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!

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق