خصائص الإشارات التناظرية والرقمية

الاستعداد للطوارئ: تعرّف فنيو أوتوتكسيرف إجراءات الإغلاق في حالات الطوارئ وموقع معدات السلامة، وذلك لضمان الاستجابة السريعة لأي حوادث قد تحدث في أثناء الاختبار. استخدام معدات الحماية الشخصية: ارتدى الفريق باستمرار معدات الحماية الشخصية المناسبة، مثل النظارات الواقية والقفازات المعزولة، للتخفيف من المخاطر المرتبطة باختبار الدوائر الإلكترونية وصيانة المركبات. إدارة منطقة العمل: إن الحفاظ على مساحات العمل نظيفة ومنظمة يقلل مخاطر الحوادث ويسهل إنجاز العمليات بفعالية. حرص الفنيون على توفير مسارات خالية لمخارج الطوارئ والمعدات لتقليل المخاطر المحتملة.

اختيار أجهزة الاختبار: اختار الفنيون بمهارة أجهزة الاختبار المناسبة، مثل أجهزة الملتيميتر وأجهزة المسح التشخيصية، بناءً على متطلبات المركبة المحددة، وهذا يضمن إجراء قياسات وتشخيصات دقيقة. الاستخدام الصحيح لأجهزة الاختبار: اتبع الفريق بدقة إرشادات الشركة المصنعة لتوصيل المجسات والأسلاك، ما يضمن معايرة جميع أجهزة الاختبار وعملها بشكل صحيح قبل الاستخدام.

الكفاءة الرياضية: استخدم الفريق مهاراتهم الرياضية لتحليل مخططات الدوائر وحساب قيم المكونات واستكشاف المشكلات الكهربائية المعقدة بفعالية. تفسير مخططات المركبات: أتقن فنيو أوتوتكسيرف تفسير مخططات المركبات ومخططات الأسلاك، ما مكنهم من تشخيص الأعطال الإلكترونية وإصلاحها بدقة.

تخطيط الوقت وإدارته: حدد كل فني أولويات المهام وإدارة الوقت بفعالية، وذلك لضمان تنفيذ إجراءات التشخيص في الوقت المناسب وتقليل وقت تعطل المركبة لأدنى حد. مهارات التواصل والتثقيف: أبدى الفنيون مهارات تواصل فعالة من خلال نقل نتائج التشخيص بدقة إلى الزملاء والعملاء، سواء شفهيًا أو باستخدام التقارير المكتوبة. حل المشكلات والمثابرة: تعامل فنيو أوتوتكسيرف مع تحديات التشخيص بعقلية منهجية، وثابروا من أجل تحديد السبب الجذري للمشكلة وحله.

بفضل إعطاء الأولوية للسلامة وتحسين مهارات القياس والاختبار وتقييم الأداء الشخصي، نجح فنيو أوتوتكسيرف في معالجة المشكلات الإلكترونية التي يواجهها أسطول مركباتهم. وأكد التزامهم بالسلامة والكفاءة التقنية والتفاني في التحسين المستمر على فعاليتهم في ضمان موثوقية وأداء إلكترونيات المركبات.

تعمل فنيًا في ورشة إصلاح الإلكترونيات. تضمنت مهمتك الأخيرة اكتشاف الأعطال في دوائر مختلفة. ولقد أثبت كفاءتك في تطبيق ممارسات الصحة والسلامة وتقنيات القياس والمهارات الهندسية العامة. وطبقت أيضًا السلوكيات ذات الصلة بعمليات القياس والاختبار الفعالة.

اشرح كيف طبقت بفعالية ممارسات الصحة والسلامة وتقنيات القياس والمهارات الهندسية العامة في أثناء عملية اكتشاف الأعطال. صف كيفية تطبيق السلوكيات ذات الصلة، مثل الانتباه إلى التفاصيل والتزام البروتوكولات، لضمان القياس الدقيق للدوائر واختبارها. ثم قدم توصية بالتحسينات اللازمة لكل من عمليات القياس والاختبار للدوائر والسلوكيات المطبقة في أثناء هذه المهام. أبدي فهمًا تقنيًا وتحليلًا جيدًا لقياس الدوائر الإلكترونية واختبارها، بما في ذلك تطبيق السلوكيات ذات الصلة والمهارات الهندسية العامة وفق مستوى احترافي.

فكر في تجربتك الأخيرة في دوائر اكتشاف الأعطال ووثق كيفية تطبيق ممارسات الصحة والسلامة وتقنيات القياس والمهارات الهندسية العامة بفعالية. قدم أمثلة عن السلوكيات ذات الصلة التي طبقتها في أثناء قياس الدوائر واختبارها، واشرح أهميتها في ضمان الدقة والسلامة. قدم توصيات مدروسة لتعزيز كل من عمليات القياس والاختبار للدوائر والسلوكيات المطبقة في أثناء هذه المهام. تأكد من أن تفسيراتك وتوصياتك تُظهر مستوى عالٍ من الفهم والتحليل التقني، ما يعكس معيارًا احترافيًا. أرسل تقرير التقييم الذي يوضح أفكارك وتوصياتك إلى مشرفك للتقييم.

• ما المهمة المطلوبة؟ ما المطلوب مني؟
• ما مدى ثقتي في قدرتي على إنجاز هذه المهمة؟
• هل ثمة أي جوانب قد أواجه صعوبة فيها؟

• أنا واثق مما أفعله وأعرف ما يجب أن أحققه.
• يمكنني تحديد أين أخطأت وتعديل تفكيري أو نهجي للعودة إلى المسار الصحيح.

مارك تشانغ، فني اختبار إلكتروني واكتشاف أعطال يبلغ من العمر 24 عامًا يستمتع بخوض التحديات وحل الألغاز الإلكترونية.

بدأ مارك بالإلكترونيات خلال سنوات دراسته الجامعية، حيث حصل على شهادة في الهندسة الكهربائية مع تخصص في الإلكترونيات. وبعد حصول مارك على مدة تدريب في إحدى شركات التكنولوجيا الكبرى، سرعان ما جذبت مهارته في استكشاف الأعطال وإصلاحها والانتباه للتفاصيل انتباه المشرفين عليه، ما أدى إلى حصوله على وظيفة بدوام كامل بعد التخرج. خلال العامين اللذين قضاهما في الشركة، أصبح مارك الشخص المفضل لتشخيص الأعطال الإلكترونية وإصلاحها. بفضل خبرة مارك في تقسيم لوحات الدوائر والضبط الدقيق للأنظمة المعقدة، حظي بالتقدير بين الزملاء والعملاء على حد سواء.

كل يوم، يبدأ مارك بمراجعة أهداف المشروع وخوض اختبار المكونات والأنظمة الإلكترونية باستخدام بعض الأدوات المتخصصة للغاية. وعندما تنشأ مشكلة، يحلل الخطط وأوراق البيانات بدقة لتحديد مصدر المشكلة، وغالبًا ما يتعاون مع فرق مختلفة لإيجاد الحلول. إلى جانب استكشاف الأعطال وإصلاحها، يسهم مارك أيضًا في مناقشات التصميم، ويقدم رؤى حول كيفية جعل الأنظمة أكثر قابلية للاختبار وموثوقة. يبحث مارك دائمًا عن طرق وتقنيات اختبار جديدة للبقاء في الطليعة.

خارج المكتب، يعد مارك من عشاق الأعمال اليدوية، ويتعامل دائمًا مع مشاريع الإلكترونيات ويستكشف طرقًا جديدة لتعزيز مهاراته. ويحب مارك أيضًا الطبيعة، حيث يقضي عطلات نهاية الأسبوع غالبًا في التنزه في الحدائق القريبة والاستمتاع بجمال المناطق المفتوحة وتسجيله من خلال التصوير الفوتوغرافي. مارك متحمس أيضًا لرد الجميل للمجتمع، والتطوع ليكون مرشدًا للناشئين والمشاركة في برامج التوعية بالعلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات لإلهام المبتكرين المستقبليين. وفي واقع الأمر، فإن الخبرة الفنية التي يتمتع بها مارك والاهتمامات المتنوعة تمثل أساسًا قيمًا في حياته المهنية والشخصية.

• التعلم المستمر: لا تتوقف أبدًا عن التعلم، سواء من خلال التعليم الرسمي أو المشاريع العملية.
• الخبرة العملية: اسع وراء فرص التدريب المهني الداخلي ووظائف المستوى الأولي لاكتساب خبرة في العالم الحقيقي.
• مهارات حل المشكلات: حسّن قدرتك على حل المشكلات المعقدة من خلال تقسيمها واستكشاف حلول متعددة.
• التواصل: طوّر مهارات تواصل قوية للتعاون بفعالية مع الزملاء وأصحاب المصلحة.
• تعلم من الإخفاق: تعامل مع الإخفاق على أنه فرصة للتعلم واستخدمه للتحسين.
• الشغف والمثابرة: كن شغوفًا بعملك وثابر في التغلب على العقبات.
• التواصل وبناء العلاقات والإرشاد: ابن شبكة مهنية وابحث عن الإرشاد للحصول على التوجيه والدعم.

تُستخدم المنتجات الإلكترونية في مجموعة واسعة من التطبيقات، بدءًا من الهواتف الذكية وأجهزة التلفزيون عالية الدقة ووصولًا إلى الطائرات المزودة بأنظمة التحكم الإلكتروني والمركبات المزودة بنظام الركن الذاتي. في هذه الوحدة، ستدرس كيف يمكن تقسيم الأنظمة الإلكترونية إلى كتل وظيفية أبسط. وستدرس أيضًا كيفية دمج الوظائف المختلفة لتكوين نظام، وكيفية تدفق الإشارات عبرها. تركز هذه الوحدة على فهم الوظائف التي ينفذها النظام وليس آلية تنفيذه لها.

التقييم ستقيّم بسلسلة من الواجبات التي يحددها معلمك.

ستقيّم هذه الوحدة بسلسلة من المهام المقيمة داخليًا التي يحددها معلمك. في أثناء دراستك لهذه الوحدة، ستجد أنشطة عبارة عن تمارين تقييمية تساعدك على إنجاز تقييمك بنجاح. وإنجاز هذه الأنشطة لا يعني أنك حصلت على درجة معينة، بل يعني أنك نفذت بحثًا أو تدريبًا مفيدًا سيكون مناسبًا عند إنجاز واجبك النهائي. من أجل تنفيذ المهام المحددة في واجبك، من المهم التأكد من أنك قد استوفيت جميع معايير التقييم. ويمكنك تحقيق ذلك بإتمام الواجبات التي تُكلّف بها. إذا كنت تهدف إلى تحقيق درجة التفوق أو الامتياز، فيجب عليك التأكد من تقديم المعلومات في واجبك بالأسلوب الذي يتطلبه معيار التقييم ذي الصلة، فعلى سبيل المثال، يتطلب معيار التفوق منك التحليل، بينما يتطلب معيار الامتياز منك التقييم. ستتألف الواجبات التي حددها معلمك من عدد من المهام المصممة لتلبية المعايير الواردة في الجدول، ومن المحتمل أن تأخذ شكل تقارير مكتوبة، ولكنها قد تشمل أيضًا أنشطة مثل:

• تقرير مكتوب يستعرض خصائص الإشارات التناظرية والرقمية، وكتل النظام ومخططات الكتل وأنظمة التحكم مفتوحة الحلقة ومغلقة الحلقة، ويورد الحسابات الداعمة.
• سجل يلخص التجربة العملية وتقارير تستكشف الأنظمة الفرعية التي تشكل الأنظمة التناظرية والرقمية المعقدة، وقياس تدفق الإشارات من خلالها، واستخدام محولات الإشارات في الأنظمة الإلكترونية المختلطة.
• سجل لتوثيق اكتشاف الأعطال في الأنظمة التناظرية والرقمية والمختلطة ذات العطل الواحد. يجب أن تتضمن الأدلة مخططات الكتلة وخطط اكتشاف الأعطال ذات العطل الواحد التي تحدد التقنيات واختيار الأجهزة ونقاط الاختبار وتقارير الاختبار والنتائج والاستنتاجات. يجب أن تحتوي الأدلة أيضًا على سجلات الملاحظة/إفادات الشهود.

يوضح لك هذا الجدول ما يجب عليك تنفيذه بهدف الحصول على درجة النجاح أو التفوق أو الامتياز، وأين يمكنك إيجاد أنشطة لمساعدتك.

يتطلب تحديد الأعطال في الأنظمة التناظرية والرقمية توظيف كل خبرتك ومعرفتك بالمكونات والدوائر الإلكترونية. اكتب قائمة بالمكونات والدوائر التي درستها بالفعل. هل يمكنك تذكر كيفية تطبيق المبادئ الكهربائية ذات الصلة لمعرفة كيفية عملها؟ اكتب قائمة بالأدوات الإلكترونية ومعدات الاختبار التي استخدمتها. ما مدى ثقتك في استخدامها بأمان وبطريقة صحيحة؟ في نهاية هذه الوحدة، راجع القوائم التي كتبتها واستكشف ما اكتسبته من معارف ومهارات جديدة.

• أ. دراسة مبادئ الأنظمة الإلكترونية التناظرية والرقمية المطبقة في المجال
• ب. استكشاف خصائص الأنظمة الإلكترونية التناظرية والرقمية والمختلطة، ودور تحويل الإشارات في تطبيقات التحكم
• ج. إجراء عملية اكتشاف الأعطال بأمان على الأنظمة الإلكترونية المعقدة على النحو المطبق في المجال.

توفر بعض الوحدات مزيدًا من المعلومات الأساسية حول كيفية عمل الأنظمة التناظرية والرقمية. الوحدة 19: الأجهزة والدوائر الإلكترونية توفر مزيدًا من التفاصيل حول بنية المكونات الإلكترونية وتشغيلها وكيفية استخدامها في الدوائر. الوحدة 20: الدوائر الإلكترونية التناظرية تصف كيف يمكن تصميم أنواع مختلفة من الدوائر الإلكترونية التناظرية ومحاكاتها واختبارها. الوحدة 21: القياس والاختبار الإلكتروني للدوائر تعرض كيفية استخدام الأدوات وأدوات القياس الإلكترونية للتحقق من التشغيل الصحيح للدوائر الإلكترونية. الوحدة 57: المبادئ الكهربائية والإلكترونية تتناول المهارات والمبادئ الرياضية الأساسية لتحليل الدوائر الإلكترونية.

في هذا الجزء ستتعرف خصائص الإشارات التناظرية وكيف يمكن تكييفها لتلبية المواصفات التشغيلية. وستدرس إشارات المنطق الرقمي وتبحث في أوجه التشابه والاختلاف بين العائلات المنطقية المختلفة. وستقارن بين عملياتها النظرية والعملية. ستدرس أيضًا الفرق بين دوائر المنطق التوافقية والمتسلسلة وتستكشف كيفية تمثيل كيفية تمثيل الأنظمة المعقدة في شكل مخططات الكتل. وستتعرف كيفية استخدام تسلسلات التصميم الهرمية لإنشاء أنظمة معقدة من كتل بسيطة.

ناقش في مجموعة صغيرة ما تفهمه من المصطلحات الآتية:

• أ. التناظري
• ب. الرقمي.

  صمم جدولاً يحتوي في عمود على أمثلة عن الأنظمة التناظرية وفي عمود آخر على أمثلة عن الأنظمة الرقمية. شارك أفكارك مع مجموعات أخرى.

تمثل الإشارة الكهربائية شكلاً من أشكال البيانات، مثل درجة الحرارة والضغط والصور والأصوات. يمكن أن يأخذ مقدار (سعة) الإشارة التناظرية أي قيمة ضمن نطاق محدد. فالإشارة الكهربائية التناظرية هي جهد أو تيار يمكن أن يتغير مقداره باستمرار مع مرور الوقت، كما هو موضح في الشكلين 23.1 و23.2. موجات الراديو وموجات التلفزيون مثالان على الإشارات التناظرية. يوضح الشكل 23.1 إشارة تناظرية عامة. لاحظ أن المقدار يمكن أن يكون أي قيمة بين الحدين الأقصى والأدنى للنظام. لذلك هناك عدد لا نهائي من القيم الممكنة. عادةً ما تُحدّد حدود النظام بناءً على حدود مزوّد الطاقة. وتستمر الإشارة بسبب وجود مجموعة متصلة من القيم في كل لحظة من الوقت.

خط علوي: أقصى قيمة ممكنة

عادةً ما يستخدم مهندسو الإلكترونيات إشارات تناظرية بتردد ثابت لاختبار الأنظمة الإلكترونية. الشكل الموجي الأكثر شيوعًا هو الموجة الجيبية. يوضح الشكل 23.2 الخصائص المميزة للموجة الجيبية.

المحور الرأسي: المقدار (الجهد) من -15 إلى 15

$V_{rms} = 0.707 \times 12 = 8.48V$ $V_{ave} = 0.632 \times 12 = 7.58V$

سهم يشير للذروة إلى الذروة سهم يشير للزمن الدوري

الإشارة التناظرية - جهد أو تيار يمكن أن يتغير مقداره باستمرار مع مرور الوقت. الموجة الجيبية موجة متناظرة. وسعتها هي الحد الأقصى للإزاحة من الموضع الأوسط (عادةً 0 فولت). تسمى السعة أيضًا قيمة الذروة. قيمة الذروة إلى الذروة هي مقدار الإشارة من أعلى نقطة في الذروة إلى أدنى نقطة في قاع الشكل الموجي. وتبلغ قيمة الذروة إلى الذروة ضعف سعة الموجة الجيبية النقية. الزمن الدوري ⁦(T)⁩ هو الوقت المستغرق بين نقطتين متفقتين في الطور (لهما المقدار نفسه ويتحركان في الاتجاه نفسه). إذا نظرت إلى الشكل 23.2، فستلاحظ أن:

$V_{الذروة} = 12$ فولت

$V_{الذروة إلى الذروة} = 24$ فولت

$T = (0.015 - 0.005) = 0.01$ ثانية

$f = \frac{1}{T} = \frac{1}{0.01} = 100$ ⁦Hz⁩ إذا وصلت إشارة جيبية براسم ذبذبات، ستظهر لك موجة مثل الموجة الموضحة في الشكل 23.2. وستتمكن من قراءة السعة وقيم الذروة إلى الذروة مباشرة من الشاشة. لكن إذا وصلت الإشارة بالفولتميتر، ستقرأ قيمة مختلفة، وذلك لأن الفولتميتر يقيس القيمة "الفعالة". إذا حسبنا "متوسط" الموجة الجيبية في دورة كاملة، فسنجد أنه صفر. وذلك لأن المساحة فوق المحور السيني ⁦x⁩ مساوية للمساحة أسفله، ومن ثم يحذفان معًا. ومع ذلك، نعلم أنه يمكنك توصيل مصباح مثلاً بأي قطبية وسيظل يعمل. تسمى القيمة "الفعالة" التي يقيسها المقياس قيمة جذر متوسط المربع ⁦(RMS)⁩. يُحسب جذر متوسط مربع الجهد (أو التيار) لشكل الموجة الجيبية النقية كالآتي: $V_{rms} = \frac{V_{peak}}{\sqrt{2}}$ $V = 0.707 V_{peak}$ يمكنك حساب القيمة "المتوسطة" لنصف دورة من الموجة الجيبية عن طريق جمع القيم والقسمة على زمن نصف دورة ⁦(T/2)⁩. إذا كنت قد درست حساب التفاضل والتكامل، فيمكنك حساب هذا المتوسط على النحو الآتي: $V_{ave} = \frac{\int_{0}^{T/2} \sin 2\pi ft dt}{T/2}$ لا تقلق إذا لم تكن قد درست حساب التفاضل والتكامل. يمكن تبسيط الصيغة إلى الآتي: $V_{ave} = 0.632 V_{peak}$

السعة - الحد الأقصى للإزاحة من الموضع الأوسط. قيمة الذروة إلى الذروة - مقدار الإشارة من أعلى نقطة في الذروة إلى أدنى نقطة في قاع الشكل الموجي. وتبلغ قيمة الذروة إلى الذروة ضعف سعة الموجة الجيبية النقية. الزمن الدوري ⁦(T) -⁩ هو الوقت المستغرق بين نقطتين متفقتين في الطور. التردد - عدد مرات تكرار شكل موجي دوري في الثانية. ويُقاس التردد بوحدة (هيرتز). جذر متوسط مربع جهد (أو تيار) - القيمة التربيعية الجذرية المتوسطة للشكل الموجي الدوري.

الشكل 23.3 يوضح شكل الموجة المثلثية.

• أ. هل يمثل الشكل الموجي إشارة تناظرية؟
• ب. اشرح أسباب إجابة السؤال أ).
• ج. قدّر سعة الشكل الموجي.
• د. قدّر قيمة الذروة إلى الذروة للشكل الموجي.
• هـ. قدّر الزمن الدوري للشكل الموجي.
• و. احسب تردد الشكل الموجي باستخدام الزمن الدوري المقدّر.
• ز. هل يمكنك استخدام المعادلة نفسها المستخدمة للموجة الجيبية لحساب قيمة جذر متوسط المربعات ⁦(RMS)⁩ للشكل الموجي؟ علّل إجابتك.
• ح. قدّر متوسط قيمة الدورة الكاملة للموجة المثلثية.
• ط. قدّر متوسط قيمة نصف دورة الموجة المثلثية.

تلميح: ما أوجه التشابه بين الموجة المثلثية والموجة الجيبية؟ ما أوجه الاختلاف بين الموجة المثلثية والموجة الجيبية؟ لماذا طُلب منك تقدير القيم؟ استخدم المقاييس الموجودة في الشكل لتقدير قيم الجهد والزمن في الشكل الموجي. توسيع الأفق: فكر في كيفية تأثير قطبية الجهد (الموجبة والسالبة) في متوسط القيمة خلال دورة واحدة كاملة.

يقدم مقدار الشكل الموجي الدوري وتردده معلومات عن الإشارة. على سبيل المثال، تُستخدم الإشارات المعدّلة في السعة والتردد (⁦AM⁩ و⁦FM⁩) في أنظمة الراديو. يوضح الشكل 23.4 كيفية إرسال المعلومات باستخدام إشارات ⁦AM⁩ و⁦FM⁩.

الشكل الموجي الدوري - جهد أو تيار يكرر تسلسل القيم بدون أي تغيير، وتستغرق كل دورة الوقت نفسه.

الوحدة 7: استخدام حساب التفاضل والتكامل لحل المسائل الهندسية يتضمن الجزء ب2 كيفية حساب قيمة جذر متوسط المربع في الشكل الموجي المستمر. الوحدة 20: الدوائر الإلكترونية التناظرية تعرض مزيدًا من المعلومات حول تعديل السعة والتردد في الأنظمة الراديوية.