها لإيصالها. كانت حينها  الساعة تشير إلى الحادية عشرة مساءا، صعدت الجدة وحفيدتها داخل المصعد وضغطت على الرقم 11 للصعود لمنزل الجدة. أقفلت الجدة الباب، وبدأ المصعد بالارتفاع

ودون سابق إنذار، انقطع التيار الكهربائي عن المصعد..وياللمصيبة!! فلاتزالان في الدور الرابع ..وهنا تغيرت معالم وجه الحفيدة واتسعت حدقات عينيها، وماهي إلا ثوان حتى بدأت تصيح خوفا من توقف المصعد وانقطاع التيار. حينها، أمسكت بيد جدتها وضمتها إلى صدرها خوفا من ذلك الظلام الدامس والهدوء الصارخ الذي بدأ يحيط بالمصعد. تناولت الجدة المسكينة آنذاك منديلا لتحاول مسح دموع حفيدتها المسكينة ، ومن ثم فتحت حقيبتها اليدوية وتناولت هاتفها المحمول، وحاولت جاهدة الاتصال بالطوارئ أو حارس العمارة، لكن هيهات..هيهات! فلا يوجد تغطية أو شبكة داخل ذلك المصعد المتهالك ، حاولت الجدة ضغط زر الطوارئ في المصعد..ولا نتيجة..حتى هذا الزر معطل

ما الحل؟

بدأت ضربات قلب الجدة تتزايد خاصة مع اشتداد بكاء تلك الطفلة، وبدأت الوساوس تأخذها يمنة ويسرة، وضعت يدها على مقدمة رأسها وأغمضت عينيها لعلها تهتدي إلى حل. بدأت بالتفكير..ولا تزال الطفلة تذرف الدموع خوفا من مصيرها ومصير جدتها. وضعت الطفلة رأسها في حضن جدتها وضمتها بشدة لعلها بذلك تنسى هول الحادث الجلل الذي ألم بهم. فتحت الجدة عينيها ووضعت يديها على رأس حفيدتها وبدأت تلاعب شعرها وتقول لها: حبيبتي..لاتخافي، فإن الله معنا وسيأتي الحارس كي يخرجنا، فقط اصبري قليلاً

هنا ردت الحفيدة: لكن ياجدتي الساعة الآن متأخرة، والحارس يغط في سبات عميق

قالت الجدة: لا عليك! ستفرج إن شاء الله، حينها تبسمت الحفيدة وهي تذرف الدمع وقالت: حسنا ياجدتي ونعم بالله. وطلبت الجدة من حفيدتها أن تنادي على الحارس لعله يسمعهما. وفعلا قامت الحفيدة بذلك. وبدأ صوت الحفيدة يملأ المصعد..محاولة بكل مالديها من قوة  كي تلفت انتباه الحارس، وماهي إلا لحظات حتى سمع قرع أقدام تقترب منهم، وبدأت حينها بالصراخ: النجدة..ساعدونا

صرخ الحارس وهو يقترب من باب المصعد:من هنا؟

فردت الجدة..أرجوك أخرجنا فنحن محتجزون داخل المصعد

فرد الحارس: لا تخافوا! فلقد نجوتم، وقال للجدة وهو يضع فمه بالقرب من باب المصعد: اضغطي على الزر الأخير والزر الأول في آن واحد

الجدة: لماذا أيها الحارس؟

الحارس: إنه زر إلكتروني سيمكننا من فتح الباب

وبالفعل، ضغطت الجدة الزرين معا، وما هي إلا لحظات حتى فتح الباب، وخرجت الجدة مع حفيدتها وكأنهن خرجن من الجحيم للنعيم. وهنا انهمرت دموع الجدة وحمدت الله

وتعالت ضحكات الحفيدة وقالت للجدة: ما هو سر هذين الزرين يا جدتي؟ فردت الجدة: بهما شيء يسمى ترانزستور

قالت الحفيدة: ترانزستور؟!؟ ما هذا ياجدتي؟ وكيف يعمل؟ وهل وضعه الحارس مسبقا؟

تعالوا نشاهد هذا المقطع الممتع لنتعرف على صاحبنا الترانزستور

تعود قصة اختراع الترانزستور إلى بدايات القرن العشرين. والجدير بالذكر أنه من الخطأ أن ننسب ذلك الاختراع العظيم إلى شخص واحد أو عالم بعينه، بل هو نتاج  بحث وتطوير مجموعة من العلماء، فلقد ابتدأت بخطوات بسيطة كان يقوم بها باحثون وانتهت فيما وصل إليه الباحثون في معهد أبحاث بل في أمريكا عام 1947.

لا أخفيكم أن هذا العنصر هو من أكثر العناصر التي أرقتني حينما كنت في المرحلة الثانوية واستمر ذلك حتى المراحل الأولى في الجامعة. فبحثت كثيرا في الكتب ، المجلات، وحاولت أن أسأل الطلاب الذين يكبرونني  وحتى المدرسين لأفهم ما هي حقيقة ذلك الترانزستور وكيف يتم استخدامه بالطريقة الصحيحة؟ وما هي تطبيقاته؟  ولم أقتنع  حينها بالترانزستور وطريقة استخدامه نظرا للطريقة الرياضية البحتة التي تم من خلالها شرح الترانزستور،  حتى من الله علي بمصاحبته كثيرا بعد انتقالي للعمل. فتغيرت نظرتي له، وبت أفهم نوعا ما كثيرا من الغموض الذي كان يعتري ذلك العنصر الهام. فتدوينتي لهذا اليوم ستجيب عن بعض تلك الاستفسارات التي لاتزال عالقة في أذهان الهواة والطلاب وحديثي التخرج عن أهمية العنصر وكيفية استخدامه في التطبيقات العملية.

ما هو الترانزستور؟

الترانزستور هو نبيطة “عنصر” إلكتروني شبه موصل يشبه  العم الدايود، أي أنه أحيانا يوصل التيار الكهربائي وأحيانا يمنعه وذلك اعتمادا على مقاومته الداخلية التي تعتمد على كمية الجهد المطبق على أحد أطرافه “قاعدته”.

للترانزستور ثلاثة أطراف: انظروا الشكل التالي للتعرف على أطراف الترانزستور

الترانزستور له ثلاثة أطراف: القاعدة والباعث والمشع.

فمن ناحية التركيب الداخلي، يتكون الترانزستور من شريحتين ملتصقتين ببعضهما البعض مصنوعتان من مواد شبه موصلة كالسليكون والذي يضاف إليه شوائب من مادة أخرى كالجرمانيوم لنكون حينها قادرين على صنع نوعين مختلفين من الشرائح، الأولى من نوع  م-س “موجب -سالب” والأخرى س-م “سالب -موجب”. وعند دمج هاتين الشريحتين ببعضهما البعض بطريقة هندسية معينة يتحول  ذلك التشكيل لشيء يشبه لحد كبير الدايود. وعند دمج شريحتين مختلفتين في القطبية ببعضهما نحصل على الترانزستور الظاهر في الصورة أدناه:

وهنا ننبه أن للترانزستور نوعان: م-س-م والآخر س-م-س الفرق فقط في القطبية لكن آلية العمل واحدة

حسنا وسيم..هذا كله كلام قرأناه وسمعنا به، مالذي يقوم به الترانزستور؟

للترانزستور تطبيقات رئيسية:

الأول هو أن يستخدم كمفتاح كهربائي

والثاني أن يستخدم كمكبر للإشارة

الثالث أن يستخدم كمذبذب

والرابع كمنظم جهد

ففي التطبيق الأول يمكننا تشبيه عمل الترانزستور ببساطة بأنه مفتاح  كهربائي سيسمح بمرور التيار بين طرفين من أطرافه: من المجمع “يرمز له بحرف سي” إلى الباعث”المشع يرمز له بحرف إي”، وذلك بشرط أن يكون هناك جهد مطبق على قاعدته. شاهدوا الصورة التالية:

الشكل الأيمن هو للترانزستور من نوع م-س-م ، بينما الأيسر فهو لنوع س-م-س

تخيلوا معي كما في الشكل الأعلى أن الترانزستور عبارة عن مفتاح يتم التحكم به من خلال القاعدة، بحيث أن التيارالمتواجد على المجمع ينتظر إشارة التحرك للانتقال للباعث، وإشارة البدء هي أن نقوم بتطبيق جهد كهربائي صغير وتيار صغير على القاعدة بحيث يكون أكبر من جهد الباعث بمقدار 0.6 فولت كحد أدنى، وعندها سيبدأ التيار بالانتقال من المجمع للباعث. وهناك شرط آخر أيضا هو أن يكون جهد المجمع أكبر من جهد الباعث كذلك. هذا كان في حالة نوع س-م-س. والعكس الصحيح في حالة النوع الثاني.

الجدير بالذكر أن نوع م-س-م ، لا يحظى بشهرة كبيرة بين المستخدمين وذلك لأنه في بداية اختراعه كان صعب التصنيع فلجأ أغلب المصممين الاعتماد على النوع س-م-س. لكن ذلك لا يعني أن لانشاهد نوع م-س-م في الدارات الإلكترونية.

وملاحظة بسيطة: فإن الترانزستور سيعمل كمفتاح وفي حالة عدم تطبيق أي جهد على القاعدة فإنه لن يسمح بمرور التيار بين المجمع والباعث، لكن في واقع الأمر فإن هناك تيارا صغيرا جدا سيتسرب بين المجمع والباعث بالرغم من عدم قدح الترانزستور.

إذا لنلخص ما ذكرته بالنقاط التالية:

1. يمكن تشبيه عمل الترانزستور بمفتاح بين طرفين هما الباعث والمجمع

2. لن يبدأ التيار بالمرور بين الباعث والمشع “الباعث” حتى يكون جهد القاعدة أكبر من الباعث بـ 0.6 فولت كحد أدنى

3. لا بد أن يكون كذلك جهد المجمع أكبر من الباعث

4. أغلب المصممين يعتمدون نوع س-م-س في تصاميمهم

هذا ولننتبه أنه في حالة تطبيق الجهد على القاعدة فلابد من حمايتها بوضع مقاومة على التسلسل كي نحميها من قيم التيار الكبيرة التي ستمر خلال القاعدة.

هل هناك دارة عامة بحيث يمكن استخدامها لتنفيذ تطبيق الترانزستور كمفتاح؟

نعم تفضلوا هذه الدارة

الجهد المستخدم في هذه الدارة رمزنا له بـ V+

ويمكنكم استخدام أي مصدر مع مراعاة تحمل الترانزستور والمقاومات والحسابات المتعلقة بها

وإليكم الخطوات التالية كي نتعلم اختيار الترانزستور المناسب لتطبيقنا ولنحدد قيمة مقاومة القاعدة اللازمة لتشغيل الترانزستور:

1. يجب معرفة أقصى قيمة لتيار المجمع وهي في هذه الحالة قيمة التيار القصوى لتيار الحمل والتي يمكن حسابها ببساطة بقسمة قيمة الجهد على مقاومة الحمل.

مثال: لنفترض أن مقاومة الحمل هي 100 أوم وجهد الحمل هو 10 فولت فإن تيار الحمل سيكون 10/100 = 0.1 أمير

أي أن قيمة تيار المجمع هي 0.1 أمبير

2. يجب أن نحدد قيمة الكسب  أو الربح الخاصة بالترانزستور والتي يرمز لها اختصارا

h_FE

وهذه القيمة تذكر في ملف المواصفات الفنية للترانزستور. وليعمل الترانزستور كمفتاح، فلابد أن  تساوي قيمة الكسب خمسة أضعاف قيمة تيار المجمع أو تيار الحمل  المتصل بالترانزستور مقسوما على تيار القاعدة.

ففي مثالنا السابق بما أن تيار الحمل الذي حسبناه كان 0.1 أمبير وتيار القاعدة يمكن فرضه على أنه ذو قيمة لنقل تجاوزا أنها 5 ميللي أمبير فمعنى ذلك أن قيمة الكسب التي يجب توفرها في الترانزستور هي:

0.1/0.005= 20

ويجب أن تكون خمسة أضعاف هذا الرقم أي 20*5 =100

3. اختيار قيمة مقاومة القاعدة التي تحميه من أقصى تيار يمر من خلاله. واختصارا نستخدم العلاقة التالية:

R_B = 0.2 × R_L × h_FE

ويمكننا تعويض القيم التي استخدمناها في مثالنا السابق للتعويض والحصول على قيمة مقاومة القاعدة:

Rb= 0.2*100*100= 2000 Ohm

هذا كان مثالا مبسطا للغاية عن استخدام الترانزستور في تطبيقات المفتاح.

أما التطبيق الثاني وهو المهم كذلك خاصة في دارات الإرسال والسمعيات فهو:

استخدام الترانزستور كمكبر للإشارة

وهذا ما سنحاول نقاشه في تدوينة قادمة بإذن الله

المصادر:

1. القرية الإلكترونية

2. Make Electronics Book

3. آلة حاسبة خاصة بالترانزستور

4. استخدام الترانزستور كمفتاح

شارك هذا المقال

في البداية ، فإنه مولد هذا الغاز يعتمد على مسالة علمية مُهمة جداً وهي ” الكهرلة ” Electrochemical Analysis وبذلك فلا بُد أن ما سنصنعه هو جهاز كهرلة ومع أن الكلمة قد تبدو للبعض ضخمة ، إلا أن تبسيطها ممكن جدا ً .

حتى هُنا، كُل ما نحن بحاجة إليه هو : عُلبة .. أقطاب كهربائية .. صمام شفط .

بخصوص سائل الكهرلة فهو :

ملاحظات مُهمة في عملية البناء :

قاعدة للعمل :

أجهزة الكهرلة بعضها معقد جدا ، وبعضها مثل المطروح حالياً سهل وهُناك أسهل منه – في الموسوعة العلمية الميسرة مثلاً – ولمثل هذا : يُمكنك أن تُبدع أنت أيضاً في بناء جهازك الخاص ، المهم أن يكون هناك مصدر كهرباء وسائل كهرلة .. ودائرة تحكم بالغاز ( في حالتنا هي الصمامات والعلبة فقط ) .

فيديو لتوضيح عملية البناء

يمكنكم إيجاد المزيد من الفيديوهات على موقع اليوتيوب

وهذه الصور سوف تساعدكم كثيراً

• أبرز الأطروحات في إستخراج غاز الـماءHHO

• وقود الماء .. تقنية المستقبل ؟ !

• ما هو غاز الـ HHO ؟

شارك هذا المقال

العدسات اللاصقة الهيدروجينيّة غير الغازيّة تقدّم طريقة لفحص مستوى السكر بواسطة تغيير لونها في كل مرّة يعلو فيها مستوى السكر في الدم، او يقلّ! كلّ هذا، أصبح في متناول اليد بفضل تزويد الجزيئات متناهية الصغر المتواجدة في العدسات. هذه الجزئيات تتلامس مع جزيئات الجلوكوز المتواجدة كمركّب أساسي في دموع الإنسان، حيث صرّحت مؤسسة   .Institute of Nanotechnology كنتيجة من تفاعل كيميائيّ، تقوم العدسات بتغيير لونها، وهكذا تحذّر الشخص بتغيير مستوى السكر في دمه.

للسعي قدُما في تطوير هذا الاكتشاف الذي تميّز بفائدتهِ العظيمة، استخدم البروفبسور Jin Zhang المال الذي حصل عليه من

Canada Foundation for Innovationوالتي قدّمت 216.000$ لهُ مكافأةً  لمُساهمتهِ في تطوير استخدامات متنوّعه لمركّبات تكنولوجيا الـ “نانو” متعددة الوظائف! حيث يمكن إشراك تكنولوجيا النانو بمجالات مختلفة، بما فيها الطب الحيويّ والحفاظ على المواد الغذائية .. وأخرى كثيرة …

المصدر : http://www.infoniac.com/

شارك هذا المقال

قبل أن نبدأ بالحديث عن هذا الغاز نوّد أن نذكركم بأهم ما جاء في المقالة الأولى وهو أننا عندما نتحدث عن ” تقنية الوقود المائي HHO Technology ” فإننا لا نقصد أن السيارة تسير بواسطة الماء إنما نقوم بإعداد خليط وقودي جديد مكون من الوقود ( مثلاً : بنزين ، سولار ، غاز طبيعي ) ، الهواء ( مهم جداً لعملية الإحتراق ) وغاز الـ HHO ، وبالتالي فإن عملية الإحتراق تصبح أكثر فعاليّة .. وأكثر صداقة ً للبيئة .. ولذلك فإننا  لا بُد ان نوضح ، ما هو هاذا الغاز الساحر ؟

غاز الـ HHO هو غاز تم إنتاجه من الماء عن طريق عملية التحليل الكهروكيميائي electrochemical analysis  وهي تُدعى ” الكهرلة  أي  Electrolysis of water ، هذا الإجراء لا يتم إلا بواسطة اجهزة كهرلة خاصة تؤدي إلى تحويل الماء ( H₂O ) إلى عناصره الأساسية وهي ذرتين هيدروجين وذرة اوكسجين واحدة بدون ان يتفككا عن بعضهم أي ( H₂O غازي ) .

هذا الغاز يُعرف بالكثير من الأسماء مثل ، اوكسي هيدروجين Ox Hydrogen , هيدروكسي Hydroxy , دي-هيدروكسي Di-Hydroxy , غاز براون Brown’s Gas , غاز رودوس Rhode’s gas , الغاز الأخضر Green Gas وقود الماء Watergas . ولكن الأسماء الأكثر شيوعيا ً هي غاز براون Brown’s Gas و غاز الـ HHO

رغم أن معظم الأسماء تدور حول مفهوم واحد ، ينقلب فيه الماء من حالة السائلة إلى حالة الغازية ، إلا أن هذا لا يقول أن كُلها متشابهة – بالضبط – . فغاز براون brown’s gas الذي توصّل إليه العالم Yull Brown بواسطة جهاز كهرلة خاص ويعتبر الأكثر فاعليّة !

ويأتي فضل غاز براون على غاز الهيدروجين بحيث أن إستخدام الهيدروجين في المركبات لا زال يحمل معه خطراً كبيراً جداً على الراكب ، فمثلاً في حالة حادث طرق ، يُمكن ان تصبح السيارة بمثابة قنبلة مُدمرة ، أما استخدام غاز براون فإنه يكون بكميات بسيطة ، تحوي بداخلها طاقة كالهيدروجين ورُبما أكثر !

أما الفرق بينه وبين الحالات المائية الغازية الاخرى فهي :

• في عمليات الكهرلة البسيطة ، تنفصل ذرات الاكسجين عن الهيدروجين ويذهب كل منهما في طريق.
• الطاقة الحرارية في غاز براون اكبر بـ 3.6 اضعاف من الغازات الأخرى المذكوره أعلاه

وعلى كُل فإن مُعظم من يستخدم تقنية الوقود المائي HHO Technology يعتمد على اجهزة غير معقدة ، إلا انها تتميّز بفرق الجهد المنخفض وهو 12V فولت تقريباً كما بطاريّة السيارة ، وما يُهمنا هو أن هذا الغاز البسيط إنتاجه ، له تأثير لا بأس به .

وإنتظرونا في حلقة أخرى ..

شارك هذا المقال

سلسلة مقالات من وحي مشروع تخرجي .. حول تقنية الـ HHO

في الحرب العالمية الثانية ، لاحظ أحد مُرشدي الطيران في السلاح الجوي الأمريكي أنه وفي وقت طيران الطائرات على مسافة قريبة من سطح البحر ، كانت كفاءة اداء الطائرات مُدهشة ، وعند البحث عن الأسباب ، توصل إلى أن ” بخار الماء ” الذي دخل إلى ” غرفة الإحتراق ” في المحرك ، وبذلك تمت توصية كُل الطيّارين طيلة الحرب بالإعتناء بهذا الأمر وهكذا كان أول إهتمام مُلفت للفكرة ” غاز الماء ” الذي عرف مؤخراً بـ Brown’s gas أو HHO وعشرات الأسماء الأخرى التي تندرج اليوم في إطار HHO Technology .

كان ذلك في الحرب العالمية الثانية ، أي أن ما سنتحدث عنه أمر قديماً ، حتى أنه معروف للعالم قبل الحرب العالمية الثانية وذلك منذ القرن التاسع عشر وذلك في عام 1884 وربما قبل ، ورغم ذلك لا أحد يُعطي هذه التقنية – التي سنتحدث عنها – اهتماما ،، لماذا ؟ رُبما هذا من أصعب الاسئلة التي حاولت البحث عنها ، ولم تكن الإجابة سهلة .

2009

الجديد في الأمر ، أن العديد من الناشطين وراء هذه التقنية يعتبرون عام 2009 أنه عام مميز وذلك لأنه شهد أكبر إهتمام ورعاية من قبل الحكومات والشركات للفكرة مُنذ ظهورها ، كما شهدت أجهزة إنتاج هذا الغاز تطور في التصميم والاداء والأمان وتعرف اليوم بـ Brown’s gas & HHO generators   .

الفكرة ببساطة

تعتمد هذه التقنية على إضافة غاز الـ HHO مع الخليط الوقودي المكون – بشكل عام من البنزين والهواء – air/fuel mixture- في داخل ” غرفة الإحتراق ” في المُحرك وهُناك يحترق هذا الخليط الجديد فيحدث نتائج جديدة معاكسة للنتائج التي تحدث عندما يحترق الوقود والهواء – كما في معظم المركبات التقليدية – بحيث تؤدي إلى إنبعاثات ضارة كثيرة وخطيرة على البيئة وأضرار أخرى .

إنتباه

ومن هُنا نعلم ، أننا لا نُخطط لتسيير المركبات على الماء ، فـ ” سيارة الماء ” تكاد تكون حتى اليوم من ” المعجزات ” في عالم السيارات ، وطبعاً هذا لا يمنع من أن نرى نحن أو ابنائنا على أرض الواقع ذات يوم . ولكننا سوف نطرح حكاية ” تقنية الـ HHO ” او ” غاز الماء ” على شكل حلقات ، هُنا في موقع هندسة نت .

شارك هذا المقال

العينة في هذا المجهر تحتاج إلى كثير من التجهيز, الطلي بمادة موصلة لغير الموصلات, وأهم من ذلك هو تقسيم العينة إلى قطعة صغيرة لا يتجاوز سمكها ال 100 nm, و يمكن  القيام بهذه الخطوة باستخدام

جهاز شعاع الأيونات المركزة ( Focused Ion Beam), و هذه من سلبيات هذا المجهر, لصعوبة هذه الخطوة و لسهولة تخريب العينة خلال هذه الخطوة.

أما المجهر فيختلف من حيث كيفية تعامل وابل الإلكترونات القادم من فرد الإلكترونات مع العينة, فالإلكترونات تخترق العينة من السطح العلوي لها ثم تخرج العينة من السطح السفلي للعينة و تستمر الإلكترونات في طريقها حتى الوصول إلى الفيلم في أسفل المجهر لتنتج صورة.

العينة هنا تعمل (كالمنخل), والإلكترونات المارة يمكنها أن تعرفنا بالطبيعة الكريستالية للعينة بسبب هذا التفاعل بين الوابل الإلكتروني و العينة, كما يمكن للمجهر أن يظهر صور ثلاثية الأبعاد  باستخدام أكثر من صورة للعينة مع تحريكها.

أول مجهر إاكتروني تم بناؤه في سنة 1931 م و أصبح سلعة تجارية تباع سنة 1939 م.

شارك هذا المقال

فأن حبوب القهوة المجففة تحوي تقريبا على 15% من وزنها على الزيت حتى بعد أن تتخمر, مثلها مثل ثمار شجرة زيت النخيل و حبوب الصويا والتي يمكن تحويلها إلى الديزل الحيوي, وهناك ميزة أخرى بأن القهوة لا تعتبر مصدر غذائي رئيسي مثل زيت النخيل وحبوب الصويا.

وطبقا لوزارة الزراعة الأمريكية فأن أنتاج القهوة يمثل عالميا بـ 16 بليون باوند ( حوالي 8 بليون كغم), والتي يمكنها أن تنتج 340 مليون غالون من وقود الديزل الحيوي ذو رائحة مقبولة.

لقد لاحظ الباحثين بأن ما تحويه القهوة على نسبة عالية من مانعات التأكسد مثل حامض Chlorogenic يفعل كمادة حافظة طبيعية للديزل الحيوي المنتج تمنعه من الفساد مثل الأشكال الأخرى من الوقود الحيوي, ويتمنى الباحثون للبدأ بتوفير مصنع تجريبي لتحويل القهوة إلى ديزل حيوي خلال السنة القادمة ويخمنون من جهتهم بأن حصة ستاربوكس Starbucks في الولايات المتحدة لوحدها يمكن أن تحقق أرباح بحوالي 8 مليون دولار في السنة من هذه العملية والمواد المتخلفة الأخرى.

للمعلومات – تحرق الولايات المتّحدة لوحدها بليون غالون من الديزل في السنة وذلك حسب وزارة الطاقة الأمريكية, وهذا يعني بأن كل أنتاج القهوة في العالم سوف لا يساهم حتى في 1% من استهلاك أمريكا للديزل!!

شارك هذا المقال

الفريق يتكون من: م.أسامة الدويك، م.بلال التميمي، م.سامي السلامين بالاضافة الى مشرف المشروع الأستاذ طارق التميمي والمحاضر في جامعة بوليتكنك فلسطين.

ان البرنامج يقوم بارسال مجموعة من البيانات الاضافية والتي قد تساعد الشخص الذي يطلب الطوارئ مثل اسمه وبياناته الشخصية، هل يعاني من اعاقات معينة، اللغة التي يتحدث بها بالاضافة الى بيانات اخرى قد تكون مفيدة للجهة التي تتلقى طلبات الطوارئ.

وان تطبيق المشروع على المستوى العالمي يساعد في انقاذ حياة الناس من خلال توفير المدة التي يحتاجها الشخص الذي يطلب الطوارئ بالاضافة الى انها تعطي الامكانية للاشخاص الذين يعانون من اعاقات معينة مثل الصم والبكم أو من هم مصابون بالتوحد أو كبر السن لعدم قدرتهم على التواصل مع مستقبل مكالمات الطوارئ من خلال الكلام ويضيف النظام استفادة نوعية من تكنولوجيا تحديد المواقع العالمي لتكون دقة وصف موقع الحادث اكبر بكثير من وصفها من خلال الحديث، علما بأن مستخدم النظام قد لا يعرف المنطقة التي هو موجود فيها أو لا يتحدث باللغة التي يتحدث بها مسؤول الطوارئ مما يشكل صعوبات كبيرة في توفير الخدمة له.

بالنسبة للتوقعات فهي عالية، حيث أننا نود ان نثبت للعالم بأن فلسطين لديها شباب يملكون القدرة والمهارة سواءاً على صعيد التكنولوجيا الحديثة أو على صعيد الابتكار وايجاد الحلول للمشاكل التي يعاني منها العالم بشكل عام، مع اننا نتوقع وجود منافسين على مستوى عالي من الكفاءة من جميع دول العالم الا اننا سوف نعمل بكل طاقتنا لنصل الى المركز الاول في المسابقة ان شاء الله.

ومن أهم الميزات التقنية للمشروع هي السهولة والسرعة، بالاضافة الى دقة المعلومة.

والتكنولوجيا المستخدمة هي Microsoft windows mobile بالاضافة الى Microsoft Visual Studio 2008 والذي يحتوي على تقنية برمجية كبيرة تساعد المبرمجين في كافة التطبيقات وخصوصا البرامج التي تعمل تحت نظام التشغيل Microsoft Windows.

والأجهزة التي نحتاجها في لتطبيق المشروع فهي تتركز في جهاز حاسوب مركزي لتصل اليه طلبات الطوارئ ويقوم البرنامج بترجمة هذه الطلبات وتفصيلها بناءاً على نوع الطلب وموقعه، بالاضافة الى جهاز الموبايل الذي يحوي برنامج ارسال طلبات الطوارئ.

أما بالنسبة لمسابقة Imagine Cup فهي مسابقة تكنولوجية عالمية هدفها ايجاد حلول تقنية للمشاكل والتحديات التي تواجه عالمنا اليوم، حيث تشكل هذه المسابقة تحديا للطلاب الاكثر ابداعا في مجال تصميم البرامج، تطوير الألعاب، التصوير، والاخراج التلفزيوني،  لتخيل عالما تساعد فيه التكنولوجيا على حل أصعب المشاكل التي تواجهنا اليوم. حيث قامت الامم المتحدة بتحديد الصعاب والتحديات التي تواجه العالم وذلك من خلال الأهداف الانمائية للألفية لعام 2015.

شارك هذا المقال

شارك هذا المقال

البحث متخصص في التكنلوجيا متناهية الصغر – النانو تكنلوجي

اسم البحث	التقنية متناهية الصغر في خدمة ضيوف الرحمن
إسم الباحث	دكتور سعيد سامي حبيب
إسم الجامعة	مركز أبحاث التكنلوجيا الدقيقة – حامعة الملك عبدالعزيز
نوعية البحث	خاص بالتكنلوجيا الدقيقة
اللغة	عربي
مختصر	مقال للدكتور سعيد سامي حبيب
روابط التحميل

تكنلوجيا النانو في خدمة ضيوف الرحمن

شارك هذا المقال

البحث متخصص في التكنلوجيا متناهية الصغر – النانو تكنلوجي

اسم البحث	التقنيات الدقيقة – ثورة المستقبل الصناعية
إسم الباحث	دكتور سعيد سامي حبيب
إسم الجامعة	مركز أبحاث التكنلوجيا الدقيقة – حامعة الملك عبدالعزيز
نوعية البحث	خاص بالتكنلوجيا الدقيقة
اللغة	عربي
مختصر	مقال للدكتور سعيد سامي حبيب
روابط التحميل

التقنيات متناهية الصغر ثورة المستقبل الصناعية

شارك هذا المقال

Practical Finite Element Analysis
البحث باللغة الإنجليزية

اسم البحث	Long plate with central hole
إسم المرسل	هندسة نت
إسم الجامعة	Salford Uni
نوعية البحث	في برنامج Finite Element
اللغة	إنجليزي
مختصر	Practical Finite Element Analysis
روابط التحميل

F.E.a Assignment

شارك هذا المقال