Posted in إلكترونيات, متوسط

أنت والـ USB والمنافذ التسلسلية

يناقش هذا الفيديو المنافذ التسلسلية Serial Ports ومنفذ الناقل التسلسلي USB حيث تتعرض المصممة ليمور فرايد لكيفية صناعة محول من منفذ تسلسلي عام إلى آخر من نوع USB يستخدم في نقل البيانات. Continue reading “أنت والـ USB والمنافذ التسلسلية”

Posted in إلكترونيات, العناصر الإلكترونية, متوسط

الخريجة والحفيدة…والترانزستور

كانت الساعة تشير إلى الرابعة عصرا من يوم الأربعاء، وهو وقت حصة مختبر الإلكترونيات، آآآآه !! ياللتوقيت السيء…

هكذا بدأت الخريجة تحدث نفسها، وقالت: في كل مرة أتمنى أن يتم تغيير موعد المختبر، فهذا الموعد مزعج للغاية فهو نهاية الأسبوع ونهاية اليوم

ياللفظاظة..لكن عزائي الوحيد أنها سنتي الأخيرة  في الجامعةـ فصبر جميل والله المستعان على هذه الحصة الغليظة

حملت خريجتنا أمتعتها، وارتدت معطفها الصوفي الأخضر الذي جهزته لها الوالدة خصيصا لهذا التوقيت من السنة الذي بدأ فيه الزمهرير متقدما كغير عادته. ودَعت والدتها قائلة: أمي أنا ذاهبة لمختبر الغلاظة..أقصد الإلكترونيات …هل تريدين شيئا قبل أن أذهب؟

Continue reading “الخريجة والحفيدة…والترانزستور”

Posted in إلكترونيات, العناصر الإلكترونية, متوسط

صاحب القلب الكبير..المكثف

بدأ  يرن هاتفي النقال، تناولته لأقرأ اسم المتصل، وإذا به “المنزل يتصل بك..” عسى خيرا 🙂

المتصل: وسيم…أسعفنا فالأمر مهم جدا

أجبته: خير إن شاء الله..ما المشكلة؟

المتصل: خزان الماء فارغ تماما ونحن بحاجة إلى تعبئته

وسيم: حسنا..لكن أليس اليوم هو موعد عودة الماء حسب جدول مؤسسة المياه الأسبوعي؟

المتصل: وسيم..وهل يمكن ملئ خزان بهذه السعة وبسرعة؟؟ كن واقعيا نحن بحاجة إلى شحنة أكبر لملئ الخزان في وقت أقل

وسيم: لاعليك..سأفعل ذلك إن شاء الله

توت توت..انتهت المكالمة..

بدأت أردد تلك الكلمات التي جرت خلال المكالمة…خزان..شحنة أكبر ..وقت أقل Continue reading “صاحب القلب الكبير..المكثف”

Posted in إلكترونيات, العناصر الإلكترونية, متوسط

العم دايود..حارس الدارات الإلكترونية

يتميز أي علم  بوجود عناصر أساسية  لايمكن لأي دارس  لذلك العلم تجاوزها دون فهمها جيدا، وذلك كي يكون قادرا على التطبيق العلمي الصحيح لتخصصه أو علمه. خذوا على سبيل المثال  تخصص الطب، فلا يمكن لدارس الطب أن يغفل أهمية الفيتامينات في حياة الإنسان أو أن لا يدرك أهمية عقار معين لعلاج مرض ما. وكذلك الأمر بالنسبة لنا نحن أهل الإلكترونيات، فهناك عناصر أساسية تتكون منها الأجهزة  الإلكترونية المحيطة بنا في منازلنا، مكاتبنا، سياراتنا أو مصانعنا ، والتي تزخم بالعناصر أو القطع الإلكترونية التي تعتبر العقل المدبر لتشغيل تلك الأجهزة.

سأتناول اليوم في تدوينتي هذه إحدى تلك القطع الإلكترونية والتي سبق أن درسناها في مادة الفيزياء “إن كنتم تذكرون ” 🙂 ومن ثم توسعنا في فهمها في تخصص الهندسة الكهربائية ، وأخيرا انتقلنا لممارستها في الحياة العملية بعد تخرجنا. العنصر الذي أعنيه هو الدايود

فما هو الدايود؟ Continue reading “العم دايود..حارس الدارات الإلكترونية”

Posted in متوسط

كيف تعمل الكهرباء اللاسلكية؟

ما أضيق الحياة لولا فسحة الأمل!

لا يتوقف عقل الإنسان عن إيجاد حلول ابتكارية لمشاكله اليومية في شتى المجالات، ولازلنا نندهش كل يوم باختراع جديد لم نتوقع للحظة أن نشاهده على أرض الواقع. ولقد شهد العقد الأخير ثورة تقنية في كافة المجالات مثل الأجهزة الطبية، التطبيقات الصناعية، فضاء الانترنت و التي أثبتت أنه لاحدود لخيال الإنسان.

وإحدى تلك الاختراعات الحديثة – ولي تحفظ على كلمة حديثة- هي حل لمشكلة أتوقع أنكم واجهتموها سابقا. هي مشكلة  فوضى الأسلاك  والموزعات والتوصيلات والمقابس الكهربائية التي باتت تحيط بأجهزة الحاسب لدينا أو أي أجهزة أخرى في المنزل أو المكتب والتي طالما تمنينا أن نتخلص من أسلاكها واستبدالها بمصدر لا سلكي للطاقة!  كهرباء لاسلكية..لحظة من فضلكم كهرباء ..ولا سلكية يبدو أننا في حلم Continue reading “كيف تعمل الكهرباء اللاسلكية؟”

Posted in إلكترونيات, متوسط

معقولة؟!..مشاريع مجانية وموثوقة؟

الزمان: 2005

المكان: جامعة الملك فهد للبترول والمعادن

اقترب فصل الصيف وبدأ لهيب تلك الأجواء يلفح وجهي إيذانا بالاستعداد لمشروع التخرج، مضت سنوات جامعتي الأربع كلمح البصر. بدأت حينها مع مجموعة من زملائي الاستعداد لتنفيذ مشروع التخرج. وكان الحوار التالي

س: وسيم وهاقد اتفقنا على فكرة مشروعنا وستكون ممتعة وشيقة كي نقوم بتطبيقها، لكن توقف قليلا! مشروع كهذا بحاجة إلى مصادر موثوقة، ولنكن واقعيين ولو للحظة، فكيف لنا أن نحصل على دارة موثوقة أو مصدر يمكن الاعتماد عليه في التصميم؟ فمن أين لنا بالمصادر الموثوقة؟ هل تملك مفتاحا ذهبيا يوصلنا لتلك الدارت الخالية من الأخطاء؟ فلقد مللنا من الدارات المنتشرة في المنتديات المليئة بالأخطاء.

عندها قلت له: عزيزي “س”  لا تقلق!  فلدي بعض من المجلات القديمة لإحدى الدوريات الإلكترونية المشهورة وحتما سنجد ما يلبي طلبنا فيها

بدأ يهز رأسه، وقطب حاجبيه وقال لي: لنرى! مع أنني أشك في قدرتك على إيجاد مصدر يتعلق بمشروعنا

عدت لغرفتي المتواضعة في سكن الطلاب، وبدأت أسأل نفسي: يالمصيبة! هل حقا أننا نعيش في عالم لا يمكن الوصول فيه إلى مصدر موثوق لتصميم الدارات؟ ألسنا نعيش في زمن الانفتاح التقني العجيب؟ هل مصادرنا محدودة بكتب الدراسة؟

خلدت بعدها للنوم ومرت الأيام ولا زال ذلك السؤال عالقا في ذهني

فماهي  يا ترى مصادر المصممين؟ وهل لابد أن  نبدأ بتصميم كل دارة من الصفر؟ وهل من مصادر مفتوحة وموثوقة؟ تدوينتي هذه ستجاوب على هذه الأسئلة

عزيزي القارئ، يبحث كل محترف للإلكترونيات ، أو هاو مهتم عن مصدر يمكنه الوثوق من صحته كي يستخدمه كحجر أساس في تصاميمه. وعند الحديث عن الجانب الهندسي التطبيقي في عالمنا العربي نجد أننا نفتقد كثيرا من تلك المصادر، والسبب برأيي هو ضعف صناعتنا التقنية، مما جعلنا لسنا بحاجة لتلك المصادر وكذلك ثقافتنا التي تقوم على أساس الاعتماد على الآخر وعدم القراءة المفيدة

على الجانب الآخر نجد أن عمالقة الصناعة من الدول العظمى، يهتمون بتوثيق نتاجهم ، لا بل حتى نشره وتوزيعه على المهتمين، وذلك رغبة منهم في دفع عجلة التقنية وتطوير الإنسان في نهاية المطاف

وضمن محاولتي المتواضعة لنقل هذه التجربة أهمس اليوم في أذن كل مهندس إلكتروني أن يحاول الاستفادة من هذه المصادر المفيدة لتطوير مهارة التصميم ودفع عجلة التقنية في بلادنا والخروج من قوقعة الأفكار القديمة والاستهلاكية

سئمت حقيقة من متابعة المنتديات التي تحسب على تيار المهندسين ومن ثم ترى أن أغلب مصادرها محصورة في حقبة الثمانينيات والتسعينيات من القرن الماضي..  يصيبني الإحباط عندما أقرأ نقاشا مطولا يتناول موضوع تصميم  دوائر الإرسال  باستخدام الصمامات المفرغة..وآخرون لا يزالون أسرى للتصاميم القديمة التي أكل عليها الدهر وشرب. وبرأيي في يومنا هذا لاعذر لمن احتج بقلة المصادرأو صعوبة الوصول إليها. فالتقنية وصلت بنا الآن إلى حد أنك تتحاور مع مصمم أمريكي وأنت في القاهرة وتستلم قطعة من أقصى الشرق في ظرف يومين

لن أقوم بجلد ذاتي وأقف أتحسر على مافات، فنحن نعيش هذه اللحظة فلنقم بإيجاد الحل

كثير منا يسمع بعمالقة مصنعي القطع الإلكترونية مثل تكساس انسترومنتس، ميكروشيب، أنالوج، موراتا، باناسونيك، وغيرها الكثير. تقوم  هذه الشركات بشكل دوري بنشر ما يعرف بمذكرات التطبيقات، وهي عبارة عن ملف بي دي اف يحتوي على  تصميم متكامل لإحدى الأفكار أو التطبيقات، مشروحة شرحا وافيا يوضح كيفية بناء هذا التطبيق بالاعتماد على قطعة معينة تنتجها الشركة المصنعة. من منظور سطحي، نجد ان الشركة تقوم بعمل تسويق لمنتجاتها، لكن من منظور شامل نجد انها تقوم بمساعدة المصممين في التطبيق العملي والاحترافي للدارات. إذا المستفيد كما يبدو هو الشركة المصنعة ! انتظروا قليلاً..أنا أتفق أن بها نوعا من الدعايةـ لكنها مليئة بالأفكار والحيل التي تساعدك كمصمم لتلافي مشاكل في المستقبل، كما أنها تكون لديك قاعدة هندسية وطريقة علمية في حل المشاريع الإلكترونية. وتوفر على المصمم عناء البحث عن حيل لحل مشكلة بسيطة

هاقد عرفنا حقيقة مذكرات التطبيقات ، فأين أجدها؟ ومن أين أبدأ؟

لنتخيل سوية هذا الموقف الذي يمر بالكثير منا

هاتفك المحمول يرن.. “ولك أن تسرح بخيالك في النغمة :)” من المتصل؟ عزيزي ..مساء الخير

أهلا مساء النور! من المتصل؟ محدثك أحمد من جامعة الملك فهد، ودلني إليك أحد زملائك ونصحني باللجوء إليك في تصميم مشروعنا!

فهل يمكنك نصيحتنا في اختيار المشروع؟

أو على أقل التقدير من أين نبدأ البحث؟

همممم..حسنا، على الرحب والسعة، لكن هلاً أخبرتني عن اهتماماتك؟ هل هناك تطبيق معين في بالك؟

المتصل أحمد: حقيقة كنت أفكر في تصميم دارة للتحكم بالأجهزة المنزلية كالمكيف مثلا ، وذلك عن طريق خطوط الكهرباء المنزلية داخل الجدران. لكنني لا أعرف هذه التقنية ولاحتى أي مصدر عنها

قلت له: تبدو فكرة جميلة لكنها تحتاج جهدا وصبرا لتطبيقها. لكن لا عليك سأساعدك في ذلك ، فانتظر تدوينتي القادمة وستجد الحل إن شاء الله

أحمد: شكرا لك! بانتظار  تدوينتك

توت..توت

انتهت المكالمة

لنبدأ الآن..نحن نبحث عن مشروع للتحكم بالأجهزة المنزلية عن طريق خطوط الكهرباء، ويطلق عليه بالمصطلح الإنجليزي

Home Automation Using Power Line

الآن ..ا لسر وخلاصة تدونتي اليوم هو بان نستخدم كلمة تعد هي مفتاح الوصول للحل

الكلمة هي Application Note

فنقوم أولا بذكر اسم التطبيق متبوعا بهذه الكلمة

فلنطبق ذلك: توجهوا للعم جوجل واكتبوا هذه الجملة

جميل! لنضغط الآن على أول نتيجة ظهرت في الصفحة الموجودة أعلاه وهي بعنوان

AN236, X-10 Home Automation Using the PIC16F877A

وكما يوضح العنوان: فهو بالضبط ما نبحث عنه، فهو مشروع الأتمتة المنزلية بواسطة متحكم دقيق

PIC 16F877 من شركة ميكروشيب

“عند الضغط على الرابط سيظهر لكم ملف بي دي اف حملوه من هنا “تطبيق التحكم بالأجهزة من خلال خطوط الكهرباء

هذه الصورة توضح

عند قراءة الملف بتمعن نجد أنه يحتوي كامل التصميم وبكل التفاصيل التي نحتاجها للتطبيق العملي للدارة، وفي نهايته نجد قائمة بالقطع وصورة للدارة

إذا حللنا المشكلة ووجدنا المشروع بالكامل وهو إحدى المذكرات المنشورة عن طريق شركة ميكروشيب. لاحظوا معي الزاوية العليا اليمنى في ملف البي دي أف نجد  أنها تحتوي كلمة

AN236

A لاختصار Application

N لاختصار Note

طيب هاقد عرفنا كيف نبحث بواسطة جوجل، الطريقة الأكثر احترافية هي أن تتوجه لموقع الشركات المشهورة بالتصنيع التي ذكرتها سابقا وتبحث من خلال محرك بحثها، فهناك تجد العديد من التطبيقات. ففي مثالنا هذا كان الأجدر أن توجه لشركة ميكروشيب للبحث عن هذا التطبيق

حصلنا على الدارة بكافة تفاصيلها، نحن الآن بحاجة لشراء القطع والعثور عليها، وهذا ما سأتركه لتدوينة قادمة بإذن الله

اتفقنا إذا أننا إذا أردنا الحصول على مصدر موثوق في التصميم يمكننا الرجوع إلى ملفات تنشرها الشركات تعرف بمذكرة التطبيق وتنشر على مواقعها الرئيسية ويمكن البحث عنها بواسطة جوجل من خلال كلمتنا المفتاحية

Application Note

نسيت أن أقول لكم: إن هذه الملفات هي مجانية ولا تستدعي التسجيل في موقع الشركة للحصول عليها. السؤال الذي قد يتبادر إلى الذهن: ولماذا منشورة بالمجان؟ هي نوع  نشر المعرفة التي تفخر به الشركات المحترفة في صناعة التقنية وأيضا جانب تسويقي لمنتجاتها

إذا يمكننا من الآن فصاعدا الحصول على داراة لتصاميم مشهورة سواء كانت بسيطة أو معقدة والأهم من ذلك أنها موثوقة ومجربة قبل نشرها. فأتمنى أن نتعاون جميعا كي ننشر هذا المصدر المهم ونقوم بإنتاج أفكار مفيدة ومثقة بطريقة احترافية. هذه المصادر ليست حكرا على المصممين المحترفين! بل يجب أن نستخدمها جميعا على اختلاف مستوياتنا. وأطمح أن أرى يوما أن مصممينا العرب بدأو بالسير على نفس خطى تلك الشركات من ناحية التوثيق الاحترافي

نعود إلى أحمد الذي اتصل بي

عزيزي أحمد: شكرا لاتصالك بي وأتمنى أن تكون قد استفدت من قراءتك لتدوينتي وأنا واثق أنه بإمكانك الآن أن تصمم مشروع تخرجك وأضمن لك بإذن الله إن صممته باحتراف حصولك على A+

قبل أن تقفلوا متصفحكم وتتوقفوا عن قراءة خزعبلاتي الإلكترونية، تفضلوا بعضا من المواقع المشهورة لتلك المذكرات التطبيقية، وإن كان ليدكم مصادر أخرى فشاركونا بها

شركة ميكروشيب

شركة تكساس انسترومنتس

شركة باناسونيك

شركة  مكسيم

ملاحظة: بالنسبة للكود المستخدم في التطبيق أعلاه يمكنكم تحميله من an236

Posted in متوسط

خزعبلات إلكترونية: المكثفات

نمر كل يوم  في حياتنا بتجارب عديدة في مجالات مختلفة مثل: الحياة المهنية ، الحياة الاجتماعية ،الحياة الأسرية أو الدراسية. وتختلف ردود أفعال كل منا تجاه هذه التجارب، فمنا من يقف متأملا ومحاولا أخذ الدروس والعبر لتكون قاعدة انطلاق له للأفضل، ومنا من يمر مرور الكرام.والحكيم هو من يتعلم من دروس الآخرين وتجاربهم .

بدأت أحدث نفسي قائلا: وسيم، انت كل يوم تتعلم شيئا جديدا في تخصصك، فتارة تحرق مكثفا، وتارة أخرى تطور دارة عملية ، ولايكاد يمر يوم إلا وقد مررت بتجارب تستحق الوقوف عندها،  فلم لاتتبادل تجاربك وتفيد بها الآخرين؟ أوليست الحياة كلها تجارب؟

لذا قررت أن أشارككم سلسلة من المقالات التي ستنتقل بنا إلى نوع آخر من التدوين التقني، وتختص هذه السلسة بذكر تجاربي الخاصة التي مررت بها أثناء تصميمي للدوائر الإلكترونية. وسنعيش من خلالها اجواء ممتعة في أحد المعامل لنناقش اختبارا معينا لإحدى الدارات ، أو تصميما عمليا، وغالبا أنها ستفشل..ثم ننتقل لنتعرف على السبب وراء هذا الفشل، وكيف كان الحل. فالهدف هو نقل خبرتي البسيطة إليكم كي نتعاون على تكوين قاعدة مهنية صلبة تساعدنا للاستمتاع في اعمالنا وتقليل أخطائنا.

قررت  تسمية هذه السلسة ” خزعبلات إلكترونية” وذلك لأنني رأيت أن بعض التصاميم عند تركيبي لها تبدأ بالتصرف بأمور أشبه ما يمكن وصفها بالخزعبلات. ثم أرى أن التسمية تضفي نوعا من الدعابة لموضوعنا الخفيف على عقولنا.

فلنبدأ بالخزعبلة الأولى..

قبل حوالي الثلاث سنوات، كنت أصمم مرشحا للترددات المنخفضة 

” Low Pass Filter”

 وكان هدفي أن أتخلص من أي تردد أعلى من 1 ميجاهرتز، قمت بالتصميم اعتمادا على عناصر تقليدية وهي مقاومة ومكثف فقط  لأحصل على تردد قطع 1 ميجاهرتز حسب الصورة الموضحة بالأسفل، ثم عملت لها تحليلا ومحاكاة بواسطة برنامج الأوركاد الشهير “البي سبايس”. كل النتائج كانت رائعة وحسب التوقعات.

 

توجهت للمعمل، ركبت الدائرة البسيطة وبدأت الاختبار..

قمت بتغيير التردد المطبق تدريجيا على مدخل الدائرة حتى وصلت للميجاهرتز .

وهنا بدأت الخزعبلة 🙂 ..أثناء زيادتي للتردد لاحظت أن الفلتر بدأ تأثيره واضحا عند ال500 كيلو هرتز وليس عند ال1 ميجا كما صممته!

أعدت التجربة مرارا..غيرت القطع، تأكدت من اللحام..كل شيء..

وفي النهاية نفس النتيجة الغريبة..500 كيلو هرتز.

ما هو السبب؟ وكيف لفلتر صمم عند واحد ميجاهرتز أن يتضاءل تأثيره للنصف تقريبا؟

بعد البحث والتقصي..وتحفير الانترنت، لم أصل لمعلومة..توجهت إلى مديري العبقري..ابتسم في وجهي ..وقال: بالتأكيد لن تعمل دارتك حسب التصميم!

صدمت!  و سألته: ماالسبب؟

قال لي: وسيم..ألا تعلم اننا نعيش في الواقع؟ قلت بلى.

وأردف قائلا: دارتك تحتوي  على مكثف ..فهل نسيت أن المكثف له خواص محددة تجعل منه مكثفا إلى تردد معين بعدها يبدأ ظهور تأثير ما يعرف بالملف الافتراضي والمقاومة التسلسلية ، أي أن المكثف لن يكون حقيقة مكثفا.

معنى ذلك أن اعتباري لقيمة المكثف -1.5نانو فاراد- التي استخدمتها أنها ستبقى ثابتة خلال النطاق الترددي 1 ميجا هرتز هو اعتبار خاطئ. فقيمة المكثف ستتغير حسب التردد وسيدخل معها عنصر مؤثر آخر هو الملف الافتراضي الذي سيقوم بدوره بتقلليل تردد القطع للمرشح. لهذا السبب نجد أن المصنعين دائما مايزودون المصمم  بما يعرف بالدارة المكافئة الحقيقية للمكثف التي تحتوي على المقاومة والمكثف والملف

حسنا،  هاقد عرفنا السبب وراء هذه الظاهرة العجيبة، فمالحل برأيكم؟

لابد من تصميم آخر يأخذ في عين اعتباره خواص المكثف الفيزيائية، لذا نحن أمام طريقين، إما أن نعيد التصميم ليعتمد على مضخمات بدلا من المقاومة والمكثف، أو أن نضيف مرحلة ثانية  تلي المرشح الأول وهي لمرشح آخر من نفس النوع لكنه يعمل على تردد قطع أكبر.

وتجدر الإشارة أن هذه المشكلة التي واجهتها تنطبق على أي قطعة إلكترونية كالملفات والترانزستورات حيث أن أي قطعة سليكونية لا بد لها من التأثر  بالترددات العالية نسبيا، أي في الميجاهرتز والجيجا هرتز. لذا نلاحظ أن تصميم دارات استقبال الترددات العالية معقد إلى حد ما ، ويأخذ اعتبارات كثيرة من ضمنها تصميم اللوحة المطبوعة والذي يعد تحديا بالنسبة لمصممي أجهزة الاتصالات

خلاصة درسنا إذاً لهذا اليوم: أن ننتبه في حال استخدامنا لأي قطعة  إلكترونية بأن نقرأ مواصفاتها الفنية  قبل استخدامها. وفي تجربتنا هذه كان لابد من التأكد من رسم بياني خاص بتأثير الترددات العالية على عمل المكثف.

ولحسن الحظ أن أي عنصر يتم إنتاجه لابد للشركة المصنعة أن تزودنا بملف المواصفات الفنية والذي يحتوي على رسوم بيانية توضح ردة فعل العنصر المستخدم تحت ظروف معينة من الضغط أوالحرارة أوالتيار ةالعالي أوالجهود العالية والترددات المختلفة.

هذه صورة توضح دارة المكثف المكافئة:

لمزيد من المعلومات حول خواص المكثفات حملوا هذا الملف من شركة إبكوس

Posted in متوسط

فيتامينات هواة الإلكترونيات

يحتاج  أي هاو لأدوات تساعده على إتقان هوايته والاستمتاع بها. فخذوا مثلا الرسامين والمصورين، نجد أن معظمهم يمتلك كاميرااحترافية وبرنامجا مناسبا، وغالبا مايكون الفوتوشوب.

حسنا.. فماهو نصيب هواة ومصممي الإلكترونيات؟ Continue reading “فيتامينات هواة الإلكترونيات”