دروس فى الاليكترونيات الجزء الثانى

[مهندس خميس برعى]

دروس فى الاليكترونيات الدرس الحادى عشر

النظرة اللحظية لما يدور في القنطرة هي كالتالي : أن للمحول نقطتان واحدة مهن تكون إيجابية في نفس اللحظة ، كما أن الأربع ثنائيات أثنان منهما تكونا في هذه اللحظة في حالة توصيل والأثنان الأخران تكون في حالة حـجز . ويسري التيار (الأحمر) في هذه اللحظة خلال الثنائي الأول والرابع ويمر كذلك خلال مقاومة الحمل ، بينما يكونا الثنائيان أثنين وثلاثة خلال هذه النصف موجة في حالة حجز . وخلال نصف الموجة السلبية الثنائي يكونا الثنائي الأول والرابع في حالة حجز، بينما يكونا الثنائيان أثنين وثلاثة في حالة توصيل فيمر التيار (الأزرق) خلال مقاومة الحمل وفي نفس الأتجاه .


1 - جهد الطنين أو تعرجات . جهد متردد فائض من مخرج التقويم مباشرةً يتبقى على للجهد المستمر، وهو جهد متردد يتعلق عدد تردداته بجهد المدخل ، أي قبل عملية التقويم وبعدد الصمامات الثنائية للتقويم .



2 - درجة الكفاءة . شدة التفاعل . (قوة الخرج تقسيم قوة الدخل) درجة المقدرة ، في جميع عمليات تحويل الطاقة ينتج ضياع أو خسارة ، أي يكون هناك فدرة ضائعة وقدرة مستغلة ففي المحركات مثلا تتحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية أي ميكانيكية ولأسباب مختلفة ينتح عن عملية التحويل حرارة سائبة . بذلك يكون هناك ضياع أي القدرة الخارجة لا تساوي القدرة الداخلة وهذا يكون مقياس درجة الكفاءة درجة الكفاءة = h = ق خ \ ق د (قوة الخرج تقسيم قوة الدخل).

المكبر

- الدوائر المكبرة

- مكبر الجهد المستمر

- مكبر الجهد المتردد

- مكبر الحزمة العريضة

- المكبر السمعي بالترانزيستور

- طيف الترددات

إعادة ملخصة : المقاومة تحد من قوة التيار ،،،،، الجهد المتردد له موجات ،،،،، الصمام الثنائي ، يسري به التيار باتجاه واحد فقط ،،،،، المكثف يخزن الجهد(الطاقة) ،،،،، الملف يولد مغنطة طاقية ،،،،، والمحول يحول الجهد إلى الأعلى والى أسفل ،،،،، التقويم يحول الجهد المتردد إلى جهد مستمر،،،،، الترانزيستور - مفتاح أو مكبر .

طيف الترددات

بالنسبة لموضوع الإشارة المرسلة والمستقبلة فإنشاء الله سوف يخصص لها أكثر من حصة ولكن وبما أننا دخلنا في موضوع التردد وشكل الموجة ، تكبيرها والتأثير عليها تردديا فلابد من عرض رسم توضيحي لطيف الترددات و نطاق استعمالها .

المكبر

الدوائر المكبرة

رغم التقدم السريع للدوائر المتكاملة فإن الترانزيستور ثنائي القطبية لم يزل وسيظل كمكون مفرد مهم وضروري في الدوائر الإليكترونية ، خاصة في حل مشاكل "المُلاءمة"(1) بين مداخل ومخارج الدوائر المتكاملة .

ويستعمل الترانزيستور كثيرا في الدوائر المكبرة المختلفة ، وهي تنقسم إلى :

- مكبرات جهد مستمر

- مكبرات جهد متردد

- مكبرات قدرة

- مكبرات تعشيق

تستعمل "مكبرات الجهد المتردد" لتكبير إشارات التردد وذلك من بداية سلم التردد وحتى نطاق فوق جيجا هرتز . أما "مكبرات جهد مستمر" فتستعمل لنقل الجهد وتكون دون مكونات تتأثر بالتردد كالمكثف والملف . وتستعمل "مكبرات القدرة" (ذو تيارات مجمع عالية) للإشارة ذو الاستطاعة (القدرة) العالية ، أما "مكبرات التعشيق" (ذو التيارات العالية وسريعة التعشيق) تستعمل لتوجيه إشارة جهد مربع الشكل (أي أيضا ما يستعمل في الدوائر الرقمية مثل الحاسب) .

وتخضع جميع الدوائرالمكبرة وبشكل عام لقاعدة مهمة دونها لا يتم تكبير ولا حتى مرور الإشارة ، وربما يأدي أيضا الى تحطيم المكونات ، وهي العمل على توجيه التيار مهما كانت سرعته بحذر ودقة من خلال مكونات الدائرة ، ولأجل لذلك يجب إدخال توازن معيّن في توجيه الإشارة ، وتسهيل ما تحتاجه من مسالك ومسرات حساسة ، ودون حواجز في مدخل أو مخرج الدائرة . والتقيـّد بهذه القاعدة يجعل الأشارة تخرج من الدائرة بفاعلية ، "بشدة تفاعل" مثالية ، وبدقة وأمان.
مكبر الجهد المستمر

يتم تقسيم الجهد المطلوب للقاعدة عن طريق المقاومات م 1 و م2 ، ولكي تستتب وتُثبت "نقطة التشغيل" (3) حراريا فتستعمل لهذا السبب مقاومة المشع ، ولا يوضع مكثف حول أو بدل مقاومة المشع لسبب عدم تأثر المكبر بالتردد

والمعادلة المناسبة لحسب "عامل تكبير الجهد" (استنادا للمعادلة في رسم مكبر الجهد المستمر) لهذا المكبر (دون مكثف للمشع) فيه كالتالي :

معطيات الترانزيستور: BC 107 (تعريف معنى الحروف أنظر (2) "جدول المعطيات البيانية للمكونات النصف موصلة")

- جهد نقطة التشغيل (أي جهد مجمع- مشع) = 5 فولت

- قيمة تيار المجمع = 2 ميلي أمبير

- جهد القاعدة - مشع = 0,62 فولت

- مقاومة القصر للمدخل = 2,7 كيلو آوم (h11e)

- عامل تكبير التيار القصري= 220(h21e)

- مقاومة المجمع = 2,2 كيلو آوم

- مقاومة المشع = 470 آوم

ولو حسبنا النتيجة (وهي 4,5) فسنجد أن عامل التكبير للجهد المستمر هو ضئيل وأقل بكثير من الجهد المتردد وبنفس المكبر، ولا يتبقى لرفع عامل التكبير إلا توصيل عددا من المراحل المتتالية. وهنا تبدأ إحدى المشاكل المهمة للإليكترونيات ، وهي "المُلاءمة" عندما تتوالى مراحل التكبير - واحدة تلو الأخرى تكون فروق في المُلاءمة للطاقة بين المدخل والمخرج بالإضافة للمؤثرات الحرارية التي تأثر على "نقطة التشغيل" . ولاحقا سوف يتم معالجة مراحل التكبير ذو التوصيل المختلف .



مكبر الجهد المتردد

وتصنف مكبرات الجهد المتردد إلى نوعان : الأول "مكبر الحزمة العريضة" والذي يكبر نطاق كبير من الترددات ، أي مثل "المكبر السمعي" الذي يكبر جميع الترددات التي تستطيع الأذن البشرية سماعها (من 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز، 20 آلف هرتز تقريبا) ، والنوع الثاني هو "مكبر محدد التردد" وكما يعرف الاسم فهو يكبر حزمة رفيعة للتردد 700 ميجا هرتز مثلا، ويستعمل في التردد العالي

ولحسب تردد الإشارة الملتقطة معادلة التردد

لمكبر الحزمة العريضة (مثل : من 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز) يبدأ بعشرين هرتز وينتهي ب20 كيلو هرتز ، أي خلال التصميم أو الحساب يجب أخذ ترددان بعين الاعتبار "الحد الأسفل لتردد " و "الحد الأعلى للتردد" ، وبناءا على ذلك يتم حسب ما يسمى بدائرة "المُمررات" أو "المرشحات" (أنظر الدرس السادس عشر) وهي عبارة عن دائرة مكثف ومقاومة مثلا ، تُدخل حزمة التردد المطلوب إلى مرحلة التكبير ، فثملا "مُمرر الترددات العالية" يدخل الترددات العلية فقط ويحجز الترددات المنخفضة، بنما "مُمرر الترددات المنخفضة" يُدخل الترددات المنخفضة ويحجز الترددات العالية.

معطيات حسب تردد الإشارة الملتقطة:

مقاومة المدخل = م1 بالتوازي مع م2 ومع المقاومة بين القاعدة والمشع .

وفي حالة المكبر أعلاه يتشكل "مُمرر الترددات العالية" في مدخل المكبر من المقاومة والكثافة في المدخل ، أي أن "الحد الأسفل لتردد المُمرر" وهي (20هرتز) تتشكل من مكثف المدخل ( الذي يسمى مكثف الربط أو اللقط ، لأنه يلتقط الإشارة) والمقومة 1 بالإضافة لمقاومة مدخل الترانزيستور (مدخ) ولتحديد قيمة مكثف المدخل مثلا :

فتأخذ معطيات المخرج من المقاومة والكثافة وتعامل بالمثل .





(1) مُلاءمة . توافق . مُواءمة ، توافق بين دائرتين كهربائيتين ، المصدر والعبء أو الحمل ويتلاءم فيهم المقاومة الداخلية للمصدر بمقاومة الحمل .

و للمُلاءمة ثلاثة أنواع :

مُلاءمة الجهد :

تكون فيه مقاومة الحمل أكبر من مقاومة الداخلية للمصدر م ح < < م د

مُلاءمة التيار:

تكون فيه مقاومة الحمل أصغر من مقاومة الداخلية للمصدر م ح > > م د


مُلاءمة القدرة :

تكون فيه مقاومة الحمل متساوية مع المقاومة الداخلية للمصدر م ح = م د


(2) جدول المعطيات البيانية للمكونات النصف موصلة

المعطيات البيانية الخاصة لتعريف خواص العناصر النصف موصله:

(التعريف الأوربي Pro Electron)

تُعرف العناصر الإلكترونية بحرفين وثلاثة أرقام : أول حرف (من اليسار) يعني المواد المصنوع منها العنصر :

الحرف الأول - يعرف عن المادة المصنوع منها :

A = من مادة الجرمانيوم

B = من مادة السليكون

C = من مادة جاليوم الزرنيخ , الخ ..

R = العناصر الضوئية ومولد الـدَوِيّ (هول)

الحرف الثاني : يعرف عن الوظـيفة الرئيسية للعنصر :

A= الصمام الثنائي للإشارة الضعيفة ، تقويم وتعشيق

B = الصمام الثنائي السعوي

C = ترانزيستور لترددات المنخفضة

D = ترانزيستور قدرة لترددات المنخفضة

E = ثنائي إزاكي , او الصمام الثنائي النفقي

F = ترانزيستور للترددات العالية

G = صمام ثنائي للذبذبة للترددات العالية

H = مسبار الـدَوِيّ ، (هول ) المجالي

L = ترانزيستور القدر للترددات العالية

N = رابط او قارن بصـري

P = الصمام الثنائي والمكونات الضوئية

Q = الصمام الثنائي الباعث للضوء

R = تيريستور

S = ترانزيستور التعشيق

T = تيريستور

U = ترانزيستور القدرة للتعشيق

X = الصمام الثنائي للتضـاعف ( كاسكاد)

Y = الصمام الثنائي للقدرة

Z = صمام الزينر


(3) ضبط نقطة التشغيل

وظيفة ضبط نقطة التشغيل في الترانزيستور هي الوصول إلى الشكل المثالي للموجة في مخرج الترانزيستور.

وتتشكل نقطة التشغيل من الجهود التالية للترانزيستور : جهد القاعدة - المشع وجهد المجمع - المشع ، ويكوّن الجهد بين المجمع والمشع فرق الجهد بين جهد التشغيل وبين ما ينحدر من جهد في المقاومتين ، أي يكبر نصف الموجة فقط ، عندما تكون نقطة تشغيل الترانزيستور بالضبط عند انطواء المنحنى الخاص له .

وفي نقطة التشغيل أحادية الشوط (A) ترسب نقطة التشغيل في وسط نطاق توجيه الإشارة. وتستعمل في المكبرات أحادية الشوط ومكبرات تعاكس الشوط .

وفي نقطة التشغيل ثنائية الشوط (B) ترسب نقطة التشغيل في أسفل نهاية نطاق توجيه الإشارة .

وفي نقطة تشغيل ازدواج الشوط (AB) ترسب نقطة التشغيل في بالقرب من وسط نطاق توجيه الإشارة ، وذلك خلال ضعف أو نقص التوجيه ، وخلال تقوية التوجيه تتحول نقطة التشغيل إلى أسفل نهاية نطاق توجيه الإشارة .

وفي نقطة التشغيل ثلاثية الشوط (C) ترسب نقطة التشغيل في أسفل نهاية نطاق توجيه الإشارة أي في نطاق الحجز .

(4) شدة التفاعل أو درجة الكفاءة ، درجة المقدرة ، (قوة الخرج تقسيم قوة الدخل) : في جميع عمليات تحويل الطاقة ينتج تبدد (ضياع أو خسارة) ، أي تكون هناك قدرة ضائعة وقدرة مسُـتغـلة ففي المحركات مثلا تتحول الطاقة الكهربائية الى طاقة حركية(كينيتية) أي ميكانيكية ولأسباب محتلفة تـنتج حرارة سائبة من خلال عملية التحويل وهي ضياع في القدرة -، وبذلك لا تساوي القدرة الداخلة بلقدرة الخارجة ، وبما أن مقياس درجة الكفاءة هو قوة الخرج تقسيم قوة الدخل (درجة الكفاءة = h = ق خ\ ق د) .

[مهندس خميس برعى]

دروس في الإليكترونيات

الدرس الثاني عشر

- التحكم والتوجيه التلقائي

- الأقران



لمعالجة المواد المتقدمة أكثر مستقبلا فيستحسن إدخال سريع لموضوعين مهمين لحقل الإلكترونيات والتي يجب أن تكون لهما معرفة مسبقة ، وهما :التحكم التلقائي و "الإقران"(1)

التحكم (والتوجيه) التلقائي

التوجيه

إن عملية التوجيه بشكل عام تعني توجيه عملية مسار معـيّـنة (عدة خطوات) لآلة أو لجهاز أو لدائرة إليكترونية ، وذلك بناءا لمعطيات ثابتة. وبعبارة أخرى فإن التوجيه يجعـل الآلة الموجهة بدلا من أن يكون لها وضعين فقط ، وهما التشغيل - والإطفاء ، يجعلها ذكية أكثر، فتتفاعل حسب أمور التوجيه. أمثال توجيه إشارات السير - إذا كان هناك زحمة كبيرة في أحد الطرق فتطول مدة الضوء الأخضر فيه ، أو في برمجة الغسالة الكهربائية لتوجه بعدة خطوات تؤدي لمجرى برنامج كامل للغسل .

التحكم

والتحكم التلقائي (Servomechanism) هو تنفيذ التوجيه ، أي تنفذ شروط المعطيات ، ويتم التحكم بالجهاز الذي يـُـفرض توجيهه ويسمى هنا (الموضع: المُعَالَجْ) (Object ) ، بمكونات شبه آلية تطبق الوظائف المطلوبة ، فأحد هذه المكونات يجب أن (يتحكم) بالتشغيل أو التوقف(مثل مفتاح كهربائي…)، وهو المُحْـكم : الآمَرْ الذي يعطي الأمر بالتحكم (Operator) . ويجب أن يكون هناك مكون (يـنـفـذ) أمر التغيير (مثل ترنزيستور القدرة أو ترياك أو الصمام الكاتم في مضخة المحرقات لمحرك السيارة..) وهو المـُـنـْـفذ : المعالِج (الذي ينفذ أمر المُحْـكم) (Aktor) . كما يجب أن يكون هناك مكون يقارن بين القيمة (الواقعية) وبين القيمة المطلوبة (الفًرْضية) لكي يعطي الإشارة للمُحْـكم ، وهو المقارن : الذي يقارن بين المستوى الفرضي والمستوى والواقع (Analysator) ، وغالبا يكون المقارن والجهاز الحساس(ٍSensor) الذي يقيس "الموضع"( مثل ميزان الحرارة أو مقياس كهربائي..) في مكون واحد ، الحساس :الذي يقيس مستوى الفرضي ومستوى الواقع.

التحكم التلقائي

بالتحكم التلقائي يمكن تحقيق عدة خطوات آلية تقوم بالتفاعل وحل المعضلات تلقائيا ، فمثلا يمكن بالتحكم التلقائي أن يوجه فتح الباب ، ثم إضاءة الممر وخلال ذلك التحكم بقدرة الإضاءة … بالتحكم التلقائي تستطيع أن توجه كل جهاز بالتحكم عن بُعد أو بالحاسب الشخصي ، وسبحان الله حيث أن الطبيعة أيضا تستغل التحكم التلقائي بتوالي تغيرات ردا على تغيّر، فترتفع درجة الحرارة في الجسد البشري نتيجة للاحتراق الكربون ، وتتوزع هذه الحرارة في جسد الإنسان ، ونظاما ما تلقائيا يتحكم للتوازن الدائم بين الحرارة المنتجة في الجسد وبين المتبددة (في الحالات الطبيعية تبقى درجة الحرارة في الجسد ?36,5 درجة مئوية) ، وكثيرا يستغل التحكم التلقائي في الإليكترونيات حيث أن دوائر كثير تتعطل وتنهار إذا ما تم التحكم بالتغيرات في مقاومة الحمل(المستهلك) ، فيتوقف العمل أو يتعطل إذا أرتفع أو إذا أنخفض الاستهلاك ، وأنه يمكن وبدوائر بسيطة حل هذه المشكلة . وكثيرا من مراحل التغذية وتفرعاتها تعمل بالتحكم التلقائي وفي هذه الحالة تسمى "مراحل تغذية منظمة" ، وهي ثابتة أمام تقلب الحمل وتقلب جهد التشغيل .

والتحكم التلقائي يعمل داخل دائرة مكونة من عدة مكونات(أدوات) وتقوم هذه الأداوت بالوظائف التالية :

الفًرْضي : القيمة المطلوبة أو المفروضة

الواقع : القيمة الموجودة أو الوضع الموجود

الحساس :الذي يقيس مستوى الفرضي ومستوى الواقع

المقارن : الذي يقارن بين المستوى الفرضي والمستوى والواقع

المُحْـكم : الآمَرْ الذي يعطي الأمر بالتحكم

المنفذ : المعالِج (الذي ينفذ أمر المُحْـكم)

الموضع: المُعَالَج ( وهو الذي يتم معالجته)

التدفئة الكهربائية كمثل بسيط ، كل ما وصلت درجة حرارة إلى مستوى معيّن فلبد أن يقوم شخص لإطفائها ، وبالتحكم التلقائي يمكن تعيير درجة الحرارة لتبقى على مستوى ثابت .

فمثلا ليكون الموضع هو التدفئة و تكون درجة الحرارة المطلوبة (20 درجة )هي القيمة الفًرْضية ، وميزان خاص للحرارة (2) وهو الحساس الذي يقارن والتفاعل بالانطواء والانطواء بحد ذاته هو المنفذ ، حيث يقارن درجة الحرارة الفًرْضية بدرجة الحرارة الواقعة وفي حالة انخفاض(القيمة) الواقعة عن (القيمة) الفًرْضية فيوصل دائرة التدفئة بدائرة الكهرباء المزودة ، والتوصيل هو التنفيذ .

(2) (ميزان حرارة يعمل بنظام ثنائي المعدن أي معدنين ملصقين ببعض تختلف بهما درجة حرارة الانصهار ، وعند الوصول إلى درجة حرارة معيـّنة يحصل تكمش معدني في أحد المعادن وبالتالي انطواء ، وهذا انطواء يدفع مفتاحا كهربائيا للعمل ويسمى أيضا ترموستات وهذا الأسلوب يستعمل أيضا في تبريد محرك السيارة)

والإليكترونيا يستغل التحكم التلقائي لكثير من الوظائف ، منها مثلا تنظيم التحكم وتوجيه عددا من الخطوات المتتالية مثل التحكم بقدرة مراحل التغذية ، أي يسري بها التيار الضروري فقط ، وذلك وللإحالة دون الضياع والتبدد من القدرة ، ويستغل أيضا في تصميم دوائر وقائية لمراحل التغذية أو لدوائر الأخرى ، حيث يتوقف عمل وحدة التغذية في حالة قصر أو حملا زائدا أو أي خطر، وهي تحمي الأجهزة من خلل كلي ، كما يستغل التحكم التلقائي في "الإقران" (1) .

الأقران

أي ربط مرحلة بأخرى لهدف توصيل قيمة كهربائية معينة وسندخل في تفاصيل عن "الأقران" ( Coupling ) لاحقا إنشاء الله خلال معالجة الدوائر عامة ، ولكن لابد من نظرة ملخصة حيث أن "الأقران" سوف يذكر كثيرا و ضروري استيعابه(قدر الإمكان) .

أن الأقران (1) هو أحد الضروريات في الإليكترونيات ، ولابد من إستعابه (جزيئا على الأقل) رغم صعوبته وصعوبة الكشف عن نوعيته في المخططات الكهربائية ، هذا ليس قولي فقط بل أقوال خبراء ومختصين ، وذلك رغم أهمية فاعليته . ومبدئيا فجميع الترابطات بين الدوائر وشبكات الدوائر تسمى "إقران"(1) ، وأنواعه ثلاثة :

الأول "إقران ربطي" ووظيفته هي ربط مرحلتين أو شبكتين كهربائيتين ببعض لهدف نقل الإشارة .

الثاني "إ قران موازي" ، وظيفته هي إرجاع إشارة المخرج(من مرحلة أو أكثر) إلى المدخل ، وذلك معناه أن جهد المخرج وجهد المدخل يكون لهم نفس القطبية . (إقران انحداري بنفس اتجاه الطور) .

الثالث "إ قران تعاكسي" إقران انحداري بعكس اتجاه الطور ، وظيفته هي أيضا إرجاع إشارة المخرج(من مرحلة أو أكثر) إلى المدخل بهدف تثبيت الإشارة وحفاظها خطيا (ما يتعلق بنقطة التشغيل) ومعنا ذلك أن جهد المخرج يكون بغير قطبية وجهد المدخل.

وهناك بعض أنواع الربط في "الإقران" ولها تسميات تتعلق بنوعية الربط (مثل "إقران" حثي يعني أن وسيلت الربط هي حثيه مغناطيسية أي عن طريق محول

[مهندس خميس برعى]

دروس في الإليكترونيات

الدرس الثالث عشر

- الدوائر الأساسية للمكبرات

- دوائر المُلاءُمة



الدوائر الأساسية للمكبرات

لأسباب التكبير و"المُلاءمة" بين المراحل (مُلاءمة قدرة ، مُلاءمة جهد ، مُلاءمة تيار ، مُلاءمة مقاومة …) تستعمل الدوائر الأساسية للمكبرات . وهناك ثلاثة دوائر مكبرة : " دائرة المشع" (تناولنها في الدرس الحادي عشر) ، وتستغل لتكبير الجهد والقدرة وعامل تكبيرها للجهد من 100 إلى 1000 ، و" دائرة المجمع" - دارة معاوقة(1) فهي لا تكبر الجهد وعامل تكبيرها للتيار من 20 إلى 500 وتستغل لمُلاءُمة المقاومة ، و " دائرة القاعدة" وأقوى ما تكبره هي القدرة ثم الجهد ، وتستغل في الترددات العالية . (أنظر جدول مقارنة الدوائر الأساسية)

وللتميز بينهم (تخطيطيا) فلكل مكبر 4 وصلات : وصلتان للمدخل ووصلتان للمخرج ، و لكن الترانزيستور له ثلاثة وصلات ، والوصلتان المشتركتان له للمدخل وللمخرج هي الذي تعطي الدائرة الاسم

للتميز

وبسب اختلافات التوصيل في هذه الدوائر الأساسية تتميز لكل دائرة خصائص معينّة . وهذه الخصائص توصف بالمعطيات التالية :

المقاييس المتحركة (الديناميكية) للترانزيستور :

- مقاومة القصر للمدخل (h11e) = 2,7 كيلو آوم

- عامل تكبير التيار القصري - ? (h21e) = 220

- قـيمة "التوصيل" (2) للمخرج (h22e)

- إقران دون حمل (h12e)

معطيات الدوائر الأساسية للترانزيستورات

قاعدة
مجمع
مشع
دائرة

من 100 آوم إلى 10 آوم
من 10 كيلوآوم إلى 100 كيلوآوم
من 100 آوم إلى 10 كيلوآوم
مقاومة التيار المتردد للمدخل (متدخ)

من 10 كيلوآوم إلى 100 كيلوآوم
من 100 آوم إلى 10 آوم
من 1 كيلوآوم إلى 10 كيلوآوم
مقاومة التيار المتردد للمخرج (متدج)

من 100 إلى 1000 ضعف
1
من 20 إلى 100 ضعف
عامل تكبير الجهد (تج)

<1
من 10 إلى 4000 ضعف
من 10 إلى 50 ضعف
عامل تكبير التيار (تت)

0°
0°
180°
دوران طور الموجة (لف)

صغير
صغير
كبير جدا
عامل تكبير القدرة (تق)

صغير
صغير
كبير
التأثير بالحرارة (حر)

مكبرات عالية التردد
مُلاءُمة

معاوقة
المكبرات السمعية

مكبرات عالية التردد

مكبرات القدرة

مفتاح
(1) المعاوقة ، (مفاعله حثيه + مفاعله سعة + مقاومة آومية )

(2) التوصيل (مستوى التوصيل ، أو فاعلية التوصيل) ، قياس جودة التوصيل في الأسلاك ، علامته : G ووحدة قياسه : S وهو عكس المقاومة وحسابياً يكون واحد تقسيم قيمة المقاومة

[مهندس خميس برعى]

دروس في الإليكترونيات


الدرس الرابع عشر

-

وحدات التغذية التعشيقية

- التحكم بالتغذية

- تنظيم ثبات التغذية



معظم الأجهزة الإليكترونية تحتاج للجهد المستمر ، وذلك بخلاف الجهد المتردد في شبكة الكهرباء العامة ، وما عدى الأجهزة التي تغذى بالبطاريات فتحتاج جميع الأجهزة الإليكترونية إلى وحدات تغذية.

ويتم تصميم هذه الوحدات على الأسس التالية :

- أداة حماية من الاجتياز ، أي صمام للأمان(Fuse)أو "مفتاح أمان"(1)

- تحويل الجهد إلى القيمة اللازمة

- تقويم الجهد ليصبح مستمر

- سهمدة وتنعيم (إذا كان ضروري) لتموجات الجهد بعد التقويم

- تنظيم ثبات قيمة الجهد والتيار (إذا كان ضروري)





وتزود وحدات التغذية الجهاز أوالمراحل الأخرى فيه بالجهد . وباختلاف وحدات التغذية القديمة والتي كانت تعمل دون تحديد أو توجيه فأن فوائد وحدات التغذية الحديثة (التعشيقة) كثيرة أهمها تحديد قيمة التيار لحسب الإستهلاك ، أحجام العناصر المكونة أصبحت صغير وخفيفة الوزن ، إمكانيات العزل بين الجهاز والتيار العام لهدف حماية الإنسان من خطر الصواعق الكهربائية ، إمكانيات تصميم "دوائر وقائية" (2) توقف عمل وحدة التغذية في حالات قصر ، أو حملا زائداً ، أو ناقصا ، أو أي خطر يظهر ، وأخيراُ الفاعلية أو الكفاءة أجود بكثير من مراحل التغذية القديمة .
وحماية للإنسان يجب أن لا تكون وصلات مكشوفة للمس يزيد فيها الجهد التردد فوق 34 فولت من القمة للقمة(ق ق) ، ومن أجل ضمان السلامة من الصواعق الكهربائية تكون في المحول علمية العزل من الكهرباء العامة .


التحكم بالتغذية


أن تزايد استعمال الدوائر المتكاملة يتطلب أكثر دقة في تزويد الجهد ، وذلك يتطلب التحكم بتقلبات جهد شبكة الكهرباء العامة كما يتطلب التحكم في الدوائر المزودة لحمل المستهلك . والمبدأ الأساسي للتحكم هو أن يُربط مخرج التغذية بالمفتاح (الترانزيستور) الذي ينظم الجهد ، فإذا تطلب زيادة الاستهلاك فيرتفع التزويد ، وإذا قل فيقل التزويد .

أما عملية ثبات الجهد ، أي ثبات قيمته دون التقليل أو الزيادة في التزويد فتتم بعلاقة عرض الموجة أي علاقة فتح وإغلاق المفتاح (حالات التوصيل والحجز في الترانزيستور) .


وحدات التغذية التعشيقية

Switched Power Supply

بما أن مراحل التلفزيون كثيرة ومختلفة وتحتاج إلى جهود مختلف فسنركز على وحدات التغذية فيه.



مبدأ القطع والتحويل

في هذا النظام يتم بعد التقويم تيار الشبكة العامة المتردد بقنطرة ، يتم توصيل الجهد المستمر والمتعرج إلى مكثف التشحين ، وبعد إزالة معظم التعرجات ينقل الجهد المستمر إلى ترانزيستور سريع التعشيق وذو قدرة عالية ، ويقوم الترنزستور بتقطيع الجهد . أما تردد علمية القطع فلابد أن يكون فوق الصوت السمعي (أي بين 20 كيلو هرتز و50 كيلو هرتز) ، ويتم توجيه هذا التردد بمذبذب (أوسيليتور) عن طريق قاعدة الترانزيستور . وبما أن المذبذبات لا تضمن الجهد المرغوب بشكل مربعات دقيقة ، فيوصل الجهد قبل المذبذب إلى "معدل عرض النبضات"(3) (PCM) وفيه يتم تشكيل المربعات التي توجه الترانزيستور ثم يوصل الجهد عن طريق المحول إلى قنطرة التقويم ثم الى مكثف التشحين ثم إلى مراحل الحمل المستهلكة .

ووحدات التغذية التعشيقية التي تعمل بنظام القطع والتحويل هي أكثرها استعمالا ، لذلك ستخطط كاملا بما في ذلك الدائرة المتكاملة بحيث تكون قابلة للتطبيق .

الدائرة المتكاملة التابعة لها

ويصل جهد الشبكة العامة بعد تقويمه(مستمر) بقيمة 300 فولت إلى مكثف التشحين ، ثم ينتقل دوريا عن طريق الملف الأولي (أي قبل العزل الجلفاني) إلى ترانزيستور التعشيق، حيث يتم توجيهه عن طريق الدائرة المتكاملة TDA 4600. وفي خلال وقت الحجز للترانزيستور وبالحث المغناطيسي ينشا في الملف الثائي (بعد العزل الجلفاني) جهود تشغيل للمراحل المستهلكة . أما ثبات هذا الجهود فيتم عن طريق التحكم بتيار القاعدة للترانزيستور . وعملية تثبيت الجهد المستهلك فتتم خلال ملف الإقران ، وبحالة انخفاض الجهد المستهلك يرتفع تردد الترانزيستور أو العكس . وبذلك يتزود جانب الحمل بالجهد والتيار الضروري له ، وهذه هي ميزة المهمة في وحدات التغذية التعشيقية .

وتتميز خصائص هذا النظام بالعزل الجلفاني عن شبكة الكهرباء العامة ، كما تتميز بالأوزان والأحجام الصغيرة لمكونات ، و درجة الكفاءة (4) فيه تصل 80% (وحدات التغذية دون التعشيق 45% ) بالإضافة إلى اقتصادياتها .

ولمحات سريعة عن بعض وحدات التغذية أخرى

القطع والتحويل

بالترانزيستور أو التيريستور أو الدائرة المتكاملة (تم شرحها أعلاه )

الاختراق والتحويل

بترانزيستور مزوج ( Darlington ) و التيريستور

طريقة عملها : تتم عملية العزل من الشبكة العمة قبل عملية التقويم ، وبذلك تـتساهل عملية التصميم نسبيا ، عمليات التقويم والترشيح وبمساعدة عناصر منظمة لجهد تتم عملية تثبيته ، وبوسيلة تبديل في التعشيق تتكون جهود تشغيل مختلفة.

الوحدات التي تعمل بالضخ

تتولد جهود تشغيل مستمرة من 5 الى35 فولت عن طريق التحويل ثم التقويم ثم السهمدة والترشيح ثم التنظيم ( أي الثبات ) ، دون عزلا حلفاني ، ويتم تقسيم الجهود قليلة القيمة عن طريق مقاومات

.

===========================

1) مفتاح أو صمام أمان (Fuse)، يوقف عمل وحدة التغذية في حالة قصر أو حملا زائدا أو أي خطر، أو غيرها من الدوائر الأخرى وهي تحمي كامل الأجهزة .


(2) دوائر وقائية لمراحل التغذية توقف عمل وحدة التغذية في حالة قصر او حملا زائدا أو ناقصا أو أي خطر، وبذلك تكون حماية لكامل الأجهزة.


(3) معدل عرض النبضات Pulse code modulation (PCM)، تعديل بتغيّر عرض النبضات ، أي شكل النبضات يتغيّر في عرضها ولكن متساوية في سعتها .



(4) درجة الكفاءة . شدة التفاعل . (قوة الخرج تقسيم قوة الدخل) درجة المقدرة ، في جميع عمليات تحويل الطاقة ينتج ضياع أو خسارة ، أي يكون هناك فدرة ضائعة وقدرة مستغلة ففي المحركات مثلا تتحول الطاقة الكهربائية الى طاقة حركية أي ميكانيكية ولأسباب محتلفة ينتح عن عملية التحويل حرارة سائبة . بذلك يكون هناك ضياع أي القدة الخارجة لا بساوي القدرة الداخلة وهذا يكون مقياس درجة الكفاءة درجة الكفاءة = h = ق خ\ ق د (قوة الخرج تقسيم قوة الدخل)

[مهندس خميس برعى]

[SIZE="6"]دروس في الإليكترونيات

الدرس الخامس عشر الاتصالات (1) الرديو

- التعديل السعوي

- الإرسال بالتعديل السعوي

- التعديل الترددي

- مبدأ الإرسال بالتعديل الترددي

- مبدأ الاستقبال بالتعديل الترددي

- أشكال التعديل المختلفة



إعادة ملخصة : المقاومة تحد من قوة التيار ،،،،، الجهد المتردد له موجات ،،،،، الصمام الثنائي ، يسري به التيار باتجاه واحد فقط ،،،،، المكثف يخزن الجهد(الطاقة) ،،،،، الملف يولد مغنطة طاقية ،،،،، والمحول يحول الجهد إلى الأعلى والى أسفل ،،،،، التقويم يحول الجهد المتردد إلى جهد مستمر،،،،، الترانزيستور - مفتاح أو مكبر،،،، طيف الترددات (درس 11) يشرح تحديد استعمال الترددات للموجات الكهرومغناطيسية .

في هذه الحصة ستتطرق إلى مبادئ الاستقبال والإذاعة للموجات الكهرومغناطيسية وفي هذا الإطار سوف نعالج الدوائر الكهربائية اللازمة كاملا ، بما فيها دوائر الترددات العالية والمنخفضة (السمعية) كما ستلحق جميع الدوائر الذي يحتاجها جهاز الاستقبال وجهاز الإرسال ، وسيتم تجزئة المادة التعليمية إلى عدة دروس وستتداخل المعلومات الضرورية التي ستكون مكملة لما قدم حتى الآن .

(بالنسبة للاتصالات فيختصر الإرسال على المبدأ الأساسي فقط ، لأن تجارب الإرسال ، أولا "الغير قانوني" ستؤدي لعواقب غير حميدة (باختلافها في العالم العربي) ، وثانيا الجانب الخطير للإرسال الذي يأتي بالكوارث . وللذين لا يكتفوا بهذه المعلومات فهناك مواقع متخصصة له. )

نقل المعلومات عبر الموجات الكهرومغناطيسية

تستغل الموجات الكهرومغناطيسية (المعدلة) لبث واستقبال الأخبار في التقنيات الإذاعية

التعديل[/

size

ما هو المقصود ب- التعديل ؟

التعديل ( Modulation ) هو إدماج موجتين أو أكثر في موجة واحدة ، تكوين أو تشكيل الموجة ، أي يغيّر أو يكوّن شكلها .

ولو "عدلنا" إلى جهد إشارة 1 بشكل جيب الزاوية وبتردد منخفض(1 كيلوهرتز) بإشارة ترددها (20 كيلو هرتز) فتسبح إشارة 2 للتردد العالي داخل الإشارة 1 بالتردد المنخفض وبذلك يتغير شكلها .

والذي يحدث إلكترونيا هو أن إشارتين يختلف فيهن التردد ، يُمزجا ييعض من خلال صمام ثنائي ويخرجا منه كموجة معدلة .

تتغيرّ(تتعدل) سعة التردد العالي في الموجتين بإقطاع جهد التردد في الموجة المنخفضة.

والتعديل يحتاج إلى عنصر كهربائي يكون منحناه ملتويا (أنظر رسم منحنى الصمام الثـنائي درس8) .

والسعة( Amplitude) هي مدى تحجم الموجة ، أي سعتها ، والسعة هي التي تتغير في هذا النوع من التعديل ، لذلك يسمى هذا النوع من التعديل "التعديل السعوي" (Amplitude modulation) .

ويرتفع الصوت في إشارة المعلومات (منخفضة التردد) بتغيّر ( أو تأرجح ، أو تمايل) أشارة التردد العالي.

الأساس المبدئي للتعديل السعوي

وتعتبر "درجة التعديل" المقاس للتعريف حـجم التمغط الأقصى لموجات المعدلة سعويا

نسبة للإشارة الحاملة :

القيمه العظمى لجهد اشاره المعلومات
درجه التعديل= ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــ
القيمه العظمى لجهد الاشاره الحامله



التعديل الترددي

أن إذاعة الموجات الكهرومغناطيسية جويا بالتعديل السعوي ، مثل الموجة الطويلة ، المتوسطة والقصيرة ، لها بعض النواقص في جودتها خلال الاستقبال : تشويه ، جهود إزعاج تداخلية ، أو شرارات فدح ، فمن ناحية جودة الاستقبال فإن التعديل الترددي (FM) هو أحسن بكثير ، حيث تتعدل إشارة التردد العالي بإيقاع الإشارة المنخفضة للمعلومات وذلك تردديا ، أما السعة فلا تتغير.

التعديل الترددي (FM)

ومبدئيا يتم التعديل الترددي (frequency modulation FM) بدائرة مذبذب مكون من ملف ومكثف متغيّر ، ويمكن تغيير (التعديل) ذبذبة التردد بتغيير قيمة الملف والمكثف. وأبسط إمكانيات التعديل الترددي هي استعمال لاقط (مكرفون) كثائفي (أنظر مبدأ الإرسال بالتعديل الترددي) ، حيث أن الصوت هو الذي يغير الكثافة به وبذلك يتغير تجاوب أو توليف التردد(Resonance ) في دارة الرنين . وهناك أيضا إمكانية التعديل بالصمام الثنائي الكثائـفي .

أما المبدأ البسيط لاستقبال للتعديل الترددي :
فيتم التقاط إشارة التردد العالي بالهوائي عن طريق المكثف (1) ثم تدخل الإشارة عبر الصمام الثنائي لكي يتم تقويمها أو كشفها . وفي حالة ارتفاع التردد للإشارة السمعية (التردد المنخفض أو إشارة المعلومات)، تقل مقاومة المكثف (2) فيرتفع الجهد وبذلك الصوت في السماعة ، وفي حالة انخفاض التردد للإشارة السمعية ، فترتفع مقاومة المكثف فينخفض الجهد وبذلك الصوت في السماعة .

ولتعريف كثافة الإشارة المعدلة تردديا تستعمل معادلة دليل التعديل :

دليل التعديل، في التعديل الترددي ( FM ) هي قياس لعلاقة تأرجح التردد بتردد المعلومات . ويقاس فيه كثافة إشارة معدلة بتردد







وهناك أنواع أخرى من التعديل :

التعديل الطوري PM( Phase Modulation ) ، يغيّر فيها ذاويات طور الذبذبات الحاملة عالية التردد .

التعديل بنبضات السعة PAM ) Pulse Amplitude Modulation ) ، أي تكون بشكل نبضات والنبضات يكون لها سعة جيبيه .

التعديل بتغيّر عرض النبضات PDM )Pulse Duration Modulation) ، أي شكل النبضات يتغيّر في عرضها ولكن متساوية في سعتها .

التعديل بنبضات الشفرة PCM )Pulse Code Modulation) ، يتم فيه قلب النبضات الحاملة والمعدلة سعوياً إلى نبضات رقمية ، أي صفر وواحد .



نطاقات التردد ، الرديو :

- الموجة الفوق قصيرة ( FM ) أو التعديل الترددي (ت ت)

من 87,5 ميجا هرتز- 104 ميجا هرتز

- الموجة القصيرة من 5,95 ميجا هرتز- 21,75 ميجا هرتز .

- الموجة المتوسطة من 510 كلو هرتز - 1605 كيلو هرتز .

- الموجة الطويلة من 150 كيلو هرتز - 285 كيلو هرتز .

التلفزيون ( الاستقبال عن طريق الهوائي )

- التردد العالي جداًً ( VHF ) من 47 ميجا هرتز - 230 ميجا هرتز .

- التردد فوق العالي ( UHF ) من 470 ميجا هرتز - 862 ميجا هرتز .

[مهندس خميس برعى]

دروس في الإليكترونيات

الدرس السادس عشر الدوائر الترددية ، تقنية الجهد المتردد

- دوائر ثنائية ورباعية القطبية

- الممانعة والجهد المتردد

- دوائر التوالي للمقاومة والمكثف

- دوائر التوالي للمقاومة والملف

رسمات :

- المرشحات

- دوائر التوالي للمقاومة والمكثف (معادلات)

- دوائر التوالي للمقاومة والمكثف (مثال)

- ملف بجهد متردد

الدوائر الترددية ، تقنية الجهد المتردد

دوائر ثنائية ورباعية القطبية

في الإليكترونيات تسمى مكونات الدوائر أو العناصر الكهربائية المفردة وحتى الدوائر الكاملة منها "دوائر ثنائية القطبية" و "دوائر رباعية القطبية". وسبب إطلاق هذه التسمية يعود لعدد الوصلات هذه المكونات ، والتي تسمى أيضا أقطاب ، ومنها ما له قطبين وآخر أربعة أقطاب "دوائر رباعية القطبية" ، ولهذه التسمية فوائد كثيرة ، وذلك من ناحية الشرح الوظيفي والتقني العام ، بالإضافة للوظائف الحسابية والقياسات البحثية . ومن هذه الدوائر ما هو نشط وأخر غير نشط والفرق بينها هو أن الدائرة النشطة تتضمن دائما مصدرا لجهد .

وتتكون هذه الدوائر من عناصر مقاومة آومية ، مثل المقاومة الآومية ومن عناصر مـُمانعة ، مثل المكثف أو ملف ، وبدوائر التوالي أو التوازي تأخذ "الدوائر ثنائية القطبية" وظائف عامة ومهمة تتقارن مع العناصر الكهربائية المعقدة . وإذا تضمنت الدائرة ملف ومكثف فتمسى أيضا "مذبذب" (دارة هزاز ، دارة رنين) (سنعود لها لاحقا) ، التي تستغل في تقنية دائرة الإشارة (الاتصالات) ، وكأداة نشطة تتحكم بالتردد في المولدات .

الممانعة والجهد المتردد

عند توصيل المكثف بالجهد المتردد فيتم بين لوحتيه تبادلا للقطبية وكذلك يحدث لاتجاه التيار.

وفي حالة توصيل المكثف (أو الملف) بإشارة جيب الزاوية (Sinus) فسيسري بهما تيارا(أضعف) متردد بشكل جيب الزاوية ، وبذلك يشكلا المكثف والملف عناصر مقاومة للتيار في دائرة الجهد المتردد. وهذه المقاومة تسمى المـُمانعة (Impedance/Reactance) . والمـُمانعة هي المقاومة في الملف أو المكثف (أنظر لدرس 6 و7) ، ولا تسمى مقاومة لأن لها خاصية تختلف عن المقاومة الآومية ، حيث أنها مقاومة ظاهرية (أي موهمة أي "خيالية" وغير آومية وطاقتها لا تعطي الطاقة العملية والفعلية مثل القدرة الواطية (لا ينتج من المـُمانعة المثالية أي قدرة إطلاقا ) ، وذلك بسبب التشحين والتفريغ للطاقة في العـناصر الترددية ، والتي تتبادل الطاقة مع المصدر باختلاف طور( وجه) الموجة .

(وسنتعمق في تفاصيل هذا الاختلاف لحقا ، كما أنه من المهم هنا الذكر أن هذه المواد التعليمية تفرض على الدارسين معرفة الحسابات الهندسية وحسابات المؤشرات والجبر ، وسوف لا ندخل بجميع تفاصيلها ، ولكن سنضع أمثالا مفردة لحل هذا المسائل.)

المـُمانعة هي المقاومة الغير آومية وهي السعوية في المكثف ، والحثية في الملف ، وتسمى أيضا المفاعلة ، والمراكسة ، والمعاوقة (في مصر تمسى مراكسة و تحريضية) . وهناك من يفرق بين المـُمانعة والمفاعلة حيث تـُـنسب المـُمانعة للمقاومة الحثية في الملف ، وتـُـنسب المفاعلة للمقاومة السعوية في المكثف .

دوائر التوالي للمقاومة والمكثف

وهذا يعني أن المكثف يشكل مقاومة ( لحظية) في دوائر الجهد المتردد ، ويحتاج للقدرة لبناء الحقل الكهربائي به(التشحين) ، ثم يعيد المكثف نفس هذه القدرة إلى مصدر الجهد خلال استنفاذ حقله الكهربائي (التفريغ) ، وخلال وسط هذه الحالتين تكون قيمة القدرة (الواطية) صفر

مثال

ولفهم علاقة المكثف (وسلوكه) بالجهد المتردد يجب أخذ التالي بعين الاعتبار : أن المكثف هو عنصر يخزن الجهد ، ويشكل بمجرد توصيله بالجهد قصرا كهربائيا ، وفي حاله القصر تسري به القيمة القسوة للتيار ، وبمجرد ارتفاع الجهد يبدأ التيار بالانخفاض .

وإذا تأملنا هندسيا بدائرة فيها مقاومة ومكثف ( أنظر الرسم البياني للمؤشرات )، وتأملنا بسلوك الجهد والتيار فسنجد أن هناك فرقا في قطر الموجة بقدر 90 درجة ، كما أن معادلة المـُمانعة السعوية تثبت أن كلما أرتفع التردد كلما انخفضت المـُمانعة السعوية ، ولهذا السبب يستعمل المكثف كعنصر متأثر من التردد .


وتسمى هذه الطاقة المتبادلة ظاهرية - سعوية (غير واطية) بسبب المـُمانعة.

وترتفع "المـُمانعة السعوية" في المكثف كلما أنخفض التردد ، وكلما انخفضت سعة المكثف .يسبق تيار المكثف (التشحين والتفريغ) الجهد ب- 90 درجة طورا.

أنظر أيضا لمظاهرة افتعال تقليد التشحين والتفريغ في المقاومة والمكثف على الصفحة التالية :

http://www-es.fernuni-hagen.de/JAVA/RCircuit/

http://de.srd.*******com/S=9167327:WS...JAVA/RCircuit/

تجربة :

لو تم توصيل مصباح (4,5 فولت) بمصدر جهد مردد ، وضبط الجهد المفروض (ب- ,5فولت) ، فسيضيء المصباح بقيمة ضوء كافية ، ثم يوصل مكثف بسعة 8 مايكرو فراد ، وهذا يجعل قيمة الضوء الصادر من المصباح تنخفض وتحتاج الدائرة لجهد أكثر لتصل لنفس قيمة الضوء الكافية دون المكثف .

دوائر التوالي للمقاومة والملف

أما الملف فتزيد مقاومته في دوائر الجهد المتردد أكثر بكثير عن دوائر الجهد المستمر ، وكالمكثف يحتاج الملف أيضا للقدرة لبناء الحقل المغنطيسي (التشحين) ، وكالمكثف يعيد الملف هذه القدرة إلى مصدر الجهد خلال استنفاذ حقله المغنطيسي (التفريغ)

، وخلال وسط هذه الحالتين تكون قيمة القدرة (الواطية) أيضا صفر .



إن دوائر التوالي للمقاومة والملف لها نفس الخصائص التي تتميز بها دوائر التوالي للمقاومة والمكثف ، حيث يمر في الدائرة تيار واحد ، وفي دائرة مقاومة وملف يكون هناك تساويا بطور الموجة (الوجه) بين جهد المصدر وجهد المقاومة ، ولكن الاختلاف بطور الموجة يتكون بين الجهد الجزئي(الجهد المنحدر في الملف) للملف وبين التيار . وهنا يسبق الجهد التيار ب 90 درجة .

[مهندس خميس برعى]

دروس في الإليكترونيات

الدرس السابع عشر

الاتصالات (2)

- الراديو (المذياع)

- الاستقبال الإذاعي

- المستقبل البسيط

- المستقبل الإذاعي المركب

إعادة ملخصة : المقاومة تحد من قوة التيار ،،،،، الجهد المتردد له موجات ،،،،، الصمام الثنائي ، يسري به التيار باتجاه واحد فقط ،،،،، المكثف يخزن الجهد(الطاقة) ،،،،، الملف يولد مغنطة طاقية ،،،،، والمحول يحول الجهد إلى الأعلى والى أسفل ،،،،، التقويم يحول الجهد المتردد إلى جهد مستمر،،،،، الترانزيستور - مفتاح أو مكبر،،،، طيف الترددات (درس 11) يشرح تحديد استعمال الترددات للموجات الكهرمغنطيسة ،،،،، يطبق الاتصال عن بـُعد بالإذاعة والاستقبال ،،،، ويمزج في الطرف الإذاعي مع الإشارة (موجات صوتية أو ضوئية) إشارة أخرى حاملة ،،،، وتذاع الإشارة (المركبة) عبر الهوائي كموجات كهرمغنطيسة ،،،،، وتعبر المسافات الطويلة بسرعة الضوء للطرف المستقبل(هذا الدرس) ،،،، فـَتـُـلـتقـط بهوائي المستقبل وتفـُـكك لتعود إلى موجات صوتية أو ضوئية لتصل الأذن أو العين ،،،،،،،،، تتغير السعة في التعديل السعوي(AM) (الموجات : الطويلة ، المتوسطة والقصيرة) ويتغير التردد في التعديل الترددي(FM)،،،،،

الراديو (المذياع)

الاستقبال الإذاعي

المستقبل البسيط

لتسهيل فهم (تعـقد) العمل الوظيفي " للمستقبل المركب" (1) (Superheterodyne) ، يجب التعرف على جهاز الأستقبال الذي سبقه ، وهو ما يسمى ب -"المستقبل البسيط" (2) ، حيث يوضح هذا الجهاز المبادئ الوظيفية للجهازين ويسهل النظرة العامة لمكوناته الأساسية . و"المستقبل البسيط" (الرسم) ، كما يدل الاسم ، كان بالفعل بسيطا جدا ، وذلك في الوظيفة وفي عناصره أيضا ، حيث تنحصر وظائفه على التوليف والتقويم على مجال التعديل السعوي ، وعناصرة : هوائي ، سماعة أذن ، محول ، مكثف متغير ، وصمام ثنائي بلوري (N34A).

((((وخاصة للأخوة المطبقين بين القراء يعلم ما مدى فرحة النجاح عندما نستمع ولأول مرة لصوت يأتي من خمسة عناصر جمادية تم توصليها ببعضها البعض ، وهناك من قفز صارخا : وجدتها !! وجدتها !! وجدتها !! وهناك من غنى ورقص على الكراسي والمقاعد (مثلي حين ذاك) ، وهناك من خبر كل من التق به .))))



ومكونات "المستقبل البسيط" هي : دارة " توليف" (3) (Tuning) وهي في نفس الوقت دارة "ذبذبة" (4) ( Tuned circuit) ، بالإضافة لصمام ثنائي " للكشف" (Demodulation) أي للتقويم . أما الفروق الوظيفية هي أن الإشارة الكهرومغنطيسية في "المستقبل البسيط" تـدخل عن طريق الهوائي مباشرة إلى دارة " الكشف " (أي بدون أن تدخل "مرحلة مذبذب" إضافي ودون أن تدخل "مرحة المزج" (5) لمزج تردد المذبذب بالتردد الداخل ليصلح "التردد المتوسط " (البيني) . كما هناك فروق وظيفية أخرى ستأتي لاحقا .

ويَـلتقط الهوائي مزيجا من الإشارات الكهرومغنطيسية من النطاق الجوي حوله ، ولذا يجب أن يكون في مدخل المستقبل مرحلة دخل تقوم بإبراز "منحنى طيف" (? الرسم المستقبل البسيط) التردد المطلوب للإذاعة المرغوب سماعها ، وإضعاف باقي الترددات للإذاعات الأخرى ، وهذه العملية تسمى " تـنـقـية" (Selection) وتقوم بها "دارة ذبذبة" ، وتستعمل هنا تسمية "المـُـمرر" أو المرشح المتغيـّر" (المرشحات الدرس 16) التي تتكون في أبسطها من المكثف والملف .



أما عملية إعادة كسب إشارة المعلومات من الإشارة المعدلة ( الدرس 15 ) أي "الكشف" (أو التقويم) للإشارة المعدلة سعويا ، فيتم هنا بشكل بسيط ، حيث يتم من خلال الصمام الثنائي ، وذلك بقطع الجزء الأعلى لموجات الإشارة المعدلة . وإذا تم توصيل هذا الجزء بسماعة (عالية المقاومة ، ذلك يحول دون كبت أو اضمحلال دارة الذبذبة) ، فيمكن الأستماع الى الأذاعات القريبة نسبيا .

المستقبل الإذاعي المركب

ولمن وضح له المبدأ الأساسي في "المستقبل البسيط" فلا يجد الصعوبات في فهم تعقيدات "المستقبل الإذاعي المركب" (Superheterodyn) ، لأن الاختلافات بين الجهازين تعتبر إضافات فقط .

المستقبل المركب أو السوبر هيتروداين . (Superheterodyn) "الفعل المتغاير الفوقي" ، بالاختلاف عن أجهزة الاستقبال البسيطـة والتي يصعب فيها عملية التزامن بين مراحل التوليف ، و بالإضافة إلى محاولات تجنب الضجيج تم قبل 65 عاما تقريبا تصميم جهاز استقبال بنظام لم يزل يستعمل حتى يومنا هذا وهو نظام "المستقبل المركب " وهو انه يضاف ، أو " يحمل " إلى الترددات المستقبلة ترددات أخرى تولد من مذبذب في جهاز الاستقبال نفسه وتدخل كلتا الإشارتان إلى مرحلة المزج (مرحلة التردد المتوسط) وهناك ينتقى التردد المتوسط أي : التردد المتوسط = تردد المذبذب - الترددات المستقبلة . وبهذا الأسلوب تستسهل عملية الانتقاء وتكبير الإشارة بتردد متوسط ثابت ومنخفض .
2-المستقبل البسيط ، هو المستقبل دون مذبذب إضافي منه ، وبالتالي دون التردد المتوسط (البيني) وبالتالي دون مرحلة مزج ، ودون مراحل تجنب الضجيج وأبسط مكوناته : هوائي ، محول ، مكثف متغير ، وصمام ثنائي بلوري( كريستال) وسماعة. وبه يمكن استقبال أقرب الإذاعات التي تبث بالتعديل السعني(AM). وكان يستعمل حتى الأربعينات للفرن السابق وقبل التحديثات التي تمت ل- "المستقبل المركب " .


3- التوليف ، تنقية تردد معـيّـن أو البحث اليدوي أو التلقائي عن تردد معـيّـن أو عن إذاعات معـيّـنة




4- دائرة ذبذبة ، دائرة هزاز ، دائرة رنين ، دارة تجاوب , دائرة تذبذب : تتكون دارة الذبذبة من ملف ومكثف إما على التوالي - دارة توالي لذبذبة ، أو على التوازي - دارة توازي لذبذبة.

5 - دائرة المزج ، في "مستقبل المركب" يضاف ، أو " يركب" الى الترددات المستقبلة جويا ترددات اخرى تولد من مذبذب في جهاز الإستقبال نفسه وتدخل كلتا الإشارتان الى مرحلة المزج (مرحلة التردد المتوسط* ) وهناك ينتقى التردد المتوسط أي : التردد المتوسط = تردد المذبذب - الترددت المستقبلة . وبهذا الاسلوب تتسهل عملية الانتقاء وتكبير اللإشارة بتردد متوسط ثابت ومنخفض

[مهندس خميس برعى]

دروس فى الاليكترونيات
الدرس الثامن عشر
عشر الاتصالات (3)

- الراديو (المذياع)

- الاستقبال الإذاعي

- المستقبل الإذاعي المركب

- إنتقاء نطاق التردد

- تخطيط الدوائر وتحليلهاد

- التوليف



إعادة ملخصة : المقاومة تحد من قوة التيار ،،،،، الجهد المتردد له موجات ،،،،، الصمام الثنائي ، يسري به التيار باتجاه واحد فقط ،،،،، المكثف يخزن الجهد(الطاقة) ،،،،، الملف يولد مغنطة طاقية ،،،،، والمحول يحول الجهد إلى الأعلى والى أسفل ،،،،، التقويم يحول الجهد المتردد إلى جهد مستمر،،،،، الترانزيستور - مفتاح أو مكبر،،،، طيف الترددات (درس 11) يشرح تحديد استعمال الترددات للموجات الكهرمغنطيسة ،،،،، يطبق الاتصال عن بـُعد بالإذاعة والاستقبال ،،،، ويمزج في الطرف الإذاعي مع الإشارة (موجات صوتية أو ضوئية) إشارة أخرى حاملة ،،،، وتذاع الإشارة (المركبة) عبر الهوائي كموجات كهرمغنطيسة ،،،،، وتعبر المسافات الطويلة بسرعة الضوء للطرف المستقبل(هذا الدرس) ،،،، فـَتـُـلـتقـط بهوائي المستقبل وتفـُـكك لتعود إلى موجات صوتية أو ضوئية لتصل الأذن أو العين ،،،،،،،،، تتغير السعة في التعديل السعوي(AM) (الموجات : الطويلة ، المتوسطة والقصيرة) ويتغير التردد في التعديل الترددي(FM)،،،،، "المستقبل البسيط" بخمسة مكونات،،،،، من الهوائي إلى الكشف مباشرة ،،،،، أهم الإختلافات بينه وبين المستقبل المركب (Superheterodyne) هو المذبذب في الجهاز ،،،،،

المستقبل الإذاعي المركب

يستعمل مبدأ "المستقبل المركب" (Superheterodynee) عامة في جميع أجهزة الإستقبال الأذاعي . ومقارنة بالمستقبل البسيط ، فيضاف(أو يركب) "لتردد الدخل" هنا ترددا (عاليا) آخر ليشكلا سويا(في "مرحلة المزج") "التردد المتوسط"(البيني) ، ويولد هذا التردد الآخر من مذبذب (أسيلاتور) في جهاز الإستقبال ، وتكون قيمة التذبذب فيه للموجات القصيرة ، والمتوسطة ، والطويلة 460 كيلوهرتز تقريبا ، ويكون دائما في أعلى تردد المدخل .

وبعد عملية المزج يتم تكبير جهد الإشارة البينية في "مكبر التردد المتوسط" ثم تـُـدخل الإشارة للتقويم المعروفة "بمرحلة الكشف".

إنتقاء نطاق التردد

هناك أسلوبان لإلتقاط تردد الإذاعات ، الأول هو "الإلتقاط المغناطيسي" ، والثاني "الإلتقاط الكثائفي" . وفي "الإلتقاط المغناطيسي" يمر التيار في الملف الأولي الذي يشكل مع الهوائي "دارة ذبذبة" ، ويـنشأ عن ذلك مجال مغنطيسي في الملف الثنائي ، أما "الإلتقاط الكثائفي" فيمر التيار من خلال مكثف وتشكل كثافة الهوائي وبعض "كثافات الفصل والتوصيل" الموازية كدائرة رنين لا يؤثر سلبيا على تجاوب رنين(Resonance) التردد . و يستعمل اسلوب "الإلتقاط الكثائفي" غالبا لأجزة الراديو للسيارات .



جملة لتحديد الفهم والتفاهم اللغوي والفني :

يعتبر مصطلح "التـنقية" (selection) عام ورئيسي يلحقه المصطلحان "الإلتقاط" (Coupling) و"التوليف" (Tunning) . والمعنى :

التـنقية : إنتقاء نطاق التردد بشكل عام ، ويصلح هذا المصطلح أيضا للتننقية الترددات للإذاعة ، كما يصلح للتنقية اليدوية والتلقائية لإذاعة محددة أو البحث عن إذاعة معينة ، كما يتضمن في معناه "الإلتقاط" و"التوليف" . أما "الإلتقاط" : فهو الإلتقاط الكهربائي لللإشارة أو لتردد الموجة .

و"التوليف": تنقية تردد أو نطاق معـيّـن ، أو الضبط الكهربائي أواليدوي أو التلقائي عن إذاعة أو تردد معـيّـن أو عن إذاعات معـيّـنة .



تخطيط الدوائر وتحليلها

طرق العمل (الإستقبال الإذاعي)

أرجومن القراء الكرام التمعن جيدا في الرسمات والمتابعة الشرح الوظيفي لها ، وذلك لهدف تعلم قراءة المخططات الكهربائية من خلال وصف وظائف المراحل والمكونات والعناصر

.

التوليف

للتوليف عدة أساليب ، فهناك "توليف إلكتروني" بالصمام الثنائي الكثائفي وهناك "توليف كثائفي" بالمعيـّـرالكثائفي أي مكثف متغيـّـر، ولو كان المكثف ثابت والملف هو الذي يتغير فيكون ذلك "توليف مغنطيسي"، كما أن تحويل أو تغيير نطاقات التردد بصمامات ثنائية وسريعة التعشيق يعتبر توليف أيضا (أنظر الرسم "مراحل الدخل في المسقبل المركب") ، وأبسط الطرق في "التوليف القياسي" (analog) هو التوليف -"بالمُعـَـيـّـر الكثائفي" (أنظر رسم التوليف بالمُعـَـيـّـر الكثائفي والإلكتروني) .

( المكثف المتغـير (الدوار دون حد) ويتكوّن من عضو ثابت واخر دوار ، وعند دورا نه تتغير الطبقات المتقابلة والمشحونة فتتغير السعة . وفي الغالب يستعمل المكثف الدوار لتنقية الإذاعات في أجهزة الراديو كما يستمعل في القياسات الكهربائية) .

( "المُعـَـيـّـر"، ضابط أو مضبط دوار لسعة الكثافة . "المُعـَـيـّـر" - الإشتقاق من الجامد أُجيز للضرورة في لغة العلوم).



وفي التوليف الكثائفي بالمعيـّـر يستعمل مكثفان من نفس النوع ويكونا مرتبطان آليا بعضهم البعض ، الأول في مرحلة الدخل والثاني في المذبذب (أنظر رسم التوليف بالمُعـَـيـّـر الكثائفي والإلكتروني للموجة المتوسطة فقط)، ويمكن تعييرهما بالمكثفات التوالي والتوازي .

أما "توليف إلكتروني" (بالصمام الثنائي الكثائفي) فيتم تشغيل الصمام الكثائفي بالتوصيل الخلـفي(عكسي) ، وتقل قيمة الكثافة به كلما زادت قيمة الجهد ( وتكون الكثافة في حالة فولت واحد pF360 وتكون الكثافة في حالة 30 فولتpF 15 . وفي رسم"التوليف إلكتروني" تم إستعمال دائرة متكاملة تحتوي على ثلاثة صمامات من نوع BB 413 ( يظهر في الرسم صمامان أما الثالث فيكون في دائرة المذبذب) . وسلبيات الصمام الثنائي الكثائفي هي أنه ذو حساسية كبيرة في نطاقات التردد العالي وذلك من تغيرات الجهد والحرارة ، حيث تتغير قيمة الكثافة وبالتالي التردد المولف ، وتكون العواقب تحريف وتمشويه الإذاعة المسموعة ، لذلك تستعمل في نطاق الموجة فوق القصيرة (FM) دائرة تصحيح تسمة التحكم الأوتوماتيكي للتردد (AFC-Automatic Frequency Control) . وسنعود لذك لاحقا إنشاء الله.



وتـُـلتقط إشارة المدخل هنا "إلتقاط كثائفي" بالهوائي لتدخل "مرحلة أختيار نطاقات التردد" ، وتمر في الدائرة (المختارة) وحسب ما يكون وضع "مفتاح إختيار النطاق"( Mode ، الموجة القصيرة ، المتوسطة أو الطويلة) ، ثم تدخل إلى أول "مكبر لتردد العالي"

.


وتشكل الملفات 2 و3 و4 "مرحلة تنقية نطاقات التردد" ، وكما هو معروف أن الصمام الثنائي يشكل مقاومة ضعيفة عند التشغيل الأمامي ومقاومة قوية عند التشغيل العكسي ، ولذلك يستعمل هنا ثنائيين( BA 244) كمفتاح لتغيير أو لتحويل مجال التردد. أما جهد التشغيل(المستمر) الذي يحتاجة "مفتاح إختيار النطاق" فهو 17 فولت .

وفي الوضع رقم 1 ل - "مفتاح إختيار النطاق" : يشكل الثنائيان بوضعهما المعاكس مقاومة عالية جدا (قطبيا بانسبة لجهد التشغيل) وبذلك يكونا حاجزين للتيار ، و تشكل الملفات 2 و 3 و4 بذلك دائرة توالي ، ويكوّن هذا نطاق الموجة الطويلة .



وفي الوضع رقم 2 فيكون الصمام ص 1 في حالة توصيل ، فيكون الجانب الأسفل لملف الموجة القصيرة (مف 2) موصل للماس (للأرض) ، فيتكون بذلك نطاق الموجة القصيرة .



أما في الوضع رقم 3 يكون الملف 4 في حالة قصـر ويشكل الملفان 2 و 3 دائرة توالي . وفي هذه الحالة لا يكون لملف الموجة القصيرة (2) أي مفعول لإن حاثـيتها المغنطيسي ضعيف ، ويتكون بذلك نطاق الموجة المتوسطة.