أفكار لفهم العناصر الإل كترونية وسيم الخاير

Transcript

1 أبجدية اإللكرتونيات أفكار لفهم العناصر الإل كترونية في عالم اإللكترونيات كلما أحرقت أكثر..كلما تعلمت أكثر وسيم الخاير 1

2 الكتاب حر هذا ومخصص للتوزيع املجاني للجميع بنسخته اإللكرتونية ولك حرية نرشه أو بعض من أجزاءه لكن برشط اإلشارة إلى املصدر. كافة األسماء والشعارات والعالمات التجارية الواردة في هذا الكتاب هي ملك ألصحابها! ال يجوز استخدام هذا العمل بأي صورة تجارية إال بعد أخذ إذن املؤلف. وتحرير إعداد الخاير وسيم للتواصل مع المؤلف: 2

3 الحمد لله معلم اإلنسان مالم يعلم الذي علمنا السؤال ليفتح عقولنا لنتفكر في عظيم خلقه ونزداد إعمارا ألرضه وصلى هللا على نبيه محمد القائل: )فضل العالم على العابد كفضل القمر ليلة البدر سائر على الكواكب(. ففي عصر تتسارع فيه تقنيات االتصال وتتقارب فيه المسافات وتزداد فيه وتيرة التطبيقات العملية لعلم اإللكترونيات فال نكاد نمر بيوم حتى نسمع أو نشاهد تطبيقا جديدا يفتح أفقا واسعة للمهتمين بعالم اإللكترونيات بل حتى غير المهتمين. فكان البد لنا أن نساهم في فهم مايدور حولنا -على أقل تقدير- وأن نعمل على المشاركة في دفع هذه العجلة وأن نصطف مع كبار المساهمين في نهضة اإلنسان. ومع كثرة التطبيقات وتسارع وتيرة توالدها وانتشارها أيقنت أنه من المستحيل أن نناقش كل شيء! فالبد إذا من تركيز الجهد على مناقشة األبجديات والتطبيقات الرئيسة التي منها يمكن االنطالق إلى فضاءات أوسع ونقل 3

4 أفكارنا هنا إلى مجاالت أخرى لم يتم طرحها في الكتاب ألننا على يقين أن أساسيات علم اإللكترونيات التقليدية لم تتغير بشكل كبير في يومنا هذا وإنما أغلب ما يتم طرحه هو تطبيقات جديدة بطرق إبداعية. إذا نحن نتناقش سوية لنضع حجر األساس لنهضة فكرية في مجال التصميم الهندسي لفن اإللكترونيات. سنعمل معا على طرح حيل وأفكار يتم تطبيقها في أغلب المنتجات الحالية والتي يمكن استنساخها إلى تطبيقات أخرى متروك فيها المجال لخيال القارىء. الكتاب البد هذا له أن يكون ضمن سلسلة الحقة أسأل هللا أن يعينني عليها- تغطي جوانب مختلفة ومستويات متعددة. وكتابنا هذا هو نقطة االنطالق لمعرفة الخطوط العريضة لمعرفة كيفية عمل الدارات اإللكترونية من حولنا. لذلك سنركز في هذا الكتاب على موضوعين رئيسين: العناصر اإللكترونية وآلية عملها والحيل المستخدمة لتصميم المنتجات اإللكترونية بطريقة احترافية. سيكون هذا الكتاب مجانيا لكل إنسان مهتم بالقراءة ونشر المعرفة فالعلم ليس حكرا ألحد ونشره واجب على كل إنسان قادر عليه. والحقيقة أننا لن ننتقل من دائرة الدول النامية في عصرنا الحالي إلى دائرة الدول الصناعية المتقدمة ما لم نزرع في أفكارنا ونؤمن أن نتشارك في نشر العلم ونفع اآلخرين باختالف معتقداتهم وآراءهم وأعراقهم. لذلك أحث أي مطلع على هذا الكتاب أن يساهم في نسخه وطباعته ونشره لكل مهتم فبذلك نتقدم جميعا ونساهم معا لتحقيق نهضة في أفكارنا لتتطور مجتمعاتنا. توجه إلى مكتبتك التي اعتدت شراء كتبك العلمية منها واسأل البائع عن أي كتاب يتعلق بعلم اإللكترونيات ستجد إما ترجمات لكتب أجنبية تم نقلها حرفيا أو كتب أكاديمية بحتة تتعامل مع هذا العلم على أساس 4

5 رياضي بحت أو أخرى تم تأليفها منذ تسعينيات القرن المنصرم ومن النادر أن تجد ما يلبي شغفك المعرفي من مطالعة طرق التصميم الحالية في منتجاتنا اليومية أو وجود مرجعية واضحة المعالم لتصميم منتجات ذات جودة عالية. وفي خضم ذلك الواقع نجد كيف أن العالم المتقدم من حولنا وصل إلى ثورات علمية في هذا التخصص من ناحية التطبيقات فكيف بنا أن نواكب ونفهم مابجري حولنا ونحن نفتقر إلى فهم األساسيات العملية وفن هذ العلم. فهذا الكتاب يأتي للمساهمة الفعالة للنهضة بفن علم اإللكترونيات في مجال التطبيقات العملية في العالم العربي. أهدف من هذا الكتاب أن أساعد المهتمين بتخصص اإللكترونيات الباحثين عن آلية عمل العناصر اإللكترونية من حولهم والمتعطشين إلى االطالع على طرق تصميم الدارات بطريقة احترافية وذلك من خالل مشاركتي لخبرتي العملية البسيطة في مجال التصميم الهندسي اإللكتروني لكشف الخفايا التي قد تبدو بسيطة في بعض األحيان أو معقدة نوعا ما في أحيان أخرى وبذلك آمل أن أضع حجر األساس للقارئ كي ينطلق إلى فضاء التصميم ليبحر في التخصصات المختلفة والمتنوعة. أطمح أن يصل القارئ إلى تصميم داراته أو أجهزته اإللكترونية بطريقة احترافية منطلقا من أسس سليمة ليصل بأعماله درجة االحترافية. سنفترض قبل مطالعة هذا الكتاب أن القارئ على معرفة بسيطة بالمبادئ الرئيسية لهذا العلم ك ظن رية الدارات الكهربائية و مبادىء اإللكترونيات أو رموز الدارات والعناصر اإللكترونية. سنفترض أن القارىء سبق له التعامل أو قراءة مخططات الدارات. إال أن ذلك اليمنع أن يطلع على الكتاب أي مهتم لذلك راعينا في لغة 5

6 كتابته السالسة ومحاولة البعد قدر اإلمكان عن المعادالت الرياضية الصماء. إذا الكتاب لكل مهتم أو متابع أو ممارس لفن تصميم اإللكترونيات يبحث عن إضافة عملية لخبرته مها كانت. التجربة والبرهان في المختبر أو المعمل هي الفلسفة التي يقوم عليها الكتاب. فلن ننتقل إلى االستنتاج بدءا من المعادلة الرياضية بل العكس سنناقش الدليل العملي لننقلها معا بشكل ما إلى معادلة رياضية. وهي منهجية قد تخالف ما اعتدنا عليه في دراستنا بشكل عام حيث أن الدارس يبتدئ من المعادالت الرياضية ليتم اقناعه بحتمية النتيجة العملية. برأيي أن هذه المنهجية ليست سليمة تماما في مجال الهندسة اإللكترونية على أقل تقدير. فأساس العلوم الهندسية وتحديدا مجال اإللكترونيات هو التجربة والجانب العملي والذي من خالله نحاول جاهدين الستنتاج عالقة رياضية تساعدنا على فهم وتوقع تصرف الدارات المشابهة مستقبال. التجربة! نعم كل ماسيتم مناقشته يعتمد على تجارب قمت بها بنفسي في المختبر أو اطلعت عليها من مشاركات المختصين في هذا المجال. وهنا البد أن نشير إلى أن نجاح تجربة ضمن ظروف معينة اليعني ضمان التفسير الصائب من غير خطأ على كل ماشابهها! فما كنت أمتلكه من أدوات في الوقت الذي أجريت فيه التجربة أو الظروف البيئية المحيطة قد تخرج نتائج خارجة عن التوقعات. لذلك أحث كل قارىء مهتم أن يشارك اآلخرين نتائج قراءاته وأن يساهم في نهضة هذا العلم. في نهاية هذا الكتاب ستجدون قسم 6

7 للمراجع اوالمصادر التي ستساعدكم على ممارسة فن تصميم اإللكترونيات بشكل أفضل وهي تتنوع في مستوياتها: المبتدئ والمتوسط والمحترف. وضعت الكتاب في جزئين: األول -هذا الكتاب- يتناول العناصر اإللكترونية الشائعة حيث سيتم مناقشتها ضمن سلسلة قصصية لم نعتد عليها من قبل. سنطلع على أهم تطبيقات تلك العناصر ودورها في الدارات اإللكترونية. أما الجزء الثاني فهو مخصص لطرح أفكار في المجاالت التالية: األنظمة المدمجة أو المضمنة دارات التغذية المستمرة دارات الحماية من التشويش والكهرباء الساكنة والصواعق والقصر وعكس القطبية والجهود العابرة والحماية من األحمال التفاضلية دارات اإلرسال دارات الطاقة المنخفضة المخصصة لتطبيقات تعتمد البطاريات. وبرأيي سيكون للممارسين أو المختصين بشكل أكبر في تصميم الدارات. وسيم عبدالحميد الخاير 28 ربيع األول كانون الثاني

8 إهداء.. كثر هم من يستحقون إهداء هذا الكتاب! فابتداء بكل من علمني حرفا إلى كل حالم بنهضة علمية لإلنسان إلى والدي -رحمه هللا- الذي رحل مبكرا عنا ولم نوفه حقه فلعل ذلك يكون صدقة جارية عنه أسأل هللا أن يجمعنا بك في جنات النعيم. 8

9 فهرس الكتاب فهرس الكتاب....9 صاحب القلب الكبير: المكثف العم دايود حارس الدارات اإللكترونية الجدة والحفيدة..والعم ترانزستور الخريجة والحفيدة..والعم ترانزستور السيدة حلزونة..رمز النضال والمقاومة المرحل..الريالي المفتاح المغناطيسي عزام والشيخ والثنائي المشع للضوء فدائيو الدارات اإللكترونية :الفواصم المنصهرة يا أصحاب الضوء..المقاومة الضوئية االنتفاخ الغريب! العتاد المفتوح قائمة بالمصادر والمراجع

10 صاحب القلب الكبير: المكثف بدأ يرن هاتفي الجوال تناولته ألقرأ اسم المتصل وإذا به "المنزل يتصل بك" المتصل: أسعفنا فاألمر مهم جدا! أجبته: ما المشكلة المتصل: خزان الماء فارغ تماما وليس لدينا قطرة ماء. قلت له: حسنا لكن أليس اليوم هو موعد ضخ الماء حسب جدول مؤسسة المياه األسبوعي المتصل: صحيح لكن ال يمكننا أن نمأل خزانا بهذه السعة وبسرعة فنحن بحاجة إلى شحنة مياه كبيرة. 10

11 قلت له: العليك..سأفعل ذلك. انتهت المكالمة.. بدأت أردد تلك الكلمات التي جرت خالل المكالمة :خزان..شحنة أكبر..وقت أقل. وشيئا فشيئا أغمضت عيني ألعود بذاكرتي إلى ذلك الشيء اإللكتروني الذي يتعامل مع تلك الخواص في الدارات اإللكترونية: خزان..شحنة أكبر..وقت أقل. هل عرفتموه إنه المكثف أو المواسع كما يحلو للبعض تسميته وهذا هو رمزه المستخدم في الدارات اإللكترونية: بدأت بتذكر هذا الصاحب العزيز على قلبي الذي التكاد دارة إلكترونية تخلو من بصمته المميزة. بدأت أقلب أوراقي القديمة كي أحاول أن أتذكر كيف تعرفت عليه فهل ماكنت أقرأه من مواضيع منتشرة في المنتديات والمواقع العربية عن المكثف كانت كافية لي كمصمم كي أعرف أساسيات استخدام هذا العنصر المهم أم هل كانت الكتب األكاديمية كافية للتعرف على اآللية الكهربائية أو العملية له طأطأت رأسي وقلت في نفسي: بكل صراحة ال! ففي كل مرة كنت أقرأ عن المكثف كانت عملية البحث تنتهي بشيء مقارب للنتيجة التالية : المكثف هو عنصر إلكتروني يتكون من صفيحتين متقابلتين يفصل بينهما مادة عازلة كالهواء أو الميكا أو الورق أو غيرها. يتم شحن إحدى الصفيحتين بشحنة موجبة واألخرى بشحنة سالبة 11

12 وذلك من خالل تطبيق فرق جهد بينهما باستخدام مصدر خارجي. وللمكثف أنواع متعددة ووحدة قياسه هي الفاراد. له معادالت خاصة تحكم عملية الشحن والتفريغ وله معادالت تحكم مرور الترددات من خالله حسنا إذا...ماذا بعد! فما فائدة المكثف في الدارة ولم أصال نحن بحاجة للشحن ولم تحتاج الدارات أصال للشحنة أليس وجود مصدر الطاقة كالبطارية أو جهد التغذية كافيا لالستغناء عن المكثف وماهي القيمة التي يجب اختيارها للمكثف في حال احتجناه وهل هناك سر وراء الجهد الكهربائي الذي يتحمله المكثف ك 25 فولت أو 35 فولت أو 50 فولت أسئلة عديدة كانت تدور في ذهني ولم أتمكن من معرفة اإلجابة عن أغلبها حتى التحقت بالعمل وتعلمت الكثير عن هذا المكثف. فلنستمتع بمشاهدة هذا الشرح عن المكثف بأدوات منزلية تجربة ممتعة : باإلضافة إلى أنه يحتوي طريقة مبسطة لصنع مكثف 12

13 كما شاهدتم في المقطع يعود اكتشاف المكثف إلى عام 1745 م عن طريق تجارب قام بها علماء ألمان واستمروا بالعمل الدؤوب حتى أوصلوا الراية للعالم فاراداي الذي أوصل لنا فكرة المكثف كما نعرفها في يومنا هذا فاألمر إذا هو تراكم جهود حتى وصلنا إلى مانحن عليه اآلن. ومنذ ذلك الحين استخدمت وحدة الفاراد لقياس سعة المكثف نسبة للعالم فاراداي. ولتبسيط فكرة المكثف من الناحية الفيزيائية التطبيقية يمكننا تشبيهه بالخزان المائي الذي تحدثت عنه في بداية الموضوع حيث يقوم المكثف بما يلي : 1. يقوم بتخزين الشحنات الكهربائية بين طرفيه بطريقة مشابهة لخزان الماء الموجود في. منازلنا 2. ويسمح فقط بمرور التيار المتردد و يمنع التيار المستمر من االنتقال بين طرفيه دعونا نتناول أهم تطبيقات الخاصية األولى للمكثف ثم سننتقل لمناقشة تطبيقات الخاصية الثانية : 1. تخزين الشحنات في دوائر وحدات التغذية كما شاهدنا في مقطع الفيديو فالمكثف يقوم بخزن الشحنات داخله وعندما يتم فصل المصدر الكهربائي "البطارية في هذه الحالة" عن المكثف يبدأ المكثف بتفريغ شحنته في الحمل المتصل به "كان في الفيديو الثنائي المشع للضوء" ونظريا يمكن أن تبقى الشحنة داخل المكثف إلى ماالنهاية في حالة عدم وجود حمل متصل به لكن في الحقيقة فإن الشحنة البد أن تضمحل بعد فترة من الزمن بسبب وجود ما يعرف بالمقاومة الداخلية للمكثف. يمكن االستفادة من خاصية احتفاظ المكثف بالشحنات أثناء تصميم وحدات التغذية الكهربائية كالموجودة في الحاسب أو األجهزة المحمولة التي تعمل على الكهرباء كيف تخيلوا معي هذا الموقف: كنت تكتب بحثا معينا على حاسبك الشخصي مستخدما برنامج تحرير نصوص وفجأة انقطع التيار الكهربائي! ياللمصيبة فذهب جهدك سدى إن لم تقم بعملية حفظ بحثك. فما الحل في مثل هذه الحالة 13

14 البد من وجود مصدر آخر ليقوم بإمداد طاقة كهربائية احتياطية لفترة ضئيلة تكون كافية لحفظ المعلومات وذلك في حالة االنقطاع المفاجئ للتيار الكهربائي. وهنا يأتي دور صاحب القلب الكبير..دور المكثف فسيقوم صاحبنا بإمداد وحدة المعالجة في كمبيوترك بطاقة كافية لحفظ آخر ما تم كتابته. فحاليا تصميم أغلب وحدات التغذية الحديثة تأخذ في عين اعتبارها إمداد الحمل بطاقة احتياطية بسيطة كافية إلجراء حفظ آخر تعديالت قمنا بها في برنامج تحرير النصوص حال االنقطاع المفاجئ للتيار. بمعنى آخر سيقوم الخزان "المكثف" بتفريغ شحنته التي اكتسبها سابقا وخزنها بين صفيحتيه إلعطاءنا طاقة احتياطية حال تم فصل المصدر الرئيسي. سؤال منطقي: ماهي أقصى طاقة يمكن لخزاننا العجيب المكثف أن يحتفظ بها وهل يمكنني تشغيل حمل أكبر كالكمبيوتر لفترة ساعة مثال بعد انقطاع التيار الكهربائي نظريا األمر ممكن بالطبع لكن عمليا -وفي وقتنا الحالي- فاألمر مستحيل خاصة مع محدودية المساحة التي تشغلها أجهزة الحاسب فتذكروا أنه للحصول على طاقة تخزينية أعلى في المكثف فيجب أن نبقي نصب أعيينا المعادلة التالية : W charging = 0 Q q C dq = 1 2 Q 2 C = 1 2 CV2 = W stored بالنظر للمعادلة سنجد أنه إذا أردنا طاقة تخزينية أعلى فنحن بحاجة إلى أحد أمرين :إما أن نزيد الجهد المطبق أو بزيادة سعة المكثف ولكن تذكروا أنه كلما زادت سعة المكثف كلما زاد حجمه : C = ε r ε 0 A d وبالتالي سيصبح األمر مزعجا ولن نتمكن من تصميم أجهزة صغيرة الحجم لذلك أكبر ما يمكن الحديث عنه في موضوع خزن شحنات من هذا النوع هو بالثواني فقط والحقيقة فالتفريغ يعتمد أساسا على الحمل المتصل بالمكثف فهو ماسيحدد سرعة تفريغ المكثف. لكن بسبب تطور صناعة المكثفات المخصصة لهذا النوع من التطبيقات فقد تحصل على مكثف بسعة 950 فاراد وبحجم صغير وبجهد قد يصل ل 2.5 فولت! 14

15 خالصة القول تستخدم المكثفات في تخزين الشحنات وذلك لقدرتها على إمداد الحمل المتصل بها في حال فصل جهد المصدر. حسنا دعونا نتعلم كيف نصمم دارة بسيطة نقوم بها بشحن المكثف وتفريغ شحنته. أبسط دارة لهذا الغرض تتكون من مكثف ومقاومة ومصدر جهد كهربائي. انظرو إلى الشكل التالي : في حال وصلنا المفتاح إلى البطارية سيبدأ المكثف بعملية الشحن بواسطة مصدر الجهد ومن خالل المقاومة ويكون المنحنى البياني لعملية الشحن هو كما في الرسم البياني الموضح في أسفل الداراة. انظروا جيدا سترون أن المنحنى هو لمعادلة مشهورة والعكس صحيح ففي حال فصلنا المفتاح عن مصدر الجهد سيبدأ المكثف بتفريغ الشحنة عبر المقاومة. معادلة الشحن : Vc = V( t / RC e ) 15

16 وللتسهيل عليكم فإن الزمن الذي سيستغرقه المكثف في عملية الشحن أو التفريغ يعطى بثابت يسمى تاو وقيمته تساوي τ = 5 R C فيمكننا ببساطة استخدام هذه المعادلة وبداللة قيمة المكثف والمقاومة نستطيع تحديد الزمن الذي سيستغرقه المكثف في عملية الشحن لكن ما السر وراء الرقم خمسة كما نبهنا سابقا فإن األساس في هذه المعادالت هو االختبار فبعد سلسلة اختبارات لهذه الدارة تبين للباحثين أن المكثف يصل إلى حوالي % 93 من شحنته بعد حوالي خمسة أضعاف الثابت المكون من حاصل ضرب قيمة المكثف بقيمة المقاومة المتصلة به. 16

17 تفضلوا هذا الموقع الذي يسهل عليكم عملية الحساب فقط قوموا بإدخال قيم المكثف والمقاومة والجهد لتعرفوا بقية المجاهيل يمكنكم محاكاة دارة الشحن والتفريغ من هنا. وإليكم مثال عملي في هذه الصفحة 2. تنعيم الموجات وهو تطبيق مهم للغاية ويدخل في تصميم وحدات التغذية الموجودة الذكية. ما المقصود بالتنعيم من حولنا كشواحن األجهزة لنتخيل أن لدينا دارة متصلة بمصدر جهد مستمر إال أن ذلك المصدر ذي الجهد المستمر يحصل على دخله من دارة أخرى تقوم بتحويل الجهد المتردد إلى مستمر مايعني أن الجهد الناتج لن يكون ناعما أو خاليا من الشوائب والتشوهات. وللتخلص من تلك النتوءات والتشوهات وبمعنى آخر لتنعيم تلك الموجة الناتجة نقوم بعملية تنظيف لها. اآلن فبما أن المكثف تعلمنا أنه يقوم بتخزين الشحنات فنستفيد من هذه الخاصية أنه في حال كانت لدينا موجة جيبية تم تقويمها بواسطة قنطرة دايود وأردنا تنعيمها أو بمعنى آخر إزالة التشوهات أو التموجات التي بها فسيقوم المكثف بهذه العملية بكل بساطة. كيف ألم نتفق أن المكثف سيتم شحنه وتفريغ شحنته اعتمادا على قيمته تخيلوا معي أننا اخترنا مكثفا ذا سعة كبيرة نسبيا بحيث أنه عندما نطبق عليه جهدا مستمرا يحوي على تشوهات أو موجة جيبية سيبدأ المكثف بالشحن ولنفترض أننا اخترنا معامل شحن للمكثف طويال نسبيا بحيث يكون أبطأ من سرعة الموجة الجيبية المحمولة على الجهد المستمر فذلك سيؤدي إلى أن المكثف سيشحن وسينتهي الجزء الموجب من الموجة الجيبية قبل أن ينتهي المكثف من شحن نفسه ليبدأ الجزء السالب من الموجة الجيبية المحمولة على الجهد المستمر بعملية تفريغ للمكثف لكن بما أن المكثف له معامل تفريغ كبير سيأخذ ذلك وقتا طويال. وستبدأ دورة الشحن مرة أخرى قبل أن ينتهي التفريغ. ما سيؤدي إلى التخلص من كثير من التشوهات الموجودة على الجهد المستمر. الصورة التالية توضح شكل الموجة قبل وبعد إضافة مكثف التنعيم: 17

18 لننتقل إلى الخاصية الثانية للمكثف وهي صاحبة النصيب األكبر من تطبيقات المكثف فما الذي يجعل الجهد المتردد يمر بسهولة خالل المكثف ويجعله مستحيال بالنسبة للجهد المستمر الجواب هو الممانعة الكهربائية. مامعنى ممانعة المكثف الكهربائية هي أن المكثف بتصميمه المكون من صفائح وبينهما عازل ستعمل على ممانعة مرور أي تيار مستمر. وبعد عمليات التمحيص في المختبر سنصل إلى أنه إذا زاد تردد التيار أو الموجة المطبقة على المكثف قلما انخضفت ممانعته لها والعكس صحيح. يمكن اختصار ذلك بمعادلة الممانعة الكهربائية للمكثف وهي : Z = 1 jωc = j ωc = j 2πfC 18

19 دققوا جيدا في المعادلة سترون أن مقام الكسر يحتوي على متغيرين هامين هما :السعة والتردد. معنى ذلك أنه كلما زاد التردد قلت الممانعة الكهربائية مايؤدي بطبيعة الحال إلى أن المكثف سيكون أشبه بسلك أو موصل والعكس صحيح. وللتسهيل عليكم يمكنكم استخدام هذه الحاسبة البسيطة لمعرفة ممانعة المكثف بداللة التردد. وهاهي بعض تطبيقات هذه المعادلة : 1. منع الجهود المستمرة من االنتقال بين أجزاء معينة في الدارة تذكروا أنه في معادلة المكثف السابقة نرى أنه كلما قل التردد زادت ممانعة المكثف فماذا لو كان التردد صفرا ستكون الممانعة ال نهائية أو بمعنى أصح كبيرة جدا للجهد المستمر وتكون صغيرة جدا بالنسبة للترددات العالية. انظرا الشكل التالي والحظوا أن المكثف في هذه الحالة سيمنع مرور أي جهد مستمر للطرف اآلخر من الدارة وذلك ألنه سيكون ذو ممانعة عالية جدا. حسنا ومافائدة هذا التطبيق أحيانا تكون الموجة أو الجهد المطبق الذي نتعامل معه مركب من جزء جيبي "متردد" وجزء آخر هو مستمر ونرغب باالحتفاظ بالجزء المتردد فقط والتخلص من الجهد المستمر. ففي الدارة في األسفل عند قياس الجهد على الطرف األيمن من المكثف فيفترض أنه سيكون صفرا ألن المكثف سيمنع وصول ال 12 فولت لكن كيف حصل ذلك أليس المكثف سيبدأ بالشحن مستخدما مصدر الجهد المستمر 12 فولت صحيح! لكن ذلك سيحصل بزمن سريع جدا قد اليتجاوز 100 ميكرو ثانية. وبعد ذلك سيتوقف عن الشحن وتمرير أي جهد مستمر. 19

20 2. مجنب التيار المتردد عند مداخل الدارة وهنا لي مالحظة فالأخفيكم أنني كثيرا ماكنت أرى مكثفا أو اثنين عند مدخل كل دارة رقمية وتحديدا عند الطرف الخاص بمدخل الجهد في الدارات المتكاملة انظروا الصورة التالية لتفهموا ما أقصده : 20

21 وظيفة هذا المكثف C2 هي منع القفزات العابرة من الجهود التي قد تصدر من جهة مصدر الجهد الكهربائي والتي قد تؤثر على عمل الدارة المتكاملة فما يقوم به المكثف هو أن يقوم بإخماد هذه الجهود أو التشويشات التي تصدر من المنبع وتأريضها للتخلص منها.حيث أن المكثف يتم وصله على التوازي مع مصدر الجهد الكهربائي بحيث أنه سيكون ذو ممانعة كبيرة جدا عند وجود جهد مستمر وعند وجود أي تشويش أو جهد متردد أو قفزات عابرة فإن المكثف سيكون ذو ممانعة قليلة جدا مما يسمح بمرور تلك الجهود من خالله وبالتالي إخمادها وحماية الدارة المتكاملة. السؤال الذي يطرح نفسه: ماهي قيمة تلك المكثف وهل أقصى جهد يتحمله مهمة في عملية االختيار قيمة ذلك المكثف تتراوح مابين 0.1 ميكروفاراد و 10 نانو فاراد. لم هاتان القيمتان ألنهما يقومان بالتخلص من أغلب الترددات المزعجة التي تصدر من منابع او مصادر الجهد الكهربائي. كيف 21

22 الحظوا الرسم البياني فهو يبين قيمة الممانعة الخاصة بقيم مختلفة للمكثفات بداللة التردد. فمثال: مكثف بقيمة 100 نانو فاراد )0.1 ميكرو( تقل ممانعته بعد ال 1 ميجاهرتز. بينما ال 1 نانو فاراد تقل ممانعته بعدال 10 ميجا هرتز. لذلك ترى كثيرا من مصنعي الدارات الرقمية في يومنا هذا يذكرون 0.1 في ملف المواصفات الفنية قيمة مقترحة لذلك المكثف. لكن كقاعدة عامة يمكنكم استخدام ميكروفاراد من النوع السيراميكي لحماية الدارات المتكاملة في تصاميمكم. ماذا بخصوص الجهد الذي يتحمله المكثف نصيحتي لكم هي أن تختاروا دوما قيمة جهد المكثف ضعف جهد المصدر ما استطعتم. على سبيل المثال: لو كان لدينا دارة أو تصميم يعتمد 5 فولت كجهد مصدر فيمكننا استخدام مكثف 0.1 ميكرو بجهد 10 فولت أو أكبر. ليس معنى ذلك أن ما هو أقل لن يعمل! بل بإمكانكم استخدام 6.3 فولت. مثال. لكن كما قلت أفضل أن تكون القيمة ضعف المصدر والسبب هو أننا نحاول التخلص من تشوهات جهد المصدر التي غالبا ما تتجاوز 30 إلى %50 من قيمة الجهد الحقيقية. 3. المرشحات أو الفالتر درسنا وتعلمنا المرشح أو الفلتر في مرحلتنا الجامعية فلنتذكر تعريف المرشح: هو دارة تقوم بمنع مجموعة من الترددات من االنتقال لجزء معين من الدارة عند تردد قطع معين بحيث تسمح بمرور ترددات أخرى عند تردد القطع.ماذا يعني ذلك إن استخدامنا ألبسط أنواع الفالتر "الترددات المنخفضة" مبني على استخدام الدارة البسيطة التالية : 22

23 دققوا جيدا لتجدوا أنها تستخدم المكثف الذي سيقوم بتحييد أي تردد أكبر من تردد القطع الذي يمكن حسابه بالمعادلة التالية : f c = 1 2πτ = 1 2πRC فالنتيجة أن المكثف هو قلب الهجوم في تصميم أي فلتر سواء كان بسيطا كما شاهدنا في األعلى أم كان معقدا يعتمد على عناصر مثل مضخمات العمليات. واآللية كما ناقشناها سابقا هي أن ممانعة تقل المكثف بزيادة التردد والعكس صحيح. بالتالي إذا مرت موجة ذات تردد منخفض ازدادت ممانعة المكثف وبما أنه متصل على التوالي مع المقاومة فسيتم مشاهدة الجزء األكبر من الموجة على طرفي المكثف حيث أن جهد المصدر سينقسم إلى جزئين: األول سيظهر على طرفي Vout المقاومة R والثاني على طرفي المكثف. وبزيادة ممانعة المكثف سيزداد نصيب الجهد الظاهر على طرفي المكثف. 4. دارات التوقيت كما عرفنا أن المكثف يقوم بتخزين الشحنات داخله وأن ذلك يتم عن طريقة عملية الشحن التي تتم ضمن زمن معين محكومة بقيمة ذلك المكثف وأي مقاومة متصلة على التوالي مع ذلك المكثف. وبالتالي إذا أردنا تأخير عملية معينة يمكننا استخدام المكثف لذلك الغرض ولكن األمر في يومنا هذا أبسط من ذلك فهناك العديد من الدارات المنتشرة التي تفي بالغرض والتي تعتمد بشكل أساسي على وجود المكثف. منها مثال دارة ال 555. كما أن استخدام المتحكمات الدقيقة أدى إلى تسهيل تلك العملية من خالل برمجة مخارج المتحكم. سأختم بمالحظات بسيطة قد تكون جديدة لمستخدمي المكثفات: تنبيهات عند اختيار المكثف : العمر االفتراضي للمكثف: هناك معادلة حسابية يتم استخدامها لحساب العمر االفتراضي للمكثف وهي تعطي تصورا مبدئيا عن عدد الساعات التي يمكن أن يعملها المكثف بشكل 23

24 متواصل. وهي تفيد المصممين في تحديد كفاءة المكثف بعد سنوات معينة. هذا األمر مهم لتقدير عمر المنتج خصوصا في دارات التغذية التي تعمل بشكل مستمر. المقاومة التسلسلية المكافئة: وهي مقاومة صغيرة نسبيا موجودة ضمن المكثف ويبدو تأثيرها واضحا عند الحديث عن الترددات العالية نسبيا فينبغي التنبه إليها. وكل شركة مصنعة تذكر قيمتها في ملف مواصفات المكثف تحمله للحرارة: كثيرا ما يخطئ المصممون في اختيار المكثف الغير مناسب للبيئة التي صمم من أجلها ما يؤدي في نهاية المطاف إلى أن يعطب المكثف.ولكل مكثف درجة حرارة مخصصة كي يعمل بها والغالبية مخصصة حتى 85 فلذلك إذا أردنا تصميما صناعيا فالبد من اختيار مكثف ذي تحمل أعلى. هل رأيتم مكثفا ينفجر 24

25 العم دايود حارس الدارات اإللكترونية فلنتحدث بداية عن تاريخ اختراع الدايود فأول من اكتشف خواصه هو الفيزيائي األلماني فرناند براون في عام 1874 عندما كان يعمل على أبحاث متعلقة بالخواص الكهربائية لما يعرف بالمهتز الكريستالي. ومنذ ذلك الوقت تم اكتشاف أنه عندما نقوم بتشكيل مادة شبه موصلة من السيليكون وإضافة بعض الشوائب إليها فإننا سنحصل على مادة شبه موصلة موجبة وبنفس الطريقة نضيف مادة شائبة أخرى لنحصل على مادة شبه موصلة سالبة اآلن عند وصل هاتين القطعتين ببعضهما البعض نكون قد صنعنا الدايود. فالدايود له طرفان: األول الموجب ويعرف بالمصعد واآلخر السالب ويعرف بالمهبط ويرمز للدايود بالدوائر اإللكترونية بالرمز الموضح بالصورة أدناه: حيث أن المهبط يحتوي على خط في طرفه ليرمز إليه والمصعد ليس له خط. 25

26 حسنا..وماذا عن الناحية الكهربائية..فما الذي يقوم به الدايود يمكن تشبيه عمل الدايود بأنه صمام أمان تخيلوا معي صماما مائيا أو صنبور ماء يسمح بمرور الماء باتجاه واحد فقط وال يسمح للماء بالعودة للخلف. بنفس المبدأ يقوم الدايود بالسماح للتيار الكهربائي في الدارة الكهربائية بالمرور باتجاه واحد فقط- ضمن شرط معين - وال يسمح له بالعودة بالعكس.والشرط المعين الذي يسمح به الدايود للتيار بالمرور من المصعد للمهبط هو ما يعرف بجهد العتبة وذلك عندما يكون الجهد الكهربائي المطبق على المصعد أكبر من المهبط بقيمة 0.7 فولت على األقل. ومن الناحية العملية فإن جهد العتبة هذا قيمته تتغير من نوع دايود إلى نوع آخر ومن شركة مصنعة إلى أخرى لكن الفروق غالبا ما تكون بسيطة وتدندن حول 0.7 حسنا..وما الفائدة إذا من الدايود في تطبيقاتنا العملية كيف أستفيد منه في تصميمي الهندسي خذوا مثاال بسيطا مثل أي جهاز إلكتروني يعمل عن طريق البطارية كجهاز التحكم بالتلفاز ماذا لو قمنا بتركيب البطارية باالتجاه الخاطئ أي وضعنا السالب مكان الموجب والعكس داخل علبة البطارية ما الذي سيحصل سابقا كان األمر مزعجا خاصة لدى بعض األجهزة الحساسة مثل المتحكمات الدقيقة حيث أن عكس قطبية البطاريات قد يؤدي إلى تلف الجهاز المستخدم لكن مع وجود الدايود فال داعي للخوف فهو سيسمح للتيار بالمرور في اتجاه واحد فقط وسيمنعه من ذلك عند عكس البطارية أي أننا في حالة عكسنا قطبية البطارية فسيعمل الدايود على إيقاف مرور التيار حتى يتم تصحيح وضعية البطارية. فدور الدايود هو أن يقوم بالسماح للبطارية بتزويد الجهاز بالتيار الكهربائي عندما يكون طرف البطارية الموجب متصال بالمصعد ما يعني أن هناك فرق جهد بين المصعد والمهبط هو 0.7 فولت على. وفي حال عكست البطارية فإن جهد المهبط سيكون أعلى من المصعد وبالتالي فلن يعمل الدايود وبذلك نكون قد وفرنا حماية للجهاز اإللكتروني. سؤال : هل هناك حد أقصى للجهد السالب المطبق على طرفي الدايود يعني هل يمكنني تطبيق جهد سالب حتى ما ال نهاية وما هو أقصى تيار يمكن أن يمر خالل الدايود 26

27 سؤال جيد..يعرف أقصى جهد سالب يمكن تطبيقه على الدايود دون أن يعطب بجهد االنهيار وعادة ماتذكر قيمته داخل ملف المواصفات الفنية للشركة المصنعة. وكذلك األمر بالنسبة للتيار فلكل دايود قدرة وجهد عتبة وجهد انهيار خاص به يختلف من مصنع إلى آخر. هل لنا بدارة بسيطة كي نوضح ما تعلمناه تفضلوا هذه الدارة البسيطة التي يمكنكم تطبيقها على أي جهاز إلكتروني يعمل بالبطاريات لتأمين الحماية له ضد عكس القطبية: وهي تتكون من الدايود 1N4148 D1 وقمت باستخدام مصدر جهد قدره 9 فولت للتجربة فقط ولكن يمكنكم تغيير المصدر حسب رغبتكم. والحمل الموضح بالصورة هو مقاومة ويمكن أيضا استبدالها بأي جهاز أو دارة أخرى. وللحصول على معلومات عن الدايود وعن جهد انهياره وتفاصيله هذه هي الداتاشيت وعند التدقيق في أقصى تيار يمرره الدايود سنجد أنه 300 ميللي أمبير وجهد االنهيار هو 100 فولت. وهنا لدي تنبيه وهو خطأ قد يقع فيه بعض الهواة عند استخدامنا للدايود في الحماية من عكس القطبية سنجد أنه في حالة تشغيل الدايود في الوضع الطبيعي " الموجب مع المصعد والسالب مع المهبط" فإننا سنخسر جزءا من جهد المصدر تبلغ قيمته حوالي 0.7 فولت. فلذلك قد 27

28 تكون هذه الخسارة كبيرة في بعض األحيان خصوصا عند التعامل مع تطبيق جهده ال يتعدى 3 فولت ما يعني خسارة كبيرة في المصدر ينبغي أن تؤخذ في عين االعتبار. ولحل هذه المشكلة يمكنكم رفع جهد المصدر كي تتجاوزوا المشكلة. أو يمكننا وصل دايودين على التوازي! وبتلك الطريقة سيتم تقلليل فاقد جهد المصدر إلى النصف تقريبا كما سنذكر الحقا. ما هي أهم تطبيقات الدايود في الدارات اإللكترونية كما اتفقنا سابقا فهو يستخدم في الحماية من عكس قطبية البطارية تقليل الجهد الكهربائي: فلنفترض أننا نستخدم معالجا دقيقا أو دارة متكاملة تعمل على جهد فولت ولدينا مصدر جهده 5 فولت فكيف يمكنني حل مشكلة هذا المصدر وهل يمكنني استخدامه وتشغيل الدارة نعم يمكن ذلك من خالل الدايود بوضع دليودين على التوالي كي نحصل في النهاية على جهد دخل قدره 3.6 فولت. والسبب أن كل دايود سيقلل جهد المصدر بقيمة 0.7 فولت والمحصلة هي 1.4 فولت مما يعني : =3. 6 دارات تقويم التيار المتناوب "المحول الكهربائي": فكما اتفقنا فإن الدايود سيحجز الجهود 3. السالبة وكما نعلم جميعا فإن مقابس التيار الكهربائي في منازلنا هي موجات جيبية وإذا أردنا أن 28

29 نقوم بتحويلها لموجات موجبة فقط فنحن نقوم بما يسمى بتقويمها أي حجز الجزء السالب منها. وهنا يمكننا استخدام دارة التقويم الموجودة في األسفل : تطبيق دايودات اإلشارة: حيث أن هناك أنواعا معينة من الدايودات تستخدم في دارات 4. االستقبال الراديوي وذلك كمرشح للترددات السمعية.5 يستخدم الدايود دائما مع الريالي أو المرحل وذلك لحماية الدارة المتصلة به من خطر عودة الجهد العكسي للدارة بعد إطفاء الريالي مما قد يؤدي لعطب الدارة. انظروا الشكل التالي: الحظوا وجود الدايود بين طرفي الريالي كي يؤمن مسارا لتفريغ الجهد العكسي عند إطفاء الريالي 29

30 أخيرا هناك أنواع أخرى من الدايود مثل الزينر شوتكي وغيرها ولكل تطبيق خاص به. مثال الزينر يستخدم لتحديد الجهود الداخلة على دارة معينة لضمان استقرار ذلك الجهد في حال زيادة المصدر عن الحد المطلوب فلو افترضنا أن لدينا مصدر جهد 4.1 فولت والحمل لدينا بحاجة إلى 3.3 فولت فقط. يمكننا استخدام الدارة التالية لتثبيت الجهد وتخفيضه من 4.1 إلى 3.3 فولت. لكن هذا اليعني أن الزينر سيعمل بدقة منظهم الجهد بل هو ينظم لكن نسبة خطئه عالية ويعتمد بشكل كبير على التيار المار من خالله. 30

31 أما دايود شوتكي فهو نسبة إلى العالم شوتكي فهو دايود يتميز بانخفاض جهد العتبة مقارنة بالدايود العادي. فمثال لو كان لدينا دارة تعمل بالبطارية ونود تقليل الفقد في الجهد الواصل من البطارية للدارة بعد تأمين حماية من عكس القطبية فأحد الحلول أن يتم استخدام الشوتكي. غالبا أن جهد العتبة له يتراوح ما بين 0.2 إلى 0.4 فولت وهي تختلف من مصنع إلى آخر. وأحد األرقام الشهيرة للشوتكي هو: BAT54 ويقوم بإنتاجه عدة مصنعين. حسنا ماذا لو أردنا تقليل الجهد المفقود من المصدر بشكل أكبر يمكننا استخدام الحيلة التالية: فمن خالل توصيل الدايودين على التوازي سيتم اختزال قيمة الجهد المفقود إلى النصف تقريبا. 31

32 لتتعرفوا أكثر على الدايود شاهدوا هذا المقطع الممتع : أخيرا..كيف يمكننا اختبار الدايود إذا كان يعمل بشكل صحيح أم ال كي نتعلم كيفية اختبار الدايود فلنشاهد سوية هذه التجربة : 32

33 الجدة والحفيدة..والعم ترانزستور ياله من مكان مظلم وضيق جدا! فهو يشبه الصندوق الذي ال يكاد يتجاوز ارتفاعه المترين وعرضه المتر ونصف ودرجة الحرارة داخله حوالي 40 م!! 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 إليصالها. 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 باالرتفاع 33

34 ف.. ودون سابق إنذار انقطع التيار الكهربائي عن المصعد..وياللمصيبة!! فالتزاالن في الدور الرابع وهنا تغيرت معالم وجه الحفيدة واتسعت حدقات عينيها وماهي إال ثوان حتى بدأت تصيح خوفا من توقف المصعد وانقطاع التيار. حينها أمسكت بيد جدتها وضمتها إلى صدرها خوفا من ذلك الظالم الدامس والهدوء الصارخ الذي بدأ يحيط بالمصعد. تناولت الجدة المسكينة آنذاك منديال لتحاول مسح دموع حفيدتها المسكينة ومن ثم فتحت حقيبتها اليدوية وتناولت هاتفها المحمول وحاولت جاهدة االتصال بالطوارئ أو حارس العمارة لكن هيهات..هيهات! فال توجد تغطية للشبكة الخليوية داخل ذلك المصعد المتهالك حاولت الجدة ضغط زر الطوارئ في المصعد وال 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. 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 تالعب شعرها وتقول لها: حبيبتي..التخافي فإن هللا معنا وسيأتي الحارس كي يخرجنا فقط اصبري قليال. هنا ردت الحفيدة: لكن ياجدتي الساعة اآلن متأخرة والحارس يغط في سبات عميق. قالت الجدة: ال عليك! ستفرج إن شاء هللا. وطلبت من حفيدتها أن تنادي على الحارس لعله يسمعهما. بدأ صوت الحفيدة يمأل المصعد..محاولة بكل مالديها من قوة كي تلفت انتباه الحارس وماهي إال 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 34

35 فرد الحارس: ال تخافوا! فلقد نجوتم وقال للجدة وهو يضع فمه بالقرب من باب المصعد: اضغطي على الزر األخير والزر األول في آن واحد وبالفعل ضغطت الجدة الزرين معا وما هي إال لحظات حتى فتح الباب وخرجت الجدة مع حفيدتها وكأنهن خرجن من الجحيم للنعيم. وهنا انهمرت دموع الجدة وحمدت هللا. 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 االختراع العظيم إلى شخص واحد أو عالم بعينه بل هو نتاج بحث وتطوير مجموعة من 35

36 العلماء فلقد ابتدأت بخطوات بسيطة كان يقوم بها باحثون وانتهت فيما وصل إليه الباحثون في. معهد أبحاث بل في أمريكا عام 1947 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 ثالثة أطراف: انظروا الشكل التالي للتعرف على أطراف الترانزستور الترانزستور له ثالثة أطراف: القاعدة والباعث والمشع. 36

37 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 األولى من نوع م-س "موجب -سالب" واألخرى 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 واآلخر س-م-س الفرق فقط في القطبية لكن آلية العمل واحدة حسنا..هذا كله كالم قرأناه وسمعنا به مالذي يقوم به الترانزستور للترانزستور تطبيقات رئيسية : األول هو أن يستخدم كمفتاح كهربائي والثاني أن يستخدم كمكبر لإلشارة الثالث أن يستخدم كمذبذب 37

38 والرابع كمنظم جهد ففي التطبيق األول 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 E" وذلك بشرط أن يكون هناك جهد مطبق على قاعدته. شاهدوا الصورة التالية : الشكل األيمن هو للترانزستور من نوع س-م-س بينما األيسر فهو لنوع م-س-م تخيلوا معي كما في الشكل األعلى أن الترانزستور عبارة عن مفتاح يتم التحكم به من خالل القاعدة بحيث أن التيارالمتواجد على المجمع ينتظر إشارة التحرك لالنتقال 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 باالنتقال 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 ال يحظى بشهرة كبيرة بين المستخدمين وذلك ألنه في بداية اختراعه كان صعب التصنيع فلجأ أغلب المصممين االعتماد على النوع س-م-س. لكن ذلك ال يعني أن النشاهد نوع م-س-م في الدارات اإللكترونية. 38

39 ومالحظة بسيطة: فإن الترانزستور سيعمل كمفتاح وفي حالة عدم تطبيق أي جهد على القاعدة فإنه لن يسمح بمرور التيار بين المجمع والباعث لكن في واقع األمر فإن هناك تيارا صغيرا جدا سيتسرب بين المجمع والباعث بالرغم من عدم قدح الترانزستور. إذا لنلخص ما ذكرته بالنقاط التالية : < يمكن تشبيه عمل الترانزستور بمفتاح بين طرفين هما الباعث والمجمع < لن يبدأ التيار بالمرور بين الباعث والمشع "الباعث" حتى يكون جهد القاعدة أكبر من الباعث ب 0.6 فولت كحد أدنى < ال بد أن يكون كذلك جهد المجمع أكبر من الباعث < أغلب المصممين يعتمدون نوع س-م-س في تصاميمهم هذا ولننتبه أنه في حالة تطبيق الجهد على القاعدة فالبد من حمايتها بوضع مقاومة على التسلسل كي نحميها من قيم التيار الكبيرة التي ستمر خالل القاعدة. هل هناك دارة عامة بحيث يمكن استخدامها لتنفيذ تطبيق الترانزستور كمفتاح نعم تفضلوا هذه الدارة. الجهد المستخدم في هذه الدارة رمزنا له بV 12 ويمكنكم استخدام أي مصدر مع مراعاة تحمل الترانزستور والمقاومة والحسابات المتعلقة بها. وإليكم الخطوات التالية كي نتعلم اختيار الترانزستور المناسب لتطبيقنا ولنحدد قيمة مقاومة القاعدة الالزمة لتشغيل الترانزستور : 39

40 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 = 0.1 أمير أي أن قيمة تيار المجمع هي 0.1 أمبير h FE يجب أن نحدد قيمة الكسب أو الربح الخاصة بالترانزستور والتي يرمز لها اختصارا.2 وهذه القيمة تذكر في ملف المواصفات الفنية للترانزستور. وليعمل الترانزستور كمفتاح فالبد 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 : = 20 ويجب أن تكون خمسة أضعاف هذا الرقم أي 20 5 = اختيار قيمة مقاومة القاعدة التي تحميه من أقصى تيار يمر من خالله. واختصارا نستخدم العالقة التالية : R B = 0. 2 R L h FE ويمكننا تعويض القيم التي استخدمناها في مثالنا السابق للتعويض والحصول على قيمة مقاومة القاعدة : 40

41 Rb= = 2000 Ohm هذا كان مثاال مبسطا للغاية عن استخدام الترانزستور في تطبيقات المفتاح. لنشاهد الدارة التالية اآلن: فهي تحتوي على ترانزستورين من نوعين مختلفين: األول م-س-م واآلخر س-م-س. هذه الدارة ببساطة تستخدم كمفتاح لتشغيل مصدر ال 5 فولت ليصل إلى الحمل.C1 المؤلف من المقاومة R7 والمكثف لكن ضمن شرط: وهو أن يعل الترانزستور T1 السفلي من خالل تطبيق فرق جهد على قاعدته. نحتاج هذه الدارة ألمر بسيط فلنقل أن لدينا متحكما يعمل بفرق جهد 5 فولت ولنتخيل أنه متصل بمتحكم آخر يعمل بفرق جهد 3.3 فولت بحيث أن هذا المتحكم هو الرئيسي الذي له القرار في تحديد متى سيعمل المتحكم اآلخر ذي ال 5 فولت. فلتشغيل وإطفاء هذا المتحكم من خالل متحكمنا الرئيس وبمعرفة أننا نعمل بجهد 3.3 فولت البد لنا من مفتاح ذكي يستطيع عزل ال 3.3 فولت واستخدامها لتشغيل ال 5 فولت. كيف بما أن ترانزستور Q1 هو من نوع PNP فليعمل فهو بحاجة لفرق جهد بين المشع والقاعدة أقل من 0.7 فولت. بمعنى أصح إن كانت القاعدة متصلة باألرضي والمشع متصل بالمصدر ال 5 فولت فسيعمل 0.7 الترانزستور. حسنا لتأمين األرضي أو فرق جهد أقل من فولت بين القاعدة والمشع نوصل القاعدة بترانزستور T1 من نوع NPN بحيث أن هذا الترانزستور يعمل كمفتاح ليؤمن لنا فرق جهد اليتجاوز 0.2 فولت بين المجمع والمشع. وبما أن المجمع الخاص بهذا الترانزستور متصل بقاعدة 41

42 الترانزستور Q1 فسيؤدي ذلك إلى إجبار قاعدته على إتصالها مجازا باألرضي. حسنا R4 و R6 هما لقدح الترانزستور لكن R5 لماذا لهذه المقاومة دور رئيسي ففي حال عدم تشغيل الترانزستور السفلي بمعنى لو تخيلناه غير موجود فتلك المقاومة ستعمل على وصل جهد المشع بالقاعدة مايعني أنهما متساويان وبالتالي سيؤدي ذلك إلى إجبار الترانزستور على عدم االنحياز أو العمل. لكن هنا أتذكر سؤاال لطالما تكرر علي عشرات المرات : فلماذا نحن نحتاج للترانزستور للقيام بتطبيق بسيط كمفتاح أليس من األسهل أن نستخدم مفتاحا ميكانيكيا و نريح أنفسنا من العناء تخيلوا معي أننا نمتلك معالجا دقيقا به منفذ رقمي جهده األعظمي هو 3.3 فولت ولدينا حمل أو لمبة مثال تعمل بجهد 12 فولت فكيف سنستخدم متحكما للقيام بالتحكم بهذه اللمبة فجهد اللمبة أكبر من المتحكم. لذا البد من موجود مفتاح بسيط يتخاطب مع المتحكم من جهة ويتحكم بالحمل أو اللمبة من جهة أخرى.. فدور الترانزستور هنا محوري فليس مجرد مفتاح بسيط بل هو الوسيلة الوحيدة للتعامل مع أحمال ال تتناسب مع جهد المتحكم. أما التطبيق الثاني وهو المهم كذلك خاصة في دارات اإلرسال والسمعيات فهو :استخدام الترانزستور كمكبر لإلشارة المصادر : Mak e El ec t r oni c s Book آلة حاسبة خاصة بالترانزستور استخدام الترانزستور كمفتاح 42

43 الخريجة والحفيدة..والعم ترانزستور!! كانت الساعة تشير إلى الرابعة عصرا من يوم الخميس وهو وقت حصة مختبر اإللكترونيات ياللتوقيت السيء...هكذا بدأت الخريجة تحدث نفسها وقالت: في كل مرة أتمنى أن يتم تغيير موعد محاضرة المختبر فهذا الموعد مزعج للغاية فهو نهاية األسبوع ونهاية اليوم! ياللفظاظة..لكن عزائي الوحيد أنها سنتي األخيرة في الجامعة فصبر جميل وهللا المستعان على هذه الحصة الغليظة. حملت خريجتنا أمتعتها وارتدت معطفها الصوفي األخضر الذي جهزته لها 43

44 الوالدة خصيصا لهذا التوقيت من السنة الذي بدأ فيه الزمهرير متقدما كغير عادته. ود عت والدتها قائلة: أمي أنا ذاهبة لمختبر الغالظة..أقصد اإللكترونيات...هل تريدين شيئا قبل أن أذهب ردت األم: بالتوفيق يا بنيتي... فتحت خريجتنا الباب وبدأ صوت صريره المزعج..تيييك..فهذه هي ضريبة فصل الشتاء كل شيء يحتاج لتزييت. ثم خرجت وضغطت زر المصعد وماهي ثوان إال 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 األرضي. بدأت الطفلة الصغيرة تنظر إليها بتمعن وخاصة أنها كانت تمسك بكراستها اإللكترونية وعليها العنوان البراق...الترانزستور ضحكت الفتاة الصغيرة وهنا استغربت الخريجة!! وقالت لها: مابالك يا صغيرتي ما المضحك في األمر ردت الطفلة: كنت في زيارة لمنزل جدتي باألمس وحصلت لنا قصة مخيفة في هذا المصعد وتمكنا من حلها بفضل هللا ثم بسبب العم ترانزستور فتبسمت الخريجة ضاحكة: ها ترانزستور ومن أين لك ياعزيزتي بمعرفته حدثيني عنه.. فقالت الطفلة: الترانزستور يعمل 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.. إن وما انتهت الطفلة حتى وصل المصعد للطابق األرضي وفتحت الخريجة الباب ووضعت يدها على رأس الطفلة وقالت لها مع السالمة..هال الزلتم تذكرون الجدة وحفيدتها وقصة المصعد سبق وأن عرفنا أن للترانزستور عدة استخدامات : 44

45 . 1 دوائر االهتزاز )المذبذبات(. 2 مفتاح إلكتروني. 3 التكبير وسنناقش اليوم موضوع استخدام الترانزستور كمكبر. دعوني أتحدث عن مغامراتي مع الترانزستور منذ الصغر حيث كنت في بداياتي كمهتم باإللكترونيات أتعامل مع الدارات دون معرفة تفاصيلها الدقيقة ودون اإللمام 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 اإللكترونية في الكتب التي وقعت تحت يدي لكنها كانت تغص بشروحات ومعادالت لم تجب فضولي ولم أتمكن من معرفة السر الحقيقي وراء الترانزستور مثال وكيفية عمله الحقيقي أو طريقة اختباره أو أساسيات تطبيقاته.تساؤالت هي بسيطة للغاية لكنك لن تجد إجابة شافية في الكتب األكاديمية أو الكتب المتوفرة في األسواق إجابات ألسئلة ستراودك كثيرا في بدايات معرفتك لهواية اإللكترونيات. 1. كنت أتساءل: كيف يتم تكبير التيار في الترانزستور في دوائر التكبير من أين يأتي بقدرته هذه فهل هو كبطارية مثال ويمكن أن تنضب بعد فترة وينتهي عمر الترانزستور كيف يمكن له تكبير اإللكترونات القادمة إلى قاعدته وهل هو من سيعمل على إمدادها بالطاقة هل هو إذا منبع للطاقة يكمن أن ينضب بعد فترة من استخدامه هل يمكن تكبير أي إشارة دخل بواسطة الترانزستور فهل يمكن تكبير إشارة تيار مستمر أم.2 متردد وماهي قيمتها القصوى الدنيا هل هناك حدود الدخل هل هناك حدود بالنسبة لتردد إشارة 3. لماذا أجد أرقاما معينة للترانزستور في الدارات هل وضعت بشكل دقيق وهل تعني شيئا أصال وهل يمكنني استبدالها بمكافئات أخرى 45

46 4. كنت حين ذهابي لمحالت شراء القطع اإللكترونية أنزعج كثيرا إذا قال لي البائع عفوا..هذا الترانزستور غير موجود. لكنه كان يقدم المساعدة من خالل 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. كم مرة شاهدتم دارة كالتي في الصورة أدناه : حسنا: ماهو دور الترانزستور T R1 تخيلوا معي أننا نعيش في منزل معين ولدينا خزانان من الماء األول خزان علوي في سطح المنزل واألخر في قاع المنزل. ولنفترض جدال 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 االستفادة منه واستخدامه في المنزل هنا 46

47 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 نمأل به الخزان العلوي إذا المضخة هي الالعب 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 باالستفادة من جهد وتيار الحمل "بطارية مثال" بحيث تضيف طاقة لإلشارة الضعيفة التي دخلت إلى قاعدة الترانزستور لتكبيرها. فاألمر بشكل تجريدي لدينا إشارة ضعيفة جدا "كالماء القليل الموجود في الخزان العلوي في المنزل" ونريد إرسال تلك اإلشارة الضعيفة للحمل أو الخرج "مجمع الترانزستور" مكبرة بحيث نستغل وجود بطارية أو مصدر خارجي للتيار "مثل الخزان السفلي" وبذلك نكون قد حللنا مشكلة اإلشارة الضعيفة وقمنا بتكبيرها بالشكل المطلوب.ونالحظ أن كمية التكبير تعتمد أساسا على قدرة الترانزستور "المضخة" وعلى نوعية اإلشارة وشكلها وحجمها وأيضا على قدرة الجهد المتصل بالمجمع "البطارية". حتى هذه النقطة نكون قد عرفنا أن الترانزستور هو عنصر له القدرة على التحكم أو استغالل مصدر معين - كالبطارية مثال- 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 باستغالل 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 ال! فكما أن لكل مضخة قدرة تعمل ضمن حدودها كذلك فإن للترانزستور مجاال 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 اإلشارة الداخلة مثال: فالترانزستور يتأثر بتردد اإلشارة الداخلة وال يمكننا إدخال أي إشارة دون مراعاة أقصى تردد يدعمه الترانزستور. فتخيلوا أننا نريد تكبير إشارة صوت ضعيفة فتردد إشارة الصوت لن يتجازو ال 20 كيلو هرتز. ويمكن القول تجاوزا أن أي ترانزستور قادر على التعامل معها. لكن لو أردنا التعامل مع إشارة موجةFM ذات تردد

48 ميجاهرتز مثال فليس كل ترانزستور قادر على معالجة تلك اإلشارة. وأيضا لكل ترانزستور نسبة تكبير محددة تعرف بمعامل التكبير β وهي في العادة تكون ذات قيمة قد تصل ل 100 أو 200 مرة فمعنى ذلك أنه إذا أردنا تكبير إشارة دخل ترددها - 1 كيلو هرتز مثال- وقيمتها 1 ميللي فولت لتكون فولت على الخرج باستخدام ترانزستور معامل تكبيره 200 فلن نتمكن من ذلك ألن الكسب 1 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 الجيجا هرتز أم ميجاهرتز أم الكيلو هرتز 3. قيمة إشارة الدخل: هل هي في مجال الميللي فولت. 4. كمية تيار الحمل أو تيار المجمع. : أنتقل للسؤال الثالث: هل األرقام الموجودة على الترانزستور تعني شيئا للمصمم مثل 2N2222 أو AC128 أو MMBT3904 هل هناك فرق حقيقي بينها أم أنها مجرد طالسم نعم هناك فرق شاسع بينها. فلكل ترانزستور مواصفات معينة خاصة به فمثال :هناك كما عرفنا سابقا ترانزستور نوع موجب- سالب- موجب وهناك آخر من نوع سالب موجب سالب وهناك من له قدرة تكبير تصل ل 100 مرة ومنها من يعمل على فرق جهد 12 فولت وآخر حتى 60 فولت. منها ما يستطيع تكبير تيارات دخل حتى 200 ميللي أمبير. فترقيم أو تسمية الترانزستور أمر ضروري وال مفر منه. فهو كاسم الشخص! فاليمكننا التعامل مع الترانزستور دون معرفة رقمه. وإذا عرفنا رقمه تمكنا من قراءة ملف المواصفات الفنية DATAS HEET التي ستوضح كافة المعلومات الخاصة بالترانزستور. السؤال األخير: كيف يمكن معرفة المكافئات أو البدائل ألي ترانزستور 48

49 بمجرد معرفة مواصفات الترانزستور األساسي من خالل ملف المواصفات ومقارنتها بما نحتاجه فعال 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 اليتناسب أحيانا مع القطع المتوفرة في األسواق. فعلينا االجتهاد بأنفسنا إذا واجهنا مشكلة الحصول على الترانزستور األساسي. حسنا..لكن كيف يتم تصميم أي دارة تكبير بسيطة باستخدام الترانزستور ما هي األسس الصحيحة لذلك هل هناك معادالت البد من استخدامها ماهي الطريقة الصحيحة لتوصيل الترانزستور كي يعمل كمكبر كي نقوم بعملية التكبير فالبد أن يتم قدح "تشغيل" الترانزستور وتهيئة الظروف المحيطة به كي يدخل في وضع التكبير. وهناك عدة أشكال لدوائر القدح التي يتم من خاللها 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 المكثفC1 تشاهدون إشارة الدخل المراد معالجتها وتكبيرها مهمة المكثف C1 هي عزل أي.2 جهد مستمر قد يكون قادما ضمن 49

50 إشارة الدخل. والهدف من عزلها كي ال نؤثر على عملية قدح الترانزستور وعادة قيمته تتراوح بين 0.1 إلى 1 ميكروفاراد,R1 R2 هي مقاومات مخصصة لقدح الترانزستور باستخدام جهد المصدر " البطارية" كي نوفر.3 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 0.7 فولت وقيمتها تتعلق بجهد البطارية المتصل بالترانزستور فيجب أن نختار قيما بحيث نضمن وصول جهد أكبر من 0.7 فولت ولنقل جدال أنه 2 فولت. فإذا كان جهد المصدر 10 فولت معنى R2 هي 25 كيلو أوم ذلك إذا قررنا جعل قيمة R1 100 كيلو أوم فيجب أن تكون أقل قيمة ل R3 كي 4. 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 اإلشباع وهي عند استخدام الترانزستور كمفتاح" "فقيمة المقاومة يجب ان تكون : لكن أيضا قيمة تلك المقاومة مرتبطة بالمعادلة : R3= 10 2 = 80 Ohm 100mA التالية Ic= β I b حيث إن β 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 مثال فيجب أن ال يتجاوز تيار المجمع 0.1*100 = 10 ميللي وهي ما سيغير قيمة المقاومة المتصلة بالمجمع. 50

51 C2 الهدف منه هو عزل أي جهد مستمر من االنتقال من الترانزستور إلى الحمل ويمكن اختيار.5 قيمة بين 0.1 ميكرو فاراد وحتى 1 ميكروفاراد 6. RLهي مقاومة الحمل R4 هي مقاومة المشع وتستخدم لتحديد تيار المشع..7 C3 ويستخدم لتثبيت نقطة القدح الخاصة بالترانزستور بحيث ال تتأثر بأي موجة جيبية عابرة.8 هذا بشكل مبسط أشهر دارة قدح يستخدمها هواة الترانزستور اآلن سأذكر لكم أهم المعادالت التي يستخدمها المصمم الذي يتعامل مع دوائر التكبير في الترانزستور وهي : 1. I c= β I b حوالي 2 فولت : e Vc 3. I e=i b+i c 4. V CE V E < V B < V C f or NPN وهي المعادالت الرئيسية التي يستخدمها أي مصمم ترانزستور يحاول إدخاله في حالة التكبير ويمكن معرفة القيم القصوى لتلك التيارات والجهود التي ذكرتها في األعلى بالرجوع لملف المواصفات الفنية للترانزستور الذي يحوي كافة األرقام الدقيقة وبناء عليها يتم تحديد القيم الخاصة بالمقاومات التي تحدثنا عنها في دارة قدح الترانزستور السابقة. 51

52 لكن كل هذه المعادالت كيف توصلنا إليها ولم قلنا أن تيار المشع هو حاصل جمع تيار القاعدة مع تيار المجمع ولم عرفنا إن فرق الجهد بين المجمع والمشع هو حوالي 2 الترانزستور يعمل كمكبر فولت في حالة أن كل ذلك تم في المختبر! لم يتم كتابة أي معادلة من الفراغ ولم تصلنا إال بعد اآلف من التجارب حتى وصلنا إلى نموذج واستنتاجات يمكننا تعميمها كنظرية لتصرف الترانزستور بشكل عام. ودوما نركز أن كل ترانزستور مختلف عن األخر. فحتى لو افترضنا أن نتعامل مع نفس الرقم فالبد من وجود اختالفات طفيفة في القيم الخاصة بالتكبير والقدح. حسنا أليست العملية معقدة فهل يجب أن نقوم بالحسابات في كل مرة نحاول تغيير قيم التيار المار في المجمع هل هناك حيل إلجراء الحسابات بطرق أسرع تذكروا أن مايميز المهندس المحترف عن الهاوي البسيط هو قدرة المهندس على استخدام المعادالت التي توصل إليها المهندسون في المختبر إلعادة محاكاة دارات أخرى مشابهة هل سبق وأن سمعتم ببرنامجe PS Pi c هو برنامج شهير لتحليل الدارات اإللكترونية من شركة Cadenc e 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 معادالت رياضية خاصة بكل عنصر إلكتروني موجودة ضمن قاعدة بيانات البرنامج فما يقوم به البرنامج هو معالجة تلك المعلومات الواردة فيها. لذلك اليمكننا 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. 52

53 تفضلوا موقع البرنامج وهنا نسخة مجانية للطالب حسنا ماذا لو أردنا استخدام ترانزستور?T MOS F E كان نقاشنا السابق يتعلق بترانزستور من نوع BJ T فما هو الفرق بينه وبين ترانزستور التأثير المجالي المصنوع من المعدن واألكسيد والمعدن أو مايعرف بالموسفت ET MOS F ويمكننا القول بأن الفرق الرئيسي بين هذين النوعين هو أن التحكم في التيار المار يتم من خالل تيار القاعدة في نوع ال BJ T أما في نوع الموسفت فيتم التحكم في التيار المار في المصرف من خالل جهد البوابة. ختاما أترككم مع هذا المقطع الذي يختصر جزءا من نقاشنا السابق : المصادر.مصدر مميز 53

54 السيدة حلزونة..رمز النضال والمقاومة كانت الساعة تشير إلى الثالثة فجرا وكان الشارع خاليا من المارة إال من بعض قطط الحي التي ال زالت تعبث في قمامة المنازل. هدوء صارخ..ونسمة هواء باردة تضفي مزيدا من الشاعرية في هذا الوقت من الليل. وفجأة..صوت قرع أقدام عند مقدمة الشارع.. وماهي إال لحظات حتى ترجلت مجموعة ملثمة! 54

55 بدؤوا بطرق أحد األبواب بشكل هستيري مستخدمين كل وسائل القوة لديهم. كانوا ملثمين بأقنعة سوداء..ومدججين بأسلحة بيضاء! أفاق الجيران على صوت ذلك الضجيج..وكل بدأ يسترق النظر من خلف الشبابيك..متخفين خلف الستائر خوفا من أن يشاهدهم أولئك الملثمون بدأت المجموعة الملثمة تتحرك بسرعة هائلة.. 50 مليون اهتزازة بالثانية الهدف كان واضحا..القضاء على من بداخل هذا البيت الصغير المتواضع وتمزيق أفراده إربا وفجأة..ودون سابق إنذار فتح الباب وبدا صمت عجيب. بدأت المجموعة مصدومة..فلم تتوقع وجود ذلك العنصر المفاجئ! سيدة..نعم..مجرد سيدة رشيقة تدعى السيدة حلزونة وما هي إال صرخات بسيطة حتى اضمحل الملثمون لألبد. فمن هم أولئك الملثمون ومن هي السيدة حلزونة تعالوا نتابع أوال هذا الفيديو من هي السيدة حلزونة 55

56 هل عرفتموها نعم السيدة حلزونة هي الملف.. فالملف هو أحد أهم العناصر اإللكترونية الرئيسية التي يتعامل معها المصمم اإللكتروني. وهو ببساطة عبارة عن سلك ملفوف كما في الشكل التالي سلك! نعم بكل بساطة الملف هو سلك ملفوف بطريقة معينة ولهذا السلك مواصفات معينة تحدد خصائصه الكهربائية مثل : مساحة مقطع السلك طوله نوع المادة المصنوع منها وغيرها. عند مرور تيار في هذا السلك سينشأ حقل مغناطيسي حول الملف تعتمد شدته على شدة التيارالمار خالل السلك وعلى عوامل أخرى مثل شكل الملف هل هو حلزوني أم دائري أم مستقيم. فإن استمر ذلك التيار بالمرور دون تغير في الشدة أو االتجاه "تيار مستمر" فسيبقى الحقل المغناطيسي الناتج ثابتا ولن يكون هناك أي تأثيرعلى التيار المار. اآلن عند تغيير قيمة التيار المار خالل الملف أو اتجاهه سينشأ ما يعرف بقوة الحث المغناطيسي للملف والتي ستعمل على ممانعة مرور التيار خالل السلك والحد منه. والسبب وراء ذلك أن المجال المغناطيسي حول الملف يقوم بتوليد قوة مغناطيسية في الملف تولد تيارا يعاكس اتجاه التيار 56

57 األصلي وبالتالي ستمنع التيار من المرور خالل الملف. وتعتمد قوة الحث هذه على مشتقة التيار المار خالل الملف بالنسبة للزمن فكلما زادت سرعة صعود أو هبوط التيار زادت قوة الحث للملف.وتقاس وحدة حث الملف بالهنري نسبة للعالم األمريكي هنري. بالنسبة للملف فيخزن تيارا يقوم بإرجاعه للدارة عند فصل التيار الرئيسي ويقاس حث الملف كما في المعادلة التالية : L = μ 0KN 2 A l حسنا..فما الذي يفعله ذلك الملف وما هو مبدأ عمله ببساطة شديدة تخيلوا الملف عبارة عن مقاومة قيمتها تكون صغيرة جدا في حالة مرور تيار مستمر ومقاومتها عالية في حالة مرور تيار متردد ماهي المعادلة التي تحكم ذلك X L = ωl = 2πfL الحظوا وجود التردد f في المعادلة فكل ما زاد التردد زادت الممانعة وماهو سبب تخزينه للشحنات هل تعني أنه يخزن الشحنة كالمكثف سبب تخزينه للشحنات يعود لقدرته على توليد مجال مغناطيسي له القدرة على منح الملف تخزين الشحنة. طيب ماذا لو كان التيار المار عبر الملف غير متغير سيرحب الملف بذلك ولن يمنعه. فكما وضحنا في المعادلة السابقة فإن ممانعة الملف هي مطردة ومحكومة بتردد التيار المار. 57

58 حسنا إذا ومافائدة الملف إذا ماهي تطبيقاته 1. دوائر الحماية عند الحديث عن حماية مداخل وحدات التغذية أو التطرق لمداخل الدارات الرقمية فالبد من ذكر الملف. انظروا الشكل التالي : هذه الدارة هي فلتر بسيط للترددات العابرة التي قد تتواجد عند مداخل وحدة التغذية. فدور هذا الفلتر هو منع التشويش قبل وصوله لمدخل الدارة الرقمية.فالملف في هذه الحالة سيتصرف وكأنه مقاومة ذات ممانعة عالية جدا عند حدوث أي تشويش على مدخل التغذية ليقوم بامتصاصه ومجابهته بقوة الحث المغناطيسية. 2. تصميم الفالتر أو المرشحات المرشحات يدخل في تصميمها ثالثة عناصر رئيسية : الملف المقاومة والمكثف. شاهدوا الصورة التالية: 58

59 فهذه الصورة تختصر أنواع الفالتر المشهورة: الترددات المنخفضة المرتفعة وغيرها. 3. المحوالت الكهربائية 59

60 فالمحول ما هو إال عبارة عن ملفين: ابتدائي وثانوي وما يختلف هنا هو نوع القالب الذي يلف عليه الملف فقد يكون حديديا. فقدرة الملف على توليد مجال مغناطيسي ووجود ملف بالقرب منه سيولد تيارا مستحثا في ذلك الملف. 4. إشارات المرور تعتمد إشارات المرور الذكية في كشفها لوجود السيارات على خاصية الحث المغناطيسي. حيث أنه يمكننا وضع ملف كبير الحجم على أرض الشارع وعند مرور جسم معدني كبير "مثل السيارة" فوق الملف سيتغير حثه ومن ثم يمكننا استخدام تلك الخاصية لفتح اإلشارة وتشغيلها. 5. كاشف المعادن هناك أنواع من كواشف المعادن التي يعتمد عملها على تغير حث الملف وذلك عند وجود معدن بالقرب منها. هذه بعض من تطبيقات الملفات واسرحوا بخيالكم لتجدوا أنه يمكنكم استخدام خاصية الحث المغناطيسي للقيام بتطبيقات عديدة جدا. مالحظات هامة عند اختيار الملفات:. 1 القيمة القصوى للتيار وهي أقصى قيمة يمكن للملف أن يتحملها فانتبه عند اختيار الملف أن تأخذ في عين االعتبار شدة التيار المار خالل الملف. ويفضل هنا أن تضع نسبة زيادة كأقل تقدير %20. 2 التشبع 60

61 وهو عدم قدرة الملف على تخزين الطاقة المغناطيسية. كم هي القيمة العظمى التي سيفقد بعدها الملف قدرته على العمل كما هو مصمم له..3 تردد االهتزاز الذاتي وهو التردد الذي يبدأ عنده الملف بتوليد اهتزاز ذاتي بسبب وجود مكثف تخيلي يظهر تأثيره بعد ترددات معينة فائقة. بمعنى آخر أن الملف بشكل تجريدي هو ليس مجرد ملف فقط بل داخليا يحتوي على مكثف متوار عن األنظار يظهر تأثيره عند ارتفاع تردد اإلشارة الداخلة للملف. لذلك يجب مراعاة التردد الذي نستخدم فيه الملف كي النتداخل مع التردد الذاتي للملف. ختاما..هل عرفتم أولئك الملثمين نعم إنهم التيار الكهربائي والذي حاول اقتحام دارة إلكترونية في وسط الظالم لكن..الملف العزيز..حلزوني الشكل كان له بالمرصاد المصادر : المصدر األول المصدر الثاني المصدر الثالث 61

62 المرحل..الريالي ما هو ذلك العنصر وكيف يمكن استخدامه وماهي تطبيقاته إيجابياته سلبياته تعالوا نخوض أسرار المرح ل ونتعرف عليه.لنشاهد هذا الفيديو الذي يحتوي شرحا مبسطا عن المرح ل 62

63 مم يتكون الريالي هو عنصر ميكانيكي/إلكتروني ويمكننا تخيله على شكل مفتاح أو زر كهربائي داخليا يتكون من جزئين رئيسيين: األول: 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 خاللها توصيل حمل كهربائي ليعمل الريالي على فصله أو تشغيله بحسب وضع الملف في الريالي. ماهو الرمز اإللكتروني للريالي في الدارات اإللكترونية يرمز للريالي بالشكل التالي: حيث الجزء األيسر هو الملف واأليمن هو رمز المفتاح الكهربائي كيف يعمل 63

64 عندما يتم تطبيق فرق جهد على طرفي الملف الداخلي للريالي سيمر تيار في الملف ليتحول بواسطته الملف لمغناطيس كهربائي مولدا مجاال مغناطيسيا سيقوم بدوره بجذب ذلك اللسان أو القطعة المواجهة للملف بحيث تغلق التماسات الكهربائية وعند فصل الجهد المطبق سيتالشى 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 فالريالي 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 أال يمكننا استخدام مفتاح كهربائي مباشرة لم ال 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 مثال تعمل على فرق جهد متردد قيمته فولت. 110 منطقيا ال يمكننا تشغيل ذلك الحمل من خالل دارتنا البسيطة فهي غير مؤهلة لقيادة تلك اللمبة وهنا يأتي دور الريالي فهو سيقوم بعملية قيادة ألي حمل ذي حجم كبير من خالل فرق جهد صغير والسر يمكن وراء تشغيل الملف بجهد صغير مثل 3.3 فولت لنقوم بتشغيل 64

65 المصباح الذي سيتم توصيله على أطراف التماسات التي سيجذبها الملف داخل الريالي. إذا للريالي فائدة عظيمة كونه سيعمل على ترحيل جهد وتيار صغير لقيادة حمل كبير. وأيضا ميزة الريالي تكمن في قدرته على العزل التام ما بين دارة المصدر والحمل "الخرج" فهما معزوالن تماما ولكل واحد منهما نقطة أرضية مرجعية مختلفة عن األخرى وهذا له فائدة كبيرة في منع انتقال التشويش والجهود العابرة لدارتنا وبمعنى أصح حمايتها. أخيرا يمكن استخدام الريالي في التحكم عن بعد أي وضع الريالي بالقرب من الجهاز ومد سلك للدراة التي تصدر األوامر. أنواع الريالي : كما اتفقنا فإن الريالي هو بمثابة المفتاح والمفاتيح الكهربائية لها أنواع متعددة تعتمد على عدد أقطابها وتحويالتها. المقصود بالقطب هو المفتاح والتحويلة هي وضعية المفتاح هل هو مغلق أم مفتوح في الحالة الطبيعية بناء على ذلك هناك األنواع التالية من الريالي :. 1 أحادي القطب أحادي التحويلة. 2 ثنائي القطب أحادي التحويلة. 3 أحادي القطب ثنائي التحويلة 4.ثنائي القطب ثنائي التحويلة ولكم أن تتخيلو االحتماالت العديدة التي يمكن بناؤها انظروا الشكل التالي : 65

66 عيوبه : لكل عنصر إلكتروني فوائد وسلبيات وكذلك األمر بالنسبة للريالي 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. إال 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 يحتاج إلى دائرة موائمة لكى يعمل جيدا مع األنظمة اإللكترونية. وعادة تكون هذه الدارة هي.3 مكونة من ترانزستور 66

67 4. يوجد ربط سعوى بين التالمسات. مما قد يؤثر سلبا على نوعية اإلشارة التي يتم إيصالها للحمل أي أنه ستقل نسبة العزل بين التالمسات العمر االفتراضى للريالي صغير نسبيا خصوصا فى الدوائر التى تتطلب عددا كبيرا من مرات.5 الوصل والفصل. وعادة ما تذكر قيمة عدد مرات الفصل والوصل القصوى لكل ريالي في ملف المواصفات الفنية دارة عملية الستخدام الريالي مع الدارات اإللكترونية عند اختيار أي ريالي فالبد من االنتباه لألمور التالية كي نتمكن من االختيار الصحيح ومعرفة البدائل التي يمكن استخدامها في حالة عدم توفر الريالي المناسب : 5 فرق الجهد الالزم لتشغيل الملف الداخلي للريالي: فلو كان لدينا دارة تعمل على فرق جهد.1 فولت فيجب اختيار ريالي له فرق جهد لملفه هو 5 فولت وفي حالة تعذر ذلك يمكننا استخدام جهد أكبر بعد استخدام دارة مواءمة تعتمد الترانزستور كمفتاح. 2. أقصى تيار الزم لتشغيل ملف الريالي: وغالبا هذه القيمة ال تعطى بشكل واضح بل يتم ذكر مقاومة الملف بدال منها ومن خالل قسمة فرق جهد الملف على مقاومته يتم حساب التيار األعظم. وهي قيمة مهمة جدا كي نعرف هل يمكننا تشغيل ووصل الريالي بدارتنا مباشرة أو البد من وضع دارة مواءمة. 3. جهد وتيار مرحلة الخرج أو التماسات وهنا يجب معرفة ما يحتاجه الحمل ومقارنته بالريالي وينبغي دائما أن يتم اختيار قيمة تيار عظمى تزيد عن القيمة المطلوبة بنسبة 10 إلى %20 4. العمر االفتراضي لتماسات الريالي وعادة ما تعطى بماليين المرات ننتقل اآلن للدارة العملية : 67

68 التحكم: 0 منطقي يطفأ الريالي 1 منطقي يعمل الريالي الدارة كما تشاهدون تتكون من ثالثة عناصر: ترانزستور من نوع NPN ومقاومة لحماية قاعدته لتحديد قيمة التيار. ودايود يتم ربطه بالتوازي مع ملف الريالي. الترانزستور يعمل في حالة التشبع بوضعية مفتاح بالتالي ففرق الجهد بين المجمع والمشع أو الباعث هو حوالي 0.2 فولت. رقم الترانزستور هنا يراعى فيه تحمله للتيار الخاص بالريالي. فلو كان الريالي بحاجة ل 45 ميللي أمبير فيفضل اختيار ترانزستور يتحمل أو ميللي أمبير. هناك العديد من التصاميم التي تغفل استخدام الدايود وهو خطأ كبير! فهذا الدايود يشكل حماية رئيسة للترانزستور في حالة اطفاء الترانزستور. ففي اللحظة التي كان فيها الريالي يعمل وتم فصل الترانزستور أي إطفاؤه فسيبقى هناك جهد على طرفي الملف ستجد طريقها للترانزستور وستكون كبيرة جدا مما يؤدي إلى تكون تيار كبير سيحرق الترانزستور. لذا يفضل استخدام الدايود بشكل دائم مع أي دارة للريالي. 68

69 المفتاح المغناطيسي هو عنصر ميكانيكي إلكتروني تم اختراعه عام 1936 في معامل بل من قبل إيلوود. يتكون من جزئين معدنيين على شكل سلكين يبعدان عن بعضهما مسافة صغيرة جدا ويوجدان داخل إسطوانة زجاجية معزولة ومملوءة بغاز معين. وفي حال اقتراب مغناطيس خارجي من اإلسطوانة فإن السلكين سيتأثران بفعل المغناطيس وسينجذبان لبعضهما ويغلقان المفتاح أو فهما في العكس األصل متصالن ببعضهما وسيبتعدان في حالة اقتراب مغناطيس منهما. بمعنى آخر مفتاح ريد ما هو إال 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 اإلسطوانة الزجاجية. ويأتي بأحجام مختلفة منها الصغير و الكبير. 69

70 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 األبواب أجهزة التحكم أجهزة القياس وتحديد مستوى السوائل الخ 2. له القدرة على تحمل تيارات وجهود عالية 3. يعمل عند ترددات قد تصل ل 500 هرتز 4. زمن االستجابة سريع ويصل إلى أجزاء من الميللي ثانية 70

71 5. مقاومة توصيله صغيرة وكما عرفنا سابقا فلكل قطعة إلكترونية سلبية ال 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 غالف 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 طرف الباب الثابت ووضع مغناطيس على الجزء المتحرك من الباب فعند إغالق الباب سيكون المغناطيس بالقرب من مفتاح ريد وبالتالي سيتم فتح التماسات ولن يصدر أي صوت ألن الدارة مفتوحة. وعند فتح الباب سيبتعد المغناطيس ويعود مفتاح ريد لوضعه الطبيعي ويتم إغالق 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 الالزم 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. المصادر : ملف المواصفات الفنية ألحد مفاتيح الريد 71

72 عزام والشيخ والثنائي المشع للضوء كان يمشي وسط األحراش في عتمة الليل في منطقة نائية تبعد حوالي 6 كم عن قريته حيث اعتاد أن يسلك هذا الطريق كل ليلة حين عودته من عمله.وبينما هو يمشي في طريقه بدأ يسمع صوتا وكأنه استغاثة من بعيد! بدأ يفرك عينيه ويلتفت يمنة ويسرة..توقف لبرهة ثم أكمل السير. وأخذ يحدث نفسه: البد أنني مرهق كثيرا وبدأ يخيل لي أنني أسمع أصواتا من شدة التعب. لقد حان وقت النوم يا عزام. نظر لساعته المتهالكة ورفع يده للسماء لعله يتمكن من قراءة عقاربها نعم إنها العاشرة مساءا. آه لقد تأخرت على والدي فلقد حان وقت تجهيزي لعشائهما. ولم يكد ينه مع نفسه حتى سمع الصوت ينادي مرة أخرى. ياللهول! إنه نفس الصوت فهل الزلت أتخيل! محاوال أن يبحث عن مصدر ذلك الصوت وظهر له أنه يأتي من جهة األحراش القريبة. حديثه توقف اقترب عزام أكثر! وإذا به يسمع صوت استغاثة. وبدا وكأنه شيخ كبير يصرخ قائال: أرجوكم ساعدوني 72

73 انتفض بطلنا عزام ونزع لثامه الذي كان يلف به رقبته وربطه حول يده وبدأ إزاحة األعشاب ليبحث عن ذلك الشيخ. وبدأ يناديه: لبيك عماه أين أنت ناداه الشيخ: أنا هنا يابني. عزام: حسنا..هاقد جئتك.. فال تخف. رد الشيخ: يا بني: -وبدأ سعال شديد وإعياء على وجهه الذي يعلوه نور -أرجوك أن تحضر لي مصباحا وتنير لي به كوخي الصغير في نهاية هذا الطريق فال مال لدي هنا كتم عزام عبرته وقال للشيخ: أبشر..لك ما تريد. وأخرج عزام من جيبه بضع حبابات زجاجية تبدو وكأنها مصابيح لكنها من نوع غريب. فهي صغيرة وذات ألوان مبهجة! وقام عزام بربطها بطريقة معينة ومن ثم أعطاها للشيخ وقال له: شيخي العزيز هاقد صنعت لك مصباحا صغيرا يعمل بالبطارية لينير لك كوخك في هذه الليلة فدعني أوصلك إلى بيتك. رد الشيخ: شكرا لك يا بني وفعال..حمل عزام الشيخ على ظهره وانطلق به للكوخ الذي كان يبعد حوالي المئة متر. وعندما وصلوا وفتح الباب وإذا بداخله فتى صغير يغط في سبات عميق. صعق عزام وقال للشيخ من هذا. رد الشيخ: ال تخف إنه حفيدي وهو يتيم واعتدنا أن نقرأ سوية كل ليلة بعضا من القرآن لكننا توقفنا عن ذلك منذ أن انقطع التيار الكهربائي عن كوخنا..وفجأة استيقظ الفتى على صوت الحوار وقال: جدي مابك ومن هذا الغريب أجابه الجد: ال تقلق يا بني إنه شاب ساعدني وأحضر لنا مصباحا من نوع غريب لعلنا نستطيع أن نرى في عتمة هذا الليل. رد الفتى: حسنا جدي لكن كيف يعمل هذا المصباح ولم شكله غريب بعض الشيء قال عزام: إنه مصباح مصنوع من ثنائيات مشعة للضوء 73

74 الفتى: ثنائيات ضوئية عم تتحدث حينها بدأ عزام بشرح آلية عمل الثنائيات المشعة للضوء وكان مما قاله: الثنائي المشع للضوء هو أحد أنواع أشباه الموصالت فهو ينتمي إلى قبيلة العم دايود حارس الدارات اإللكترونية.فهو إذا نبيطة أو عنصر إلكتروني يتكون من مادة شبه موصلة إذا تم تطبيق جهد انحياز أمامي معين على طرفيها يقوم حينها الثنائي بإشعاع الضوء.كانت بداية اكتشاف هذا العنصر الهام عام 1907 في معامل ماركوني من قبل البريطاني هنري ومنذ ذلك الحين حتى هذا اليوم واليزال هذا العنصر في تطور مستمر. وله ألوان متعددة تعتمد على نوعية المادة شبه الموصلة التي يصنع منها الثنائي الضوئي وليس على لون الحبابة الزجاجية التي تغلف الثنائي. له عدة أشكال وأحجام فمنها الصغير ومنها الكبير ومنها الدائري ومنها المستطيل. فلنتعرف على هذا العنصر الممتع عن قرب : ما هو رمز الثنائي المشع للضوء وكيف يمكنني استخدامه في الدارة 74

75 للثنائي المشع للضوء- كما للدايود- طرفان المصعد والمهبط وعادة ما يكون المصعد أطول من المهبط كما هو واضح في الصورة أعاله وفي أحيان أخرى يكون هناك خط مستقيم إلى جهة المهبط. وليتمكن الثنائي من إشعاع الضوء فالبد أن يكون جهد المصعد أكبر من المهبط ب 2 فولت كحد أدنى وطبعا هذه القيمة ليست مقدسة! فهي تعتمد على نوعية الثنائي وبشكل أخص على اللون الذي يقوم بإشعاعه فلكل لون فرق جهد خاص به يجب تطبيقه. األمر اآلخر أنه يجب األخذ بعين االعتبار قيمة التيار القصوى التي يحتاجها الثنائي الضوئي وهي أهم أمر قد يخطئ فيه بعض الهواة! وقيمة هذا التيار أيضا تختلف من ثنائي آلخر لكن بشكل عام يمكننا أن نعتبر أن تلك القيمة هي 5 إلى 10 ميللي أمبير تجاوزا. وكلما زادت قيمة التيار زادت شدة اإلضاءة لكن الحكم هنا ملف المواصفات الفنية الذي سيوضح هذه النقطة. فبعضها مثال يذكر أن أقصى تيار هو 20 ميللي. واآلخر يعتبرها المتوسط.إذا اآلن لدينا قيمتان مهمتان يجب أن ننتبه لهما في حال استخدام الليد أو الثنائي الضوئي في أي دارة: الجهد المطبق والتيار المار خالل الثنائي. 75

76 حسنا وكيف نعرف تلك القيم وكيف نستخدمها في التصميم ونقوم بالحسابات نعرفها من خالل ملف المواصفات الفنية " الداتاشيت" الخاص بالثنائي الضوئي وبواسطة تلك القيم سنقوم بتصميم الدارة الخاصة بتشغيل الثنائي. هل من مثال توضيحي لنفترض أننا سنستخدم مصدر جهد للتيار المستمر قيمته 12 فولت. ولنفترض أنني سأستخدم أحد الثنائيات الضوئية التي لها العالقة بين فرق الجهد والتيار كما هو واضح في الرسم البياني التالي : 15 الحظوا أنه عند تطبيق فرق جهد مقداره 2 فولت فإن القيمة المفترضة للتيار يجب أن تكون 12 ميللي أمبير. وبما أننا نستخدم مصدر جهد مقداره فولت فال مشكلة إذا لدينا من ناحية فرق الجهد ألنها أكبر من المطلوب "2 فولت " لكن المشكلة ستكون في التيار المار خالل الثنائي. فإذا طبقنا ال 12 فولت مباشرة دون تحديد قيمة التيار المار خالل الثنائي فسيؤدي ذلك الحتراقه.لذلك فيجب أن تكون قيمة التيار 15 ميللي. ولنقوم بذلك فالبد أن نستخدم مقاومة قيمتها تعطى بالمعادلة التالية : 76

77 R = ( V S - V L ) / I حيث أن : Vهو S جهد المصدر Vهو L جهد الليد I قيمة التيار المسموح بها وفي مثالنا : R = 12-2/ =666 Ohm إذا يجب استخدام مقاومة قيمنها حوالي 666 أوم توصل على التوالي مع الثنائي "قبله أو بعده" لحمايته ولتحديد قيمة التيار العظمى المارة خالل الثنائي. وللتسهيل عليكم تفضلوا هذه الحاسبة البسيطة التي تمكنكم من معرفة فيمة المقاومة بمعرفة متغيرات الليد وأيضا ستعرض لكم صورة مبسطة للمقاومة كما في الشكل: وعند تطبيق مثالنا سنحصل على نفس النتيجة لكن إذا دققتم النظر ستجدوا أن قيمة المقاومة مختفلة بعض الشيء.والسبب أن هذه الحاسبة ستقترح عليكم القيم المتواجدة في السوق األقرب للقيمة المحسوبة. ففي مثالنا كان الجواب 666 أوم لكنها قيمة غير قياسية في األسواق لذلك اتجهت الحاسبة ألقرب نتيجة عملية وهي 680 أوم. 77

78 أخيرا الذي جعل هذه الثنائيات تنتشر في يومنا هذا عدة أمور منها : 1. استهالكها القليل للطاقة مقارنة بالمصابيح العادية مما يعني توفيرا أكبر 2. طول عمرها االفتراضي 3. سهولة تصنيعها 4. قلة االنبعاثات الحرارية الصادرة منها 5. رخص ثمنها 6. تعدد ألوانها وأشكالها وأحجامها وقدرتها والجدير بالذكر أن كبار شركات التصنيع اإللكترونية في يومنا هذا بدأت بالتسويق لمنتجات الثنائيات الضوئية وأجهزة التحكم الخاصة بها من دارات وملحقات خاصة بها. المصادر :المصدر 78

79 فدائيو الدارات اإللكترونية :الفواصم المنصهرة الفواصم المنصهرة أو الصواهر أو F us es كلمات مترادفة لنفس المفهوم حماية الدارت الكهربائية واإللكترونية من خطر القصر أو التأثير على مصدر التيار واألسالك الواصلة بينهما. ال F us e أو المصهر أو المنصهرة هو قطعة إلكترونية بسيطة للغاية تم التعرف عليها بداية في عام 1847 وذلك لتأمين حماية أسالك التلغراف من خطر الصواعق الكهربائية ومن ثم تم تسجيل براءة اختراع لها عام 1890 على يد المخترع الشهير إديسون.يتكون المصهر من سلك معدني مصنوع من 79

80 النحاس أو الزنك أو األلومونيوم أو خالئط أخرى وهو ذو مقطع نحيف ويحاط بغالف زجاجي أو بالستيكي. ويرمز للمصهر في الدارات اإللكترونية بالشكل الموضح أدناه : ودور المصهر هو أنه سيكون حلقة وصل بين دارتين كهربائيتين: األولى هي مصدر التيار واألخرى هي دارة الحمل. تخيلوا معي أن المصدر هو بطارية جافة من نوع 12 فولت والحمل ليكن مروحة مثال فعندما يقوم الحمل "المروحة" بطلب كمية تيار أكبر من استطاعة المصدر"البطارية" فإن ذلك قد يؤدي إلى احتراق األسالك أو التوصيالت الواصلة بين الطرفين وقد يؤدي أحيانا إلى تلف المصدر واحتراقه. فدور المصهر هو أنه سيعمل كحارس أمان بحيث أنه سيتأكد من كمية التيار المارة من خالله فإذا تجاوزت حدا معينا قام حينها بمنعها وذلك عن طريق صهر نفسه بدل أن تصهر األسالك والمصدر. ويتم تحديد القيمة القصوى للتيار باألخذ بعين االعتبار المصدر "البطارية" المتصل بها قبل تحديد هذه القيمة وأيضا استطاعة وتحمل األسالك الواصلة. ماهي الخواص الكهربائية الخاصة بالمصهر وكيف يتم تحديدها 1. القيمة القصوى للتيار: فلكل مصهر أو فيوز قيمة قصوى للتيار الذي يمكن أن يمر من خالله وهي تسمى في بعض ملفات المواصفات الفنية Tr i p Cur r ent وهي القيمة التي يجب عندها أن يقطع المصهر الطريق الواصل بين الحمل والمصدر 80

81 2. سرعة االستجابة: وهي الزمن الذي يستغرقه المصهر كي يقوم بفتح الدارة.وهو زمن يفترض أن يكون ضمن أجزاء من الثانية. وهو مهم جدا عند الحديث عن الدارات الحساسة 3. فرق الجهد: ويقصد به فرق الجهد الذي سيعمل المصهر ضمنه هل هو 220 فولت 5 فولت مستمر أم جهد مستمر ومتردد 4. تاثير الحرارة: وهنا يغفل الكثير من الهواة والمصممين إلى أن أغلب المصاهر يتم تصنيعها لتعمل ضمن درجة حرارة 25 مئوية إال أن الواقع في بالدنا العربية هو أن أغلب األجهزة تعمل ضمن مجال قد يصل أحيانا إلى 45 درجة فهنا يجب التأكد من ملف المواصفات الفنية الخاص بالفيوز حيث إن قيمة التيار القصوى تتناسب عكسيا وتنخفض عند زيادة الحرارة بنسبة قد تصل أحيانا ل %25 من قيمة التيار األصلي انخفاض الجهد: ويقصد به كم هو فرق الجهد الذي سيخسره التيار عند مروره خالل المصهر.5 ويجب أن يكون صغيرا جدا كي تقل نسبة الخسارة الحاصلة في جهد المصدر خاصة عند الحديث عن دارة فرق جهدها مثال 3.3 فولت فخسارة. 0 فولت 5 في هذه الحالة تعني الكثير وقد تؤثر سلبا على عمل الدارة كليا تطبيقات المصاهر : تستخدم المصاهر في العديد من التطبيقات الصناعية والمنزلية واليومية مثل: السيارات األجهزة الكهربائية المنزلية محطات التوليد الكهربائية الخ أشكال المصاهر وأنواعها : تتعدد أشكال المصاهر حسب التطبيق الذي تستخدم ألجله فمنها السطحي الشكل ومنها ماهو على شكل قرص ومنها الدائري وإليكم صورة لمصاهر تستخدم في السيارات وفيها يظهر داخل الغالف البالستيكي سلك المصهر 81

82 وهل لها أنواع غير معروفة لدينا هناك نوع قد يبدو غريبا للبعض وهو نوع يعرف باسم Re s e t t a bl e F us e وهو غريب حقا فهذا النوع لديه القدرة على فصل الدارة لحظة ارتفاع التيار وعند زوال ذلك التيار العالي يعود ليعمل بشكل طبيعي بخالف المصهر العادي الذي يجب أن يستبدل في حال انصهاره وبالتالي فإنه يمكن تشبيه عمله بالمفتاح الذي يقفل ويفتح على حسب نسبة التيار المارة خالله فكلما زادت قام بفصل الدارة والعكس صحيح. ومبدأ عمله يعتمد على زيادة مقاومته الحرارية عند مرور تيار عال فيفصل الحمل. وبكل تأكيد فإن سعره سيكون أغلى مقارنة بالمصاهر العادية. هل يمكنني صنع الفيوز الخاص بي يدويا في المنزل نعم يمكنكم. فكما عرفنا سابقا فإن المكون الرئيس للمصهر هو سلك معدني ومعنى ذلك أنه لو قمنا بوضع سلك مكان المصهر فسيؤدي الغرض وستعمل الدارة بشكل طبيعي. لكن المشكلة هنا أنه لن يكون هناك أي حماية للمصدر من خطر حصول دارة قصر في الحمل مما قد يؤدي كما ذكرنا سابقا لتلف المصدر. هل من فيديو يلخص ماذكر تفضلوا الفيديو : 82

83 المصادر :. 1 ويكيبيديا. 2 شركةe L i t t l e F us 83

84 يا أصحاب الضوء..المقاومة الضوئية قال أسلم :خرجنا مع عمر بن الخطاب إلى حرة واقم )وهي الحرة الشرقية للمدينة المنورة( حتى إذا كنا بسرار مرتفع من األرض إذا نار فقال: يا أسلم إني ألرى 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 :السالم عليكم يا أصحاب الضوء فقالت المرأة: وعليك السالم. فقال أدنو.. فقالت: أدن بخير أو دع فقال: ماذا بكم قالت: قصر بنا الليل والبرد قال: فما لهؤالء الصبية يتضاغون قالت: الجوع قال: فأي شيء في هذه القدر قالت :ماء أسكتهم به حتى يناموا وهللا بيننا وبين عمر!!فقال :أي رحمك هللا وما يدري عمر بكم قالت المرأة: نحن في الصحراء وحدنا ال نجد طعاما ويتولى عمر أمرنا ثم يغفل عنا! قال أسلم: فأقبل علي فقال 84

85 انطلق بنا فخرجنا نهرول حتى أتينا دار الدقيق فأخرج عدال من دقيق وكبة من شحم فقال: احمله علي فقلت: أنا أحمله عنك! قال: أنت تحمل عني وزري يوم القيامة ال أم لك!فحملته عليه فانطلق وانطلقت معه إليها نهرول فألقى ذلك عندها وأخرج من الدقيق شيئا فجعل يقول للمرأة: دري عل ي 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 هللا خيرا كنت أولى بهذا األمر من أمير المؤمنين! أنت أولى بالخالفة من أمير المؤمنين فيقول: قولي خيرا إذا جئت أمير المؤمنين وحدثيني هناك إن شاء هللا ثم تنحى ناحية عنها فابتعد ثم استقبلها ينظر إلى مكانها من بعيد فضرب ضربة فقلنا له إن لنا شأنا غير هذا وال يكلمنى حتى رأى الصبية يصطرعون ثم ناموا وهدئوا فقال يا أسلم إن الجوع أسهرهم وأبكاهم فأحببت أن ال أنصرف حتى أرى ما أحب) تاريخ الطبري الجزء 5 (..بتصرف ماعالقة هذا باإللكترونيات ألسنا نتحدث عن المقاومات الضوئية بلى..لكن ما شدني هو حساسية عين عمر بن الخطاب لشدة الضوء التي دفعته ليغير الواقع..وهذا ماتقوم به فعال المقاومة الضوئية. هل سبق وأن الحظتم أن أنوار الشوارع في المدن الكبيرة تضاء تلقائيا عند حلول الظالم 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 يطلق عليها أحيانا المقاومة الضوئية وأحيانا أخرى الخلية الضوئية وفي لغة مصممي اإللكترونيات نسميها : اإللكتروني: المقاومة L DR L i g ht Dependent Res i s t or وكلها تسميات لنفس العنصر الضوئية فهي مقاومة تتغير قيمتها "األوم" حسب شدة الضوء الساقط عليها. لماذا 85

86 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 اإللكترونية فالمقاومة الضوئية ماهي إال 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 86

87 ا" 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 ل درهم واحد!. 3 مقاومتها تتناسب عكسيا مع شدة الضوء حيث إنها تبدأ من 10 كيلو أوم تقريبا عند الضوء الساطع وتتغير حتى تصل إلى حوالي ال 10 ميجا أوم في الظالم الدامس. 4 حساسيتها للضوء تبدأ من الطول الموجي 400 نانومتر "اللون البنفسجي" وحتى 600 نانومتر للون 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 ألخرى 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 ال يمكن االعتماد عليها فعليا في قياس شدة اإلضاءة بشكل دقيق بل فقط تنحصر تطبيقاتها في التأكد من وجود الضوء من عدمه.. 2 ليس لها القدرة على تحسس كافة األطوال الموجية ما يعني أنه اليمكننا 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 : 87

88 الحظوا تغير قيمة المقاومة بعد تغطيتها بقطعة قماش سوداء: ستجدون أن القيمة ستتغير بشكل كبير من الكيلو أوم وحتى الميجا أوم. 88

89 هل يمكن أن تعمل المقاومة الضوئية مباشرة مع الجهد المتناوب المنزلي ك 220 فولت مثال 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 اإللكترونية عن الجهود المتناوبة أو العالية وذلك من خالل عناصر كالعوازل الضوئية أو المرحل "الريالي "بحيث يتم تحسس الضوء واتخاذ القرار إلكترونيا ضمن الجهود المنخفضة كجهد بطارية 9 فولت مثال ويتم وضع الحمل على الريالي ليكون معزوال تماما عن الدارة الرئيسية. فإذا أردنا التحكم في إضاءة المنزل مثال أو تشغيل أي جهاز كهربائي بتحسس الضوء المحيط كفتح الستائر عند شروق الشمس أو إضاءة المصابيح عند حلول الظالم. يمكننا استخدام هذه الدارة التي ستعمل على تشغيل المرحل "الريالي" عند سقوط ضوء على المقاومة الضوئية. فهذه الدارة حساسة للضوء وإذا أردنا تشغيلها كحساس للظالم فما عليكم إال تغيير موقع المقاومة الضوئية بحيث تكون بين القاعدة واألرضي. 89

90 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 إليكم مشروعا يعتمد على المقاومة الضوئية باستخدام األردوينو: تصميم بسيط للمصممة ليمور باإل ضافة لشفرة البرنامج من هنا. بعض المصادر :. 1 تطبيقات المقاومات الضوئية. 2 المصممة ليمور. 3 منتدى القرية اإللكترونية 90

91 االنتفاخ الغريب! صوت منبهات سيارات اإلسعاف بدأ يمأل المكان! ما األمر في هذه الساعة المبكرة من الصباح اصطف الفضوليون حول سيارة اإلسعاف محاولين معرفة مايجري هناك. حينها خرج المسعفون من السيارة وفتحوا األبواب الخلفية سحبوا النقالة للخارج فوضعوا المريض فوقها وهو مغطى بغطاء أبيض يغطي جسده النحيل...نعم فلقد كان نحيال للغاية! لكن كان هناك أمرغريب أثار انتباه الفضوليين فما هذا االنتفاخ الغريب الذي يبدو مختفيا تحت الغطاء اقترب الناس محاولين بفضولهم أن يعرفوا من هو ذلك الشخص صاحب الجسم النحيل والذي يعاني من انتفاخ كبير وحينها ركض المسعفون بسرعة نحو غرفة اإلسعاف ساحبين نقالتهم وبها 91

92 صاحبنا النحيل ولحقهم الفضوليون بكاميرات جواالتهم كي يتناقلوا خبر ذلك النحيل. حضر الطبيب المناوب وطلب من الممرضين إزاحة الغطاء وهنا بدأ الفضوليون استراق النظر من خالل الشبابيك. بعضهم فوق بعض. وشيئا فشيئا ظهر صاحب الجسم النحيل وانكشف للناس ذلك االنتفاخ عالمات تعجب!! فلماذا هذا االنتفاخ في هذه المنطقة من الجسم هل هو مرض عضال أم ماذا بالضبط انظروا إلى الصورة التالية التي تم تسريبها من أحد أولئك الفضوليين: نعم إنه صاحب الجسم النحيل واالنتفاخ الكبير..إنه أحد أنواع أسالك المنفذ التسلسلي العام )B )US التي اعتدنا استخدامها وال نعلم سبب انتفاخ نهايتها. لنتعرف على شرح مبسط بداية من خالل هذا الفيديو : 92

93 غالبا ما نستخدم أسالك US B وعند التدقيق سنالحظ وجود هذا النتوء الغريب في أخر السلك. وهذا االنتفاخ كما شاهدنا في الفيديو فهو مجرد مرشح "فلتر" للترددات العالية التي قد تنتج بسبب مرور البيانات أو التيار داخل السلك. لماذا نرشح الترددات الجواب ببساطة ألننا يجب أن النشوش على األجهزة األخرى القريبة من السلك والتي قد تتأثر بسبب وجود هذه الترددات مما يؤدي إلى حدوث خلل في عمل تلك األجهزة. فالهدف إذا هو منع تداخل الموجات أو الترددات إن صح التعبير وذلك ألن سلك اليو إس بي في هذه الحالة سيكون بمثابة الهوائي الذي يطلق هذه الترددات في الهواء ويعمل على التشويش على األجهزة األخرى. وتجدر اإلشارة إلى أن أي جهاز إلكتروني يحتوي داخله على مصدر للترددات "مثل جهاز الحاسب اآللي الجوال الخ" فإنه يعتبر مصدر للتشويش إذا تم وصل أي هوائي "سلك يو إس بي مثال" فلذلك به. تصدر دائما لوائح تلزم المصنعين بأن يقللوا من تلك الترددات واالنبعاثات الصادرة عن أجهزتهم وهناك منظمات تحكم أقصى كمية يمكن للجهاز إطالقها. ومم يتكون هذا الفلتر أو االنتفاخ 93

94 هذا االنتفاخ هو عبارة عن سلك ملفوف على قلب مصنوع من مادة الفيرايت "وهو مادة شبه مغناطيسية" كما في الشكل التالي : ما هو مبدأ العمل مايقوم به هذا الملف الموجود حول قالب الفيريت هو أنه مرشح للترددات.دعونا نطلق تجاوزا مسمى حبابة الفيريت على هذه القطعة التي يمكن تشبيهها بمقاومة تعتمد قيمتها على التردد المار من خاللها فكلما زاد التردد زادت المقاومة وبالتالي قل التشويش. وكلما قل التردد انخفضت المقاومة وبالتالي سيتمكن التردد المنخفض المسموح له من االنتقال عبر الملف. انظروا للرسم البياني الذي يوضح زيادة الممانعة مع زيادة التردد المار خالل الحبابة 94

95 ماهي أسس اختيار حبابة الفيريت البد من األخذ بعين االعتبار التردد الذي نحن بصدد منعه. كما يجب التنبه للمقاومة المستمرة وأقصى تيار يمر في الحبابة كي يتم االختيار بالطريقة الصحيحة. هل يمكننا االستغناء عن ذلك النوع المنتفخ من األسالك سواء كانت يو إس بي أم غيرها مثال تلك التي تكون في شاحن الالبتوب بالتأكيد نعم فهو لن يؤثر بشكل واضح على عمل جهازك وبإمكانك االستغناء عنه واستخدام أي نوع آخر. قائمة ببعض المصادر :. 1 ويكبيديا. 2 تطبيقات :ملف يوضح كيفية اختيار أنواع الفيريت المختلفة. 3 فيريت بيد :ملف رائع وبه شرح واف عن هذا الموضوع 95

96 العتاد المفتوح قضية مهمة أخذت حيزا إعالميا ضخما في السنوات الخمس األخيرة.العتاد المفتوح المصدر أو المتحكمات ذات المصادر المفتوحة كما يروق للبعض تسميتها هي محاولة واعدة من هواة اإللكترونيات حول العالم لجعل التصاميم اإللكترونية مفتوحة المصدر كما هو األمر 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 األخرى فظهرت لدينا العديد من المنتجات التي تعتمد مبدأ المصادر المفتوحة.فلقد ابتدع الهواة مبدأ يحاولون من خالله منع نشر التصاميم "المغلقة" أو التي لم تعرف هويتها أو تفاصيلها الداخلية. فما هو المقصود بذلك نعني بمصطلح العتاد المفتوح المصدر أنه عند القيام بأي تصميم إلكتروني ألي دارة فالبد 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 ذو شقين: الجانب األول هو الحرص على خدمة المجتمع بنشر العلم وتمكين أكبر شريحة ممكنة من ممارسة التقنية بالطريقة السليمة. الجانب الثاني وهو قد يبدو اقتصاديا 96