صناعة حساس للاشياء عن بعد 'عين الروبوت' #- من الألف إلى الياء-#حصريا على منتدى القرية

زكرياء المغربي · 03:09 PM

صناعة حساس للاشياء عن بعد 'عين الروبوت' #- من الألف إلى الياء-#حصريا على منتدى القرية

السلام عليكم و رحمة الله تعالى و بركاته
اخواني أحب أن أضع بين يديكم الشق الثاني من الموضوع الخاص بمتحسسات العراقل...و الذي سنتطرق فيه الى بعض التفصيلات حتى يتسنى لكل مبتدأ -و هم الفئة المستهدفة- الفهم، فكما قلت سابقا،فانني اعيد صياغة المواضيع كما فهمتها كوني مبتدأ كي تكون اكثر قربا و يسرا في الاستيعاب.

نبدا بحول الله و قوة..بسم الله الرحمان الرحيم،الله اشرح لي صدري و يسر لي امري و حل العقدة من لساني يفقه قولي...
كما في العنوان اخوتي،فاننا سنقوم بعمل دائرة بسيطة تتحسس وجود شيئ أمامها عن بعد أي بدون تماس،فكما هو معلوم،فهناك طريقة مبسطة و اكثر سهولة تعتمد على تماس بين الروبوا مثلا و الشيء كهذا مثلا :

كما هو ظاهر،فان التحسس بوجود شيء ما الا بعد الاصتدام به من خلال هذا العنصر الذي ما هو الا شبيه بوش بوتن سلس التعامل معه يستعمل غالبا للاعلما بنهاية مسار شيء ما..و هذه صورته :

نحن اليوم لا نريد مثل هذه المتحسسات الشبه بدائية ان صح التعبير،و انما نريد بناء دارة تتحسس العراقل عن بعد،قادرة على ارسل اشارة قبل ملامسة المتحسس للشيء،انظر معي الى هذه الدبابة الرهيبة،لها أعين تتحسس بها ثم ترسل اشارة الى الارديونو المثبت على ظهرها وهو عقلها الذي تفكر به،دعك الآن من شكلها و عقلها حتى،و صب جل تركيزك على الأعينـ،فهي اليوم موضوعنا فتفضل :

أما الآن،أعود و أذكر،فاليوم نحن من سيقوم ببناء هاته الأعين،ليست ربما بنفس الطريقة أو نفس الاحترافية،لكننا كمبتدئين سيكون من الجيد أن نصنع على الاقل حساسا افضل من ذي المخالب هههه
سأريك الآن صورة لسيارة،وضع في مقدمتها بعض العناصر قد يقودنا الفضول للوصول الى شيء ما...

فلنبدأ من أقصى اليمين مع الدائرة الحمراء الأولى..يا ترى ما قد يكون ذاك ؟
توقف....اليس هذا بشبيهه ؟

حسنا،انه هو بمعدنه و ارجله،فما تراه يكون ؟
مهندسنا الغالي،هذا العنصر هو المسؤول عن استقبال الاشعة تحت الحمراء،و بالمناسبة،فالاشعة تحت الحمراء كما تعلم تستعمل مثلا في الريموت كنترول للتحكم،و هي لا ترى بالعين المجردة...
نعود لنبحث عن اسم عنصرنا،و لنفرض أنه GP1UE260RKVF، قيل عنه في الداتاشيت أن متوسط تردد استقباله هو 38 كيلو هرتز،و الترددات تكون بين 36 و 40 كيلو هرتز.. فكما تعلم سعادة المهندس الغالي،فان ارسال الاشعة تحت الحمراء او الآنفراريد يتم عبر نبضات بهذا الشكل مثلا :

أي انه هناك تردد ارسال يجب موافقته مع تردد الاستقبال...دعنا من هذا الآن و لنعد الى السيارة الفخمة لنرى بقية العناصر...
العنصر الثاني و ان لم يكن لنا به شغل اليوم،فلا بأس بالتعرف عليه..و كما السابق هذا أخوه من دمه و لحمه أليس كذلك :

نعم يا بشمهندس بالفعل،انها مقاومة ضوئية،تتغير قيمتها خطيا بتغير الضوء المسلط عليها،لذل تمت تغطيتها في السيارة،حيث أنها قد تصل في العتمة الى 2 ميجا أوم و في الضوء الشديد الى حتى 200 أوم
لنمر الى العنصر الثالث،و هو واضح و معروف و لا حاجة لشاهد من أهله على ما اظن لاثبات الهوية..نعم يا استاذ انه مرسل الآنفراريد...طيب
المرسل و المستقبل وضعا في تفس المنحى،ما المقصود بهذه العملية ؟
نعم بالفعل،اننا نريد انعكاس الاشعة ليتم استقبالها،وهذا مبدأ عمل الحساس الذي نريد بنائه،و العاكس كما هو واضح لن يكون سوى المعرقل الذي نريد تجاوزهـ،أضيف شيئا مهما،هو أنه للمستقبلات زاوية حساسية،فمثلا عندما اقوم بتركيب مستقبل زاوية حساسيته 60 درجة فهذا يعني أن كل انعكاس داخل في زاوية تحسس المستقبل سيتم استشعاره،ثم طول مدى التحسس كذلك.
الآن لنبدأ الصنع
1- نحتاج لنولد موجة مربعة بتردد 38khz مثلا،سنلجأ في ذلك إلى العنصر المهم في بناء هذه الدائرة و لا شك أنكم عرفتموه..بالفعل انه المؤثت NE555

الآن،كما نعلم فلهذا العنصر و لنقل وضعين..مرة عديم الاستقرار،أي أنه يقوم بانتاج الموجات المربعة،و مرة أحادي الاستقرار،أي ينتظرك حتى تقدحه من خلال الرجل رقم 2 ليبدأ بالعد مدة زمنية أنت من يحددها من خلال قيمة دارة RC،أي الوضعين أنت من يحدده من خلال دارة RC أي المقاومات و المكثفات التي ستربطها به،من الواضح أنه سنستعمل الوضعين في جهازنا،مرة للارسال و مرة لاتنظار القدح...
بالنسبة للارسال :
لابد أننا سنحتاج لنظام المؤقت عديم الاستقرار أي astable هكذا التركيب أولا :

أرجله كالتالي :
رقم 1 : الأرضي
رقم 2 : القدح
رقم 3 : الخرج
رقم 4 : التصفير،لأن بداخل المؤقت توجد فليب فلوب (حيث تم ربط خرج مقارنين بهذه الفليب فلوب..الصورة تحت ستساعدك على الفهم)
رقم 5 : جهد التحكم يستخدم لتعدي ثلثي جهد التغذية،لكن غالبا يوصل بالارضي او بمكثفة 0.01 مايكروفاراد ثم للأرضي
رقم 6 : العتبة
رقم 7 : التفريغ
رقم 8 : التغذية

حسنا،للضرورة سنتطرق قليلا لشرح هذا المؤقت و أطرافه
هذه صورة الأطراف التي سبق تسميتها :

ركز الآن في هذه الصورة :

لنبدأ على بركة الله :
قبل الخوض فيها أريد أن اعرض عليكم كيف يكون خرج الفليب فلوب من النوع R-S و هي المستعملة هنا،و كنبذة أولية فهي تدخل ضمن sequential logic، أي أن خرجها يعمد على حالة الدخل بالاضافة الى حالة الخرج السابقة،أنظر معي :

اذا كان دخل R و S منخفضا أي '0' منطقي، فان خرج الفليب فلوب سيبقى على حاله و لن يتغير،أي سيكون خرجها هو نفس حالة الخرج السابق،لذلك وجدتهم قد كتبوا état prècèdent أي 'الحالة السابقة' و في بعض الاحيان تجد مكتوب mémorisation أي 'حفظ' أي أنها تحافظ على الحالة السابقة..

زكرياء المغربي · 02:16 PM

و كما تعلم فإن Q هي الخرج أما Q التي فوقها شرطة فهي عكس Q،أي انه اذا كانت Q واحد فان Q التي وفوقها شرطة تساوي صفر و هكذا
لاحظ أنه في الخانتين الثانيتين،أن خرج Q هو نفس دخل S (وسيلة للحفظ لا أكثر)
ثم أنه في حال كان كلا الدخلين R و S مرتفع فان الخرج غير محدد في هذا النوع من الفليب فلوب و نكتب état indéfini أي حالة غير محددة...ربما 0 ربما 1 فانت لن تتوقع كيف ستتصرف...طيب لماذا ؟
هذا اخي سيأخذ بعض الوقت منا و سبعدنا قليلا عن الموضوع لكن لابأس بالاشارة، لاحظ هنا :

http://www-ipst.u-strasbg.fr/pat/aut...autom/t7-c.gif

يظهر من خلال الصورة أن الفليب فلوب بداخلها بوابتين منطقيتين من نوع NAND،أي عكس AND، و كما تعلم عزيزي فان AND تعني 'وَ'، أي أنها تشترط علينا أن يكون كلا دخليها مرتفعين الأول وَ الثاني..هنا نستخدم NAND اليك صورة خرجها :

الآن حسب التوصيل الذي تم داخل الفليب فلوب،فان البوابتين الاوليتين NAND احد دخليها هما R و S بينما الدخل الثاني هو خرج البوابة الأخرى، و لنرى الآن
إذا كان S بها صفر منطقي و R بها 1 منطقي،فان دخل البوابة العلوية هو 0 و السفلى 1، وحسب الجدول الخاص ببوابة NAND فإن أي خانة بها 0 يكون الخرج 1 أي أن خرج البوابة العليا هو 1، و بما أنه الدخل الثاني للبوابة السفلى فان دخلها أصبح 1 | 1 أي أن الخرج 0..لكن انتظر..ليست هكذا تتصرف الفليب فلوب كما قلنا سابقا...بالفعل فانا لم ارد ان اضع كل شيء مرة واحدة انظر هنا :

فانه في البداية تم قلب الدخل،جرب التحليل بنفس الطريقة و ستصل الى النتيجة الصحيحة باذن الله...
بعد ذلك جرب أن يكون كلا الدخلين مرتفع...ان وصلت الى نفس النتيجة التي ذكرت سابقا فهذا جيد،اذا لم تحصل عليها ساساعدك باذن الله
لنعد الآن بعد ان فهمنا عمل الفليب فلوب الى المؤقت و نرى عمله :
الق نظرة على الصورة اعلاه ثم عد مسرعل لنتابع الشرح.....
اهلا بعودتك،لنتابع :
في بداية الأمر يكون المكثف غير مشحون،أي أن الدخل (-) للمقارن يكون 0V مايعني أن الدخل الغير العاكس (+) أكبر من العاكس (-) لأنه تم توصيل الدخل الغير العاكس (+) ب 2/3 من منبع التغذية بفعل مجزء الجهد المكون من 3 مقاومات بقيمة 5 كيلو للواحدة...قلنا أن الدخل + أكبر من الدخل - مما يعني أن خرجه سيكون مرتفعا ما يتسبب في عمل set للفليب فلوب أي ان دخل S به 1 ، لنرى دخل R ، من خلال توصيلية المقارن الثاني فان المقارن خرجه 0 وهذا جيد ، إن Q التي فوقها شرطة سيكون خرجها منخفضا،حينها لا يتم تفريغ لأن الترانزستور لم يتم تطيبق اي تيار على قاعدته،تم قل النتيجة بفعل العاكس، لذلك يكون خرج المؤقت مرتفعا..
عندما يزيد جهد المكثف عن 1⁄3 من جهد التغذية،يصبح خرج المقارن السفلي الى الحالة المنخفظة و هذا كما سبق و رأينا لن يؤثر على الفليب فلوب لانها تصبح في وضع mémorisation و تحتفظ بحالتها السابقة...
عندما يزيد جهد المكثف عن 2⁄3 منبع التغذية، يتحول خرج المقارن العلوي إلى حالة مرتفعة ويقوم بتحرير reset للفليب فلوب أي أن دخل R اصبح 1 و S لا زالت 0 اذن خرج Q ذات الشرطة صار 1 وتبعا له خرج المؤقت إلى الحالة المنخفضة بفعل العاكس هنا يتحول ترانزستور التفريغ إلى التوصيل ويقوم بتأريض 7 بالأرضى ليتم تفريف المكثف خلال المقاومة R2، تبقى هذه الحالة حتى يهبط جهد المكثف إلى أقل من 1⁄3 من منبع التغذية ليعود خرج المقارن السفلي إلى الحالة المرتفعة ويقوم بعمل set للفليب فلوب ويتحول الخرج المكوس إلى الحالة المنخفضة وخرج المؤقت إلى الحالة المرتفعة،لهذا يتحول الترانزستور إلى حالة الاغلاق بما يسمح للمكثف بالشحن مرة أخرى من جديد و هذا هو نظام عديم الاستقرار
بهذه الطريقة سننجز مولد نبضات خاصتنا...
أما احادي الاستقرار سيكون بهذا الشكل :

سأترك لك أن تحللها بنفس الطريقة ثم اخبرني بما توصلت اليه....و كي نتابع جميعا فان هذا النظان يحول لنا ان نقدح الرجل 2 بنبضة مرتفعة لبدأ تفريغ المكثفة مدة زمينة تحسب بالعلاقة : 1.1xR1xC
أظن أن معالم دائرة التحسس صارت واضحة،فسنستعمل مؤقتين،سنوصل باعث الآنفراريد بطرف 3 (الخرج) للمقؤت الأول و سنحاول توصيل مستقبل الاشعة تحت الحمراء ir receiver module بالطرف رقم 2 (القدح) للمؤقت الثاني...
لكن كيف سنحصل على التردد المطلوب للارسال ؟
تقول القاعدة أن المدة التي سيكون فيها الخرج مرتفعا او ما برمز له بــ Th هي
Th= 0.693(R1+R2)C
و المدة التي يكون فيها منخفضا هي Tl
Tl= 0.693 R2C
ها نحن الآن قمنا بتحديد الدور T لارسال..لكن يظهر من خلال القاعدتين أنه من المستحيل أن يكون thigh = tlow أي أن دورة الخدمة أو Duty cycle لن تكون 50% أبدا إلا اذا كانت R1 منعدمة وهذا لا يمكن...لكن هناك حل،اذ انه يتم توصيل دايود على التوازي مع المقاومة R2 للحصول على دورة الخدمة بنسبة 50% تقريبا و بذلك تصبح القاعدة على هذا المنوال
Th = 0.693xR1xC و Tl = 0.693xR2xC
و الآن اذا كانت R2 = R1 فاننا سنحصل على Th=Tl أي دورة الخدمة بنسبة 50%
كما نعلم ، فإن التردد يساوي مقلوب الدور،و بما أننا نريد تردد بمقدار 38 كيلوهرتز،فهذا يعني أننا سنكتب المعادلة التالية
f = 1/T = 38Khz
و بما أننا حصلنا على دورة خدمة بنسبة 50% ، فإن الدور سيكون مجوع Th و Tl ركز هنا :

كما نرى فان T = Tl + Th، و بما أننا سنجعل R2 = R1 فإن Th=Tl،و لنقل اذا أن T=2Th،هما حصلنا على معادلة جديدة وهي أننا سنعوض T في المعادلة السابقة بـ2Th و نرى ماذا سيحدث
(f = 1/(2TH
و كما سبق الذكر فان f هي التردد أي 38Khz، الآن سبق و قد رأينا أن
Th = 0.693xR1xC
و لنقم بتعويضها في المعادلة السابقة و نرى
f = 1/(2x0.693xR1xC) = 38Khz
الآن،لنفرض أن المقاومة R1 = 2K، و بالتالي R2 = 2K ، و لنحسب بذلك سعة المكثف...
لدينا :
f = 1/(2x0.693xR1xc) = 38Khz أي أن : f = 1/(2x0.693x2000xC) = 38Khz مما يعني أن 2x0.693x2000xC = 1/38000 و بالتالي : C=1/(38000x2x0.693x2000) F
أي أن C = 9.5e-9F أي أن C = 9.5nF أي مايقارب 10 نانوفاراد..
الآن بات بامكاننا صنع مولد تردد بقيمة 38Khz بالنسبة لنا كمبتدئين فهذا أكثر من جيد
الآن المؤقت الثاني...سنقوم بمناورة جميلة...كيف ؟
اذا قمنا بحساب Th بالثواني سنجدها تساوي تقريبا 0.0000138 ثانية و كذلك Tl،و من المعلوم أن خرج المستقبل للانفراريد سيعطينا نفس اشارة المرسلة..وهذا غير مرغوب فيه،فعند انعكاس الآنفراريد سيبدأ المستقبل بخراج جهد مرتفع مدة 0.0000138 ثانية و جهد منخفض مدة 0.0000138 ثانية،و نحن نريد الحصول على اشارة ثابتة...هنا تأثي علاقة الوضع احادي الاستقرار القائلة أنه عند قدح الرجل 2 سيبدأ المؤقت باخراج اشارة أي جهد مرتفع مدة تجددها من خلال العلاقة 1.1xR.C
و بما أننا سنوصل المستقبل بالرجل 2،فاننا نسنقدحها من خلاله مدة 0.0000138 ثانية بعدها مباشرة تبقى الاشارة مرتفعة مدة 1.1xR.C،اذا نحن سنحاول ان نجعل هذه المدة أطول قليلا من 0.0000138 ثانية،حيث أنه عندما يتم القدح يبدا المؤقت في الحساب فقبل أن ينتهي من العد يستلم نبضة اخرى لتقدحه فيعيد العد من جديد و هكذا..وطول هذه المدة يبقى الجهد مرتفعا،و عندما ينتهي قطع الشعاع ينتهي القدح حينها يعد المؤقت مدة 1.1xR.C فعنما تنتهي يعود الخرج الى مستواه العادي أي المنخفض...
و لتكن هذه المدة هي 0.01 ثانية فهي أكثر من كافية،و يلزمنا لانتاجها مكثف بسعة 1مايكروفاراد و مقاومة بقيمة 10كيلو..
الآن مابقي إلا التوصيل..قبل ذلك لنرى شكل دائرة مشابهة تمت صناعتها :

وجدت أن سعرها في موقع gobotics هو $14.49 أي 125.19 درهم مغربي...بالنظر الى العناصر التي سنستعملها سنوفر مبلغا كبيرا من المال
الآن أظيف شيئا بسيطا جدا،هو أننا سنضع مرسلين،واحد أمامي و الآخر خلفي،و كذلك مستقبلين بنفس الطريقة...مابقي الآن إلا أنر أرفع لكم التصميم الذي قمت به لهذه الدائرة،هو لا يخلوا من عيوب لأننا اليوم ما نحاوله هو بناء جهاز بسيط لا أكثر،لكنه ملتزم بكل الشروط التي سطرناها سويا من خلال هذا الموضوع..تفضلوا :

لنلقي نظرة سريعة على ما تعلمناه سويا اليوم :
- الفليب فلوب من نوع R-S و تركيبها الداخي
- المؤقت NE555 و كذا تركيبه الداخلي
- بعض القطع الالكترونية الحساسة
- و الأهم بناء حساس الكتروني للعراقل
ما بقي الآن ألا ان اطلب منكم الدعاء لي و لوالدي، أن يفرج الله أمري و ييسره لأني مقبل على امتحانات مهمة..ربما قد أغيب لكن ليس طويلا..ادعولي و لوالدي و لمسلمين اجمعين..أحبكم في الله...
و آخر دعوانا أن الحمد لله رب العالمين