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
‫‪عناقيد الحالات: لغز رئيسي من ألغاز جائحة كورونا
    كاي كوبفرشميدت ترجمه:   د. عبد الرحمن سوالمه تغطيه مجله ساينس Science لكوفيد-19 بدعم من مركز بوليتزر Pulitzer Centre في 10 مارس، عندما التقي 61 شخصًا للتدريب علي التراتيل بكنيسه  في ماونت فيرنون بواشنطن، بدا كل شيء طبيعيًا. ولمده ساعتين ونصف الساعه انشد المنشدون، وتناولوا الكعك والبرتقال، وانشدوا مره اخري. ولكن احدهم كان يعاني منذ ثلاثه ايام ما يبدو كانه زكام، والذي تبين فيما بعد انه كوفيد-19 COVID-19. وفي 12 مايو نشرت مراكز مكافحه ...
التقدم العلمي
‫‪هل أنت سجين "غرف الصّدى"؟
عمّار العاني باحث في المعلوماتيه وتاثير وسائل التواصل الاجتماعي، سوريه في الوقت الذي تظهر فيه معظم الابحاث العلميه ان ظاهره الاحترار العالمي والتغير المناخي حقيقه مؤكده، فان نحو 15% من الجمهور لا يصدق هذه النظريه ويعتبرها خدعه من قبل الحكومات. وتظهر الاحصاءات ان نحو 5% من الاهالي يمتنعون عن تقديم اللقاحات الاساسيه لاطفالهم ايماناً منهم باخطارها، علي الرغم من التوافق شبه الكامل في الاوساط الطبيه علي ان هذه المخاوف لا اساس لها.     وفي سياق ...
مجلة العلوم
‫‪"سرعة خاطفة": جهود أمريكية لإنتاج اللقاح تخرجإلى العلن
     جون كوهين ترجمه:   د. عبد الرحمن سوالمه الحكمه المتعارف عليها هي ان انتاج لقاح لكوفيد-COVID-19 19 لن يكون ممكنا قبل سنه علي الاقل من الان، ولكن جهود الجهات التنظيميه في حكومه الولايات المتحده، والتي تعرف بعمليه السرعه الخاطفه  Operation Warp Speed او اسرع من الضوء، لا تنطبق عليها هذه الحكمه التقليديه. وهذا المشروع،  المبهم حتي الان، والذي من المرجح ان يُعلِن عنه البيت الابيض رسميًا في الايام القادمه، سيختار مجموعه متباينه من ...
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
جمال المطر اختصاصي في امراض الاذن والانف والحنجره، الكويت تعد الكائنات الحيه الدقيقه والفيروسات من العوامل الممرضه الشائعه للانسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك انواع تصيب الانسان مسببه له امراضاً متنوعه مثل متلازمه عوز نقص المناعه المكتسبه الايدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبه. ويشهد العالم حاليا اول جائحه يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي الي فصيله فيروسات واسعه ...
التقدم العلمي
‫‪أصبح العدو القديم حليفًا .. استخدام الفيروسات في علاج السرطان
خالد صنبر، د. معتصم البارودي، د. نبيل احمد باحثون في مجال الامراض والفيروسات بكليه الطب في هيوستن، الولايات المتحده علي الرغم من كونها اكثر الكائنات بساطًه فان الفيروسات اتقنت عمليه التطور بصوره مذهله؛ فقد اتاح استغلال تلك المخلوقات الدقيقه لمخلوقات اكثر تعقيدًا، لحاجتها الي التكوينات الخلويه، قدره كبيره لها علي اجتياز العقبات التطوريه. ففي جينومنا الخاص، اتخذت الفيروسات مخبئًا لاحدي اكثر الرحلات نجاحًا عبر الزمن، اذ يعتقد ان نحو %10 من ...
التقدم العلمي
‫‪قصة الفيروسات .. 3 رواد أسهموا في اكتشافاتها المذهلة
اسلام حسين باحث في مجال الفيروسات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، الوريات المتحده يعتبر اواخر القرن التاسع عشر العصر الذهبي لعلم الميكروبيولوجيا علم الاحياء المجهريه، اذ شهد اكتشافات كثيره عن بعض انواع المكروبات، وتحديدا البكتيريا والفطريات. وادت هذه الاكتشافات الي تكوين نظريه شموليه عن الميكروبات، تعرف بنظريه الجراثيم germ theory، التي بنيت علي معلومات توفرت لدي العلماء في ذلك الوقت. افترضت هذه النظريه توفر بعض الخصائص في اي مسبب مكروبي ...
التقدم العلمي
‫‪تعاون مشرق من أجل طاقة متجددة في المستقبل
مر التاريخ، كان الوصول الي موارد طاقه معقوله التكلفه احد العوامل الرئيسيه في تطور الحضارات ومحركاً للنجاح الاقتصادي. هذا وتتطلب الاستدامه والتغير المناخي والمخاوف البيئيه الاسراع في خفض استخدام الوقود الاحفوري، ومن ثم فان الحاجه الي الاستثمار والبحث عن تقنيات الطاقه المتجدده الفعاله امر بالغ الاهميه. بالنسبه الي دوله مثل الكويت، يعتمد اقتصادها الي حد كبير علي النفط، فان مثل اعاده التوجيه الاستثماري هذا يعد اكثر اهميه؛ وذلك لضمان الاستقرار ...
التقدم العلمي
‫‪الاندماج النووي
تقدم كبير حصل في ابحاث الاندماج النووي لانتاج طاقه امنه ونظيفه لا تنضب ويمكن توفيرها بتكلفه مقبوله التفاعل الاندماجي يكون منتجا للطاقه عندما تكون ظروف التفاعل مشابهه لتلك الظروف الموجوده في لب الشمس  د. فخري حسن استاذ الفيزياء، جامعه الخليل، الخليل فلسطين    تعتبر الطاقه النوويه خيارا مناسبا لتوفير طاقه نظيفه وامنه للبشريه، غير ان تكنولوجيا الانشطار النووي المستخدمه حاليا خطره وملوثه للبيئه. وقد حدث تقدم كبير في ابحاث الاندماج ...
أخبار العلوم
‫‪الحمض النووي المستخرج من بحيرات القطب الشمالي يتقفى آثار المناخ في الماضي
بول فوسن في سان فرانسيسكو، كاليفورنيا ترجمه: صفاء كنج يقبع في الجزء العلوي من القطب الشمالي الكندي في جزيره بافن Baffin Island، تحت عشره امتار من المياه واكثر من ذلك من الطين، ارشيف مبرَّد لما كانت عليه الحياه علي الارض في سالف الزمن. والرواسب العميقه في بحيره صغيره تدعي CF8 تحتوي علي حبوب اللقاح القديمه واحافير النباتات. ولكن يبدو الان ان الطين يخبئ شيئًا اخر: الحمض النووي DNA  القديم الذي يعود الي عصر ايميان Eemian بين الجليدي الذي ...