تعريف أساسيات الإلكترونيات;
أساسيات الإلكترونيات هي المفاهيم الأساسية المتعلقة بالتيار والجهد والمقاومة، والمكونات الإلكترونية الأساسية مثل المقاومات والمكثفات والمحثات والترانزستورات، وكيفية توصيلها في الدوائر لتحقيق وظائف معينة. يتضمن ذلك فهم قوانين الكهرباء مثل قانون أوم، وكيفية تصميم وتحليل الدوائر الإلكترونية البسيطة. المفاهيم الأساسية التيار الكهربائي (Current): تدفق الشحنات الكهربائية (الإلكترونات) عبر موصل. يُقاس بالأمبير (Ampere).الجهد الكهربائي (Voltage): القوة الدافعة التي تسبب تدفق التيار. يُقاس بالفولت (Volt).المقاومة (Resistance): مقاومة المادة لتدفق التيار الكهربائي. تُقاس بالأوم (Ohm).قانون أوم (Ohm's Law): العلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة، والتي تُعبر عنها بالمعادلة \(V=I\times R\) (الجهد = التيار × المقاومة). المكونات الإلكترونية الرئيسية المقاومات (Resistors): تتحكم في تدفق التيار لضمان حصول المكونات الأخرى على الكمية المناسبة من التيار والجهد.المكثفات (Capacitors): تخزن الطاقة الكهربائية في مجال كهربائي وتساعد في تخفيف تقلبات الجهد.المحثات (Inductors): تخزن الطاقة في مجال مغناطيسي وتعمل بشكل مشابه للمكثفات.الترانزستورات (Transistors): تُستخدم كمفاتيح أو مضخمات للتيار، وهي مكونات أساسية في معظم الدوائر الإلكترونية الحديثة. المبادئ الأساسية لتصميم الدوائر فهم المخططات التخطيطية: القدرة على قراءة ورسم المخططات التخطيطية هي خطوة أساسية لتصميم الدوائر.أنواع التوصيل:التوصيل على التوالي (Series): التيار ثابت في جميع أجزاء الدائرة، ويتوزع الجهد عبر المقاومات.التوصيل على التوازي (Parallel): الجهد ثابت في جميع أجزاء الدائرة، ويتوزع التيار عبر المقاومات.تصميم الدوائر: ربط المكونات معًا وفقًا للمخططات لتحقيق وظائف محددة، مثل نقل أو تخزين أو بث الإشارات
البدء بأساسيات الإلكترونيات أسهل مما تظن. نأمل أن يُبسط هذا الدليل أساسيات الإلكترونيات، ليتمكن أي شخص مهتم ببناء الدوائر الكهربائية من البدء بها فورًا. هذه لمحة سريعة عن الإلكترونيات العملية، وليس هدفي التعمق في علم الهندسة الكهربائية. إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد عن أساسيات الإلكترونيات، فإن ويكيبيديا هي نقطة انطلاق جيدة للبحث.
بحلول نهاية هذه التعليمات، يجب أن يكون أي شخص مهتم بتعلم الإلكترونيات الأساسية قادرًا على قراءة الرسم التخطيطي وبناء دائرة باستخدام المكونات الإلكترونية القياسية.
الخطوة 1: الكهرباء
هناك نوعان من الإشارات الكهربائية، التيار المتناوب (AC)، والتيار المستمر (DC).
في التيار المتردد، ينعكس اتجاه تدفق الكهرباء عبر الدائرة باستمرار. بل يمكن القول إنه اتجاه متردد . يُقاس معدل الانعكاس بالهرتز، وهو عدد مرات الانعكاس في الثانية. لذا، عندما يُقال إن تردد مصدر الطاقة الأمريكي هو 60 هرتز، فإن ما يقصدونه هو أنه ينعكس 120 مرة في الثانية (مرتين في كل دورة).
في التيار المستمر، يتدفق التيار الكهربائي في اتجاه واحد بين الطاقة والأرض. في هذا النظام، يوجد دائمًا مصدر جهد موجب ومصدر جهد أرضي (0 فولت). يمكنك اختبار ذلك بقراءة بطارية باستخدام مقياس متعدد . للحصول على تعليمات قيّمة حول كيفية القيام بذلك، تفضل بزيارة صفحة "ليديادا" للمقياس المتعدد (ستحتاج تحديدًا إلى قياس الجهد ).
عند الحديث عن الجهد، تُعرّف الكهرباء عادةً بأنها جهد وتيار. يُقاس الجهد بالفولت، بينما يُقاس التيار بالأمبير. على سبيل المثال، بطارية 9 فولت جديدة تمامًا سيكون جهدها 9 فولت وتيارها حوالي 500 مللي أمبير (500 ملي أمبير).
يمكن تعريف الكهرباء أيضًا بالمقاومة والواط. سنتحدث قليلًا عن المقاومة في الخطوة التالية، لكنني لن أتعمق في الواط. كلما تعمقت في الإلكترونيات، ستجد مكونات بتصنيفات واط. من المهم عدم تجاوز تصنيف الواط لأي مكون، ولكن لحسن الحظ، يمكن حساب هذا التصنيف بسهولة من خلال ضرب جهد مصدر الطاقة في تياره.
إذا كنت تريد فهمًا أفضل لهذه القياسات المختلفة، وما تعنيه، وكيفية ارتباطها، فراجع هذا الفيديو المعلوماتي حول قانون أوم.
تستخدم معظم الدوائر الإلكترونية الأساسية تيارًا كهربائيًا مستمرًا. وبالتالي، ستدور جميع المناقشات اللاحقة حول الكهرباء حول تيار مستمر.
(يرجى ملاحظة أن بعض الروابط في هذه الصفحة هي روابط تابعة. هذا
لا يغير من سعر المنتج بالنسبة لك. أُعيد استثمار أي عائد أحصل عليه في
مشاريع جديدة. إذا كنت ترغب في اقتراحات لموردين بديلين، يُرجى إعلامي.)
الخطوة 2: الدوائر
الدائرة الكهربائية هي مسار كامل ومغلق يتدفق عبره التيار الكهربائي. بمعنى آخر، تسمح الدائرة الكهربائية المغلقة بتدفق الكهرباء بين الطاقة والأرض. أما الدائرة الكهربائية المفتوحة فتقطع تدفق الكهرباء بين الطاقة والأرض.
أي شيء يشكل جزءًا من هذا النظام المغلق ويسمح بتدفق الكهرباء بين الطاقة والأرض يعتبر جزءًا من الدائرة.
الخطوة 3: المقاومة
على سبيل المثال، في الدائرة أعلاه، يُضيف المحرك الذي يتدفق عبره التيار الكهربائي مقاومةً لتدفقه. وبالتالي، تُستغل كل الكهرباء المارة عبر الدائرة.
بمعنى آخر، يجب أن يكون هناك سلك موصل بين القطب الموجب والأرضي، مما يزيد من مقاومة تدفق الكهرباء ويستهلكها. إذا تم توصيل الجهد الموجب مباشرة بالأرضي ولم يمر أولاً عبر شيء يزيد من المقاومة، مثل المحرك، فسيؤدي ذلك إلى حدوث قصر في الدائرة. هذا يعني أن الجهد الموجب متصل مباشرة بالأرضي.
وبالمثل، إذا مرت الكهرباء عبر مكون (أو مجموعة من المكونات) لا تضيف مقاومة كافية إلى الدائرة، فسوف يحدث ماس كهربائي أيضًا (انظر فيديو قانون أوم ).
تعتبر الدوائر القصيرة سيئة لأنها قد تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة البطارية و/أو الدائرة، أو كسرها، أو اشتعالها، و/أو انفجارها.
من المهم جدًا منع حدوث الدوائر القصيرة عن طريق التأكد من عدم توصيل الجهد الموجب مباشرة بالأرض.
مع ذلك، تذكر دائمًا أن الكهرباء تتبع دائمًا المسار الأقل مقاومة للأرض . هذا يعني أنه إذا خُيّرتَ جهدًا موجبًا بين المرور عبر محرك إلى الأرض، أو سلكًا مستقيمًا إلى الأرض، فسيتبع السلك لأنه يوفر أقل مقاومة. هذا يعني أيضًا أن استخدام السلك لتجاوز مصدر المقاومة إلى الأرض مباشرةً قد أدى إلى حدوث قصر في الدائرة. تأكد دائمًا من عدم توصيل الجهد الموجب بالأرض عن طريق الخطأ أثناء التوصيل على التوازي.
لاحظ أيضًا أن المفتاح لا يضيف أي مقاومة إلى الدائرة وأن مجرد إضافة مفتاح بين الطاقة والأرض سيؤدي إلى إنشاء دائرة قصيرة.
الخطوة 4: التسلسل مقابل التوازي
هناك طريقتان مختلفتان يمكنك من خلالهما توصيل الأشياء معًا، وتسمى هذه الطريقتان بالتسلسل والتوازي.
عندما يتم توصيل الأشياء على التوالي، يتم توصيل الأشياء واحدا تلو الآخر، بحيث يتعين على الكهرباء أن تمر عبر شيء واحد، ثم الشيء التالي، ثم التالي، وهكذا.
في المثال الأول، تم توصيل المحرك والمفتاح والبطارية على التوالي لأن المسار الوحيد لتدفق الكهرباء هو من واحد إلى التالي ثم إلى التالي.
عندما يتم توصيل الأشياء على التوازي، يتم توصيلها جنبًا إلى جنب، بحيث تمر الكهرباء من خلالها جميعًا في نفس الوقت، من نقطة مشتركة إلى نقطة مشتركة أخرى
في المثال التالي، يتم توصيل المحركات بالتوازي لأن الكهرباء تمر عبر كلا المحركين من نقطة مشتركة إلى نقطة مشتركة أخرى.
في المثال الأخير، المحركات موصولة على التوازي، لكن المحركين المتوازيين والمفتاح والبطاريات موصولة على التوالي. لذا، يُقسّم التيار بين المحركات على التوازي، ولكنه لا يزال يمر على التوالي من جزء من الدائرة.
إذا لم يكن هذا واضحًا بعد، فلا تقلق. عندما تبدأ ببناء دوائرك الخاصة، سيتضح كل شيء.
الخطوة 5: المكونات الأساسية
لبناء الدوائر الإلكترونية، ستحتاج إلى الإلمام ببعض المكونات الأساسية. قد تبدو هذه المكونات بسيطة، لكنها تُعدّ أساس معظم المشاريع الإلكترونية. لذا، بتعلم هذه الأجزاء الأساسية القليلة، ستتمكن من تحقيق تقدم كبير.
تحملوني بينما أقوم بشرح ما هو كل منها في الخطوات القادمة.
الخطوة 6: المقاومات
كما يوحي الاسم، تُضيف المقاومات مقاومةً إلى الدائرة وتُقلل من تدفق التيار الكهربائي. يُمثَّل هذا في مخطط الدائرة بخطٍّ متعرجٍ مُدبب، بجانبه قيمة.
تشير العلامات المختلفة على المقاوم إلى قيم مختلفة للمقاومة. تُقاس هذه القيم بالأوم.
تتوفر المقاومات أيضًا بتصنيفات واط مختلفة. بالنسبة لمعظم دوائر التيار المستمر منخفضة الجهد، يُنصح باستخدام مقاومات بقدرة ربع واط.
تقرأ القيم من اليسار إلى اليمين باتجاه الشريط الذهبي (عادةً). يمثل اللونان الأولان قيمة المقاومة، والثالث المضاعف، والرابع (الشريط الذهبي) يمثل تفاوت أو دقة المكون. يمكنك معرفة قيمة كل لون من خلال الاطلاع على جدول قيم ألوان المقاومة.
أو... لتسهيل حياتك، يمكنك ببساطة البحث عن القيم باستخدام حاسبة المقاومة الرسومية .
على أية حال... المقاومة التي تحمل العلامات البني، الأسود، البرتقالي، الذهبي سوف تترجم على النحو التالي:
1 (بني) 0 (أسود) × 1000 = 10000 مع تفاوت +/- 5%
أي مقاومة تزيد قيمتها عن 1000 أوم تُختصر عادةً بالحرف K. على سبيل المثال، 1000 تُعادل 1 كيلو أوم؛ و3900 تُعادل 3.9 كيلو أوم؛ و470,000 أوم تُعادل 470 كيلو أوم.
يتم تمثيل قيم الأوم التي تزيد عن مليون باستخدام الحرف M. في هذه الحالة، 1,000,000 أوم ستصبح 1M.
الخطوة 7: المكثفات
المكثف هو مُكوّن يخزّن الكهرباء ثم يُفرّغها في الدائرة عند انخفاضها. يُمكن تشبيهه بخزان مياه يُفرّغ الماء عند الجفاف لضمان تدفق ثابت.
تُقاس المكثفات بالفاراد. القيم التي تجدها عادةً في معظم المكثفات تُقاس بالبيكوفاراد (pF)، والنانافاراد (nF)، والميكروفاراد (uF). غالبًا ما تُستخدم هذه الوحدات بالتبادل، ومن المفيد وجود جدول تحويل في متناول اليد.
أكثر أنواع المكثفات شيوعًا هي مكثفات الأقراص الخزفية التي تبدو مثل حلوى M&Ms الصغيرة مع وجود سلكين يخرجان منها والمكثفات الكهروليتية التي تبدو أكثر مثل الأنابيب الأسطوانية الصغيرة مع وجود سلكين يخرجان من الأسفل (أو في بعض الأحيان من كل طرف).
مكثفات الأقراص الخزفية غير مستقطبة، مما يعني أن الكهرباء تمر عبرها بغض النظر عن طريقة إدخالها في الدائرة. عادةً ما تُميّز برمز رقمي يتطلب فك تشفيره. يمكنك الاطلاع على تعليمات قراءة المكثفات الخزفية هنا . عادةً ما يُمثّل هذا النوع من المكثفات في المخطط التخطيطي بخطين متوازيين.
عادةً ما تكون المكثفات الإلكتروليتية مستقطبة. هذا يعني أنه يجب توصيل أحد طرفيها بالطرف الأرضي من الدائرة، بينما يجب توصيل الطرف الآخر بالطاقة. إذا تم توصيله بشكل عكسي، فلن يعمل بشكل صحيح. تحمل المكثفات الإلكتروليتية قيمة مكتوبة عليها، تُمثل عادةً بالميكروفاراد. كما أنها تُميز الطرف المتصل بالأرض برمز ناقص (-). يُمثل هذا المكثف في الرسم التخطيطي بخط مستقيم وآخر منحني متجاورين. يمثل الخط المستقيم الطرف المتصل بالطاقة، بينما يمثل المنحنى الطرف المتصل بالأرض.
الخطوة 8: الثنائيات
الثنائيات مكونات مستقطبة، تسمح بمرور التيار الكهربائي عبرها في اتجاه واحد فقط. وهذا مفيد إذ يُمكن وضعها في دائرة كهربائية لمنع تدفق الكهرباء في الاتجاه الخاطئ.
من المهم أيضًا مراعاة أن مرور الطاقة عبر الصمام الثنائي يتطلب طاقة، مما يؤدي إلى انخفاض الجهد. عادةً ما يكون هذا الانخفاض حوالي 0.7 فولت. من المهم تذكر هذا لاحقًا عند الحديث عن نوع خاص من الصمامات الثنائية يُسمى LED.
تشير الحلقة الموجودة على أحد طرفي الثنائي إلى جانب الثنائي المتصل بالأرضي، وهو الكاثود. ويتبع ذلك أن الجانب الآخر المتصل بالطاقة هو الأنود.
يتم عادةً كتابة رقم جزء الصمام الثنائي عليه، ويمكنك معرفة خصائصه الكهربائية المختلفة من خلال البحث في ورقة البيانات الخاصة به.
يُمثَّلان في الرسم التخطيطي بخطٍّ يُشير إليه مثلث. هذا الخط هو الجانب المتصل بالأرض، وأسفل المثلث هو المتصل بالطاقة.
الخطوة 9: الترانزستورات
يستقبل الترانزستور تيارًا كهربائيًا صغيرًا عند طرف قاعدته ، ويُضخّمه بحيث يمرّ تيار أكبر بكثير بين طرفي المجمع والباعث. تتناسب كمية التيار المار بين هذين الطرفين تناسبًا طرديًا مع الجهد المطبق على طرف القاعدة.
هناك نوعان أساسيان من الترانزستورات: NPN وPNP. يتميز هذان النوعان بعكس القطبية بين المُجمّع والباعث. للاطلاع على مقدمة شاملة عن الترانزستورات، تفضل بزيارة هذه الصفحة .
تسمح ترانزستورات NPN بمرور الكهرباء من طرف المجمع إلى طرف الباعث. وهي مُمثلة في مخطط بياني بخط للقاعدة، وخط قطري يصلها، وسهم قطري يُشير بعيدًا عن القاعدة.
تسمح ترانزستورات PNP بمرور الكهرباء من طرف الباعث إلى طرف المجمع. وهي مُمثلة في مخطط بياني بخط للقاعدة، وخط قطري متصل بها، وسهم قطري يشير إليها.
يُطبع رقم القطعة على الترانزستورات، ويمكنك الاطلاع على بياناتها على الإنترنت لمعرفة تصميم أطرافها وخصائصها. تأكد أيضًا من مراعاة تصنيف جهد وتيار الترانزستور.
الخطوة 10: الدوائر المتكاملة
الدائرة المتكاملة هي دائرة متخصصة كاملة مُصغّرة ومُركّبة على شريحة صغيرة، حيث يتصل كل جزء منها بنقطة داخل الدائرة. تتكون هذه الدوائر المُصغّرة عادةً من مكونات مثل الترانزستورات والمقاومات والثنائيات.
على سبيل المثال، يحتوي المخطط الداخلي لشريحة المؤقت 555 على أكثر من 40 مكونًا.
كما هو الحال مع الترانزستورات، يمكنك معرفة كل شيء عن الدوائر المتكاملة من خلال الاطلاع على أوراق بياناتها. ستتعرف في ورقة البيانات على وظيفة كل طرف. يجب أن توضح أيضًا قيم الجهد والتيار لكل من الشريحة نفسها وكل طرف على حدة.
تتوفر الدوائر المتكاملة بأشكال وأحجام متنوعة. كمبتدئ، ستتعامل بشكل أساسي مع شرائح DIP. تحتوي هذه الشرائح على دبابيس للتركيب عبر الثقوب. مع تقدمك في المستوى، يمكنك التفكير في استخدام شرائح SMT، وهي شرائح سطحية ملحومة على أحد جانبي لوحة الدائرة.
يشير الشق الدائري على أحد حواف شريحة الدائرة المتكاملة إلى أعلى الشريحة. يُعتبر الدبوس الموجود في أعلى يسار الشريحة الدبوس 1. من الدبوس 1، تقرأ الأرقام بالتتابع على طول الجانب حتى تصل إلى أسفله (أي الدبوس 1، الدبوس 2، الدبوس 3). بعد الوصول إلى أسفل الشريحة، تنتقل إلى الجانب الآخر منها، ثم تبدأ بقراءة الأرقام لأعلى حتى تصل إلى قمتها مجددًا.
ضع في اعتبارك أن بعض الرقائق الأصغر حجمًا تحتوي على نقطة صغيرة بجوار الدبوس 1 بدلاً من الشق في الجزء العلوي من الشريحة.
لا توجد طريقة قياسية لدمج جميع الدوائر المتكاملة في مخططات الدوائر، ولكن غالبًا ما يتم تمثيلها على شكل مربعات تحتوي على أرقام بداخلها (الأرقام تمثل رقم الدبوس).
الخطوة 11: مقاييس الجهد
المقاومات المتغيرة هي مقاومات متغيرة. ببساطة، تحتوي على مقبض أو شريط تمرير يمكنك تحريكه أو دفعه لتغيير المقاومة في الدائرة. إذا سبق لك استخدام مقبض مستوى الصوت في جهاز ستيريو أو مُخفت إضاءة منزلق، فأنت بذلك تستخدم مقاومًا متغيرًا.
تُقاس مقاييس الجهد بالأوم، مثل المقاومات، ولكن بدلًا من وجود أشرطة ملونة، يُكتب عليها تصنيف قيمتها مباشرةً (مثل "1M"). كما يُشار إليها بالحرف "A" أو "B"، وهو ما يُشير إلى نوع منحنى الاستجابة.
تتميز مقاييس الجهد المُشار إليها بالرمز "B" بمنحنى استجابة خطي. هذا يعني أنه عند تدوير المقبض، تزداد المقاومة بالتساوي (10، 20، 30، 40، 50، إلخ). أما مقاييس الجهد المُشار إليها بالرمز "A"، فتتميز بمنحنى استجابة لوغاريتمي. هذا يعني أنه عند تدوير المقبض، تزداد الأرقام لوغاريتميًا (1، 10، 100، 10,000، إلخ).
تحتوي مقاييس الجهد على ثلاثة أرجل تُشكّل مقسم جهد، وهو في الأساس مقاومتان متصلتان على التوالي. عند توصيل المقاومتين على التوالي، تكون النقطة بينهما جهدًا يقع بين قيمة المصدر والأرض.
على سبيل المثال، إذا كان لديك مقاومتان 10 أوم موصولتان على التوالي بين مصدر الطاقة (5 فولت) والأرضي (0 فولت)، فإن نقطة التقاء المقاومتين ستكون نصف مصدر الطاقة (2.5 فولت) لأن قيمتيهما متطابقتان. بافتراض أن هذه النقطة الوسطى هي في الواقع الطرف المركزي لمقياس الجهد، فعند تدوير المقبض، سيزداد الجهد على الطرف الأوسط نحو 5 فولت أو ينخفض نحو 0 فولت (حسب اتجاه تدويره). هذا مفيد لضبط شدة الإشارة الكهربائية داخل الدائرة (ومن هنا استخدامه كمقبض للتحكم في مستوى الصوت).
يتم تمثيل ذلك في الدائرة على شكل مقاومة مع سهم يشير إلى منتصفها.
إذا قمت بتوصيل أحد الطرفين الخارجيين فقط مع الطرف الأوسط بالدائرة، فأنت تُغيّر المقاومة داخل الدائرة فقط، وليس مستوى الجهد على الطرف الأوسط. تُعد هذه الأداة مفيدة أيضًا في بناء الدوائر، لأنك غالبًا ما ترغب في تغيير المقاومة عند نقطة معينة فقط، وليس إنشاء مقسم جهد قابل للتعديل.
غالبًا ما يتم تمثيل هذا التكوين في الدائرة كمقاوم مع سهم يخرج من أحد الجانبين ويعود للخلف ليشير إلى المنتصف.
الخطوة 12: مصابيح LED
LED هو اختصار لـ "الصمام الثنائي الباعث للضوء". وهو في الأساس نوع خاص من الصمامات الثنائية يضيء عند مرور الكهرباء عبره. ومثل جميع الصمامات الثنائية، يكون الصمام الثنائي مستقطبًا، والكهرباء مصممة لمرورها في اتجاه واحد فقط.
عادةً ما يوجد مؤشران يُشيران إلى اتجاه مرور الكهرباء عبر الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED). المؤشر الأول هو أن الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) سيكون له سلك موجب أطول (أنود) وسلك أرضي أقصر (كاثود). المؤشر الآخر هو شق مسطح على جانب الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) للإشارة إلى السلك الموجب (أنود). يُرجى العلم أن هذا الشق ليس موجودًا في جميع الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (أو قد يكون خاطئًا في بعض الأحيان).
كما هو الحال مع جميع الثنائيات، تُحدث مصابيح LED انخفاضًا في الجهد في الدائرة، ولكنها عادةً لا تُضيف مقاومة كبيرة. لمنع حدوث قصر في الدائرة، يجب توصيل مقاومة على التوالي. لمعرفة حجم المقاومة المطلوبة للحصول على أقصى شدة إضاءة، يمكنك استخدام حاسبة LED الإلكترونية هذه لمعرفة مقدار المقاومة اللازمة لمصباح LED واحد. يُنصح عادةً باستخدام مقاومة أكبر قليلًا من القيمة المُرجعة بواسطة الحاسبة.
قد ترغب في توصيل مصابيح LED على التوالي، ولكن تذكر أن كل مصباح LED متتالي سيؤدي إلى انخفاض الجهد حتى لا يتبقى ما يكفي من الطاقة لإضاءته. لذلك، يُنصح بإضاءة عدة مصابيح LED بتوصيلها على التوازي. مع ذلك، تأكد من أن جميع مصابيح LED لها نفس تصنيف الطاقة قبل القيام بذلك (غالبًا ما تختلف تصنيفات الألوان المختلفة).
ستظهر مصابيح LED في الرسم التخطيطي كرمز للثنائي مع صواعق تنبعث منه، للإشارة إلى أنه ثنائي متوهج.
الخطوة 13: المفاتيح
المفتاح هو في الأساس جهاز ميكانيكي يُحدث انقطاعًا في الدائرة الكهربائية. عند تفعيله، يفتح أو يُغلق الدائرة. ويعتمد ذلك على نوع المفتاح.
تغلق المفاتيح المفتوحة عادةً (NO) الدائرة عند تنشيطها.
تفتح المفاتيح المغلقة عادةً (NC) الدائرة عند تنشيطها.
مع ازدياد تعقيد المفاتيح، يُمكنها فتح وصلة وإغلاق أخرى عند تفعيلها. هذا النوع من المفاتيح هو مفتاح أحادي القطب ومزدوج التحويل (SPDT).
إذا جُمعت مفتاحان SPDT في مفتاح واحد، فسيُسمى مفتاحًا ثنائي القطب ثنائي الاتجاه (DPDT). سيؤدي هذا إلى فصل دائرتين منفصلتين وفتح دائرتين أخريين في كل مرة يُفعّل فيها المفتاح.
الخطوة 14: البطاريات
البطارية وعاءٌ يُحوِّل الطاقة الكيميائية إلى كهرباء. لتبسيط الأمر، يُمكن القول إنها "تُخزِّن الطاقة".
بتوصيل البطاريات على التوالي، تُضاف قيمة جهد كل بطارية متتالية، لكن التيار يبقى ثابتًا. على سبيل المثال، بطارية AA جهدها 1.5 فولت. إذا وُصلت ثلاث بطاريات على التوالي، يصبح المجموع 4.5 فولت. وإذا وُصلت بطارية رابعة على التوالي، يصبح المجموع 6 فولت.
عند توصيل البطاريات على التوازي، يبقى الجهد ثابتًا، لكن كمية التيار المتاحة تتضاعف. يُجرى هذا بشكل أقل بكثير من توصيل البطاريات على التوالي، وعادةً ما يكون ضروريًا فقط عندما تتطلب الدائرة تيارًا أكبر مما توفره سلسلة واحدة من البطاريات.
يُنصح باقتناء مجموعة متنوعة من حاملات بطاريات AA. على سبيل المثال، أنصحك بشراء مجموعة تتسع لبطاريات AA واحدة، اثنتين، ثلاث، أربع، وثماني بطاريات.
تُمثَّل البطاريات في الدائرة بسلسلة من الخطوط المتناوبة بأطوال مختلفة. كما توجد علامات إضافية للطاقة، والتأريض، وتصنيف الجهد.
الخطوة 15: لوحات التجارب
ألواح التجارب هي ألواح مخصصة للنماذج الأولية للإلكترونيات. وهي مغطاة بشبكة من الثقوب، مقسمة إلى صفوف متصلة كهربائيًا.
في الجزء المركزي، يوجد عمودان من الصفوف متجاوران. صُمم هذا للسماح بإدخال دائرة متكاملة في المركز. بعد إدخالها، سيتصل بكل طرف من أطراف الدائرة المتكاملة صف من الثقوب الكهربائية المتصلة.
بهذه الطريقة، يمكنك بناء دائرة كهربائية بسرعة دون الحاجة إلى لحام أو لفّ الأسلاك معًا. ما عليك سوى توصيل الأجزاء الموصولة ببعضها في أحد الصفوف المتصلة كهربائيًا.
على كل حافة من لوحة التجارب، يمتد عادةً خطا نقل بيانات متواصلان. أحدهما مخصص لنقل الطاقة والآخر لنقل الأرضي. بتوصيل الطاقة والأرضي على التوالي بكل منهما، يمكنك الوصول إليهما بسهولة من أي مكان على لوحة التجارب.
الخطوة 16: الأسلاك
لكي تتمكن من توصيل الأشياء معًا باستخدام لوحة توصيل، فأنت بحاجة إلى استخدام مكون أو سلك .
الأسلاك مفيدة لأنها تسمح لك بتوصيل الأشياء دون أي مقاومة تُذكر للدائرة. هذا يتيح لك مرونة في اختيار أماكن وضع القطع، إذ يمكنك توصيلها لاحقًا باستخدام الأسلاك. كما يسمح لك بتوصيل قطعة بأجزاء أخرى متعددة.
يُنصح باستخدام سلك معزول ذو قلب مصمت بقياس 22AWG (قياس 22) لألواح التجارب. كان من الممكن العثور عليه في متاجر راديوشاك، ولكن يُمكنك استخدام سلك التوصيل المرفق أعلاه. عادةً ما يُشير السلك الأحمر إلى توصيل الطاقة، بينما يُشير السلك الأسود إلى توصيل الأرض.
لاستخدام الأسلاك في الدائرة الخاصة بك، قم ببساطة بقطع قطعة حسب الحجم، ثم قم بإزالة 1/4 بوصة من العزل من كل طرف من السلك واستخدمه لتوصيل النقاط معًا على لوحة التوصيل.
الخطوة 17: دائرتك الأولى
قائمة الأجزاء:
مقاومة 1 كيلو أوم - 1/4 واط،
مفتاح تبديل SPST
LED أحمر 5 مم،
موصل بطارية 9 فولت
إذا نظرت إلى المخطط، ستجد أن المقاومة 1 كيلو أوم، والصمام الثنائي الباعث للضوء، والمفتاح جميعها متصلة على التوالي ببطارية 9 فولت. عند بناء الدائرة، ستتمكن من تشغيل وإيقاف الصمام الثنائي الباعث للضوء باستخدام المفتاح.
يمكنك البحث عن رمز لون مقاومة 1 كيلو أوم باستخدام حاسبة المقاومة الرسومية .تذكر أيضًا ضرورة توصيل الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) بشكل صحيح (تلميح: يُوصل الطرف الطويل بالطرف الموجب للدائرة).
كنتُ بحاجة إلى لحام سلك صلب بكل ساق من ساقي المفتاح. للاطلاع على كيفية القيام بذلك، يُرجى مراجعة دليل " كيفية اللحام ". إذا كان هذا الأمر مُرهقًا بالنسبة لك، فما عليك سوى إخراج المفتاح من الدائرة.
إذا قررت استخدام المفتاح، فافتحه وأغلقه لترى ما يحدث عندما تقوم بتوصيل الدائرة وقطعها.
الخطوة 18: الدائرة الثانية
قائمة الأجزاء:
ترانزستور 2N3904 PNP،
ترانزستور 2N3906 NPN،
مقاومة 47 أوم - 1/4 وات،
مقاومة 1 كيلو أوم - 1/4 وات، مقاومة
470 كيلو أوم - 1/4 وات،
مكثف كهربائي 10 ميكروفاراد
، مكثف قرص سيراميكي 0.01 ميكروفاراد،
LED أحمر 5 مم،
حامل بطارية AA 3 فولت
اختياري:
10 كيلو أوم - مقاومة 1/4 واط
1 متر مقياس الجهد
قد يبدو المخطط التالي مُرهِقًا، لكنه في الواقع بسيط جدًا. فهو يستخدم جميع الأجزاء التي شرحناها للتو لوميض مصباح LED تلقائيًا.
أي ترانزستور NPN أو PNP مناسب للدائرة، ولكن إذا كنت ترغب في متابعة التعليمات في المنزل، فأنا أستخدم ترانزستورين 293904 (NPN) و2N3906 (PNP). تعرفت على تصميمات أطرافهما من خلال الاطلاع على أوراق بياناتهما. يُعد موقع Octopart.com مصدرًا جيدًا للعثور بسرعة على أوراق البيانات . ابحث ببساطة عن رقم القطعة وستجد صورة للقطعة ورابطًا لورقة البيانات.
على سبيل المثال، من ورقة البيانات الخاصة بالترانزستور 2N3904، تمكنت بسرعة من رؤية أن الدبوس 1 هو الباعث، والدبوس 2 هو القاعدة، والدبوس 3 هو المجمع.
باستثناء الترانزستورات، من السهل توصيل جميع المقاومات والمكثفات والصمام الثنائي الباعث للضوء (LED). مع ذلك، هناك نقطة مهمة في المخطط. لاحظ نصف القوس بالقرب من الترانزستور. يشير هذا القوس إلى أن المكثف يقفز فوق مسار البطارية ويتصل بقاعدة ترانزستور PNP.
بالإضافة إلى ذلك، عند بناء الدائرة، لا تنس أن تضع في اعتبارك أن المكثفات الكهروليتية والصمامات الثنائية الباعثة للضوء مستقطبة وستعمل فقط في اتجاه واحد.
بعد الانتهاء من بناء الدائرة وتوصيلها بالكهرباء، يجب أن تومض. إذا لم تومض، فتحقق بعناية من جميع توصيلاتك واتجاه جميع الأجزاء.
إحدى حيل تصحيح أخطاء الدائرة بسرعة هي عدّ المكونات في المخطط مقارنةً بالمكونات على لوحة التوصيل. إذا لم تتطابق، فقد أغفلتَ شيئًا ما. يمكنك أيضًا استخدام نفس الحيلة لعدّ عدد العناصر المتصلة بنقطة معينة في الدائرة.
بعد أن يعمل، حاول تغيير قيمة المقاومة 470 كيلو أوم. لاحظ أنه بزيادة قيمة هذه المقاومة، يومض مؤشر LED بشكل أبطأ، وبخفضها، يومض بشكل أسرع.
السبب في ذلك هو أن المقاومة تتحكم في معدل ملء وتفريغ مكثف 10 ميكروفاراد. ويرتبط هذا مباشرةً بوميض الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED).
استبدل هذه المقاومة بمقاوم جهد 1M متصل على التوالي مع مقاومة 10K. وصّلها بحيث يتصل أحد طرفي المقاومة بدبوس خارجي على المقاوم، ويتصل الطرف الآخر بقاعدة ترانزستور PNP. يجب أن يتصل الطرف المركزي للمقاومة بالأرضي. يتغير معدل الوميض الآن عند تدوير المقبض ومسح المقاومة.
الخطوة 19: الدائرة الثالثة
قائمة الأجزاء:
555 Timer IC
1K ohm - 1/4 Watt resistor
10K ohm - 1/4 Watt resistor
1M ohm - 1/4 Watt resistor
10uF electrolytic intensive
0.01uF ceramic disc intensive
small speaker
9V battery connector
تستخدم الدائرة الأخيرة شريحة مؤقت 555 لإصدار الضوضاء باستخدام مكبر الصوت.
ما يحدث هو أن تكوين المكونات والوصلات في شريحة 555 يتسبب في تذبذب الدبوس 3 بسرعة بين العالي والمنخفض. إذا رُسمت هذه التذبذبات بيانيًا، فستبدو كموجة مربعة (موجة تتناوب بين مستويين للطاقة). تُرسل هذه الموجة نبضات سريعة إلى مكبر الصوت، مما يُزيح الهواء بتردد عالٍ جدًا لدرجة أننا نسمعها كنغمة ثابتة لهذا التردد.
تأكد من أن شريحة 555 تقع بين مركز لوحة التجارب، بحيث لا يتصل أيٌّ من الدبابيس عن طريق الخطأ. بالإضافة إلى ذلك، قم ببساطة بتوصيل الدبابيس كما هو موضح في الرسم التخطيطي.
لاحظ أيضًا رمز "NC" في المخطط. هذا الرمز يرمز إلى "لا يوجد اتصال"، مما يعني بوضوح عدم وجود أي اتصال بهذا الطرف في هذه الدائرة.
يمكنك قراءة كل شيء عن شرائح 555 على هذه الصفحة ورؤية مجموعة كبيرة من مخططات 555 الإضافية على هذه الصفحة .
بالنسبة لمكبر الصوت، استخدم مكبر صوت صغيرًا، مثل الذي تجده داخل بطاقة تهنئة موسيقية. هذا التصميم لا يدعم مكبر صوت كبير، وكلما كان مكبر الصوت أصغر، كان ذلك أفضل. معظم مكبرات الصوت مستقطبة، لذا تأكد من توصيل الطرف السالب من مكبر الصوت بالأرضي (إن لزم الأمر).
إذا كنت تريد أن تذهب إلى أبعد من ذلك، يمكنك إنشاء مقبض التحكم في مستوى الصوت عن طريق توصيل دبوس خارجي واحد من مقياس الجهد 100 كيلو أوم بالدبوس 3، والدبوس الأوسط بالسماعة، والدبوس الخارجي المتبقي بالأرض.
الخطوة 20: أنت وحدك
حسنًا... لستَ وحدك تمامًا. الإنترنت مليءٌ بأشخاصٍ يجيدون هذا العمل، وقد وثّقوا أعمالهم لتتعلم أنت أيضًا كيفية القيام به. انطلق وابحث عمّا تريد صنعه. إذا لم تكن الدائرة موجودةً بعد، فمن المُرجّح وجود توثيقٍ لشيءٍ مُشابهٍ على الإنترنت.
موقع Discover Circuits هو مكان رائع للبدء في البحث عن مخططات الدوائر الكهربائية . يضم الموقع قائمة شاملة من الدوائر الممتعة للتجربة.
تحميل كتاب اساسيات الالكترونيات من نبض اللالكترونيات
محرك البحث عن الأجزاء الإلكترونية
إذا كان لديك أي نصيحة إضافية حول الإلكترونيات الأساسية للمبتدئين، فيرجى مشاركتها في التعليقات أدناه.
ويمكنك متابعة الفيديو لافادتك في تعلم اساسيات الالكترونيات
شرح فحص المقاومة وهي ملحومة بالبوردة
(عمليات البحث ذات الصلة)
شكرا لتعليقك