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

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

” مَاتور ” كِلمة نسمعها كثيراً جدا ً في حياتنا اليومية ، لا نعرف عنها إلا أنها مُجرد أداة ، إذا تعطّلت فلن تتحرك السيارة بعد ذلك ، أما هَندسة السيارات فترى في المُحرك عالم بحد ذاته ،  ولذلك فإن طُلاب هندسة السيارات يدرسون مادة ” علم المُحركات ” والتي يغوصون فيها في هذا العالم الواسع جدا ً .. هذا الفيديو سوف يجعلكم تتأملون حكاية مُحرك الفيراري الضخم ذو الـ 12 اسطوانة .. مُنذ ولادته وحتى إنطلاقة المَركبة !

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

شارك هذا المقال

شارك هذا المقال

شارك هذا المقال

البرنامج الهندسي الشهير

شارك هذا المقال

هذه المادة مقدمة من موقع علوم العرب

تقرير متلفز

تناغم النظام الكوني from handsah net on Vimeo.

شارك هذا المقال

هذه الحلقة مقدمة من موقع علوم العرب

مرصد كيك from handsah net on Vimeo.

شارك هذا المقال

شارك هذا المقال

شارك هذا المقال

شارك هذا المقال

جانب من المنافسة بين شركتي لوكهيد مارتن وبوينج لصناعة طائرة إكس لحكومة الولايات المتحدة الأمريكية والتي اشترطت فيها عدة اشتراطات منها ألا يمكن التقاطها بواسطة الرادار وأن تقلع وتهبط عمودياً لتسهيل عملها على حاملات الطائرات. وقد فازت في النهاية شركة لوكهيد مارتن في بفارق ضئيل عن منافستها وتمت تسمية هذه الطائرة إف 35.

شارك هذا المقال

شارك هذا المقال

شارك هذا المقال

شارك هذا المقال

شارك هذا المقال