الثنائي: التعريف، الرمز، آلية العمل، الخصائص، الأنواع والتطبيقات

مرحباً يا شباب! أتمنى أن تكونوا بخير. اليوم، سنلقي نظرة على مكون إلكتروني يُدعى الدايود. سنناقش بالتفصيل آلية عمل الدايود، ورمزه، وتطبيقاته، وخصائصه.

تعريف الموحد شبه الموصل الدايود

 ما هو الموحد Diode

(أسرار ومعلومات عن عائلة الدايود Diode)

بدايةً الدايود Diode هو عنصر الكتروني . مهم للإستخدام في العديد من التطبيقات والدوائر المختلفة ، حيث يتم تصنيع الدايود بأحجام مختلفة ، مما يتناسب مع شدة التيار وقيمة الجهد في الدوائر الإلكترونية ، ويحتوي الدايود على طرفين وهما الموجب (Anode) والسالب (Kathode) 

من أهم وحدات قياس الطاقة و الكهرباء

اهم وحدات قياس الكهرباء 

من أهم وحدات قياس الطاقة و الكهرباء.

1-الأمبير هو وحدة لقياس (شدة التيار الكهربي) وهو كمية تدفق الكهرباء  والرمز العلمي له A .

والأمبير الواحد يسار 6 مليارات من الإلكترونيات المتدفقة في كل ثانية.

2- الفولت هو وحدة قياس قوة الكهرباء الضاغطة (فرق الجهد بين نقطتين) والرمز العلمي له V .

- جهد بطارية المصباح تساوي 1.5 فولت.

- جهد بطارية السيارة تساوي 12 فولت.

-فرق الجهد الكهربي في بعض البلدان 110 فولت وبعضها 240 فولت.

3- الأوم هو وحدة قياس مقاومة التيار الكهربائي ورمزها (Ω).

4- الوات هو وحدة قياس القدرة الكهربائية (القدره الفعالة) ورمزها W.

- الوات الواحد يساوي جولا من الطاقة في الثانية الواحدة.

5- الفار هو وحده قياس للقدرة الغير فعالة أوReactive power وهي المسؤولة عن توليد المجالات المغناطيسية اللازمة للمحركات والمولدات والمحولات ورمزها VAR.

6- القدرة الظاهرية هي وحدة لقياس القدرة وهي مجموع القدرة الفعالة والقدرة الغير فعالة ووحدتها VA.

 ما الفرق بين الكونتاكتور و الريلي ؟

كلاهما يمثل مفتاح أوتوماتيكي

يتشابهان في خصائص ويختلفان عن بعضهما في

 الفرق بين مكثفات التيار المتناوب AC ومكيفات التيار المستمرDc 

 المكثف عبارة عن جهاز إلكتروني يتم صناعته باستخدام لوحين من مادة موصلة للكهرباء مفصولة بمادة غير موصلة أو عازل . يتم استخدامه في التطبيقات والدوائر الكهربائية باستخدام AC ( التيار المتردد ) أو DC التيار المباشر ) لتحقيق نتائج معينة بناء على قدرة المكثف على تخزير التيار وتفريغه .

 المقاومة الضوئية : 

 هى مقاومة تتغير قيمة مقاومتها تبعا لشدة الضوء المسلط عليها , 

فعندما توضع هذه المقاومة فى الظلام فإن مقاومتها تكون كبيرة جدا تصل الى عدة ميجات من الأوم وهذه قيمة كبيرة جدا . 

 

شرح طريقة عمل الترانزستور كمفتاح

يُعد استخدام الترانزستور كمفتاح مهارة عملية ومفيدة. من خلال تركيب الترانزستورات في دوائر بسيطة للغاية، يمكنك بسهولة التحكم في أشياء مثل محركات التيار المستمر، والمصابيح، وغيرها الكثير.

 

ترانزستورات MOSFET كمفتاح

تتكون ترانزستورات MOSFET من ثلاثة أرجل: المصدر (S)، والبوابة (G)، والمصرف (D).

أحد الفروق الرئيسية بين ترانزستورات MOSFET وBJT هو أن ترانزستورات BJT تُتحكم بالتيار المار عبر القاعدة، بينما تُتحكم ترانزستورات MOSFET بالجهد عند البوابة.

TA 8403 = AN5521 = UPC1488 = AN5539 = LA7845 = LA8433 = X0238CE = UPC1378

بدائل الفرتيكل المجربة 

 TV vertical deflection output

TA 8403 = AN5521 = UPC1488 =

AN5539 = LA7845 = LA8433 =

X0238CE = UPC1378

TA 8403 = AN5521 = UPC1488 =

AN5539 = LA7845 = LA8433 =

X0238CE = UPC1378

مبرمجة المتحكمات  الدقيقة Microcontroller

 تعريف البرمجة التسلسلي بالدائرة ICSP

"البرمجة بالنظام" In-System Programming (ISP) هى تقنية (إسلوب) حيث يتم فيها برمجة الجهاز القابل للبرمجة بعد وضع الجهاز فى لوحة الدائرة .

"البرمجة التسلسلية بالدائرة" ICSPهى تقنية "برمجة بالنظام" ISP محسنة يتم تنفيذها على المتحكمات الدقيقة  . 

الشكل يوضح تثبيت الخامات على المبرمجة 

       

                            الدائرة التنفيذية للمبرمجة 

الدائرة العملية للمبرمجة 

استخدام طرفان فقط لدخول وخروج البيانات تسلسليا يجعل من السهل استخدام البرمجة بالدائرة كما أن التدخل فى العمل العادى للميكروكونترولر يكون أقل .

على عكس معظم المتحكمات الدقيقة , معظم المتحكمات PIC توفر واجهة بسيطة للبرمجة التسلسلية باستخدام طرفى دخل/ خرج فقط ( بالإضافة إلى طرف القدرة وطرف الأرضى وطرف جهد البرمجة VPP ). تتبع إرشادات بسيطة جدا , يمكن الاستفادة الكاملة من هذه الأطراف كأطراف دخل/خرج أثناء التشغيل العادى وكأطراف برمجة خلال البرمجة التسلسلسة بالدائرة .

 

كيف تعمل البرمجة التسلسلية بالدائرة ICSP 

الآن هيا إلى ICSP . ما هى الخطوات التى تتخذ لتنفيذ ICSP فى التطبيق الخاص بك يوجد ثلاثة عناصر رئيسية لنظام ICSP 

وهى : دائرة التطبيق وجهاز البرمجة وبيئة البرمجة .

دائرة التطبيق  Application Circuit يجب أن تكون مصممة لتسمح لجميع إشارات البرمجة بأن تصل مباشرة إلى الميكروكونترولر . الشكل التالى يبين نموذج لدائرة كنقطة إنطلاق عند التصميم باستخدام ICSP . 

يجب على التطبيق تحقيق النقاط التالية :

1- عزل الطرفMCLR/VPP عن بقية الدائرة .

2- عزل الأطراف RB6 , RB7 عن بقية الدائرة .

3- وضع مكثف على كل من الأطراف VDD, MCLR/VPP, RB6, RB7 .

4- الحد الأدنى والحد الأقصى لجهد التشغيل VDD .

5- مذبذب الميكروكونترولر .

6- واجة ربط لجهاز البرمجة .

الطرف MCLR/VPP عادة يتصل بدائرة مقاومة ومكثف RC . يتم ربط مقاومة الرفع بالجهد VDD وربط المكثف بالأرضى . هذه الدائرة يمكن أن تؤثر على عمل ICSP تبعا لقيمة المكثف . لذلك يوصى بأن تستخدم الدائرة المبينة بالشكل عند توصيل دائرة RC بالطرف MCLR/VPP . الدايود يجب أن يكون من نوع "شوتكى" Schottky . ثمة مسألة أخرى مع الطرف MCLR/VPP وهى أنه أثناء برمجة الميكروكونترولر يتم دفع جهد هذا الطرف إلى حوالى 13V وأيضا إلى جهد الأرضى . لذلك لابد من عزل دائرة التطبيق عن هذا الجهد عن طريق جهاز البرمجة .

 

تخصص الأطراف RB6 و RB7 بواسطة الميكروكونترولر من أجل البرمجة التسلسلية . الطرف RB6 هو خط الساعة clock والطرف RB7 هو خط البيانات data . يتم قيادة الطرف RB6 بواسطة جهاز البرمجة . الطرف RB7 ثنائى الاتجاه حيث يقاد بواسطة جهاز البرمجة أثناء البرمجة ويقاد بمعرفة الميكروكونترولر عن التحقق من صحة البرمجة verifying. يجب عزل هذه الأطراف عن بقية دائرة التطبيق حتى لا تؤثر على الإشارات أثناء البرمجة . يجب الأخذ بعين الاعتبار معاوقة الخرج لجهاز البرمجة عند عزل الأطراف RB6 و RB7 عن بقية الدائرة .

الغرض و أهمية ICSP

إعطاء بعض المعلومات الأساسية عن برمجة الميكروكونترولر PIC وهو في الدائرة (دون نزعه) واقتراحات للحصول على أفضل النتائج عند التنفيذ .

معظم المعلومات التي سوف نذكرها هنا يمكن تطبيقها بغض النظر عن جهاز البرمجة المستخدم .

 

مقدمة عن برمجة ICSP 

يقصد بالبرمجة هنا : فقط تخزين ( تحميل ) البرنامج في الميكروكونترولر وليس توليد أو كتابة البرنامج.

 

تبدأ العملية بالملف بصيغة السداسي عشر HEX والذي يحدد بالضبط طريقة وضع خانات ذاكرة البرنامج الثابتة (الفلاش) . عملية البرمجة تعنى نسخ هذه المعلومات من الملف HEX للميكروكونترولر PIC .

لا توجد وسيلة لتوصيل الميكروكونترولر PIC بالكومبيوتر الشخصي . نحتاج إلى قطعة منفصلة من العتاد Hardware تسمى "جهاز البرمجة" programmer يتم توصيلها إلى منفذ من منافذ الكومبيوتر من جهة ومن الجهة الأخرى تتصل بالميكروكونترولر PIC .يتوفر العديد من أجهزة البرمجة الخاصة بالميكروكونترولر PIC . معظم هذه الأجهزة يستخدم منفذ التوازي أو منفذ التوالي (COM port) أو منفذ USB .

في جهة الميكروكونترولر PIC يوجد احتمالين للتوصيل : التوصيل عن طريق التركيب في سوكيت أو التوصيل باستخدام البرمجة بالدائرة . والنوع الأخير هو هدفنا .

 

نظرة عامة على البرمجة التسلسلية في الدائرة ICSP 

يتم برمجة الميكروكونترولر PIC باستخدام 5 إشارات . يتم نقل البيانات باستخدام اثنين بطريقة النقل المتزامن المتتالي مع التحكم دائما عن طريق وحدة البرمجة .

إشارات البرمجة ICSP هي 

GND

وهى جهد التغذية السالب للميكروكونترولر وجهد الصفر المرجعي لباقي الإشارات .جهود باقي الإشارات تقاس بالنسبة للأرضي .

Vdd 

وهو جهد التغذية الموجب للميكروكونترولر PIC .

Vpp 

هو جهد نظام البرمجة . يجب أن يوصل إلى طرف MCLR أو طرف Vpp للمنفذ الاختياري في بعض الميكروكونترولر ذات عدد الأطراف الكثيرة .

لوضع الميكروكونترولر في نظام البرمجة يجب أن يكون هذا الجهد في حدود محددة .

في الميكروكونترولر التي تعمل على الجهد 5V يكون هذا الجهد دائما أعلى من الجهد الموجب Vdd ويمكن أن يصل إلى 13.5V .

PGC

خط الساعة CLOCK لربط البيانات التسلسلية . هذا الخط يتأرجح بين GND و Vdd ودائما يتم تشغيله بالمبرمج . يتم نقل البيانات عند الحافة الهابطة .

PGD

 

خط البيانات DATA المتسلسلة 

خط الربط هذا ثنائي الاتجاه , لذلك فإن هذا الخط يمكن تشغيله أما بواسطة المبرمج أو بواسطة الميكروكونترولر حسب العمل الحالي .في الحالتين يتأرجح هذا الخط من GND إلى Vdd .يتم نقل البيانات عند الحافة الهابطة للساعة PGC .

 

مبرمجة المتحكمات  الدقيقة Microcontroller

جهاز برمجة ICSP :

 

 

 تدريب  نظرى وعملى لفكرة عمل ترانزستور الموسيفت

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ، 

أهلا ومرحبا بكم  فى برنامج فنى الألات الكهربية ،

مخطط الدائرة 

فى هذا الدرس تدريب عملى لفهم عمل ترانزستور الموسيفت ، سنوضح استخدام الموسيفت في التحكم الحراري، 

استخدام أجهزة القياس الرقمية لقياس الجهد والتيار والمقاومة

تجارب عملية 

 استخدام أجهزة القياس الرقمية لقياس الجهد والتيار والمقاومة 

الهدف من التجربة:

 التدريب على استخدام أجهزة القياس الرقمية لقراءة كل من الجهد والتيار والمقاومة وكيفية اختيار المدى المناسب للقراءة بحيث يحافظ الطالب على الجهاز مع اخذ القراءات بدقة عالية.بالإضافة إلى معرفته الجيدة للدوائر الالكترونية وفهم طرق عملها.

الأجهزة والأدوات الازمة لإجراء التجربة

- مصدر قدرة مستمر متغير الجهد (V200-0)

- مصدر قدرة متردد متغير الجهد  (V220-0)

- مقاومات بقيم مختلفة

- جهاز واحد متعدد الأغراض رقمى افوميتر( Digital Multimeter )

- لوحة توصيلات واسلاك توصيل 

 الدائرة المستخدمة كما بالشكل رقم (1)

شكل(1) توصيلات التجربة 

خطوات العمل                                                                                         

أولا قياس قيم المقاومات 

1- جمع مكونات الدائرة كما هو مبين بالشكل (1) مع اختيار قيم مقاومات (100 أوم)  و (330 أوم)  و (560أوم).

2- إبدا بضبط الأفوميتر على وضع الأوم لقياس المقاومات ثم ضع أطراف التوصيل فى المكان المناسب لقياس المقاومة كما بالشكل (2).

شكل (2) طريقة ضبط جهاز الأفوميتر على وضع الأوم

3- قم بقياس المقاومات الموجودة فى الدائرة (R1 و R2 و R3) كلا على حدة ثم دون قيم المقاومات فى الجدول 
وقارن بين القيم المقاسة والقيم المحسوبة طبقا لكود الألوان 
4- قم قياس القيمة الكلية بين النقطتين (AوE) قبل توصيل المفتاح S وسجل قراءاتك في الجدول رقم (1).

جدول رقم (1)

ثانيا قياس الجهد :

1-اضبط مفتاح جهد المصدر على (V10)  تيار مستمر ثم قم بغلق المفتاح (S)

2-اضبط الأفوميتر على وضع الفولت لقياس الجهد المستمر ثم ضع أطراف التوصيل للجهاز فى المكان المناسب لقياس الجهد كما بالشكل رقم(23)

شكل رقم (3) يوضح قياس الجهد المستمر 

3- قم بقياس الجهد للمصدر بين النقطتين (A وE ) وكذلك على المقاومات بين النقطتين

 (B و C) للمقاومة R1 . وبين النقطتين (C و D ) للمقاومة (R2 ). ثم بين النقطتين 

(D وE ) للمقاومة (R3 ) وسجل قياساتك فى الجدول ( رقم 2)

4-احسب قيم الجهد على كل مقاومة من قانون توزيع الجهد أو مجزىء الجهد 

.

5- سجل القيم المحسوبة فى الجدول وقارن بين القيم المقاسة والمحسوبة 

جدول رقم (2)

ثالثا: قياس التيارات الصغيرة :

1- اضبط الأفوميترعلى وضع التيارالمستمر (مللى أمبير) كما هو موضح بالشكل رقم (4)

شكل رقم (4) اضبط الأفوميتر على وضع التيارالمستمر 

2- يتم تركيب أطراف التوصيل (مجسات ) فى المكان الصحيح لقراءة التيار مللى (أمبير) بدلا من الجهد أو المقاومة (راجع معلمك قبل توصيل المصدر)

3- افصل الدائرة من المفتاح (S( وادخل طرفى اسلاك التوصيل بين طرفى (BوA) فى الشكل (24) لقياس التيار .

4- اغلق المفتاح (S) وسجل قراءة الأميتر (القيمة المقاسة) فى الجدول رقم(3)

5- احسب التيار عن طريق قانون أوم:

6- سجل القيمة المحسوبة للتيار فى الجدول رقم (3) وقارن بين القيمة المحسوبة والقيمة المقاسة.

7- غير من قيمة جهد المصدر وكرر الخطوات ثانيا وثالثا .

جدول رقم (3)

رابعا : قياس التيارات الكبيرة 

1- اضبط الافوميتر على وضع التيار المستمر (أمبير)

2- غير من أماكن تركيب أطراف التوصيل لقراءة التيار (أمبير) بدلاً من (مللي أمبير) 

راجع معلمك قبل توصيل المصدر

3- أدخل طرفي أسلاك التوصيل بين النقطتين A,B لقياس التيار

4- افصل الدائرة من المفتاح S وافصل المقاومات من الدائرة وصل مكانها الحمل المادي وليكن مجموعة لمبات موصلة توازياً كما في الشكل (25)

5- أغلق المفتاح S وسجل قراءة الأميتر في الجدول (4)

6- غير من قيمة جهد المصدر حتى تصل إلى 200V مستمر وسجل قراءة الأميتر في الجدول 

جدول رقم (4)

شكل (25) دائرة لقياس تيار كبير

تجربة (2)

قياس الجهد المستمر باستخدام راسم الذبذبات (الاسيلسكوب)

أهداف التجربة :

استخدام جهاز راسم الذبذبات لقياس الجهد المستمر والتيار المستمر 

الأجهزة والأدوات الازمة لإجراء التجربة

مصدرقدرة مستمر متغير الجهد

جهاز راسم الذبذبات

جهاز فولتميتر لقياس الجهد المستمر

جهاز الأمبتر لقياس التيار المستمر

مقاومات R1= واحد اوم وR2= واحد كيلو أوم جميع المقاومات بقدرة واحد وات أو اكثر

لوحة توصيلات وأسلاك توصيل

الدائرة المستخدمة لقياس الجهد المستمر كما فى الشكل 6

الدائرة المستخدمة لقياس الجهد المستمر بالأوسيلسكوب

خطوات العمل لقياس الجهد المستمر:

1- صل الدائرة كما فى الشكل رقم 16 مع ضبط مصدر القدرة على جهد البداية صفر.

2- تأكد من ضبط الفولتميتر على وضع الجهد المستمر وعلى التدرج المناسب لزيادة دقة القراءة

3- اضبط الصفر للقناة المستخدمة فى الاسيليسكوب بضغط مفتاح GND مع قصر طرفى القناة واستخدام مفتاح تحريك الراسى POSI -Y

                                          تجربة (3)

قياس تردد الجهد او التيارالمتردد باستخدام جهاز راسم الذبذبات (الاسيلسكوب)

أهداف التجربة:

استخدام راسم الذبذبات لقياس التردد والزمن الدورى

الأجهزة والأدوات الازمة لإجراء التجربة 

مصدر قدرة أحادى الوجه متغير الجهد

جهتز راسم ذبذبات 

جهاز فولتميتر

جهاز اميتر

ملف ( 1000wdg) بقلب حديدى ومقاومة (R=1 OHM-1w)

لوحة توصيلات وأسلاك توصيل

الدائرة المستخدمة لقياس تردد الجهد أو التيار كما فى شكل 28

شكل 28 الدائرة المستخدم لقياس تردد الجهد أو التيار المتردد

خطوات التجربة :

1

 استخدام أجهزة القياس الرقمية لقياس الجهد والتيار والمقاومة 

المقاومة الحرارية (PTC- NTC (Thermistor

 المقاومة الحرارية  (PTC- NTC   (Thermistor 

وظيفة الثيرميستور NTC 

عند تشغيل أي جهاز بتوصيله بالكهرباء، يندفع مقدار كبير من التيار الكهربي إلى الجهاز لمدة بسيطة (أجزاء من الثانية) تم يصل بعد ذلك وبسرعة إلى قيمة الثبات أو الاستقرار steady state. هذا الاندفاع للتيار في بداية التشغيل يُطلق عليه بالإنجليزية Inrush current. أي جهاز في العالم يعمل على الكهرباء 
تيار الاندفاع هذا يؤذي بعض العناصر الإلكترونية الموجودة داخل الجهاز، خصوصا مع تكرار نشوءه مع كل مرة يتم فيها تشغيل الجهاز.

الآن باستخدام الثيرميستور NTC نستطيع التخلص أو على الأقل تقليل الضرر بنسبة كبيرة لان الثيرميستور NTC يقوم بمنع تيار الاندفاع من المرور أو على الأقل يقوم بخفض قيمته إلى درجة تتحملها العناصر الإلكترونية.

 الفرق بين المقاومة الحرارية NTC و PTC

 المقاومة الحرارية الموجبة  PTC

وهى اختصار لـ " Positive thermal resistance " و تعني المقاومة الحرارية الإيجابية.

 المقاومة مثلا فى الوضع الطبيعى تكون المقاومه 10 أوم وعند تعرضها لدرجة حرارة تزيد مقاومته الى 100 اوم وتبدا بالانخفاض تدريجيا لحين تصل الى معدلها الطبيعى 10 اوم 

بمعني ان المقاومة كلما ارتفعت درجة الحرارة ارتفعت قيمة المقاومة وهى تحمى  الدائرة من ارتفاع التيار .وعند سخونة المقاومة يتوقف التيار المار الى الدائرة .

المقاومة الحرارية السالبة NTC 

وهى اختصار لـ " Negative thermal resistance " و تعني المقاومة الحرارية السلبية..

يوجد منها نوعين 

نوع يستخدم لحماية الدائرة 

عند تعرضها المقاومة  للحرارة فإن المقاومة الداخلية تقل  مثلا فى الحالة الطبيعية 10 اوم وعند تعرضة للحرارة تكون 6 اوم على حسب درجة الحرارة وتبدا بالزيادة تدريجا لحين وصلها الى معدلها الطبيعى 10 اوم 

ووظيفتها فى الدائرة هو خفض التيار المارفى الدائرة  لشحن المكثف الرئيسى فى دائرة الباور فى بداية التشغيل وتوضع فى مدخل الباور مباشرة قبل دائرة التوحيد أو بعدها 

وكلما ارتفعت درجة الحرارة انخفضت قيمة المقاومة وهى حماية من تيار شحن المكثف الرئيسى فى دائرة الباور

نوع يستخدم لتنظيم درجة الحرارة

للتحكم فى درجة حرارة الأجهزة التى تستخدم التسخين بالحرارة  مثل سخانات الماء الكهربائية والأفران الكهربائية و الأجهزة التى تعمل بالتسخين بالحرارة 

 

المقاومة الضوئية (LDR)

المقاومة الضوئية وإختصارها (LDR)

وهذا مايرمز له الإختصار (Light Dependent Resistor)

إختصارها يعني أن هذه المقاومة تعتمد علي الضوء كما هو واضح من إسمها فهي مقاومة تتحسس الضوء و تتغير قيمتها علي حسب شدة الضوء الساقط عليها.

فكلما ازداد الضوء المسلط عليها نقصت قيمة هذه المقاومة و كلما نقص الضوء ازدادت قيمتها و يعني ذلك ان قيمتها تتناسب عكسياً مع شدة الضوء..

ولهذه المقاومة الضوئية إستخدامات عديدة :

تستخدم في اجهزة الإنذار ضد السرقة.

تستخدم في اجهزة قياس شدة الضوء. تستخدم فى التحكم فى أعمدة الإنارة ليلا

تستخدم فى كشافات الإنارة التى تعمل بالشحن

تستخدم في التحكم التلقائي في تشغيل لمبات الشوارع التي تعمل اتوماتيكياً بعد الغروب أثناء الظلام.

المقاومة الضوئية (LDR)

المقاومة المعتمدة على الضوء (LDR)، أو المقاومة الضوئية، هي مقاومة متغيرة تعتمد على الضوء الساقط (على عكس موضع العمود في مقياس الجهد).

تقل المقاومة مع زيادة الضوء . في الظلام،

في الضوء الساطع جدًا، تكون المقاومة في حدود 100 ثانية من Omega.

المقاومة الضوئية (LDR)