التـرانزيـســتــور
المقــــــدمـــة :
يعتبر كثير من المؤرخين إن اختراع الترانزيستور كان أهم اختراع في القــــــــرن الماضي، ولخّص مايكل رايوردان تاريخ الترانزيستور في كتابه (النار البلـــورية) بقوله: (أصبح الترانزيستور جزءًا من الحياة لدرجة أنه أصبح خفياً، فهو مثــــــل الخلايا في الجسم،إذ نحن لا نفكر فيه). وعندمـــــا قام فريق ضم 3 علــــــماء من مختبرات بيــل باختراع أول ترانزيستور (Transistor) في عام 1948 كــــان طوله مساوياً لساعة اليد تقريبا، لكنه جعل الأجهزة أصغــــر حجمـــًا وسهلة النقل مقارنة بما قدمته تقنية الجيل الأول (الصمامات الفارغة أو المصابيح الإلكترونية) التي كانت سائدة قبل هذا الاخـــتراع. وحصــل هذا الفريق على جائـــــزة نوبل في الفيزياء بعد ذلك، لأن استخدام الترانزيستور شكّل حقبة جديدة في تاريــخ صناعة الأجهزة الإليكتـــــرونية، وعُرفت هذه الحقبة الزمنيـــــة بالجيل الثانــــي في عالم الإليكترونيات.
ما هو الترانزيستور ؟
الترانزيستور عبارة عن مفتاح كهربائي متناهي الدقة، يشبه مفتــــــــاح الضـــوء التقليدي الذي يحتوي على وضعين (تشغيل وتوقيف). وهي أداة صغيـــرة الحجــم مثل الخلية في جسم الإنسان وتستخدم في الكمبيوتر وجميع الأجهزة الإلكترونـــية المختلفة و تقوم بالتحكم في سريان التيار الكهربائي في هذه الاجهـــــــزة ، ويبلغ حجمه مع غلافه الواقي حجم ممحاة قلم الرصاص ،ويوجد أحجام أصغر للرقائـــق الإلكترونية الصغيرة. و يوجد الترانزبستـــــور داخل الدوائر المتكاملة ICوتحتوي هذه الدوائر على مئات الآلاف من الترانزبستـــــورات ومن الممكن أن تكون هناك دوائر متكاملة بحجم طابع البريد وتحتوي على مئات الآلاف الترانزبستـــــــورات. ويتضمن الترانزيستور 3 محطات طرفية هي: المصدر والمخرج والمجفف. وحين يوضع فولت موجب صغير في المخرج، يقوم الأخير بجلب الإلكترونات التي تحمل الشحنة السالبـــــــــة، وبالتالي يولد التيار الكهربـــــائي الذي يتدفق بين المصـــدر والمجفف، وفي هذه الحـــالة يكون الترانزيستور في وضع التشغيل. وعند وجــود شحنة سالبة في المخـــــرج، يتوقف تدفق التيار بسبب تكاثر عدد الإلكتـــــــرونات وبالتالي يتوقف الترانزيستور. وتعتمد سرعة الترانزيستور في الانتقال من حالـــة التشغيل إلى التوقيف المعروفة باسم "القناة" على طول المسافة التي يجب علـــى الإليكترونات أن تعبرها بين المصدر والمخرج والمجفف. وسمحت هذه الوظيفــــة الثنائية للكمبيوتر بمعالجة المعلومات، حيث أصبح يشار إلى مرحلـــــة تشغـــــــيل الترانزيستور بالرقم(1)، بينما يشــــار إلى مرحلة التوقيف بالرقم(0)، وعنــدها لا يتدفق التيار الكهربائي بين المحطات الطرفية للترانزيستـــــور.ويتركب من بلــورة نصف ناقلة تتألف من ثلاث مناطق الوسطى من نوع P أو N والطــــــرفين من نوع معاكس .
صناعة الترانزيستور
...
تصنع في الغالب من السيلكون أو الجيرانيوم أو الكوارتـــــــــز ومن المواد شبــــه الموصلة وتقوم أشباه الموصــــــلات بإيصال الكهـــــرباء ولكن بجــــــودة أقل من الموصلات الحقيقة.ويتكون الترانزيستور من قاعدة(****) ويرمز لها بالرمــــز B ومشـــــع (Emitter) ويرمز له بالرمز E والمجمع (Collector) ويرمـــز له بالرمز C .
أنواع الترانزيستور
...
السطـــحي وترانزيستور نقطتي التلامس وغيرها الكثير .
هناك العديــد من أنواع الترانزيستور ولكن أهمها الترانزيستور ثنائي القطبيــــة و أجزائها كما عرفناها هي القاعدة و المجمع و المشع ، كما أن هناك نوعيـــــن من الترانزيستور ثنائي القطبية النوع الأول NPNويستخدم في خط التغذية الموجـب. أما النوع الثاني فهو PNPويتخدف في خط التغذية السالبـــة ، وهنــــــــاك أيضاً ترانزيستور ذو قطب واحد والترانزيستور الطافي وترانزيستور الحاجز
استخدامات الترانزيستور
...1- يستخدم كمفتاح لأداة و ظيفة القفل و الفتح ويكون ذلك : عندما يكــــــــون مفتوحًا لا ينساب خلاله تيار ويظهر جهد المصدر بالكامل بين طرفيه تقريبـــاً، أو عندما يكون مقفلاَ فأنه ينساب خلاله تيار بقيمه كبيرة ويكون فرق الجهـــــــد بين طرفيه مساوياً للصفر تقريباً .و هذا يعني أنه ينتقل من منطقة القطع إلى منطقـــة التشبع خلال الغلق والفتح .
2- استخدامه كمكبر .
فائدة الترانزيستور ...
ترجع فائدة الترانزيستور إلى قدرته على التحكم في التيار بجهد ضعيف فمثلاً تضخم الترانزيستورات في مكبر الصوت (إمبليفاير) الفولتية الضعيفة الناتجة عن تكلم الشخص في الميكروفون وتكون الكهرباء الناتجة أو التي تصل من الترانزيستور قوية بدرجة كافية لتشغيل جهاز يعطي صوتاً أغلى من صوت الشخص بدرجة كبيرة .
المقــــــدمـــة :
يعتبر كثير من المؤرخين إن اختراع الترانزيستور كان أهم اختراع في القــــــــرن الماضي، ولخّص مايكل رايوردان تاريخ الترانزيستور في كتابه (النار البلـــورية) بقوله: (أصبح الترانزيستور جزءًا من الحياة لدرجة أنه أصبح خفياً، فهو مثــــــل الخلايا في الجسم،إذ نحن لا نفكر فيه). وعندمـــــا قام فريق ضم 3 علــــــماء من مختبرات بيــل باختراع أول ترانزيستور (Transistor) في عام 1948 كــــان طوله مساوياً لساعة اليد تقريبا، لكنه جعل الأجهزة أصغــــر حجمـــًا وسهلة النقل مقارنة بما قدمته تقنية الجيل الأول (الصمامات الفارغة أو المصابيح الإلكترونية) التي كانت سائدة قبل هذا الاخـــتراع. وحصــل هذا الفريق على جائـــــزة نوبل في الفيزياء بعد ذلك، لأن استخدام الترانزيستور شكّل حقبة جديدة في تاريــخ صناعة الأجهزة الإليكتـــــرونية، وعُرفت هذه الحقبة الزمنيـــــة بالجيل الثانــــي في عالم الإليكترونيات.
ما هو الترانزيستور ؟
الترانزيستور عبارة عن مفتاح كهربائي متناهي الدقة، يشبه مفتــــــــاح الضـــوء التقليدي الذي يحتوي على وضعين (تشغيل وتوقيف). وهي أداة صغيـــرة الحجــم مثل الخلية في جسم الإنسان وتستخدم في الكمبيوتر وجميع الأجهزة الإلكترونـــية المختلفة و تقوم بالتحكم في سريان التيار الكهربائي في هذه الاجهـــــــزة ، ويبلغ حجمه مع غلافه الواقي حجم ممحاة قلم الرصاص ،ويوجد أحجام أصغر للرقائـــق الإلكترونية الصغيرة. و يوجد الترانزبستـــــور داخل الدوائر المتكاملة ICوتحتوي هذه الدوائر على مئات الآلاف من الترانزبستـــــورات ومن الممكن أن تكون هناك دوائر متكاملة بحجم طابع البريد وتحتوي على مئات الآلاف الترانزبستـــــــورات. ويتضمن الترانزيستور 3 محطات طرفية هي: المصدر والمخرج والمجفف. وحين يوضع فولت موجب صغير في المخرج، يقوم الأخير بجلب الإلكترونات التي تحمل الشحنة السالبـــــــــة، وبالتالي يولد التيار الكهربـــــائي الذي يتدفق بين المصـــدر والمجفف، وفي هذه الحـــالة يكون الترانزيستور في وضع التشغيل. وعند وجــود شحنة سالبة في المخـــــرج، يتوقف تدفق التيار بسبب تكاثر عدد الإلكتـــــــرونات وبالتالي يتوقف الترانزيستور. وتعتمد سرعة الترانزيستور في الانتقال من حالـــة التشغيل إلى التوقيف المعروفة باسم "القناة" على طول المسافة التي يجب علـــى الإليكترونات أن تعبرها بين المصدر والمخرج والمجفف. وسمحت هذه الوظيفــــة الثنائية للكمبيوتر بمعالجة المعلومات، حيث أصبح يشار إلى مرحلـــــة تشغـــــــيل الترانزيستور بالرقم(1)، بينما يشــــار إلى مرحلة التوقيف بالرقم(0)، وعنــدها لا يتدفق التيار الكهربائي بين المحطات الطرفية للترانزيستـــــور.ويتركب من بلــورة نصف ناقلة تتألف من ثلاث مناطق الوسطى من نوع P أو N والطــــــرفين من نوع معاكس .
صناعة الترانزيستور
...
تصنع في الغالب من السيلكون أو الجيرانيوم أو الكوارتـــــــــز ومن المواد شبــــه الموصلة وتقوم أشباه الموصــــــلات بإيصال الكهـــــرباء ولكن بجــــــودة أقل من الموصلات الحقيقة.ويتكون الترانزيستور من قاعدة(****) ويرمز لها بالرمــــز B ومشـــــع (Emitter) ويرمز له بالرمز E والمجمع (Collector) ويرمـــز له بالرمز C .
أنواع الترانزيستور
...
السطـــحي وترانزيستور نقطتي التلامس وغيرها الكثير .
هناك العديــد من أنواع الترانزيستور ولكن أهمها الترانزيستور ثنائي القطبيــــة و أجزائها كما عرفناها هي القاعدة و المجمع و المشع ، كما أن هناك نوعيـــــن من الترانزيستور ثنائي القطبية النوع الأول NPNويستخدم في خط التغذية الموجـب. أما النوع الثاني فهو PNPويتخدف في خط التغذية السالبـــة ، وهنــــــــاك أيضاً ترانزيستور ذو قطب واحد والترانزيستور الطافي وترانزيستور الحاجز
استخدامات الترانزيستور
...1- يستخدم كمفتاح لأداة و ظيفة القفل و الفتح ويكون ذلك : عندما يكــــــــون مفتوحًا لا ينساب خلاله تيار ويظهر جهد المصدر بالكامل بين طرفيه تقريبـــاً، أو عندما يكون مقفلاَ فأنه ينساب خلاله تيار بقيمه كبيرة ويكون فرق الجهـــــــد بين طرفيه مساوياً للصفر تقريباً .و هذا يعني أنه ينتقل من منطقة القطع إلى منطقـــة التشبع خلال الغلق والفتح .
2- استخدامه كمكبر .
فائدة الترانزيستور ...
ترجع فائدة الترانزيستور إلى قدرته على التحكم في التيار بجهد ضعيف فمثلاً تضخم الترانزيستورات في مكبر الصوت (إمبليفاير) الفولتية الضعيفة الناتجة عن تكلم الشخص في الميكروفون وتكون الكهرباء الناتجة أو التي تصل من الترانزيستور قوية بدرجة كافية لتشغيل جهاز يعطي صوتاً أغلى من صوت الشخص بدرجة كبيرة .
ستجدون شرح وافي في الكتب التي في القناة مثل الالكترونيات الصناعية
@electro09210
@electro09210
Programming Hub.ver.3.0.3.build.93.apk
8.2 MB
تطبيق اندرويد التعليم لغات برمجة
ما هو الروبوت ؟ و ما هي انواعه ؟
ما هو الروبوت ؟
الروبوت هو آله إلكتروميكانيكه ( Electromechanical Machine ) تتحرك بناء علي أوامر برمجيه و دوائر إلكترونيه و من ثمَّ فهو مكون من عدد كبير من الانظمه المدمجه ( Embedded Systems ) و الدوائر الكهربيه التي تتحكم في الاجزاء الميكانيكيه المختلفه.و يمكن ان تكون الروبوتات ذاتية التحكم بالكامل او نصف ذاتية التحكم و تتعدد انواع الروبوتات من الروبوتات التي تشبه مظهر الانسان (Humanoids ) مثل ( ASIMO= Advanced Step in Innovative Mobility ) من شركة Honda إلي الروبوتات الصناعيه و الروبوتات الطبيه و غيرها وصولا إلي الروبوتات متناهية الصغر (Microscopic Nano Robots) .
الجزء الخاص من الميكاترونكس و المتعلق بالروبوتات معروف بالـ ( ROBOTICS ) وفيه يتم دراسة المواضيع المتعلقه بتصميم الروبوت و طريقة تشغيله و تطبيقات الروبوتات المختلفه و كذلك انظمة الكمبيوتر المرتبطه بالتحكم في الروبوتات و اجهزة الاستشعار
(Sensors) و معالجة المعلومات .
و هناك الروبوتات المستوحاه من الطبيعه و المعروفه ضمن Bio-inspired robotics و هذا النوع من الروبوتات خلق فرعا جديدا في ال Robotics وهو ال Soft robotics .
انواع الروبوتات المختلفه علي حسب التطبيقات المختلفه :
1- Mobile robot : هو الروبوت القادر علي الحركه في البيئه المحيطه و غير مربوط بمكان ثابت . المثال الاشهر علي ال Mobile Robots هو Automated/Automatic Guided Vehicle ( AGV) و هو روبوت يتتبع علامات او أسلاك علي الارض او يستخدم Laser او نظام للرؤيه ( Vision System ) .
2- Industrial Robots ( Manipulators) : هو عباره عن مجموعه من ال Links المربوطه ب Joints / Actuators وفي نهايتها End Effector تسخدم لاداء وظيفه معينه و أشهر انواع الـ End Effector هو الـ Gripper Assembly .
وهناك عدة انواع من الروبوتات الصناعيه و هي :
Cartesian, SCARA, cylindrical, delta, polar and vertically articulated.
3- Space Robots : هي الروبوتات المستخدمه في محطات الفضاء و الروبوتات الاستكشافيه المستخدمه في اكتشاف الكواكب مثل: Mars rover
4- Domestic or household robots : هي الروبوتات المستخدمه في اعمال المنزل مثل الروبوتات المُنَظِفه ( Robotic Vacuum Cleaner ) و ( Sweepers ) ...
5- Medical robots: هي الروبوتات المستخدمه في المجالات الطبيه و علي رأسها روبوتات الجراحه ( Surgery robots ).
6- Service robots: هي الروبوتات التي تقوم بالوظائف الخدميه مثل الروبوتات المستخدمه في المجالات البحثيه و قد تكون ذاتية التحكم كليا او نصف ذاتية التحكم و هدفها هو خدمة البشر .
7-Military Robots : هي الروبوتات المستخدمه في الاعمال العسكريه مثل الروبوتات التي تتخلص من الألغام (bomb disposal robots ) و الطائرات الاليه بدون طيار للاستطلاع و التجسس (reconnaissance drones ) .
8- Entertainment robots: هي الروبوتات المستخدمه للمتعه و تشمل الروبوتات المستخدمه في الالعاب إلي الروبوتات المستخدمه في محاكاة الحركه Motion simulator
9- Hobby and Competition Robots : هي الروبوت التي تقوم انت بصناعتها مثل الـ Line follower و غيرها و غرضها الاساسي هو المنافسه و المتعه .
ما هو الروبوت ؟
الروبوت هو آله إلكتروميكانيكه ( Electromechanical Machine ) تتحرك بناء علي أوامر برمجيه و دوائر إلكترونيه و من ثمَّ فهو مكون من عدد كبير من الانظمه المدمجه ( Embedded Systems ) و الدوائر الكهربيه التي تتحكم في الاجزاء الميكانيكيه المختلفه.و يمكن ان تكون الروبوتات ذاتية التحكم بالكامل او نصف ذاتية التحكم و تتعدد انواع الروبوتات من الروبوتات التي تشبه مظهر الانسان (Humanoids ) مثل ( ASIMO= Advanced Step in Innovative Mobility ) من شركة Honda إلي الروبوتات الصناعيه و الروبوتات الطبيه و غيرها وصولا إلي الروبوتات متناهية الصغر (Microscopic Nano Robots) .
الجزء الخاص من الميكاترونكس و المتعلق بالروبوتات معروف بالـ ( ROBOTICS ) وفيه يتم دراسة المواضيع المتعلقه بتصميم الروبوت و طريقة تشغيله و تطبيقات الروبوتات المختلفه و كذلك انظمة الكمبيوتر المرتبطه بالتحكم في الروبوتات و اجهزة الاستشعار
(Sensors) و معالجة المعلومات .
و هناك الروبوتات المستوحاه من الطبيعه و المعروفه ضمن Bio-inspired robotics و هذا النوع من الروبوتات خلق فرعا جديدا في ال Robotics وهو ال Soft robotics .
انواع الروبوتات المختلفه علي حسب التطبيقات المختلفه :
1- Mobile robot : هو الروبوت القادر علي الحركه في البيئه المحيطه و غير مربوط بمكان ثابت . المثال الاشهر علي ال Mobile Robots هو Automated/Automatic Guided Vehicle ( AGV) و هو روبوت يتتبع علامات او أسلاك علي الارض او يستخدم Laser او نظام للرؤيه ( Vision System ) .
2- Industrial Robots ( Manipulators) : هو عباره عن مجموعه من ال Links المربوطه ب Joints / Actuators وفي نهايتها End Effector تسخدم لاداء وظيفه معينه و أشهر انواع الـ End Effector هو الـ Gripper Assembly .
وهناك عدة انواع من الروبوتات الصناعيه و هي :
Cartesian, SCARA, cylindrical, delta, polar and vertically articulated.
3- Space Robots : هي الروبوتات المستخدمه في محطات الفضاء و الروبوتات الاستكشافيه المستخدمه في اكتشاف الكواكب مثل: Mars rover
4- Domestic or household robots : هي الروبوتات المستخدمه في اعمال المنزل مثل الروبوتات المُنَظِفه ( Robotic Vacuum Cleaner ) و ( Sweepers ) ...
5- Medical robots: هي الروبوتات المستخدمه في المجالات الطبيه و علي رأسها روبوتات الجراحه ( Surgery robots ).
6- Service robots: هي الروبوتات التي تقوم بالوظائف الخدميه مثل الروبوتات المستخدمه في المجالات البحثيه و قد تكون ذاتية التحكم كليا او نصف ذاتية التحكم و هدفها هو خدمة البشر .
7-Military Robots : هي الروبوتات المستخدمه في الاعمال العسكريه مثل الروبوتات التي تتخلص من الألغام (bomb disposal robots ) و الطائرات الاليه بدون طيار للاستطلاع و التجسس (reconnaissance drones ) .
8- Entertainment robots: هي الروبوتات المستخدمه للمتعه و تشمل الروبوتات المستخدمه في الالعاب إلي الروبوتات المستخدمه في محاكاة الحركه Motion simulator
9- Hobby and Competition Robots : هي الروبوت التي تقوم انت بصناعتها مثل الـ Line follower و غيرها و غرضها الاساسي هو المنافسه و المتعه .
Forwarded from 🤖MRE_Curiosity🕹 (EnG- SaleEm GobRan)
تعريف بعلم الميكاترونيات والروبوتات وفروعه، ومصادر مفتوحة لإتقانها
------------------
علم الميكاترونيات هو علم هندسي متعدد الفروع، يشمل مزيجًا من الهندسة الميكانيكية، الهندسة الكهربية، هندسة التحكم، والنمذجة والمحاكاة والبرمجة والذكاء الاصطناعي، ويعد علم الروبوتات من أهم تطبيقات علم الميكاترونيات في الوقت الحالي وعلى ما يبدو من دراسات السوق أنه من العلوم سريعة النمو بسبب ما ظهر له من تطبيقات شتي في حياتنا، بداية من تنظيف أركان المنزل ومساعدة الإنسان في القيام بالمهام المملة والخطرة، أو حتى أخذ مكان الإنسان في القيام بها، وحتى التطبيقات العسكرية واستكشاف الفضاء وصيانة وكالة الفضاء الدولية.
و نظرًا لأهمية هذا العلم سوف نذكر تعريفًا لكل مجال من مجالات علم الميكاترونيات وبعض المصادر المفتوحة على الإنترنت حتى نتمكن من تعلم هذا العلم الممتع والجديد نسبيًا:
1. الهندسة الميكانيكية:
علم الميكاترونيات يعتمد بشكل كبير على عدة أفرع من الهندسة الميكانيكة، مثل التصميم الميكانيكي، ونظرية الآلات، ودراسة الاتزان في حالتي السكون والحركة من Classical Mechanics وهو من فروع الفيزياء ولكن مهندسي الميكانيكا من أكثر التخصصات التي تتعامل مع هذا العلم، لذلك سوف نلحقه بها.
بالنسبة لهندسة التصميم الميكانيكي، يتم دراسة كيفية تأثير أنواع الأحمال المختلفة على المواد، وبناءً على ذلك يتم تحديد نوع المادة المناسبة للتطبيق المعين الذي نهتم به، بعد ذلك يتم عمل نموذج في برنامج رسم هندسي CAD Program لكل من هذه الأجزاء على حدة، ثم تجميعها بعد اختيار الأبعاد المناسبة والمواد المستخدمة في التصميم في رسم تجميعي Assembly Drawing، وبعد هذه الخطوة تأتي المحاكاة، حيث يتم تعريض التصميم للأحمال المتوقعة سواء كانت ثابتة أو متغيرة والتي تم التصميم على أساسها، ومقارنة الأحمال على الأجزاء بالأحمال التي تم حسابها في خطوة التصميم السابقة، والتأكد من أن التصميم آمن تمامًا، بعد ذلك يتم عمل رسومات التشغيل Working Drawing وهي التي تستخدم في تصنيع الأجزاء التي تم تصميها لتصبح موجودة في الواقع.
بالنسبة لنظرية الآلات، فإن المطلوب هو تخليق نوع معين من الحركة Motion Synthesis وقد تكون الحركة المطلوبة حركة خط أو نقطة على حسب التطبيق، ومن ثم يتم دراسة Position Analysis وتحليل السرعة والعجلة ثم القوى (ولاحظ هنا أن عند هذه النقطة، التي يتم فيها تحديد القوى ندخل في خطوة التصميم الميكانيكي السابقة، وهكذا هذا العلم متداخل)
دراسة الحركة Dynamics Analysis تأتي للتأكد من أن التصميم يعمل بشكل صحيح في بيئة المحاكاة، فلا تتداخل أجزاء التصميم الكلي الذي تم تجميعه، والتأكد من أنها تنتج الحركة المطلوبة، ويمكن استخدام برامج CAD في هذا وقد يتوقف دورها على إنتاج حركة صورية Animation فقط ومن ثم لا تنتج حسابات يمكن الاعتماد علىها في دراسة الحركة، أو استخدام برنامج مخصص لهذه الدراسة بالذات مثل MSC Adams أو SIMULINK SimMechanics.
يمكنك فهم دراسة السكون والحركة Statics and Dynamics من كورسيرا مجموعة رائعة وهي حسب ترتيب المستوى كالآتي:
https://www.coursera.org/learn/engineering-mechanics-statics
https://www.coursera.org/learn/engineering-mechanics-statics-2
https://www.coursera.org/learn/dynamics
https://www.coursera.org/learn/motion-and-kinetics
يمكنك تعلم أساسيات التصميم Mechanics of Materials من هذه المصادر:
http://ow.ly/MTKnW
http://ow.ly/MTKts
والمصدرالتالي عبارة عن أساسيات لبرنامج SolidWorks:
http://ow.ly/MTKzr
والمصدر التالي عبارة عن أساسيات لبرنامج CATIA:
http://ow.ly/MTNgw
وللعلم، كل من CATIA & SolidWorks تنتجهما نفس الشركة، لكن SolidWorks أشهر بين الطلاب لأن سعره أقل، وهو تقريبًا يحتوي على كل إمكانيات CATIA المشهور في الشركات أكثر، والذي يكون أفضل في حال بناء مشاريع ضخمة، يوجد برامج أخرى وبالطبع يوجد على يوتيوب شرح لها، والأفضل هو التعامل مع برنامج واحد وإتقانه تمامًا.
2. الهندسة الكهربية:
نظرية الدوائر الكهربية والغرض منها في الصورة الكبيرة للنظام الميكاتروني هو تغذية المحركات Actuators بالطاقة المطلوبة، وتعديل خرج الحساسات ليناسب التعامل مع نظام التحكم، ويكون الهدف غالبًا عمل تنقية لخرج الحساسات، من الترددات العليا التي تتداخل معها قبل عمل تكبير لها، لتتناسب مع دخل نظام التحكم.
يمكنك بناء معرفة بفهم واضح للمبادئ الأساسية لتحليل الدوائر والتعرف على العناصر الأساسية فيها، وتطبيقاتها في الأجهزة المحيطة بنا،عن طريق متابعة سلسلة الدوائر الكهربية الخطية من معهد ولاية جورجيا للتكنولوجيا على موقع كورسيرا:
https://www.coursera.org/course/circuits
يتبع هذه السلسلة في طريق إتقان هذه الجزئية سلسلة أخرى بعنوان مقدمة لعلم الإلكترونيات، يتناول دراسة بمستوى أعلى من سابقه لبعض ال
------------------
علم الميكاترونيات هو علم هندسي متعدد الفروع، يشمل مزيجًا من الهندسة الميكانيكية، الهندسة الكهربية، هندسة التحكم، والنمذجة والمحاكاة والبرمجة والذكاء الاصطناعي، ويعد علم الروبوتات من أهم تطبيقات علم الميكاترونيات في الوقت الحالي وعلى ما يبدو من دراسات السوق أنه من العلوم سريعة النمو بسبب ما ظهر له من تطبيقات شتي في حياتنا، بداية من تنظيف أركان المنزل ومساعدة الإنسان في القيام بالمهام المملة والخطرة، أو حتى أخذ مكان الإنسان في القيام بها، وحتى التطبيقات العسكرية واستكشاف الفضاء وصيانة وكالة الفضاء الدولية.
و نظرًا لأهمية هذا العلم سوف نذكر تعريفًا لكل مجال من مجالات علم الميكاترونيات وبعض المصادر المفتوحة على الإنترنت حتى نتمكن من تعلم هذا العلم الممتع والجديد نسبيًا:
1. الهندسة الميكانيكية:
علم الميكاترونيات يعتمد بشكل كبير على عدة أفرع من الهندسة الميكانيكة، مثل التصميم الميكانيكي، ونظرية الآلات، ودراسة الاتزان في حالتي السكون والحركة من Classical Mechanics وهو من فروع الفيزياء ولكن مهندسي الميكانيكا من أكثر التخصصات التي تتعامل مع هذا العلم، لذلك سوف نلحقه بها.
بالنسبة لهندسة التصميم الميكانيكي، يتم دراسة كيفية تأثير أنواع الأحمال المختلفة على المواد، وبناءً على ذلك يتم تحديد نوع المادة المناسبة للتطبيق المعين الذي نهتم به، بعد ذلك يتم عمل نموذج في برنامج رسم هندسي CAD Program لكل من هذه الأجزاء على حدة، ثم تجميعها بعد اختيار الأبعاد المناسبة والمواد المستخدمة في التصميم في رسم تجميعي Assembly Drawing، وبعد هذه الخطوة تأتي المحاكاة، حيث يتم تعريض التصميم للأحمال المتوقعة سواء كانت ثابتة أو متغيرة والتي تم التصميم على أساسها، ومقارنة الأحمال على الأجزاء بالأحمال التي تم حسابها في خطوة التصميم السابقة، والتأكد من أن التصميم آمن تمامًا، بعد ذلك يتم عمل رسومات التشغيل Working Drawing وهي التي تستخدم في تصنيع الأجزاء التي تم تصميها لتصبح موجودة في الواقع.
بالنسبة لنظرية الآلات، فإن المطلوب هو تخليق نوع معين من الحركة Motion Synthesis وقد تكون الحركة المطلوبة حركة خط أو نقطة على حسب التطبيق، ومن ثم يتم دراسة Position Analysis وتحليل السرعة والعجلة ثم القوى (ولاحظ هنا أن عند هذه النقطة، التي يتم فيها تحديد القوى ندخل في خطوة التصميم الميكانيكي السابقة، وهكذا هذا العلم متداخل)
دراسة الحركة Dynamics Analysis تأتي للتأكد من أن التصميم يعمل بشكل صحيح في بيئة المحاكاة، فلا تتداخل أجزاء التصميم الكلي الذي تم تجميعه، والتأكد من أنها تنتج الحركة المطلوبة، ويمكن استخدام برامج CAD في هذا وقد يتوقف دورها على إنتاج حركة صورية Animation فقط ومن ثم لا تنتج حسابات يمكن الاعتماد علىها في دراسة الحركة، أو استخدام برنامج مخصص لهذه الدراسة بالذات مثل MSC Adams أو SIMULINK SimMechanics.
يمكنك فهم دراسة السكون والحركة Statics and Dynamics من كورسيرا مجموعة رائعة وهي حسب ترتيب المستوى كالآتي:
https://www.coursera.org/learn/engineering-mechanics-statics
https://www.coursera.org/learn/engineering-mechanics-statics-2
https://www.coursera.org/learn/dynamics
https://www.coursera.org/learn/motion-and-kinetics
يمكنك تعلم أساسيات التصميم Mechanics of Materials من هذه المصادر:
http://ow.ly/MTKnW
http://ow.ly/MTKts
والمصدرالتالي عبارة عن أساسيات لبرنامج SolidWorks:
http://ow.ly/MTKzr
والمصدر التالي عبارة عن أساسيات لبرنامج CATIA:
http://ow.ly/MTNgw
وللعلم، كل من CATIA & SolidWorks تنتجهما نفس الشركة، لكن SolidWorks أشهر بين الطلاب لأن سعره أقل، وهو تقريبًا يحتوي على كل إمكانيات CATIA المشهور في الشركات أكثر، والذي يكون أفضل في حال بناء مشاريع ضخمة، يوجد برامج أخرى وبالطبع يوجد على يوتيوب شرح لها، والأفضل هو التعامل مع برنامج واحد وإتقانه تمامًا.
2. الهندسة الكهربية:
نظرية الدوائر الكهربية والغرض منها في الصورة الكبيرة للنظام الميكاتروني هو تغذية المحركات Actuators بالطاقة المطلوبة، وتعديل خرج الحساسات ليناسب التعامل مع نظام التحكم، ويكون الهدف غالبًا عمل تنقية لخرج الحساسات، من الترددات العليا التي تتداخل معها قبل عمل تكبير لها، لتتناسب مع دخل نظام التحكم.
يمكنك بناء معرفة بفهم واضح للمبادئ الأساسية لتحليل الدوائر والتعرف على العناصر الأساسية فيها، وتطبيقاتها في الأجهزة المحيطة بنا،عن طريق متابعة سلسلة الدوائر الكهربية الخطية من معهد ولاية جورجيا للتكنولوجيا على موقع كورسيرا:
https://www.coursera.org/course/circuits
يتبع هذه السلسلة في طريق إتقان هذه الجزئية سلسلة أخرى بعنوان مقدمة لعلم الإلكترونيات، يتناول دراسة بمستوى أعلى من سابقه لبعض ال
Coursera
Introduction to Engineering Mechanics
Offered by Georgia Institute of Technology. This course ... Enroll for free.
تعليقات عامة على المنظمات المفتاحية :
====================================
كما رأينا فإننا أصبحنا نستطيع الحصول على جهود منظمة ويمكننا أيضا الحصول على جهود معكوسة القطبية .
وهذا ما يستخدم بشكل واسع فى دوائر الديجيتال مثلما فى الكمبيوتر فأنت تحتاج لمصادر ثنائية القطبية لتغذية المخارج التسلسلية Serial Ports أو الدارات التى تستخدم مكبرات تشغيلية Opamps أو تلك التى تستخدم محولات رقمية-تماثلية D/A أو تماثلية-رقمية A/D .
أما المنظمات الرافعة فتستخدم فى الشاشات التى تحتاج لجهود عالية عندما تعمل.
وفى الدرات التى يكون دخلها مستمر منظم = 5 فولت فإننا عادة نستخدم عبارة محول مستمر-مستمر DC-to-DC Converter بدلا من عبارة المنظمات المفتاحية Switching Regulators .
فى الدارات التى تستخدم بطاريات نحتاج لأن نحصل على كفاءة عالية فى مدى واسع من التغير لجهد الدخل. على سبيل المثال البطارية 9 فولت القلوية alkaline تبدأ حياتها ب9.5 فولت ثم تنخفض هذه القيمة حتى 6 فولت فى نهاية حياتها .
ويمكن أن نستخدم هذه البطارية بكفاءة فى الدارات التى تحتاج تغذية 5 فولت بمساعدة منظم خافض للجهد.
أحيانا ترى عبارات مثل PWM Switch Mode regulator أو Current-mode regulator
وهما عبارتين يوصفات طريقة التحكم فى المفتاح (الترانزستور) الذى يقوم بعملية التقطيع عن طريق إشارة التغذية العكسية (إشارة الخطأ).
وكلمة PWM تعنى تعديل بعرض النبضة Pulse-width Modulation حيث يتم التحكم فى تردد التقطيع بتغيير عرض النبضة
أما Current-mode regulator فتعنى أن التحكم فى تيار الملف يتم عن طريق نبضات متغيرة العرض موضوعة على المفتاح (الترانزستور).
ضع فى ذهنك أنه عندما تتعامل مع مصادر تغذية مفتاحيةفإن هناك بعض الضوضاء الناتجة عن عملية التقطيع وتكون على الصور :
1- موجات صغيرة Ripple عند الخرج بتردد التقطيع وسعتها من 10 مللى فولت إلى 100 مللى فولت (من القمة للقمة)
====================================
كما رأينا فإننا أصبحنا نستطيع الحصول على جهود منظمة ويمكننا أيضا الحصول على جهود معكوسة القطبية .
وهذا ما يستخدم بشكل واسع فى دوائر الديجيتال مثلما فى الكمبيوتر فأنت تحتاج لمصادر ثنائية القطبية لتغذية المخارج التسلسلية Serial Ports أو الدارات التى تستخدم مكبرات تشغيلية Opamps أو تلك التى تستخدم محولات رقمية-تماثلية D/A أو تماثلية-رقمية A/D .
أما المنظمات الرافعة فتستخدم فى الشاشات التى تحتاج لجهود عالية عندما تعمل.
وفى الدرات التى يكون دخلها مستمر منظم = 5 فولت فإننا عادة نستخدم عبارة محول مستمر-مستمر DC-to-DC Converter بدلا من عبارة المنظمات المفتاحية Switching Regulators .
فى الدارات التى تستخدم بطاريات نحتاج لأن نحصل على كفاءة عالية فى مدى واسع من التغير لجهد الدخل. على سبيل المثال البطارية 9 فولت القلوية alkaline تبدأ حياتها ب9.5 فولت ثم تنخفض هذه القيمة حتى 6 فولت فى نهاية حياتها .
ويمكن أن نستخدم هذه البطارية بكفاءة فى الدارات التى تحتاج تغذية 5 فولت بمساعدة منظم خافض للجهد.
أحيانا ترى عبارات مثل PWM Switch Mode regulator أو Current-mode regulator
وهما عبارتين يوصفات طريقة التحكم فى المفتاح (الترانزستور) الذى يقوم بعملية التقطيع عن طريق إشارة التغذية العكسية (إشارة الخطأ).
وكلمة PWM تعنى تعديل بعرض النبضة Pulse-width Modulation حيث يتم التحكم فى تردد التقطيع بتغيير عرض النبضة
أما Current-mode regulator فتعنى أن التحكم فى تيار الملف يتم عن طريق نبضات متغيرة العرض موضوعة على المفتاح (الترانزستور).
ضع فى ذهنك أنه عندما تتعامل مع مصادر تغذية مفتاحيةفإن هناك بعض الضوضاء الناتجة عن عملية التقطيع وتكون على الصور :
1- موجات صغيرة Ripple عند الخرج بتردد التقطيع وسعتها من 10 مللى فولت إلى 100 مللى فولت (من القمة للقمة)
يوجد ملف في دوائر التغذية المفتاحية مشهور وحبيت ان الناس تعرفو وهو chock coil او الملف الخانق اذا ماهو************
يوجد الملف الخانق عادة في دوائر الباور سبلاي ويستخدم لتقليل التيار عند لحظة تشغيل الجهاز حتى لايتسبب ذلك في تلف الفيوز او مقومات التيار.
فمن المعروف ان المكثف في دوائر التيار المستمر عندما يكون فارغ فأنه يعمل عمل مفتاح مغلق ويستهلك تيار كبير جدا عند لحظة الشحن فأن هذا التيار يتسبب في تلف مقوملت التوحيد او الفيوز او المكثف نفسه لهذا السبب يستخدم الملف الخانق الذي يقوم بالحد من تدفق التيار عند لحظة التشغيل, فمن المعروف ان الملف يعمل عكس عمل المكثف اي انه عند لحظة توصيل الملف بالتيار فأنه يبدي ممناعة كبيرة جدا ولايمر فيه تيار ثم بعد ذلك يبدأ التيار بالتزايد تدريجيا الى ان يصل الى اقصى مقدار وفي هذه الاثناء تكون المكثفة قد شحنت وتم تخفيف التيار المار فيها بدون حدوث اي اجهاد على قطع الجهاز او تعريضها للتلف.
@electro09210
يوجد الملف الخانق عادة في دوائر الباور سبلاي ويستخدم لتقليل التيار عند لحظة تشغيل الجهاز حتى لايتسبب ذلك في تلف الفيوز او مقومات التيار.
فمن المعروف ان المكثف في دوائر التيار المستمر عندما يكون فارغ فأنه يعمل عمل مفتاح مغلق ويستهلك تيار كبير جدا عند لحظة الشحن فأن هذا التيار يتسبب في تلف مقوملت التوحيد او الفيوز او المكثف نفسه لهذا السبب يستخدم الملف الخانق الذي يقوم بالحد من تدفق التيار عند لحظة التشغيل, فمن المعروف ان الملف يعمل عكس عمل المكثف اي انه عند لحظة توصيل الملف بالتيار فأنه يبدي ممناعة كبيرة جدا ولايمر فيه تيار ثم بعد ذلك يبدأ التيار بالتزايد تدريجيا الى ان يصل الى اقصى مقدار وفي هذه الاثناء تكون المكثفة قد شحنت وتم تخفيف التيار المار فيها بدون حدوث اي اجهاد على قطع الجهاز او تعريضها للتلف.
@electro09210
وايضا من المهم معرفة TL431..
الوحدات المرجعية :TL431
هذه الوحدات مبنية على فكرة عبقرية نشرها الباحث ديفيد هيلبيبر David Hilbiber عام 1964 حيث أثبت أن لو لدينا وصلتين سيليكون متماثلتين "دايودين مثلا" و يمر فى كل منهما تيار مختلف، فرغم أن قيمتى التيارين ستتغير بالحرارة و سيتغير الفولت إلا أن التغير فى الفرق بينهما لو اختير بدقة سيلاشى كل منهما الآخر، وعليه فإن الدائرة المبينه بالرسم ستعطى جهدا ثابتا قرابة 1.25 فولت لا يتأثر بالفولت او الحرارة وهما من المشاكل الرئيسية فى الزينر.
الوصلتين هنا هما القاعدة/باعث BE للترانزيتورين T1,T2 و المقاومات تحدد الفرق بين تياراتهما لذا فالفرق بينهما نتيجة الطرح بمكبر العمليات سيعطى المرجع الثابت.
@electro09210
الوحدات المرجعية :TL431
هذه الوحدات مبنية على فكرة عبقرية نشرها الباحث ديفيد هيلبيبر David Hilbiber عام 1964 حيث أثبت أن لو لدينا وصلتين سيليكون متماثلتين "دايودين مثلا" و يمر فى كل منهما تيار مختلف، فرغم أن قيمتى التيارين ستتغير بالحرارة و سيتغير الفولت إلا أن التغير فى الفرق بينهما لو اختير بدقة سيلاشى كل منهما الآخر، وعليه فإن الدائرة المبينه بالرسم ستعطى جهدا ثابتا قرابة 1.25 فولت لا يتأثر بالفولت او الحرارة وهما من المشاكل الرئيسية فى الزينر.
الوصلتين هنا هما القاعدة/باعث BE للترانزيتورين T1,T2 و المقاومات تحدد الفرق بين تياراتهما لذا فالفرق بينهما نتيجة الطرح بمكبر العمليات سيعطى المرجع الثابت.
@electro09210
هذه النظرية استخدمت لبناء متكاملة المرجع الثابت و التى لايخلو منها وحدة تغذية حاسب أو مصدر تغذية جيد.
تتكون هذه المتكاملة كما بالصورة اليسرى من مولد الجهد المرجعى السابق شرحه مع مكبر عمليات لتوفير التيار اللازم لتشغيل ترانزيستور الخرج الذى يسمح بتيار حتى 100 مللى أمبير وللمتكامله ثلاث أطراف:
1- ألمرجع Reference وهو مدخل لتغير قيمة الجهد على طرف الكاثود. لو وصل بالكاثود، سيكون الخرج هو الجهد المرجعى 2.44 إلى 2.55 فولت.
2- الكاثود حيث يكون جهد الخرج.
3- الأنود ويوصل عادة بالأرض أو السالب
سيقول البعض حسنا هناك 0.11 فولت بين الصغرى و العظمى، أجل و لكنها أولا توازى 4.5% بدلا من 10 % أو أكثر للزينر و ثانيا قيمة لا تتغير لكل وحدة بتغير التيار و الحرارة على خلاف الزينر.

الدائرة اليسرى تبين التوصيل للجهد المرجعى و اليمنى تيبن كيف يمكنك زيادة الخرج وليس الجهد المرجعى، فمازال الجهد المرجعى ثابتا بين الطرف 1 المسمى reference و الأنود كما بالصورة.
الداتا شيت به عديد من التطبيقات الأخرى لهذه المتكاملة كمرجع متغير و مصدر تيار ثابت حتى أنها تستخدم كمكبر صوت ذو قدرة صغيرة.
1- ألمرجع Reference وهو مدخل لتغير قيمة الجهد على طرف الكاثود. لو وصل بالكاثود، سيكون الخرج هو الجهد المرجعى 2.44 إلى 2.55 فولت.
2- الكاثود حيث يكون جهد الخرج.
3- الأنود ويوصل عادة بالأرض أو السالب
سيقول البعض حسنا هناك 0.11 فولت بين الصغرى و العظمى، أجل و لكنها أولا توازى 4.5% بدلا من 10 % أو أكثر للزينر و ثانيا قيمة لا تتغير لكل وحدة بتغير التيار و الحرارة على خلاف الزينر.

الدائرة اليسرى تبين التوصيل للجهد المرجعى و اليمنى تيبن كيف يمكنك زيادة الخرج وليس الجهد المرجعى، فمازال الجهد المرجعى ثابتا بين الطرف 1 المسمى reference و الأنود كما بالصورة.
الداتا شيت به عديد من التطبيقات الأخرى لهذه المتكاملة كمرجع متغير و مصدر تيار ثابت حتى أنها تستخدم كمكبر صوت ذو قدرة صغيرة.
وقد تحدثنا في دوائر التغذية عن المنظمات المفتاحية وشرحنا المنظم buck converter (تصفح اعلى القناة ) . واليوم سوف نتحدث عن boost converter
@electro09210
@electro09210