الدارات التماثلية

مع تطور علوم الالكترونيات في كافة المجالات المختلفة، وضرورة إلمام الفنيين بمعرفة قراءة المخططات الكهربائية والالكترونية ومخططات الصيانة ⁦(Service Manual)⁩ فقد نشأت الحاجة الى ضرورة التعرف على الرموز المختلفة للعناصر الالكترونية المختلفة مع العلم بان هناك عدة انظمة عالمية مختلفة حسب الدولة وحسب النظام المعياري المستخدم فعلى سبيل المثال:

• النظام الألماني للمعايير الذي يطلق عليه ⁦(DIN)⁩ مرفقا بالمعايير الخاصة للكهربائيين ⁦(VDE)⁩.
• النظام الأمريكي المعروف باسم ⁦(ANSI Y32.2)⁩.
• بالإضافة إلى أنظمة أخرى متعددة كالنظام الأوروبي --- الخ.

  سيتم في هذا الدرس استعراض العناصر الالكترونية الأساسية ورموزها الأكثر شيوعا في الاستخدام بين الأنظمة المختلفة حيث تم مراعاة استعراض اكبر عدد من الرموز الشائعة وطريقة رسمها بمقاساتها المعيارية. كما سيتم في هذه الوحدة أيضا التعرف على التطبيقات المختلفة للكثير من هذه العناصر وكيفية إدراجها ضمن المخططات والدارات الالكترونية المختلفة. سيتم أيضا التعرف على دارات التقويم وتنظيم الجهد المختلفة وطريقة رسمها واستنتاج أشكال الجهود في الأجزاء المختلفة من الدارة وربطها بطرق رسم الإشارات التي تعرفت عليها في الوحدة الأولى. وسيتم ارفاق مجموعة من التطبيقات الإلكترونية المختلفة للتدرب على طريقة الرسم الصحيحة مما يساعد في اكتساب هذه المهارة بالاضافة الى قراءة المخططات المختلفة والتعامل معها. والعناصر التي سيتم التعامل معها في هذا الدرس هي:

1. المقاومات.
2. المكثفات.
3. الملفات.
4. المحولات.
5. الثنائيات.
6. الترانزستورات.
7. العناصر الضوئية.
8. عناصر أخرى مختلفة.

تصنف المقاومات إلى :

1. ويمكن تصنيفها إلى مقاومات كربونية ومقاومات سلكية.
2. يتم تمييز المقاومات بواسطة نظام ترميز الألوان لمعرفة قيمة المقاومة.
3. هذا ومع تطور تكنولوجيا تصنيع الدارات المتكاملة وأنصاف الموصلات أصبح ممكنا إدراجها كثيرا ضمن الدارات المتكاملة.

ويتم تصنيفها إلى خطية يتغير فيها التيار خطيا مع تغير الجهد ولوغاريتمية تتغير قيمة المقاومة فيها بشكل لوغاريتمي. وتستخدم في عمليات الضبط والتعيير في الأجهزة المختلفة. الشكل يبين المقاسات القياسية للمقاومة ورموزها المختلفة المستخدمة في الدارات الالكترونية المختلفة:

• مقاومة ثابتة.
• مقاومة ضبط .
• مقاومة ضبط دقيق.
• مقاومة محكومة بالحرارة ⁦(Thermistor)⁩ حيث تتغير قيمتها تبعا لتغير الحرارة فتنخفض مع ارتفاع درجة الحرارة ويطلق عليها في هذه الحالة مقاومة ذات معامل حراري سالب ⁦(NTC)⁩.
• مقاومة محكومة بالجهد ⁦(VDR)⁩ وتتغير قيمتها تبعا للجهد المطبق عليها.
• المقاومات المتغيرة.

الاشكال التالية تبين رموز المقاومات المختلفة المستخدمة في الأجهزة الالكترونية. ادرسها بعناية واعد رسمها في المكان المخصص لذلك

يتركب المكثف من صفيحتين موصلتين بينهما مادة عازلة. ومن هذا المنطلق فقد مثل المكثف بخطين مستقيمين يمثلان قطبي المكثف، ويمكن تصنيف المكثفات الى:

تختلف هذه المكثفات تبعاً للعازل المستخدم وبالتالي يمكن تصنيفها حسب نوع المادة العازلة المستخدمة (مايكا – بورسلان – سيراميك – هواء وغيرها). ويمكن ايضا تصنيفها الى مكثفات ذات قطبيه كالمكثفات الالكتروليتية والتيتانيوم ومكثفات عادية.

ويمكن بدورها ان تصنف الى:

• أ. مكثفات متغيرة.
• ب. مكثفات الضبط الدقيق.

  تقاس سعة المكثف بوحدة أجزاء الفاراد ويميزها أيضاً جهد التشغيل الذي يحدد الجهود التي يمكن ان تعمل عندها المكثفات. والأشكال توضح الأنواع المختلفة لهذه المكثفات وأبعادها المعيارية.

• الرمز العام للمكثف.
• رموز المكثفات الالكتروليتية.
• المكثف الالكتروليتي غير القطبي.
• مكثف الضبط الدقيق.
• مكثف متغير.

يتكون الملف من مجموعة من الأسلاك (اللفات) الملفوفة على قلب يختلف تبعا للحثية المطلوب للملف وغالبا ما تكون هذه الملفات ذات قلب حديدي أو فرايت أو هوائي تبعا للتطبيق المطلوب ففي حين تستخدم القلوب الحديدية للمحولات والملفات عند الترددات المنخفضة، تكون قلوب هذه الملفات من الفرايت عند الترددات الأعلى أو هوائية عند ترددات أخرى. ويمكن أيضا للملفات أن تكون متغيرة أو ثابتة القيمة ويتم عادة ضبط الملفات بواسطة التحكم بقلب الفرايت. وتقاس حيثية الملف بوحدة الهنري أو أجزاؤه. ويمكن أيضا أن يكون الملف بنقاط وتفرعات تبعا للتطبيق المستخدم ويبين الشكل الاتي الرموز المختلفة للملفات. ويمكن هنا تمييز:

• رمز الملف أو المحاثة في الحالة العامة.
• ملف ذو قلب حديدي.
• ملف ذو قلب فرايت (عند الترددات العالية).
• ملف متغير.
• ملف الضبط الدقيق.
• ملف بنقطة تفرع.

تصنف المحولات إلى محولات رافعة للجهد ومحولات خافضة. يتكون المحول عادة من ملفين (ملف ابتدائي وملف ثانوي) ⁦(Primary and Secondary Windings)⁩. تلف المحولات على قلب يختلف تبعا للتطبيق الذي يستخدم له المحول ويمكن كما رأينا بالنسبة للملفات أن يكون هذا القلب حديديا عند الترددات المنخفضة وفي محولات التغذية ويمكن أن يكون من الفرايت لمحولات الترددات العالية أو هوائي عند الترددات العالية جدا وفوق العالية. الشكل يبين ثلاث طرق لتمثيل المحولات حيث تظهر الأشكال:

• الرمز العام للمحول.
• محول أحادي الطور.
• محول ذو قلب فرايت.
• ثلاث ملفات منفرده.
• محول ذاتي ⁦(Auto Transformer)⁩.

تصنع الثنائيات من مواد شبه موصلة كالجرمانيوم أو السليكون وللثنائي طرفان:

• المصعد ⁦(Anode)⁩
• المهبط ⁦(Cathode)⁩

  ويختلف استخدام الثنائيات تبعا لتركيبها والمادة التي يصنع منها. يميز الثنائي برقم يمكن بواسطته ومن خلال كتب المواصفات التعرف على تركيبه واستخداماته وأطرافه. يبين الشكل الرموز المختلفة لأنواع الثنائيات المختلفة كما يبين الأبعاد المعيارية للثنائيات.

• الرمز العام للثنائي.
• ثنائي زينر ⁦(Zenner Diode)⁩ ويستخدم في تنظيم وتثبيت الجهد.
• الثنائي النفقي ⁦(Tunnel Diode)⁩ ويمتاز بمنطقة مقاومة سالبة.
• الثنائي السعوي ⁦(Varactor or Varicap)⁩ ويمتاز هذا الثنائي بوجود سعة بين طرفيه تتغير تبعا لتغير الجهد المطبق على طرفيه.

الشكل يبين دارة مضاعف جهد تقوم بتحويل الجهد المتناوب الداخل إلى جهد مستمر يساوي تقريبا 6 أضعاف القيمة العظمى للجهد المتناوب للمدخل. أعد رسم الشكل مستخدما رمزا آخر للمحول وحدد مدخل ومخرج الدارة.

يصنع الترانزستور من مواد شبه موصلة كالجرمانيوم والسليكون كما هو بالنسبة للثنائيات وله استخدامات عديدة تبعا لتركيبه وتصنيعه فمثلا:

1. يستخدم الترانزستور كمكبر سواء للترددات العالية أو المنخفضة وبالتالي يختلف نوع الترانزستور تبعا لمجال استخدامه فمثلا يستخدم الترانزستور ثنائي القطبية لتكبير إشارات الترددات المنخفضة فيما قد يستخدم ترانزستور تأثير المجال للترددات العالية جدا أو فوق العالية ⁦(UHF)⁩.
2. يمكن استخدام الترانزستور ثنائي القطبية كمفتاح ⁦(Switch)⁩.
3. يمكن استخدامه في دارات المذبذبات.

   وبالتالي فلتمييز الترانزستور تقوم الشركات الصانعة بتزويد الترانزستور برقم للاستدلال على خصائصه وتطبيقاته باستخدام كتب المكافئات أو كتب الخصائص ⁦(Data Sheets)⁩ لمعرفة كل ما يتعلق بالترانزستور وتوزيع أطرافه. الشكل يبين بالإضافة إلى الأبعاد المعيارية للترانزستور الأشكال المختلفة للرموز المستخدمة للانواع المختلفة للترانزستورات:

• الترانزستور ثنائي القطبية ⁦(BJT)⁩ وهو نوعان ⁦(PNP)⁩ و ⁦(NPN)⁩ وله ثلاث أطراف هي:
• القاعدة ⁦(Base)⁩ ويرمز لها بالحرف ⁦B⁩.
• الباعث ⁦(Emitter)⁩ ويرمز له بالحرف ⁦E⁩.
• المجمع ⁦(Collector)⁩ ويرمز له بالحرف ⁦C⁩.
• ترانزستور أحادي الوصلة ⁦(Uni-junction Transistor)⁩: ويرمز له بالرمز ⁦(UJT)⁩ وله ثلاث أطراف القاعدة الأولى ⁦(Base 1)⁩ والقاعدة الثانية ⁦(Base 2)⁩ والباعث ⁦(Emitter)⁩ ويرمز لها ⁦B1, B2, E⁩.
• ترانزستور تأثير المجال نوع أكسيد المعدن ⁦(MOSFET)⁩.

تعرف العناصر الضوئية بأنها تلك العناصر التي تتغير خواصها تبعا للضوء الساقط عليها، فيمكن أن تتغير قيمة المقاومة أو مقدار موصلية العنصر تبعا للضوء الساقط وبالتالي تستخدم هذه العناصر كمجسات ⁦(Sensors)⁩ في كثير من الأحيان في دارات التحكم الالكترونية كما تستخدم في الكثير من دارات الإرسال والاستقبال. تبين اللوحة التالية بعض هذه العناصر ورموزها في الدارات الالكترونية المختلفة:

• المقاومة الضوئية ⁦(Photo Resistor)⁩ حيث تتغير قيمة هذه المقاومة بتغير شدة الضوء الساقط عليها.
• الثنائي الضوئي ⁦(Photo Diode)⁩ ويعتمد أيضا عمله على الضوء الساقط بحيث يتحول الثنائي من حالة الانحياز العكسي إلى الانحياز الأمامي.
• الخلية الضوئية ⁦(Photovoltaic Cell)⁩ حيث يتولد جهد فيها تبعا للضوء الساقط.
• الترانزستور الضوئي ⁦(Photo Transistor)⁩ ويجب هنا أن نميز بينه وبين الترانزستور الضوئي حيث أن الثنائي الباعث للضوء الذي يمكن أن يعطي ضوءا ⁦(LED)⁩ عند وجود فرق جهد معين بين طرفيه عن الثنائي الضوئي الذي يعمل عند سقوط الضوء عليه.
• الثنائي الباعث للأشعة تحت الحمراء ⁦(Infra Red Light Emitting Diode)⁩ ويطلق عليه اختصارا ⁦(IR LED)⁩.

في اللوحة التالية وبالإضافة إلى ما تم التعرف عليه ورسمه من العناصر الالكترونية سيتم استكمال عناصر الدارة الالكترونية وهنا تظهر اللوحة:

• رسم نقاط التقاطع.
• مصادر الجهد المستمرة ⁦(DC)⁩.
• مصادر الجهد المتغيرة ⁦(AC)⁩.
• أرضي الجهاز أو الدارة الالكترونية ⁦(Earth or Ground)⁩ وهو الذي يمثل الخط المشترك بالنسبة للدارة الالكترونية.
• مفتاح التشغيل ⁦(ON-OFF)⁩.
• جهاز قياس الجهد ⁦(Voltmeter)⁩ ورمزه في الدارات الالكترونية المختلفة.
• جهاز قياس التيار ⁦(Ammeter)⁩ ورمزه.
• دارة اهتزاز (الكوارتز) ⁦(Quartz Crystal)⁩ المستخدمة في دارات المذبذبات الدقيقة.
• رمز راسم الاشارة في الدارات الالكترونية.
• رمز المقوم في الدارات.

يبين الشكل أدناه رموز المواصفات القياسية البريطانية ⁦(BS)⁩ والأمريكية ⁦(MIL/ANSI)⁩ للبوابات القياسية.

يبين الشكل أدناه رموز المواصفات القياسية البريطانية ⁦(BS)⁩ والأمريكية ⁦(MIL/ANSI)⁩ للبوابات المشتقة.

يوضح الشكل التالي رموز النطاطات المختلفة.

وهناك تطبيقات أخرى عديدة لمكبر العمليات كأحادي الاستقرار والمكبر اللوغاريتمي وغيرها. وقد كانت هذه الدارات أساس للحاسب المبسط حيث استخدم لحل المعادلات التفاضلية وغيرها. يجب مراعاة الأمور التالية عند رسم هذه التمارين:

1. رسم مكبر العمليات حسب الأبعاد والطريقة التي تعرفت عليها سابقا.
2. مراعاة تناسق الرسم وتوزيع العناصر بالنسبة لمكبر العمليات.
3. رسم العناصر حسب الرموز والأبعاد القياسية المعروفة.
4. تحديد مداخل ومخارج الدارات بشكل واضح.

يبين الشكل دارات مكبر عاكس ومكبر غير عاكس ومكامل. ارسم هذه الدارات.

يبين الشكل دارات مفاضل ومكبر جامع ومكبر طارح (مكبر الفرق). أعد رسم هذه الدارات.

تعمل دارات التغذية المستمرة على توفير جهود التغذية المناسبة للدارات الالكترونية والأجهزة الكهربائية المختلفة، ويختلف تركيب دارات التغذية تبعا للجهود المطلوبة وطبيعتها. وبشكل عام تحتوي دارات التغذية على المراحل الأساسية التالية:

• تخفيض أو رفع الجهد المتغير إلى القيمة المطلوبة (المحول).
• تحويل التيار المتغير إلى تيار مستمر (⁦AC to DC) (⁩التقويم).
• تنظيم وتثبيت الجهد (⁦Regulation and Stabilization) (⁩منظم الجهد).

تعمل دارات التقويم على تحويل التيار المتغير إلى تيار مستمر، ويمكن هنا تصنيف نوعين من دارات التقويم:

1. يستخدم في دارات التقويم الثنائي على اعتبار أنه يمرر التيار باتجاه ولا يمرره بالاتجاه الآخر فيمرره عند الانحياز الأمامي ولا يمرره عند الانحياز العكسي، وتمتاز هذه الدارة ببساطتها إلا أن لها سيئة أنها تستغل نصف القدرة الكهربائية فقط وتحذف النصف الآخر.
2. اللوحة (2-26) تبين هذه الطريقة حيث يلاحظ أنها تتكون من محول خافض للجهد وثنائي واحد سليكون مثل ⁦(1N4001)⁩ كما تضاف دارة التنعيم للحصول على الجهد المستمر.

• باستخدام ثنائيين:

  ويتم في هذا النوع من الدارات الاستفادة من نصفي موجة التيار المتغير فتتكون الدارة من محول خافض للجهد ذو نقطة وسط وثنائيين بالإضافة إلى مكثف التنعيم. اللوحة (2-27) دارة تقويم موجة كاملة باستخدام ثنائيين، يبين الشكل أيضا أشكال الإشارات في مختلف أجزاء الدارة وكيفية الحصول على الجهد المستمر وتأثير إضافة المكثف إلى الدارة.

• باستخدام 4 ثنائيات (قنطرة) ⁦(Bridge Rectifier)⁩:

  يستخدم في هذا النوع 4 ثنائيات من نفس النوع ويمكن أيضا أن تكون ضمن قطعة واحدة. يستخدم في هذه الدارة محولا عاديا بدون نقطة وسط، يمكن ملاحظة مسار التيار على الشكل وذلك عند النصف الموجب. تمرين (2-28).

• موجة التيار المتغير هي موجة جيبية وقد تعلمت طريقة رسمها سابقا.
• الانتباه إلى أن فترة تفريغ مكثف التنعيم لا يكون المنحنى خطيا تماما (شكل منحنى الهبوط) بل يكون يتناقص بشكل أسي.
• يراعى استخدام الأبعاد القياسية للعناصر حسب ما تعلمته سابقا.
• يراعى التناسق للشكل العام وتوزيع العناصر بشكل منتظم.
• كتابة رموز وقيم العناصر إن وجدت بالشكل الصحيح.
• تحديد مداخل ومخارج الدارات بشكل واضح.

يبين الشكل أدناه دارة تقويم نصف موجة. أرسم شكل اشارات الجهد في مختلف أجزاء الدارة قبل وبعد وصل المكثف.

يبين الشكل أدناه دارة تقويم موجة كاملة باستخدام ثنائيين. أعد رسم الدارة بمقياس رسم 1:1 وارسم شكل إشارة الجهد في نقاط الدارة المختلفة قبل وبعد اضافة مكثف التنعيم.

يبين الشكل أدناه تقويم موجة كاملة. الأسهم تظهر سير التيار خلال نصف الموجة الموجب حدد خط سير التيار عند وصول النبضة السالبة إلى النقطة (1) على الدارة. أعد رسم الدائرة مع اكمال رسم الموجات الخارجة.

في دارات التغذية السابقة نصادف مشكلة تغير الجهد الناتج في مخرج الدارة مع تغير جهد المصدر أو تغير الحمل نفسه مما يؤدي إ إ لى عدم استقرار عمل الدارة بالضافة إلى أن بعض الدارات الالكترونية تتطلب جهدا ثابتا أسباب نشأت الحاجة لوجود دارات تعمل على تثبيت الجهد عند قيمة معينة على الرغم من حصول ومستقرا. لهذه ال أو مع تغيرات الحمل. تغييرات في جهد المصدر فعلى سبيل المثال تغذى الدارات الرقمية من عائلة )⁦TTL ⁩)بجهد مستمر مقداره 5 فولت لا يجوز زيادته أو انخفاضه إلا بنسبة ضئيلة جدا أساسي في عملية تنظيم الجهد هو ثنائي زينر الذي يعمل في المنطقة السالبة لمنحنى الخواص إن العنصر ال فكانت ابسط الدارات تحتوي ثنائي زينر فقط أو موصولا مع مقاومة إلا أن دارات تنظيم الجهد تطورت بشكل كبير وتنوعت بحيث تخدم تطبيقات متعددة. اللوحة )2-29( تبين دارة تنظيم جهد باستخدام ثنائيي زينر ويطلب توصيلها مع دارة تقويم للحصول على الجهد المنظم وهنا من الضروري الانتباه إلى: طريقة توصيل الدارتين معا بملاحظة نقاط التجميع. اتجاه الدارة وترتيب العناصر وتناسبها في الدارتين فلا يجوز وجود نظامين مختلفين لرموز العناصر. مقياس الرسم في كل من الدارتين. هذه الصفحة للإطلاع فقط لتخصص التصميم الجرافيكي، وتطبيقات الموبايل، والويب

)34- 1( آتي يبين دارة تنظيم جهد باستخدام ثنائيين من نوع زينر، قم بتوصيل الشكل ال هذه الدارة مع دارة تقويم الموجة الكاملة باستخدام القنطرة وارسم الشكل الناتج.

هذه الصفحة للإطلاع فقط لتخصص التصميم الجرافيكي، وتطبيقات الموبايل، والويب

)35- 1(

هذه الصفحة للإطلاع فقط لتخصص التصميم الجرافيكي، وتطبيقات الموبايل، والويب يبين الشكل أدناه مخططا لمصدر تغذية منظم ثنائي القطبية ⁦V12 ⁩. يتكون المصدر من محول لتخفيض الجهد المتناوب , قنطرة ثنائيات لتقويم الجهد الخارج من المحول بالاضافة الى الرقاقة 7812 لتنظيم الجهد الموجب +⁦V⁩,12 والرقاقة 7912 لتنظيم الجهد السالب ⁦V-12 ⁩. ارسم المخطط بمقياس رسم مناسب. الدارة ليست للحفظ )36- 1(