الفيزياء

استقرار الهزّاز

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

يمكن لمُصطلح الاستقرار (Stability) أن يُشير في حالة الهزّاز إلى ثبات التردّد أو إلى الوثوقيّة عموماً.

استقرار التردّد

تؤثّر عموماً التراوحاتُ والتذبذبات، في درجة الحرارة المُحيطة، في قيم المكونات الإلكترونيّة. علينا عند صنع دارة هزّاز أخذ الاحتياط للتأكّد أن قيم المكونات -وخاصّة قيم الذاتيّات والمُكثّفات- لا تتغيّر إلاّ بالمقدار الأصغريّ الطفيف الممكن (إلاّ عندما نقوم عن قصد بضبط المكثّفة أو الذاتيّة من أجل التحكّم بالتردّد).

تحافظ بعض أنواع المكثّفات على قيمها بشكل أفضل من الأنواع الأخرى عند ارتفاع درجة الحرارة أو انخفاضها. تسلك المكثّفات البوليسترينيّة (Polystyrene) سلوكاً جيّداً جداً في هذا الخصوص، أمّا مكثّفات الفضّة-الميكا فهي تقوم بعمل جيّد عندما لا نجد مكثّفات بوليسترينيّة.

تتمتّع المكثفات بالهواء المتغيّر (Air-Variable Capacitors) بالاستقرار الأفضل من بين جميع أنواع المكثّفات بالرغم من وجوب حمايتها من الاهتزازات الفيزيائيّة القاسية ومن الصدمات التي يمكن أن تتسبّب بعطب مكوّناتها.

 

تُبدي المحثات استقراراً بالنسبة لدرجة الحرارة يكون بأعلى درجاته عندما لا تحتوي قلوبُها إلاّ على الهواء. تضمّ أفضلُ الملفّات الوشعيّة ذات القلب الهوائيّ أسلاكاً جاسئة تدعمها شرائط من البلاستيك الصلب للإبقاء على اللفّات في مواضعها.

تحتوي بعض الملفّات الوشيعيّة ذات القلب الهوائي على أشكال جوفاء مصنوعة من مادّة سيراميكيّة أو فينوليّة (Phenolic)، ولكن ينبغي عندها الإبقاء على سماكة الجدران أصغر ما يمكن.

يمكن لمواد القلب ذات المغنطيسية الحديديّة -من مثل الحديد المسحوق- أن تعمل في بعض تطبيقات التردّد الراديويّ RF ، ولكن التغيّرات في درجة الحرارة تؤثّر على نفوذيّة القلب (Corepermeability). يتسبّب أي تغيّر بقيمة نفوذية القلب بتبديل قيمة الذاتيّة، ممّا يؤثّر بدوره على تردّد الهزّاز الذي يستخدم هذا القلب في دارته الطنينيّة.     

 

فكرة مفيدة:  تمّ التغلّب على كثير من مشاكل استقرار التردّد الاهتزازي في السنوات الأخيرة بفضل تطوّر وانتشار مُركِّبات التردّد في نُظُم التردّد الراديوي. سوف نتعلّم كيفية عمل هذه الأجهزة لاحقاً في هذا الفصل.  

 

– الوثوقيّة

ينبغي على الهزّاز أن يبدأ العمل ويؤدِّيَ وظيفتَه بمجرّد أن نصله بمفتاح التشغيل، وعليه الاستمرار في الاهتزاز تحت جميع الشروط الطبيعية، لا أن يتوقّف إذا ما تغيّر الحِمْل أو إذا ارتفعت درجة الحرارة أو انخفضت بشكل فجائيّ. يمكن للفشل هزّاز واحد أن يتسبّب بفشل منظومة اتّصالات كاملة.

"يُفضِّل" هزّاز نموذجي العمل مع ممانعة حِمْل (Load Impedance) عالية، ويعني ذلك أن الدارة الموصولة إلى خرج الهزّاز يجب أن تُبدي ممانعةَ دخلٍ عالية تكون بشكل مقاومة صافية.

إذا وصلنا مكوناً أو منظومةً بممانعة منخفضة إلى خرج هزّاز فإن الحِمْل سوف "يحاول" استجرارَ الطاقة من الهزّاز. يمكن للهزّاز تحت هذه الشروط -حتى ولو كان جيّدَ التصميم- أن يصبح غير موثوقٍ. عندما نحتاج لقدرة إشارةٍ مفيدة فعلينا الحصول عليها عبر وضع مُضخِّمٍ واحدٍ أو أكثر خلف الهزّاز، وينبغي ألاّ نحاول جعلَ الهزّاز يقدِّم القدرة الكبيرة لوحده.

عندما نصنع هزّازاً بتردّد VFO ونضعه في الخدمة، علينا أن نتوقّع المرور عبر آليّة وعمليّة تنقيح (Debugging). إذا صنعنا هزّازين من نوع الـ VFO انطلاقاً من الرسم التخطيطي نفسه، وبأنواع المكوِّنات نفسها، وتحت البيئة الفيزيائيّة المُحيطة نفسها، فإنه يمكن لدارةٍ أن تُبدي استقراراً جيّداً بينما تعاني الثانية انزياحاً أو تتعطّل بين الحين والآخر.

عندما نلاقي مثل هذا الوضع فإنه يمكننا غالباً تقفّي سبب المشكلة وتحديده في عطب مكونٍ وحيد. مع ذلك، تظهر مشاكل في بعض المنظومات المعقّدة تتحدّى التنقيح.      

 

ألا تزال تكافح؟

يُعرَف عن بعض المهندسين والتقنيّين – عند إصابتهم بالإحباط من مشكلةٍ عصيّة – وضعُهم الملامة في العطل على أشباح – مُسوخ تخيّليّة صغيرة -.

توجد هذه المخلوقات – وفقاً للأساطير – من أجل هدفٍ وحيد، ألا وهو إحداث الخراب والفوضى في النظم الإلكترونيّة والحاسوبيّة و الميكانيكيّة. إذا أخبرك أحدهم أنه رأى شبحاً فعلاً، فلا تصدّقه، لأن الأشباح لا تلعب أدوارَها إلاّ عندما لا ينظر إليها أحدٌ!

مجلة العلوم
‫‪لن تكون هذه هي الجائحة الأخيرة. فمن أين ستأتي التالية؟
قلم:      أليس كلاين
ترجمة:  مبادرة   IEEE بالعربية
تشير التقديرات إلى وجود ما يصل إلى 800 ألف فيروس في الحيوانات لديها القدرة على إصابة البشر. ولكن تحديدها جميعا هو غاية لا تدرك. ومن بين البرامج الرئيسية التي تسعى إلى الكشف عن فيروسات جديدة، برنامج بريديكت تنبأ PREDICT -الذي أطلقته الوكالة الأمريكية للتنمية الدولية Agency for International Development- الذي أمضى عشر سنوات وأنفق أكثر من 200 مليون دولار في عمليات بحث في 30 دولة، وتمكن ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لماذا يكون فيروس كورونا مميتاً للبعض، لكن غير ضارٍ للبعض الآخر؟
قلم:    كاري أرنولد
ترجمة: محمد الرفاعي

لقد أصاب فيروس كورونا المستجد Coronavirus ملايين الأشخاص، لكننا ما زلنا نتعلم من هم الأكثر عرضةً لهجومه. وسرعان ما اتّضح أن كبار السن، ومن يعاني حالاتٍ صحيةٍ كداء السكري والسرطان، عرضةٌ لخطرٍ أكبر. ولكنه يرد حاليا العديد من التقارير عن قتل المرض لشباب أصحاء. وحتى ضمن الفئات عالية الخطورة، يختلف الخطر الذي يسببه كوفيد-19 Covid-19 اختلافا هائلا ما بينها.
إضافة إلى ذلك، حاليا، تشير ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪علينا أن نتصرف بسرعة لتفادي أزمة نفسية بفعل الجائحة
قلم:       سام هويلز
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
بسبب جائحة فيروس كورونا Coronavirus pandemic، لا يستطيع العديد من الأشخاص ترك منازلهم إلا لشراء الطعام أو للتمرن لفترة قصيرة. فلا يستطيعون رؤية أصدقائهم أو عائلاتهم، ولا الذهاب إلى العمل، والمشهد المرتقب في المستقبل القريب مشهد كئيب. وهذه المكونات مجتمعة تمثل العاصفة المثالية لزيادة المشكلات النفسية، وقد بدأنا نرى علامات على جائحة نفسية موازية في طريقها للتكون.
أنا في الصفوف ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪سبع نصائح من خبراء الصحة النفسية حول التكيف مع جائحة كوفيد-19
قلم:       مويا سارنر
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
هذه أوقات صعبة سيتعايش كل منا مع جائحة فيروس كورونا Coronavirus بشكل مختلف. وقد سألنا خبراء الصحة النفسية العاملين في عدد من التخصصات عن نصائحهم حول كيفية التكيف.
 نصيحة من الخبراء
حافظ على نظام معين: استيقظ من النوم، تناول طعامك واخلد إلى  النوم في  الوقت نفسه الذي اعتدت عليه في الوضع الطبيعي. جد مشروعًا يشغلك، سواء أكان ذلك عملك، أم تعلم شيئا جديدا، أم قراءة روايات. حافظ ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪كيف تحمي صحتك النفسية خلال تفشي فيروس كورونا
قلم:       مويا سارنر
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة

بعد أسابيع من العزل الاجتماعي الكامل، دخلت إيطاليا فيما يدعوه باولو برامبيلا Paolo Brambilla، الطبيب النفسي من جامعة ميلان University of Milan: تجربة اجتماعية لم يسبق إجراؤها من قبل. فقد عانت الدولة وفيات كثيرة بسبب فيروس كورونا، وقد تحملت الحظر الأكثر صرامة في العالم. وكان الأثر الذي تركته في الصحة النفسية للشعب عميقا، كما يقول برامبيلا. وشهد شهر أبريل دخول نصف سكان العالم في ... (قراءة المقال)
‫‪هل نحن وحيدون في الكون ؟ الجزء الثاني
 السلام عليكم .. في الحلقة قبل الماضية بدأنا سلسلة البحث عن المخلوقات الخارجية .. و شرحنا التطور التاريخي و العلمي لهذه المسألة .. و في حلقة اليوم نستكمل البحث و سنخوض في واحدة من اكثر المحاولات المنطقية لتحديد و تقنين اعداد الحضارات او المخلوقات الخارجية في مجرتنا درب التبانة و هي محاولة البحث من خلال معادلة دريك الشهيرة جدا ،، حيث سنحلل عناصرها الرئيسية واحدة تلو الأخرى لكي نستوعبها و نعرف مدى صعوبة او سهولة التوقع في وجود مثل هذه المخلوقات ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪التعدين في البحار وقيعان المحيطات
. وحيد محمد مفضل خبير في المنظمة الإقليمية لحماية البيئة البحرية، الكويت
توفر النظم الإيكولوجية البحرية والبحار والمحيطات للجنس البشري عددا كبيرا من الخدمات والحاجات الأساسية، مثل إمداده بالغذاء والمواد العلاجية، وإنتاج الأكسجين، وخفض التلوث، وغير ذلك مما لا يمكن تعويضه أو الاستغناء عنه. غير أن فوائد البحار والمحيطات لا تقتصر على توفير الحاجات الأساسية أو على الفوائد الروحية والجمالية التي تقدمها لبني البشر، بل تمتد إلى ما هو أبعد من ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪النظائر المشعة وفوائدها الطبية
لمهندس أمجد قاسم
ترتبط كلمة الإشعاعات لدى كثير من الناس بالأخطار والكوارث النووية، إلا أن الحقيقة تدحض بعض تلك المزاعم، فعلى الرغم من أخطار بعضها، فإن لكثير من تلك الإشعاعات دوراً مفيداً للإنسان، وقدمت خدمات جليلة على امتداد نحو قرن من الزمن. علماً أنه في كل لحظة تخترق أجسامنا آلاف الأنواع من الأشعة، ولم يعرف الإنسان ماهيتها حتى وقت قريب نسبياً، بعد أن تنبه عدد من الباحثين لها، وجرى الكشف عن أنواعها وهويتها وفوائدها وأضرارها.
الإشعاع ... (قراءة المقال)
‫‪نصائح خبير لتحسين صورك الفلكية
ارتن ليويس Martin Lewis: خبير بتصوير الكواكب. 
وضع على القائمة المختصرة للفائزين في المسابقة IIAPY لعام 2019 بصورته زحل الأسود Black Saturn››
مسابقة التصوير الفلكي IIAPY Masterclass، صورة في الظلام كيف تغير مشهداً مألوفاً لكوكب غازي عملاق باستخدام فلتر مرشِّح الميثان
في حفل توزيع جوائز مسابقة التصوير الفلكي 2019 IIAPY، كنت محظوظاً بما يكفي لأنال المركز الثالث في قسم الكواكب، والمذنبات والكويكبات بصورتي زحل الأسود. والتقطت هذه ... (قراءة المقال)
‫‪تعمق في رصدك للقمر
لقمر هو جرم رائع للرصد. فهو كبير الحجم وساطع وقريب. وهذه صفات تُميِّزه مقارنة برصد أهداف فلكية أخرى أكثر صعوبة وتحدياً. ومع ذلك، فهنا، على عتبة باب كوكبنا الأرضي يوجد عالم غني بالمعالم ينتظر استكشافه. وفي هذا الدليل سنلقي نظرة على بعض الملامح المهمة للحصول على أفضل مشاهدة في جلسات رصدك للقمر وسنقدم التعليمات الأساسية للتنقل على سطح القمر، وننظر إلى معظم معالمه المرئية، ونوسع رصدنا أكثر لنرى كيف يتداخل حضوره ويتكامل مع مشهد السماء من حوله. لذا، ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪تعاون مشرق من أجل طاقة متجددة في المستقبل
لى مر التاريخ، كان الوصول إلى موارد طاقة معقولة التكلفة أحد العوامل الرئيسية في تطور الحضارات ومحركاً للنجاح الاقتصادي. هذا وتتطلب الاستدامة والتغير المناخي والمخاوف البيئية الإسراع في خفض استخدام الوقود الأحفوري، ومن ثم فإن الحاجة إلى الاستثمار والبحث عن تقنيات الطاقة المتجددة الفعالة أمر بالغ الأهمية. بالنسبة إلى دولة مثل الكويت، يعتمد اقتصادها إلى حد كبير على النفط، فإن مثل إعادة التوجيه الاستثماري هذا يعد أكثر أهمية؛ وذلك لضمان الاستقرار ... (قراءة المقال)