التصنيف: تعلم معنا

تعلم معنا

التصنيفات
تعلم معنا

كيف يعمل ضوء الفلوريسنت ؟

فكرة عمل ضوء الفلوريسنت (النيون)
تعليم_الجزائر
لا يوجد مكان لا يستخدم مصابيح الاضاءة الفلوريسنت المعروفة باسم ضوء النيون. فهي تستخدم في المنازل وفي المكاتب وفي تزيين المحلات التجارية والأعلانات التجارية. ماذا يحدث داخل انبوبة الفلوريسنت؟ وما هي فكرة عمله لاصدار الضوء الابيض الساطع؟ في هذه الاجزء سنحاول شرح فكرة عمل هذا النوع من المصابيح الذي يصدر ضوء أبيض ساطع وبكفاءة أعلى من المصابيح الكهربية العادية.
تعليم_الجزائر
ما هو الضوء
لفهم فكرة عمل مصابيح الفلوريسنت سوف نعطي فكرة مبسطة عن الضوء اولاً. فما هو الضوء؟ الضوء هو عبارة شكل من اشكال الطاقة وهذه الطاقة هي التي تنطلق من الذرة. تنطلق الطاقة من الذرة على شكل جسيمات تسمى الفوتونات الضوئيو Light Photons وهي ابسط مكونات الضوء وليس لها كتلة ولكن لها طاقة وكمية حركة.
تعليم_الجزائر
انبعاث الفوتونات الضوئية من الذرة
نعلم أن الذرة لها مستويات طاقة محددة تسمى مدارات تتوزع فيها الالكترونات بطريقة معينة. عندما تكتسب هذه الالكترونات طاقة فإنها تنتقل إلى مستويات طاقة أعلى وعندها تصبح الذرة في حالة اثارة Excited atom، تزداد درجة اثارة الذرة كلما انتقلت الالكترونات إلى مدارات ذات طاقات اعلى وهكذا.

تعليم_الجزائر
كيف يصدر الضوء
نستخلص من ذلك أن الذرة عندما تكتسب طاقة أو تفقدها فإن التغير يحدث على اتتقال للالكترونات على مدارات الطاقة للذرة. فالطاقة الحرارية أو التصادمات بين الذرات مع بعضها البعض تكسب الالكترةونات الطاقة الكافية لتنتقل إلى مدارات اعلى. إن وجود الذرة في حالة الاثارة تعتبر حالة غير مستقرة وما تلبث أن تعود الالكترونات المثارة من المدارات ذات الطاقة العالية إلى مداراتها الأصلية وهنا تطلق الالكترونات اثناء رجوعها كمية من الطاقة على شكل فوتون ضوئي.
تعليم_الجزائر

تختلف طاقة الفوتون المنبعث من ذرة إلى أخرى وذلك لان طاقة الفوتون تساوي الفرق بين طاقة المدرات التي ينتقل بينها الألكترون. وهذا يؤدي إلى أن ذرات مختلفة تطلق فوتونات مختلفة وهذا ينعكس على لون الضوء المنبعث لان هنالك علاقة تربط بين طاقة الفوتون وطوله الموجي وهي
hc/l = E2-E1
حيث ان h هو ثابت فيزيائي يدعى ثابت بلانك، و c هي سرعة الضوء في الفراغ، و l الطول الموجي للفوتون المنبعث، أما المقدار E2-E1 فهو فرق الطاقة بين المدارين الذي انتقل الالكترون بينهما.
كل مصادر الضوء تعمل بنفس الفكرة السابقة ولكن باختلاف طريقة اثارة الذرة فإحياناً تكون الطاقة حرارية مثل المصابيح العادية او مصابيح الغاز، او أن تكون الاثارة ناتجة عن التفاعلات الكيميائية مثل الاصابع المضيئة، او ان تكون الاثارة من خلال التصادمات بين الذرات كما هو الحال في المصابيح الفلوريسنت التي سنوضحها في الجزء القادم.
تعليم_الجزائر
داخل انبوبة الفلوريسنت
العنصر الأساسي في انبوبة الفلوريسنت هي الانبوبة الزجاجية المفرغة من الهواء. هذه الانبوبة تحتوي على القليل من جزيئات الزئبق Hg وغاز خامل هو الأرجون Ar عند ضغط منخفض. كذلك تغطي سطح الانبوبة الداخلي طبقة من مادة فوسفورية. يوجد على طرفي الانبوبة الكترود للتوصيل الكهربي وفي داخل الأنبوبة يتصل الالكترود بفتيلة حرارية تطلق الالكترونات عندما تسخن بمرور التيار الكهربي بها.
تعليم_الجزائر
تعليم_الجزائر
ماذا يحدث عند تشغيل انبوبة الفلوريسنت
بمجرد توصيل التيار الكهربي الموصل على طرفي الالكترود تسخن الفتيلتين على طرفي الأنبوبة وتنطلق الالكترونات منها. هذه الالكترونات تتعجل (تتزايد سرعنها) تحت تأثير فرق الجهد الكهربي المطبق على طرفي الانبوبة والذي يبلغ 240 فولت. تتصادم هذه الالكترونات المعجلة بذرات غاز الارجون فتعمل على تأيينها (تنتزع منها بعض الالكترونات وتترك ذرة الارجون على شكل أيون موجب)، تحت تأثير فرق الجهد الكهربي المطبق على طرفي الالكترود فإن الالكترونات السالبة تتسارع في اتجاه الجهد العالي (الموجب) بينما الأيونات الموجبة تتسارع في اتجاه الجهد المنخفض (السالب). وهذا يشكل دائرة كهربية يمر فيها التيار خلال غاز الأرجون المتأين. (تم تجاهل دور المشغل الابتدائي starter وسيأتي شرح دوره في الجزء القادم). عندما تصطدم الالكترونات والايونات المعجلة بغاز الزئبق داخل الأنبوبة الزجاجية المفرغة تثار ذرات الزئبق حيث تنتقل الكترونات ذرة الزئبق إلى مدارات ذات طاقة اعلى. ولكن هذه الالكترونات المثارة ما تلبث إلا وتعود لمداراتها الاصلية مطلقة بذلك الفوتونات الضوئية.
هذه الفوتونات الضوئية الناتجة عن ذرات الزئبق المثارة تكون في مدى الطيف فوق البنفسجية وذلك لخاصية في مدارات ذرة الزئبق وهذا الفوتونات لا تصلح للاضاءة ولهذا يجب تحويلها إلى مدى الطيف المرئي.

قبل مرور التيار الكهربي

تعليم_الجزائربعد مرور التيار الكهربي

الالكترونات والايونات تتصادم مع غاز الزئبق وتسبب في اثارته

تعليم_الجزائر

اصطدام الفونتونات المنبعثة من ذرات الزئبق المثارة بالغطاء الفسفوري لتطلق بدورها الضوء الأبيض

تعليم_الجزائر

اصطدام الفونتونات المنبعثة من ذرات الزئبق المثارة بالغطاء الفسفوري لتطلق بدورها الضوء الأبيض

وهنا يأتي دور الغطاء الفسفورى المحيط بالجزء الداخلي للنبوبة الزجاجية حيث يمتص هذه الفوتونات ذات الأطوال الموجية في المدى فوق البنفسجي وتثار المادة الفسفورية ولكن عندما تعود فإن جزء من طاقة الفوتونات المنبعثة من ذرات الفسفور المثار يبد على شكل طاقة حرارية (ومن هنا نستنتج سبب الارتفاع الطيف في درجة حرارة الانبوبة الفلوريسنت) والجزء الباقي ينطلق على شكل فوتون ضوئي ذو طاقة اقل بحيث يصبح طوله الموجي في مدى الطيف المرئي. مما يعطي الضوء الأبيض والذي هو خليط لما يعرف بالوان الطيف السبعة.
ظاهرة امتصاص الطيف فوق البنفسجي وانبعاث الطيف المرئي بواسطة المواد الفسفورية يسمي بالفلوريسنت ومن هنا اطلقت على هذه المصابيح بأنابيب الفلوريسنت
تعليم_الجزائر
ما هو دور المشغل أو ما يعرف بالستارتر
من المعروف أنه من الصعب الحصول على الضوء مباشرة من مصباح الفلوريسنت إذا كاان الستارتر Starter معطل وفي اغلب الاحيان يتم استبداله بآخر جديد ليعود المصباح للعمل من جديد.. فما هو الدور الذي يلعبة هذا العنصر في الدائرة الكهربية (موضح في الشكل التالي بالدائرة الحمراء المنقطة).
تعليم_الجزائر
من المعروف أن غاز الأرجون داخل الانبوبة لا يوصل التيار الكهربي إلا إذا اصبح متأين. ولحين تأينه يمرر التيار الكهربي في دائرة جانبية bypass circuit موضحة بالسلك الأزرق السماوي في الشكل أعلاه. ويستمر التيار يمر في الستارتر لفترة وجيزة وهي الفترة اللازمة لكي تسخن الفتيلتين على طرفي الأنبوبة وتنطلق الالكترونات منها لتأين غاز الأرجون وعندها يتوقف الستارتر عن العمل (يمكنك فكه بعد اضاءة ضوء المصباح وستجد أن المصباح لا زال يعمل). ماذا يحدث داخل الستارتر؟؟
ماذا يحدث داخل الستارتر؟؟
الستارتر هو عبارة عن مصباح ضوئي صغير مثل فلاش الكاميرا يحتوي على طرفين من سلكين موصلين للتيار الكهربي كما في الشكل (1) ادناه. عند بدء تشغيل مصباح الفلوريسنت يبدأ التيار الكهربي في المرور من خلال الستارتر لان الغاز داخل الانبوبة لازل عازلا للتيار الكهربي. يحدث بين طرفي سلك الستارتر تفريغ كهربي ينتج عنه بريق ضوئي يعمل على تسخين السلكين. احد هذين السلكين يتمدد في اتجاه الطرف الاخر فيتلامسان ويمر التيار الكهربي من خلالهما.

تعليم_الجزائر

يستمر مرور التيار في الستارتر إلى أن يتأين غاز الأرجون كما ذكرنا سابقاً ويجد التيار الكهربي مقاومة أقل في غاز الارجون المتأين. عندها يتوقف مرور التيار في الستارتر ومن ثم يبرد الستارتر وينكمش السلك ليبتعد عن السلك الآخر. وينتهي دوره إلى أن يعاد تشغيل المصباح في المرة القادمة….

التيار الابتدائي يعمل على توليد بريق ضوئي بين طرفي السلكين للستارتر. الحرارة الناتجة عن الضوء تسخن السلك فيتمدد ليلامس الطرف المقابل للسلك. عند توقف التيار في الستارتر يبرد ويعود الطرف المتمدد إلى وضعه الطبيعي.

تعليم_الجزائرتعليم_الجزائرتعليم_الجزائرالتيار الابتدائي يعمل على توليد بريق ضوئي بين طرفي السلكين للستارتر.الحرارة الناتجة عن الضوء تسخن السلك فيتمدد ليلامس الطرف المقابل للسلك.عند توقف التيار في الستارتر يبرد ويعود الطرف المتمدد إلى وضعه الطبيعي.

لا يدخل غاز النيون في فكرة عمل مصباح الفلوريسنت ولكن اشتهر اسم هذا النوع من المصابيح بضوء النيون !!!!

التصنيفات
تعلم معنا

كيف يعمل جهاز الفاكس


تعليم_الجزائر
وفي هذا المقال سنقوم بالقاء الضوء على فكرة عمل جهاز الفاكس وسيجد القارئ بعض التشابه مع اجهزة اخرى مثل طابعة الليزر والماسح الضوئي وماكنة تصوير المستندات.

الفكرة والنشأة
كلمة فاكس FAX جاءت من كلمة Facsimile اي عمل نسخة عن مستند وارساله عبر خطوط الهاتف إلى مكان اخر. ومخترع الفاكس هو العالم الاسكتلندي Alexander Bain في عام 1843 وحصل على براءة أختراع سجل بأسمه للفكرة البسيطة التي صممها والتي تتلخص في تعليق مجس في بندول ليقوم بمسح سطح معدني عليه صورة بمعالم بارزة وسجل تفاصيل الصورة. ولكن لم يتم ادخال هذا الاختراع للاستخدام في البريد والاتصالات مثل ما حدث مع جهاز التيليكس Telegraph الذي اخترعه العالم Samuel Morse بعد سبع سنوات من أختراع الفاكس. إلا ان جهاز التيليكس كان يعتمد على ارسال البيانات باستخدام اشارات موريس واصبح احد الخدمات المعتمدة في البريد والاتصالات لفترة من الزمن إلى ان حل محله جهاز الفاكس للمزايا العديدة التي لا تقارن بجهاز التيليكس الذي يتطلب معرفة باشارة موريس لترجمة الرسائل ولعدم قدرة جهاز التليكس من ارسال صورة طبق الاصل عن المستند الأصلي. إلا انه يجب الا ننكر ان Alexander Bain قام بتطوير جهازه باضافة فكرة عمل جهاز التيليكس إلى جهازه.
تعليم_الجزائر

تعليم_الجزائر

صور لبعض اجهزة الفاكس الاولية

طرأت عدة تطورات على جهاز الفاكس اهمها ما قام به العالم Arthur Korn في عام 1902 في ادخال نظام الفوتوديود لتطوير عملية المسح ونقل البيانات ومن ثم قيام العالم Edouard Belin في عام 1914 بارسال بعض الصور لاسلاكيا من مكان لاخر، إلى ان تبنت شركة الاتصالات الامريكية AT&T تطوير تكنولوجيا عمل الفاكس عام 1924 واطلقت على المشروع اسم تكنولوجيا ارسال المستندات بالتلفون telephone facsimile technology وصممت جهاز اسمته telephotography machine اي جهاز ارسال الصور عن بعد وهو ما يعرف حالياً بالفاكس، وكانت اول استخدامات هذا الجهاز هو في ارسال الصور من موقع الحدث إلى مسافات بعيدة حيث دور الطباعة والنشر.

تعليم_الجزائر
لمزيد من المعلومات عن نشأة جهاز الفاكس تجدها على الموقع

فكرة عمل جهاز الفاكس القديم
اجهزة الفاكس القديمة تحتوي على اسطوانة Drum تدور حول محورها. ولارسال فاكس يتم تثبيت المستند على الاسطوانة ويقوم جهاز الفاكس بالعمليات التالية:
يتم تسليط ضوء ابيض ساطع على الورقة والضوء المنعكس عن الورقة يجمع بواسطة عدسة ليسقط على مجس ضوئي photo sensor مثبت على ذراع متحرك يمسح المستند من اليمين إلى اليسار بينما تدور الاسطوانة لتعرض باقي المستند للمسح الضوئي.
يستطيع المجس الضوئي التقاط بيانات المستند بدقة تصل إلى 0.25mm2، وحيث ان البيانات المسجلة على المستند أما صور أو نصوص فإنها عبارة عن مناطق بيضاء وأخرى سوداء، يتم تجميع هذه البيانات بواسطة الضوء المنعكس من المناطق البيضاء أما المناطق السوداء فلا ينعكس منها ضوء.

تعليم_الجزائر

صورة جهاز فاكس قديم

تعليم_الجزائر
فكرة عمل جهاز الفاكس الحديث
تطورت فكرة عمل جهاز الفاكس كلياً بالتحول إلى العصر الرقمي وتطور تكنولوجيا الاتصالات فتحولت فكرة عمله من الفكرة التماثلية analog لتصبح فكرة عمله رقمية digital، واجهزة الفاكس الحديثة لا تحتوي على اسطوانة مما جعله يقوم بعمله بسرعة اكبر ودقة أعلى.
يتم تثبيت المستند على سطح زجاجي مثل ماكنة تصوير المستندات وبعض اجهزة الفاكس تحتوي على حاوية لتمكن من ادخال مستند تلو الآخر لتسهل عملية ارسال عدة مستندات تلقائياً.

تعليم_الجزائر

صورة جهاز فاكس حديث

يستخدم في مسح المستند بواسطة شريحة الكترونية CCD وهي المستخدمة في الكاميرات الرقمية والتي سبق شرحها، تحتوي شريحة الـ CCD على مصفوفة من الفوتوديود يصل عددها إلى 1728 مجس ضوئي (فوتوديود) اي ما يعادل 203 بكسيل لكل انش، وبهذا تتمكن الشريحة من مسح سطر كامل من المستند مرة واحدة بعد اضاءة المستند بمصباح فلورسنت. البيانات المستقبلة على شريحة الـ CCD تشفر encoded بطريقة خاصة ترسل عبر خطوط الهاتف ويتم فك التشفير بواسطة جهاز الفاكس المستقبل والذي يظهر المناطق السوداء على الورقة البيضاء.

كل اجهزة الفاكس اليوم تعرف رسمياً بـ CCITT (ITU-T) Group 3 Facsimile machine اي اجهزة المجموعة 3 و CCITT هي مؤسسة الاتصالات العالمية التي تحدد المقاييس العالمية للاتصالات وكل اجهزة الفاكس التابعة لهذه المجموعة تعكس عدة مواصفات هي:

  • الاتصال وتبادل المعلومات مع أجهزة نفس المجموعة Group 3.
  • تصل الدقة الافقية إلى 203 بيكسل لكل انش.
  • ثلاثة درجات من الدقة العمودية هي:
    • الدقة القياسية: أي 98 خط كل انش
    • الدقة العالية: أي 196 خط لكل انش
    • الدقة الفائقة: 391 خط لكل انش

  • سرعة تراسل البيانات يصل إلى 14430bps ويمكن ان تقل إلى 12000bps، 9600bps، 7200bps، 4800bps أو قد تصل إلى 2400bps حسب الخط الهاتفي وقيمة التشويش فيه.
تعليم_الجزائر

ولتوضيح فكرة قراءة وتشفير البيانات دعنا نفترض ان المستند المراد ارساله عبر الفاكس يحتوي على النص الموضح في الشكل ادناه.

تعليم_الجزائر

تستقبل شريحة الـ CCD البيانات الضوئية الناتجة عن انعكاس الضوء من خط محدد من المستند يسمى خط المسح ويظهر هنا باللون الأحمر. وتكون البيانات التي تنعكس إلى شريحة الــ CCD عبارة عن مجموعات من النقاط السوداء والبيضاء. تظهر في اسفل الشكل مستطيل يعكس البيانات التي حصلت عليها الشريحة والتي تقابل خط المسح، هذه البيانات تشفر وترسل عبر خطوط الهاتف بينما يتم مسح خط اخر من المستند وهكذا حتى تتم عملية مسح المستند بالكامل. ولا شكل ان تجميع بيانات خط المسح مرة واحدة وارسالها جعلت من عملية الفاكس اسرع.

ما هو حجم البيانات المرسل في كل مستند فاكس؟
يقوم المجس الضوئي CCD بالنظر إلى المناطق البيضاء والسوداء في المستند. وعليه فإن كل خط مسح يتم تخزين بياناته في 1728bits حجم مصفوفة الفوتوديود في شريحة الـ CCD. واذا افترضنا ان المستند يحتوي على 1145 خط فإن الحجم الكلي لبيانات المستند عبارة عن

1728 بكسيل لكل خط مسح x 1145 خط في المستند = تقريباً 2 مليون بت من المعلومات

ولتقليل حجم البيانات عند ارسالها فإن فاكس المجموعة 3 يقوم بضغط وتشفير هذه البيانات باستخدام ثلاثة طرق مختلفة تعرف بـ Modified Huffman (MH) و Modified Read (MR) و Modified Modified Read (MMR) .

تتلخص فكرة ضغط البيانات في تطبيق الغوريثم رياضي يقوم بعدم ارسال البيانات اذا كان خط المسح كله ابيض بالكامل مما يقلل من الحجم الكلي للمستند الذي يحتوي على مناطق بيضاء كثيرة حيث نلاحظ ان ارسال المستند اسرع كلما كانت مساحة المنطقة البيضاء اكبر بينما تحتاج عملية الارسال وقتاً اطول اذا كان المستند يحتوي صور.

استقبال الفاكس المرسل
تصل البيانات المرسلة من جهاز الفاكس عبر خطوط الهاتف الى جهاز الفاكس المستقبل. فيتم فك تشفير البيانات وفك الضغط وتجميع البيانات لتجهيزها للطباعة. وهناك عدة طرق لاخراج البيانات هي:

طابعة الليزر Laser printer تستخدم بعض اجهزة الفاكس طابعة ليزر كجزء منها للحصول على المستند المستقبل.
جهاز الكمبيوتر وهذا في حالة تثبيت كرت فاكس مودم fax modem على جهاز الكمبيوتر فيتم تخزين البيانات المستقبلة في ذاكرة الكمبيوتر ويمكن تخزينها على شكل ملف وورد ويمكن طباعتها على اية طابعة متصلة مع الكمبيوتر.

التصنيفات
تعلم معنا

ماهو الصندوق الاسود ؟ وكيف يعمل؟

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
لقـد تطورت وسائل النقل والاتصال في العصر الحديث واستطاع الانسان ان يبتكر اجهزة تعطي معلومات دقيقة لما يجري من حوله ..

في هذا الموضوع تطرقت الى موضوع

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

الصندوق الأسود

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
عسى ان ينال اعجابكم ..

اولا وقبل كل شيء ..

يعتقد الكثير من الناس ان لون الصندوق هو اللونالاسود وهذا خطا فلونه هو اللون البرتقالي وسمي باللون الاسود بسبب الكوارث الجوية وحوادث تحطم الطائرات ..

والان هيا بنا لنتعرف على الصندوق الاسود وكيف يعمل !!

منذ الستينات بدا الانسان يفكر في جهاز يستطيع تحمل الانفجارات وتحطم الطائرات والنيران وتحمل المكوث في المحيطات وتحمل السقوط من عشرات الكيلو مترات بل الالالف
تعليم_الجزائر

كما نلاحظ في الرسم ان هناك صندوقان وليس صندوق واحد يقبعان في مؤخرة الطارة يسجلان ما يحدث للطائرة طول فترة سفرها !!

اما الصندوق الاسود الاول :
فوظيفته حفظ البيانات الرقمية والقيم الفيزيائية

( الوقت , السرعة , الاتجاه .. )

واما الصندوق الاسود الثاني :
فوظيفته تسجيل الاصوات

( مشاحنات , استنجاد , حوارات .. )
تعليم_الجزائر

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
والان تعالوالنرى جهاز التسجيل العجيب كيف يتم التسجيل ؟

التسجيل الرقمي الحديث يستطيع تسجيل المعلومات الرقمية لساعات طويلة
تعليم_الجزائر

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
الصندوق الاسود محاط بجدار سميك من سبائك معدنية تستطيع تحمل الارتطامات القوية والتحطم والانفجارات وقد تم اجراء تجربة باطلاق قذيفة على الصندوق بقوة 3400 نيوتن
تعليم_الجزائر

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
وكذالك باسقاط ثقل معدني يزن 230كغم فوقه من ارتفاع 3.5 متر
تعليم_الجزائر

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
وكذالك بتطبيق ضغط يوازي الضغط الحاصل تحت المحيطات
تعليم_الجزائر

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

وذالك بغمس الصندوق الاسود لمدة 24 ساعة داخل حوض مملؤ بمياه بحرية
تعليم_الجزائر

وعليه ان يخضع لاختبار تحمل الحرارة العالية حوالي 1100 درجة مئوية
تعليم_الجزائر

سؤال مهم !!!
كيف يستطيع الخبراء اكتشاف مكان الصندوق الاسود بعد تحطم الطائرة وسقوطها من الالاف الكيلومترات ؟؟

تعليم_الجزائر
طور الخبراء الصندوق الاسود بحيث هو يدلهم على مكانه وذالك بارسال اشارات فوق سمعية ..

( كيلو هيرتز ) يمكن التقاطها من على بعد عشرات الكيلومترات وليس غريبا ان نسمع عن العثور عليه بعد يومين من سقوط الطائرة !! ..

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
صندوق صغير يحوي في طياته عالم عجيب من الاسلاك يبلغ قيمته من 10 الاف – 30 الف دولار استطاع ان يقدم خدمة جليلة للانسان ..

وفي الاخير اتمنى ان يعجبكم الموضوع و الاستفادة منه

شكر

بسم الله الرحمن الرحيم موفق بإذن الله … لك مني أجمل تحية . شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك … لك مني أجمل تحية . السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ر

لم اكن اعرف هذه المعلومات ،شكرا لك

thanks very much

التصنيفات
تعلم معنا

كيف تعمل الطابعات بجميع الأنواع

الطابعة الحاسوبية هي جهاز وظيفته إنشاء نسخة ورقية من وثيقة حاسوبية. يتم تزويد الطابعة بالوثيقة إما بوصلها بالحاسب الذي يحتوي الوثيقة عن طريق كبل أو قد تكون الطابعة مربوطة بشبكة حاسوبية برتبط بهال الحاسب أو يمكن تزويد الطابعة بالوثيقة مباشرة (من كاميرا رقمية أو من بطاقة ذاكرة.
تعليم_الجزائر //
طابعات الحبر النفاث Inkjet printers

أول شركة صنعت هذا النوع الجديد من الطابعات هى شركة Hewlett-Packard عام 1984 وأطلقت عليها اسم Ink jet printers وتبعتها شركة Canon عام 1986 وأطلقت على هذا النوع من الطابعات اسم Bubble jet printers وكلاهما له نفس فكرة العمل. هذه الطابعات أخذت مكانه أوسع من الطابعات الابرية سابقة الذكر عند الكثير من المستخدمين للكمبيوتر خاصة بعد انخفاض سعرها في هذه الأيام. تعتمد طابعة الـ inkjet على قذف قطرات متناهية في الصغر من الحبر على الورق لرسم الصورة أو طباعة النصوص.تعليم_الجزائر

خصائص طابعات الحبر النفاث هي:

•يصل حجم القطرات من الحبر إلى 50 ميكرون وهذا أدق من قطر شعرة.الرأس.
•يتم توجيه القطرات إلى الورق بدقة متناهية مما يعطي وضوح يصل إلى دقة 1443×720 نقطة في البوصة DPI. وهذا ما يعرف بدرجة الوضوح الـ resolution والتي تقدر بوحدة DPI أي Dots Per Inch.
بنسبة خلط الألوان الأساسية لكل قطرة قبل وصولها إلى الورقة.

كيف تعمل طابعة الحبر النفاث ؟

تعتمد فكرة عمل هذا النوع من طابعات الكمبيوتر على تسخين جزء من مستودع الحبر إلى درجة حرارة تصل إلى 300 درجة مئوية. وهذا سوف يحدث فقاعات بخار داخل مستودع الحبر مما تدفع قطرات الحبر إلى الخارج من فتحة خاصة تدعى Jet يصل عدد هذه الفتحات إلى 400 فتحة دقيقة يخرج منها الحبر قطرات الحبر في نفس اللحظة. بمجرد ملامسة قطرات الحبر الورقة تجف مباشرة. هذه العملية تتكرر عدة آلاف من المرات في الثانية الواحدة. وهنا نلاحظ أنه لايوجد أجزاء متحركة Moveable Parts في الرأس -ما عدا الحبر بالطبع- مما يجعل الطابعة أكثر هدوءاً وتصل دقة هذا النوع من الطابعات إلى 300 DPI أى تضاهى صغيرة وكل فوهة منهم تستطيع بثق emerge فقاعة حبريه. وتستخدم عدة طرق لبثق الحبر منها:-
•الكهرباء بالضغط أو الإجهاد – تم اختراع هذه الطريقة بواسطة شركة إبسون Epson وتستخدم هذه الطريقة البلورات الضغطية. يوجد عند نهاية كل مخزن حبري عند فوهات الطابعة الصغيرة بلورة. عندما تأتي شحنة كهربائية إلى هذه البلورة فأنها تهتز. عندما تهتز إلى الداخل فإنها تدفع جزءا من الحبر إلى خارج فوهة الطباعة ومن ثم للورقة. هذا ما يحدث عندما تضغط زر الطباعة في الكمبيوتر .. ؟؟ •يقوم البرنامج الذي تستخدمه بإرسال بيانات الطباعة إلى برنامج أخر يسمى printer driverوهو حلقة الوصل بين الكمبيوتر والطابعة. •يقوم برنامج المشغل Driver بترجمة البيانات إلى لغة تفهمها الطابعة وبعد ذلك يتأكد البرنامج أن الطابعة متصلة. •يتم إرسال البيانات إلى الطابعة عن طريق الكيل المتوازي أو اليو اس بي USB •تستقبل الطابعة البيانات وتحفظها في ذاكرة عشوائية تختلف في سعتها من 512 كيلوبايت إلى 16ميجابايت على حسب نوعية الطابعة. •تقوم الطابعة بعملية تنظيف لرأس الطباعة قبل الطباعة إذا كانت متوقفة لمدة معينة. •تقوم دوائر التحكم الكهربائية بتحريك محرك الطابعة الكهربائي مما يؤدي إلى تحريك الأسطوانات والتي تسحب الورق إلى داخل الطابعة. •يقوم بعد ذلك المحرك الكهربائي بتحريك رأس الطباعة بواسطة السير (belt). يقف المحرك وقفات لمدة صغيرة جدا وذلك عند بثق الحبر في كل مرة تتم فيها الطباعة. هذه التوقفات تحدث بسرعة جدا بحيث تظهر عملية الطباعة وكأنها متصلة بدون توقف. •يتم بثق أكثر من نقطة حبر في كل مرة بحيث يتم الحصول على اللون المطلوب. •عند إنهاء السطر يقوم محرك الورق بالتقدم خطوة إلى الأمام •تستمر هذه العملية حتى يتم طباعة الصفحة كاملة. يختلف الوقت الذي تأخذه الطابعة لإتمام طباعة صفحة معينة من نوع إلى أخر كما يعتمد على حجم الصفحة وخصائص الصورة والألوان. •بعد إنهاء الطباعة يقوم محرك الورق بدفع الورقة Eject خارج الطابعة. • طابعات الحبر النفاث الصلب Solid Ink-Jet Printers
هذه نوع من أنواع الطابعات النافثة للحبر ولكن الفرق بينها وبين الأنواع الأخرى من الطابعات هو استخدامها ألواح من الحبر الصلب Solid Ink plates بدل الحبر السائل Liquid Ink . وميزة استخدام الحبر الصلب هو إمكانية الحصول على أجمل الصور على أنواع الورق العادية.
وأحبار هذا النوع من الطابعات يأتي بشكل ألواح مشابهة لقطع الصابون. عند تشغيل الطابعة فان جزء من هذه الألواح يتم تذويبه بواسطة الحرارة. عندما يتحول الحبر للحالة السائلة يتم نفثه على الورقة حيث يجف في مكانه بشكل فوري، ثم بعد ذلك يتم تمرير الورقة على اسطوانة باردة لتثبيت الحبر بشكل دائم. كما ذكرنا سابقا فان أكبر ميزة لهذا النوع من الطابعات هو إمكانية الطباعة الممتازة على جميع أنواع الورق وكذلك على الورق الشفاف (Transparencies) حيث أن الحبر لا تمتصه الورقة. وأشهر شركة لتصنيع هذا النوع من الطابعات هي شركة Tetroniks. الطابعات من هذا النوع غالية الثمن عند الشراء ولكن جودة الطباعة وعدم الحاجة إلى استخدام أوراق متخصصة وعدم معاناة هذه الطابعات من مشكلة انسداد قنوات النفث Nozzles تجعلها مرغوبة بشدة لمن يحتاجوا إلى طباعة عالية الدقة والجودة.

طابعة الليزر

تعمل طابعة الـ Inkjet من خلال دفع قطرات الحبر إلى الورق ليتم نقل البيانات والمعلومات من الكمبيوتر إلى الطابعة ولكن كيف تعمل طابعة الليزر التي تستخدم شعاع الليزر؟؟ اخترعت شركة Xerox تكنولوجيا طابعات الليزر في أوائل السبعينات وفى عام 1977 تم تسويق طابعات ليزر تصل سرعة طباعتها إلى 120 صفحة في الدقيقة PPM ومنذ 1984 سعت شركة Hewlett-Packard إلى تطوير عدة أنواع من طابعات الليزر لتناسب جميع الأعمال وأصبحت طابعات الليزر التى تحمل ماركة Hewlett-Packard تحتل 70% من سوق طابعات الليزر. تختلف طابعات الليزر عن غيرها في إنها تطبع الصفحة كاملة وليس سطر سطر كما في النوعين سابقي الذكر ولهذا السبب تحتاج طابعة الليزر إلى ذاكرة داخلية 1 ميجا بايت على الأقل. وسعة الذاكرة تلعب دورا كبيراً في سعر الطابعة. بعض طابعات الليزر تكون مزودة بـ Post –SS– وسعرها مرتفع عن أخرى لا تحتوى على هذه القطعة، لأنها تزيد من كفاءة الطابعة حيث يقوم الكمبيوتر بإرسال ما تحتويه الصفحة المراد طباعتها من تصاميم ورسومات وغيره في صورة وصف دقيق إلى الـ Post –SS– الذى بدوره يقوم بباقى العمل تاركا لك الكمبيوتر لتكمل عملك بينما الطابعات التى لا تحتوى Post –SS– فإن البرنامج المستخدم سوف يقوم بعمل كل شئ ليرسل تفاصيل الصفحة مما يستغرق الكمبيوتر وقتا طويلاً لينهى عمله.

كيف تعمل طابعة الليزر ؟

تعتمد فكرة عمل طابعة الليزر على الشحنة الكهروستاتيكية Electrostatic Charge، مثلها مثل فكرة عمل ماكينة تصوير المستندات. والشحنة الكهروستاتيكية هي إلي يكتسبها الجسم المعزول مثل الشحنة التي يكتسبها المشط عند تمشيط الشعر أو البالون عند حكه بالصوف ومن المعروف أن الشحن السالبة تجذب الشحنة الموجبة.
وتعمل طابعة الليزر من خلال مادة حساسة للضوء تسمي photoconductive هذه المادة تفقد شحنتها إذا سقط ضوء عليها. ففي البداية يتم شحن الأسطوانة drum بشحنة موجبة بواسطة سلك يمر به تيار يسمى بـ charge corona wire وبدوران الاسطوانة تقوم الطابعة بتسليط شعاع الليزر المنعكس من المرأة بمسح الاسطوانة أثناء حركتها على شكل سطور أفقية حيث يحتوى كل سطر على مجموعة من النقط، يتحكم بعملية المسح هذه معالج خاص microprocessor موجود داخل الطابعة فيقوم بتشغيل الليزر عند المناطق البيضاء ويطفئه عند المناطق السوداء ليتم تفريغ الشحنة من بعض المواقع بحيث ترسم الحروف والأشكال المرسلة من الكمبيوتر في صورة مناطق مشحونة كهربيا. والشكل التالى يوضح تلك العملية.
بعد ذلك تقوم الطابعة بتمرير الاسطوانة على حبيبات الحبر والذي يسمى خزان الحبر toner المشحون بشحنة موجبة نتيجة للشحنة الموجبة لحبيبات الحبر فإنها تلتصق على الاسطوانة في المناطق التي مر عليها الليزر أما المناطق من الاسطوانة المشحونة بشحنة موجبة فلن يلتصق بها خزان لأن الشحنات المتشابه تتنافر. وباستمرار دوران الاسطوانة ينتقل الحبر الملتصق به إلى الورق المراد الطباعة عليه حيث تقوم الطابعة بإكساب الورقة شحنة سالبة من خلال سلك يمر به تيار corona wire. وهذا يساعد الورقة على جذب حبيبات الاسطوانة المشحون بشحنة موجبة لينتقل من الاسطوانة إلى الورقة.
ولمنع الورقة من الانجذاب إلى الاسطوانة فإن الطابعة بمجرد انتقال حبيبات خزان الحبر إلى الورقة يتم تفريغ شحنة الاسطوانة من خلال لمبة ضوئية لتجهيز الاسطوانة للدورة الثانية. كل ذلك يعمل خلال دوران الاسطوانة وحركة الورقة بنفس السرعة والتوقيت. وفي المرحلة الأخيرة تمرر الورقة قبل خروجها من الطابعة على فرن حراري على شكل اسطوانتين دائريتين لتثبيت الحبر على الورقة. وهذا يفسر سخونة الورقة بعد خروجها من الطابعة مباشرة.
تعليم_الجزائرتعليم_الجزائر

خصائص طابعة الليزر

كثير من الأحيان يفضل استخدام طابعة الليزر عن الطابعات الأخرى مثل Inkjet وذبك للأسباب والخصائص التالية:

  1. تعتبر طابعات الليزر الأسرع لأن شعاع الليزر يتحرك بسرعة كبيرة لرسم بيانات الصفحة على خزان الحبر.
  1. تعتبر تكلفة تشغيلها طابعة الليزر اقل من تكلفة طابعات قاذفة الحبر لأن الحبر المستخدم ارخص ويخدم لفترة

أطول ولهذا تستخدم طابعات الليزر في المؤسسات والمكاتب حين الحاجة إلى طباعة مستندات طويلة.

  1. قدرة طابعة الليزر على العمل على نظام الشبكات Networks بحيث يمكن لأكثر من مستخدم الطباعة

باستخدام طابعة ليزر مركزية جعلها أكثر انتشارا.

  1. تصل دقة الطباعة بواسطة طابعة الليزر إلى درجة تضاهي صور الكاميرا وهذا يعود إلى حزمة الليزر المركزة.
  1. انخفاض ثمن طابعة الليزر جعل العديد من المستخدمين على الصعيد الشخصي استخدامها بدلاً من الطابعة قاذفة الحبر.
  1. إمكانية دمج طابعة الليزر وماكينة تصوير المستندات والماسح الضوئي وجهاز الفاكس في جهاز واحد All in one لتوفير مساحة في المكتب وكذلك تقليل عدد الأسلاك المتصلة بين تلك الأجهزة والكمبيوتر.

طابعة الليزر الملونة

يتواجد حالياً في الأسواق طابعات ليزر ملونة فكرة عملها شبيهة بفكرة عمل طابعة الليزر العادية سوى أن الورقة تمر بالمراحل سابقة الذكر أربعة مرات مرة للون الأسود وثلاث مرات للألوان الأساسية الثلاث الأحمر والأزرق والأصفر حيث يقوم برنامج الطابعة بفرز الألوان للصفحة المطلوب طباعتها من الكمبيوتر ويطبع كل لون على حدى في مرحلة منفصلة وفي النهاية نحصل على الورقة مطبوعة بنفس الألوان التي تظهر على شاشة الكمبيوتر.
تعليم_الجزائر

مشكور على المعلومات لدي استفسار حول الطابعة من نوع epson و شكرا مسبقا

التصنيفات
تعلم معنا

كيفية عمل الذاكرة الإلكترونية ؟

كيفية عمل الذاكرة الإلكترونية
سوف نستعرض معا كيفية عمل الذاكرة الإلكترونية. الحاسب الشخصي الذي نستخدمه في المنزل أو في العمل يحتوي علي أنواع متعددة من الذاكرة الإلكترونية ولعل أشهرها هي ذاكرة RAM ويطلق عليها أيضا الذاكرة الرئيسية للحاسب. مصطلح RAM نستخدمه كل يوم في حياتنا اليومية عند الحديث عن مواصفات الحاسب أو عن البرامج والتطبيقات واحتياجاتها من الذاكرة الإلكترونية. هذه الذاكرة تقاس بالميجابايت ويتراوح حجم الذاكرة الإلكترونية في الحاسبات الشخصية الحديثة من 128 إلى 1024 ميجابايت. توجد الذاكرة الإلكترونية في شكل شريحة مستطيلة الشكل يبلغ عرضها أقل من 2 سم وطولها أكثر قليلا من 8 سم

أما سمك الشريحة فهو بضعة مليمترات. يتم تثبيت شريحة الذاكرة الإلكترونية في اللوحة الرئيسية للحاسب Motherboard في مكان يسمي Memory Slot أو منفذ الذاكرة الإلكترونية. لشرائح الذاكرة أرجل معدنية يتم تثبيتها في المكان المخصص بها في المنفذ وذلك في وضع رأسي بحيث تكون محكمة التثبيت ثم يتم إغلاق مشبك بلاستيكي عليها لضمان عدم تحرك شريحة الذاكرة الإلكترونية من مكانها. في معظم اللوحات الرئيسية للحاسب يوجد ثلاث منافذ لشرائح الذاكرة الإلكترونية والبعض يوجد به أربعة منافذ. تختلف شرائح الذاكرة الإلكترونية في سعتها فتوجد شريحة سعتها 64 ميجابايت وأخري سعتها 128 ميجابايت حتي تصل سعة الشريحة الواحدة إلى أكثر من 1024 ميجابايت

وكلما زادت سعة شريحة الذاكرة زاد سعرها والمستخدم الذي يحتاج إلى ذاكرة إلكترونية كبيرة علي حاسبه لأنه يستخدم برامج كبيرة الحجم فإنه يفضل أن يستخدم شريحة الذاكرة الإلكترونية الكبيرة لكي يستطيع أن يحقق أكبر استفادة من المنافذ الثلاثة أو الأربعة التي توجد باللوحة الرئيسية للحاسب. فعلي سبيل المثال إذا استخدم شرائح سعتها 64 ميجابايت في منافذ الحاسب الثلاثة فمعني ذلك أن أقصي سعة من الذاكرة الإلكترونية لحاسبه ستصبح 192 ميجابايت أما لو استخدم شريحة ذاكرة إلكترونية 512 ميجابايت علي سبيل المثال فيمكن أن يصبح بحاسبه ذاكرة سعتها 512 × 3 أي 1536 ميجابايت. توجد أنواع متعددة من ذاكرة RAM وتختار كل شركة من الشركات المنتجة للحاسبات الإلكترونية نوع الذاكرة التي تريد استخدامها علي حاسباتها

ومن أشهر الأنواع DDR و SDRam وكل نوع من هذه الأنواع له مميزات وعيوب. فالأنواع السريعة من شرائح الذاكرة عادة ما تكون أسعارها مرتفعة ولا تناسب المستخدم العادي. عند تشغيل أي برنامج أو تطبيق علي الحاسب يتم نقل نسخة من هذا البرنامج من وحدة التخزين الرئيسية Hard Disk إلى الذاكرة الإلكترونية لكي يتمكن الحاسب من تشغيل هذا البرنامج. أي أن الحاسب بدون ذاكرة لا يستطيع تشغيل أي برنامج كما أنه لا يستطيع أيضا التعامل مع نظام التشغيل. كما أن البيانات التي يتم إجراء العمليات الحسابية عليها أو تتعامل معها البرامج بأي شكل من الأشكال يجب أن تنتقل إلى الذاكرة الإلكترونية لكي يتمكن الحاسب من تشغيلها والتعامل معها. عندما يتم إغلاق الحاسب إغلاق الحاسب أو فصل التيار الكهربائي عنه تمحي كل البيانات المخزنة في الذاكرة الإلكترونية.
======
تعليم_الجزائر

توجد بحاسباتنا الشخصية أنواع متعددة من الذاكرة الإلكترونية ولكن أشهرها هو الشريحة الإلكترونية الرئيسية والتي يطلق عليها RAM وهو المصطلح الذي نستخدمه للتعرف علي سعة الذاكرة الإلكترونية عندما نشتري حاسب جديد. بالإضافة إلى ذاكرة RAM توجد أنواع أخري من الذاكرة بالحاسب ولكنها في الغالب تكون ذات سعة أقل. من أمثلة الأنواع الأخرى للذاكرة الإلكترونية :

* ذاكرة ROM :
وهذا الاسم يطلق اختصارا علي مصطلح Read Only Memory أي أن الحاسب يستطيع أن يقرأ البيانات المخزنة به ولا يستطيع أن يكتب عليها. ذلك بعكس ذاكرة RAM التي يمكن للحاسب القراءة منها والكتابة عليها. تثبت ذاكرة ROM في اللوحة الرئيسية للحاسب ولا يمكن للمستخدم العادي أن ينزعها من مكانها أو أن يستبدلها. الشركات المنتجة للحاسبات هي التي تقوم بتخزين المعلومات علي هذا النوع من الذاكرة وذلك باستخدام أجهزة خاصة وعادة ما تكون هذه المعلومات خاصة بتشغيل الحاسب. يتميز هذا النوع من الذاكرة الإلكترونية عن ذاكرة RAM بأن البيانات المخزنة عليها لا تمحي عند فصل التيار الكهربائي عن الحاسب أو عند إغلاق الحاسب.

* ذاكرة Cache :
هذه الذاكرة توجد بالقرب من معالج الحاسب لكي تمده بالبيانات التي يحتاج إلى تشغيلها بسرعة. مقياس السرعة هنا هو واحد علي ألف من الثانية نظرا لأن المعالج وقنوات نقل المعلومات تعمل بسرعة هائلة. يستطيع المعالج Processor أن يقوم بتنفيذ ملايين من العمليات الحسابية في الثانية الواحدة وهذه السرعة لا تستطيع أن تجاريها القنوات الإلكترونية التي تستخدم لنقل المعلومات من الذاكرة الإلكترونية إلى المعالج. ورغم أن المسافة بين ذاكرة RAM وبين المعالج لا تتجاوز بضعة سنتيمترات إلا أنها تعتبر مسافة طويلة جدا علي المعالج الذي يريد أن يحصل علي المعلومات التي سيقوم بتشغيلها في زمن لا يتجاوز واحد علي مليون من الثانية.

لذلك تم اختراع ذاكرة تكون قريبة من المعالج لكي تمده بالمعلومات بالسرعة التي يحتاج إليها وهو ما يطلق عليه ذاكرة الكاش. يوجد نوعين من ذاكرة الكاش الأول منهما يطلق عليه Level 1 وهذه الذاكرة توجد داخل المعالج لكي يخزن بها المعلومات التي سيقوم علي الفور بتشغيلها وحجم هذا النوع صغير ويتراوح بين 2 إلى 64 كيلوبايت. أما النوع الثاني ويطلق عليه Level 2 فهو يوجد في شريحة إلكترونية منفصلة تثبت بجوار المعالج

ذاكرة كروت الفيديو Video Memory :
الحاسب الشخصي كان السبب الرئيسي في تطور شاشات الحاسبات الإلكترونية حتي أصبحت في الصورة المتطورة التي عليها الآن. في الماضي كانت شاشات الحاسبات الإلكترونية تعرض الكلمات والأرقام فقط وعلي أقصي تقدير كان يمكنها عرض بعض الرسوم البيانية. بعد سنوات قليلة من ظهور الحاسبات الشخصية ظهرت الألعاب الإلكترونية التي تعرض الصور وتحركها علي الشاشة بطريقة لم تكن معروفة من قبل. ثم ظهرت واجهات البرامج الجملية والتي تجعل المستخدم يختار الوظيفة التي يريدها من خلال بعض الأشكال والرسوم التي أعطت شكلا أنيقا لهذه البرامج. أما الآن فشاشات الحاسبات الشخصية أصبحت تعرض الصور المجسمة ثلاثية الأبعاد كما تعرض الأفلام السينمائية بمستوي يفوق ما نشاهده في دور العرض السينمائي. يجب أن تتوفر آلاف البيانات لكي تظهر الصور المجسمة علي شاشة الحاسب فكل نقطة يجب أن يمثلها درجة اللون ونسبة الإضاءة وغيرها من المعلومات لكي يكتمل ظهور الصورة علي الشاشة. هذه الكمية الهائلة من البيانات يجب أن تصل للشاشة في فترة زمنية تقل عن 1 / 25 من الثانية خلال تشغيل الألعاب الإلكترونية أو عرض فيلم سينمائي. لكي يتحقق هذا الهدف كان يجب أن يتم تزويد كروت الشاشة بذاكرة إلكترونية كبيرة تخزن البيانات التي يجب عرضها علي الشاشة خلال فترة زمنية قصيرة جدا. كلما زادت سعة الذاكرة الإلكترونية بكروت الشاشة كلما أمكنها عرض صورة أكثر كفاءة علي شاشة الحاسب. أصبحت سعة الذاكرة بكروت الشاشة تنافس سعة ذاكرة RAM بالحاسب. نجد الآن في الأسواق كروت شاشة تتراوح سعتها بين 64 إلى 256 ميجابايت.

ذاكرة الطابعة Printer Memory :
الطابعات أيضا أصبحت تحتاج إلى ذاكرة إلكترونية بها لكي تساعدها علي طباعة الأوراق بكفاءة عالية. الطابعات في الماضي كانت إمكانياتها محدودة وكانت الصور التي تطبعها منخفضة الكفاءة ولذلك كانت البيانات التي تحتاجها الطابعة عن الملفات التي تطبعها قليلة ويمكن للطابعة أن تنظر وصولها من ذاكرة الحاسب بدون مشكلة. أما الآن فالصور أصبحت ذات كفاءة عالية وتنافس الصور التي تظهر علي شاشة الحاسب لذلك أصبحت الملفات التي يراد طباعتها كبيرة الحجم وإذا انتظرت الطابعة وصولها من الذاكرة الرئيسية للحاسب فإن عملية الطباعة ستكون بطيئة جدا. لذلك أصبحت معظم الطابعات الحديثة وخاصة تلك التي تستخدم تكنولوجيا الليزر تحتوي علي شرائح ذاكرة إلكترونية يتم فيها تخزين الملفات التي سيتم طباعتها حتي تتم عملية الطباعة في فترة زمنية قصيرة.
تعليم_الجزائر

منقول

التصنيفات
تعلم معنا

كيف تعمل الطائرة العموديه

أجزاء الهيليوكبتر

تتكون الهيلوكبتر من عدة أجزاء وهي موضحة في الشكل التخطيطي التالي:

تعليم_الجزائر

أجزاء طائرة الهيليكوبتر

سوف نركز على أهم الاجزاء فيها بالشرح والتفصيل.
(1) المروحة الرئيسية

تعليم_الجزائر

تعليم_الجزائر

شكل تخطيطي يوضح المروحةا الرئيسية ومروحة الذيل

(2) المروحة المضادة للازدواج

تعليم_الجزائر

الحركة الانتقالية

لكي تتحرك الهيليكوبتر إلى الأمام فإنها تتحول نوعا ما إلى طائرةعادية، أي أنها تحدث ميلا إلى الأمام في المستوى الذي تدور فيه المروحة. وعندئذ، فإن المروحة الرئيسية تولد قوة شد إلى الإمام،مع استمرارها في المساعدة على توازن الهيليكوبتر .
وواضح أنه إذا مال مستوى الدوران إلى الخلف أو إلى أحد الجانبين فإن الهيليكوبتر تتحرك إلى الخلف أو إلى أحد الجانبين .
كما أنه يمكن تحريك الهيليكوبتر إلى الأمام، بتغيير معدل حركة شفراتالمروحة الرئيسية ويتم هذا التغيير عن طريق رافعة تسمى ” جهاز التحكم فيالحركة الدوارة”.

تعليم_الجزائر

مخطط توضيحي لتركيب أجزاء المروحة الرئيسية
تعليم_الجزائر
تعليم_الجزائر
صورة للمروحة الرئيسية توضح الأذرع الختلفة التي تتحكم في تغير مستو دوران المروحة بالنسبة للمستوى الأفقي، كما تظهر في الصورة الطبقتين الثابتة والمتحركة

الهبوط

ما الذي يجب على قائد الهيليكوبتر أن يفعله ليهبط بها بعد أن تصل فوقهدفها؟ إن الأمر بسيط. كل ما عليه أن يفعله، هو تقليل قوة الحمل فيالمروحة الرئيسية .
ولكي يفعل ذلك، فإنه يعمل على تغيير معدل حركة شفرات المروحة . ومنالناحية العملية، فإنه يعدل بذلك زاوية اصطدام الشفرات بالهواء . وبهذهالطريقة تقل قوة الحمل، وإذا صارت هذه الأخيرة أقل من وزن الهيليكوبتر،هبطت هذه من تلقاء نفسها . فإن الهيليكوبتر تصعد إذا زادت قوة الحمل علىوزنها، وتهبط إذا زاد وزنها على قوة الحمل وتظل ثابتة في الهواء إذا تساوتقوة الحمل مع وزنها . وتعود فنكرر أن قوة الحمل تتوقف على معدل حركة شفراتالمروحة الرئيسية .
التحليق

يمكن ان يقوم الطيار بتثبيت الهيليوكبتر في الجو وذلك بالتحكم في سرعة دوران المروحة الرئيسية للوصول الى السرعة المطلوبة للحفاظ على توازنها في الجو وهذا يتطلب مهارة كبيرة من القائد.

استخدامات الهيليكوبتر

تعليم_الجزائر

مزايا الهيليكوبتر وعيوبها

إلى جانب ما للهيليكوبتر من مزايا رائعة فإن لها أيضا بعض العيوب ، فيالوقت الحاضر على الأقل . فهي أولا جهاز دقيق معقد في تشغيله وصعب التوجيه .
وعلاوة على ذلك، فهي جهاز يتطلب محركا أقوى كثيرا مما يلزم لطائرة عادية تماثلها في الوزن والقدرة .
تعليم_الجزائر
بالتوفيق
لي ولكم
اخوكم/

التصنيفات
تعلم معنا

تجربة الحبر السري

تعليم_الجزائر

هل يمكن أن تصنع حبر السري؟

التجربة التالية تمكنك من تحقق ذلك

http://up.zeidanphy.com/files/heogbr06z8xs399gjxsr.swf

ماذا حدث ؟

تسِّبب حرارةُ الشمسِ جفافَ عصيرِ الليمون الحامض فيصبح لونُه بنياً. يمكنُك

الآن أن تقرأ ما كَتبتُه على الورقة.

لا تنسوا الردودتعليم_الجزائر

للامانة
م
ن
ق
و
ل

شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك … لك مني أجمل تحية .

شكرا امورة على الموضوع الممبز

تعليم_الجزائر

شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك … لك مني أجمل تحية .

التصنيفات
تعلم معنا

كيف تعمل كاميرا الفيديو

بدأت كاميرات الفيديو الشخصية في الانتشار منذ حوالي 20 عاماً وكانت باهظة الثمن وكان اقتناءها يقتصر على الهواة والمحترفين، و في يومنا هذا اصبحت كاميرات الفيديو في كل بيت تقريباً وان لم توجد واحدة فلا بد انك استخدامتها من خلال صديق أو قريب. تستخدم كاميرات الفيديو في تسجيل المناسبات السعيدة والرحلات السياحية حيث يمكنك تسجيل الصوت والصورة معاً وتعرضها على شاشات التلفزيون لتعيد ذكريات واحداث مرت، في حين أن كاميرات التصوير العادية تستخدم لالتقاط الصور الثابتة فقط حيث يتراوح سعر كاميرا الفيديو 300$ ويمكن ان يصل سعر بعض الانواع منها إلى 100000$.

في هذه المقالة من تفسيرات فيزيائية سوف نتعرف على كيف يمكن لجهاز بحجم الكف ان يقوم بالتقاط الصوت والصورة بضغطة زر واحدة، كما سنقوم بشرح الانواع العديدة من كاميرات الفيديو حتى لا نكون عرضة لاستغلال بائعيها فنحصل على النوع الذي نريد والذي يلبي احتياجاتنا.

أساسيات
تعليم_الجزائر

تعليم_الجزائر

كاميرا فيديو من النوع التناظري بعد ازالة الغطاء ونرى لوحة وحدة الفيديو ولوحة التحكم فيه

تعليم_الجزائر
وحدة الفيديو المثبت على الكاميرا ويظهر حاوية الشريط المستخدم للتسجيل

تعليم_الجزائر
وحدة النظام البصري لكاميرا الفيديو

وحدة المنظار viewfinder أي الباحث عن المشهد وهو القسم الثالث الذي يقوم باستقبال صورة الفيديو التي تقوم بتصويرها. والمنظار في الحقيقة هو عبارة عن تلفزيون ابيض واسود مصغر ثم تطور التصميم في بعض الكاميرات ليكون المنظار عبارة عن تلفزيون ملون وفي الكاميرات الحديثة يتم تثبت تلفزيون ملون من نوع LCD حيث يمكنك التصوير دون النظر في المنظار من خلال استخدام شاشة الـ LCD التي يمكن ان تتحرك في كل الاتجاهات مع ثبات باقي اقسام الكاميرا مما جعل التصوير بواسطتها اسهل.

تعليم_الجزائر

تعليم_الجزائر

جيروم ليميلسون مخترع كاميرا الفيديو

سجل اول برائة اختراع لكاميرا الفيديو في العام 1980 بواسطة العالم المخترع جيروم ليميلسون Jerome Lemelson الذي توفي في عام 1997 وكان قد سجل اكثر من 500 براءة اختراع وهو مخترع جهاز الفيديو وجهاز قراءة الباركود وجهاز المسجل المحمول walkman. علما بأن مكتب تسجيل براءات الاختراعات في امريكا رفضت تسجيل فكرة عمل الفيديو لاعتقاد اللجنة بانه من المستحيل ان تتمكن اية شركة من تصنيع هذه الفكرة وتحويلها الى واقع.

في الجزء التالي سوف نقوم بشرح العنصر الرئيسي لكاميرا الفيديو وهو شريحة الـCCD المستخدمة لتحويل الصورة إلى اشارة كهربية.

مثلما تقوم الكاميرا العادية بالتقاط الصورة وتجميعها على الفيلم فإن كاميرا الفيديو ايضا تقوم بالتقاط المشاهد (الصور المتتالية) من خلال مجموعة من العدسات. تعمل العدسات على تجميع الضوء المنعكس عن الجسم المراد تصويره -وبدلا من تجميعه على الفيلم- فإنه في كاميرا الفيديو يتم تجميعه على شريحة الكترونية تعرف بالـ CCD عبارة عن مجسات ضوئية (Sensors) تعتمد فكرة عملها على تحويل الضوء إلى شحنات كهربية.

تعليم_الجزائر

شريحة الـ CCD التي تقوم بتحويل البيانات الضوئية المستقبلة من النظام البصري إلى اشارة كهربية

الاسم العلمي للشريحة الالكترونية هو Charged Coupled Device وتختصر بـ(CCD) أو (العنصر مزدوج الشحنة).وتقوم بتحويل فوتونات الضوء إلى الكترونات. وتتكون شريحة الـ CCD من شبكة مصفوفات ثنائيةالابعاد تحوي الملايين من المجسات الفوتوضوئية، وكل مجس يمثل عنصر الصورة الذي يسمى PIXEL وهي اختصار لكلمة Picture elements.

يقوم كل مجس بتحويل الضوء إلى الكترونات فكلما كانت كمية الضوء أكبر كلما كانت كمية الشحنة المتحررة (الإلكترونات) أكبر وعن طريق قراءةالشحنة المتراكمة في كل خلية بواسطة ميكروبروسيسور يتم إعادة بناء الصورة.

الجهاز مزدوج الشحنة (CCD):
هو شريحة إلكترونية مستخدمة من زمن يصل الى عشرون عاما وتسمى احيانا بالعين الالكترونية وكانت تستخدم في الانسان الالي وفي المراصد الفلكية وحديثاً تم استخدامها في كاميرا التصوير الفتوغرافي لتصبح الكاميرا معروفة باسم الكاميرا الرقمية.

تعليم_الجزائر

هذه صورة تشريحية لـ CCDوكيف تقوم بتحويل الضوء إلى الكترونات.

تعليم_الجزائر

كيف تلتقط كاميرا الفيديو الألوان
تعتبر المجسات الضوئية في كاميرا الفيديو غير حساسة للألوان ولا يمكن أن تميزها، وذلك لأن فكرة عمل هذه المجسات هي قياس شدة الضوء وتحويله إلى شحنات كهربية. ولكي يتمالتقاط الصورة بكامل ألوانها فانه لابد من استخدام مرشحات (filtering) للضوء بحيث يكون لكل لون من الألوان الأساسية مرشح خاص به، فمثلا المرشح الأحمر هو عبارة عن شريحة زجاجية ذات لون أحمر تسمح بدخول اللون الأحمر وتمنع باقي الألوان وكذلك بالنسبة للون الأزرق يستخدم مرشح أزرق ونفس الشيء بالنسبة للون الأخضر يستخدم مرشح أخضر، وبمجرد التقاطالكاميرا الصورة لأي مشهد فإنه يتم تحليل ألوان هذا المشهد إلى الألوان الأساسية الثلاث (الأخضر والأزرق والأحمر) ومن ثم يتم تجميعها للحصول على المشهد بكافة ألوانه.

عمليةدمج الالوان الاساسية للحصول على عدة الوان

تعليم_الجزائر

تعليم_الجزائر

يوضح عمليةتجزئة الصورة (يسار) عبر مجزئ الحزمة الضوئية (Beam Splitter)

من ميزات هذه الطريقة ان الكاميرات تلتقط كل لون منالالوان الثلاثة الاساسية على نفس الموضع على البكسيل المخصص على الـ CCD مما ينتج عنه دقة عالية في الألوان ووضوح الصورة، ولكن هذه الكاميرات تكون كبيرة الحجم نسبياً وباهظة الثمن.

أما الطريقة الاقتصادية والعملية والمستخدمة في التقاط الألوان الأساسية في كاميرات الفيديو الشخصية فتتمثل في تثبيت مرشح يسمى بمصفوفةمرشح الألوان Color Filtering Array على رقاقة الـ CCD.

واكثر انواع مصفوفة المرشحات استخداماً هو نموذج مرشح باير (Bayer Filter Pattern) ويتكون من عمودين متبادلين احدهما مكون من مرشح للونالاخضر والاحمر والعمود الاخر مرشح للون الاخضر والازرق ونلاحظ هنا وجود الكثير منالبكسل الخضراء مقارنة بالازرق والاحمر وذلك لان العين البشرية لا تكون حساسيتهامتساوية بالنسبة للالوان الثلاث الاساسية فالكثير من اللون الاخضر يجعل الصورة تبدوللعين وكأنها حقيقية.

تعليم_الجزائر

Bayer Filter

منمحاسن هذه الطريقة اننا نحتاج لشريحة CCD واحدة ويتم التقاط الالوان (احمر، اخضر، ازرق)في نفس اللحظة. وهذا يعني ان الكاميرا ستكون اصغر وارخص وعملية في كثير من الاحيان.
تستخدم الكاميرات لوغاريثمات خاصة تسمى (Demosaicing Algorithm) تعمل على معالجة المعلومات الواردة من مخرج المرشحات والتي تكون في شكل فسيفساء ملونة للصورة الملتقطة وحساب الالوان الحقيقة من متوسط قيم البكسيل المحيطة لإعطاء اللون الحقيقي للصورة.
لعلك تلاحظ أن المبدأ الأساسي لفكرة عمل كاميرات الفيديو يشابهة فكرة عمل الكاميرات الرقمية من حيث اعتمادهما على شريحة الـ CCD. ولكن كاميرا الفيديو تقوم بتصوير فيديو مكون من عدة مشاهد متتابعة في الثانية وليس صور واحدة ثابتة.
تعليم_الجزائر

العدسات

كما ذكر سابقاً بأن العدسات هي الخطوة الاولي لتصوير الفيديو حيث تقوم العدسات بتجميع الضوء عن الجسم وتركيزه على شريحة الـ CCD. ولعل البعض منا لا زال يزكر صعوبة انتاج فلم فيديو بدقة عالية خصوصا وان تلك الكاميرات في السابق لم تكن مزودة بنظام التركيز الاتوماتيكي مما كان يتطلب من المصور ان يحرك العدسات باستمرار كلما تغير المشهد للحصول على افضل تركيز قبل الضغط على زر التسجيل للحصول على افضل وضوح للصورة. اما الكاميرات الحديثة فكلها مزودة بنظام التركيز الاوتوماتيكي autofocus.

نظام التركيز الاوتوماتيكي autofocus

يستخدم نظام التركيز الاتوماتيكي مصدراً من ضوء الاشعة تحت الحمراء يصدر تلقائيا من الكاميرا ويوجه على الجسم المراد تصويره وترتد الاشعة تحت الحمراء إلى الكاميرا حيث تسقط على عدة مجس حساس للضوء.

تعليم_الجزائر

تعليم_الجزائر

Infrared autofocus mechanism
تعليم_الجزائر
تعليم_الجزائر

النوع الثاني من الزووم هو الزووم الرقمي والذي لا يعتمد على العدسات انما يستخدم تقنيات الكترونية في اخذ جزء من المشهد الكلي والمكون عدد محدد من عناصر الصورة البكسل ((pixel على الـ CCD وتكبيره على مساحة الـ CCD مثلما تقوم بتكبير صورة على شاشة الحاسوب. وهنا ينتج تشويه للصورة في حالة استخدام زووم رقمي اكبر من 50 مرة.
وفي الحقيقة تسعى الشركات المنتجة لكاميرات الفيديو بتدوين رقم الزووم الرقمي أيضاً على الكاميرا وعلى الصندوق للدلالة على قوة الكاميرا وهذا لا يعد في الحقيقة الا احد اساليب التسويق لان سعر الكاميرا يرتفع مع ارتفاع الزووم البصري بالاضافة الى بعض التقنيات الاخرى ولكن الزووم الرقمي ما هو الا تطوير في برمجيات الكاميرا.
فتحة العدسة iris

تعليم_الجزائر

الخلاصة كل ما عليك ان تحدد المشهد وتصوب الكاميرا له واترك الباقي للكاميرا لتقوم بكل مايرزم.

أنواع الكاميرات وانساقها Formats

أولاً النوع التناظري Analog Formats

تعليم_الجزائر
Standard VHS
وهي كاميرات الفيديو التي تستخدم نفس الشريط المستخدم في أجهزة الفيديو، مما يجعل من عملية التسجيل والعرض أمراً سهلاً وتفضل هذه الكاميرات ايضاً لتوفر الأشرطة من نوع VHS ورخص ثمنها وطول مدة التسجيل التي تصل إلى 180 دقيقة حسب مدة الشريط. ولكن كبر حجم الشريط يجعل من الكاميرا نفسها كبيراً مقارنة بالانواع الحديثة الأخرى. كما ان مستوى الدقة الذي يصل إلي 250 خط افقي يعتبر قليلاً.

تعليم_الجزائر

VHS-C
ظهر هذا النوع كتحسين اضيف إلى النوع السابق standard VHS حيث استخدم نفس الشريط المغناطيسي ولكن تم تثبيته في علبة اصغر لجعل تصميم الكاميرا يظهر اقل حجماً، ويمكن تشغيل شريط VHS-C` مباشرة من خلال جهاز الفيديو ولكن باستخدام حاوية خاصة بنفس ابعاد شريط الـ standard VHS، ولكن تصغبر حجم الشريط جعل مدة التسجيل أقل تصل إلى 45 دقيقة فقط.

تعليم_الجزائر

Superتعليم_الجزائر

تعليم_الجزائر

8mm
هذا النوع يستخدم أشرطة مغناطيسية ذات عرض 8mm أي قريب من شريط الكاسيت مما ساعد المصممين على انتاج كاميرات فيديو صغيرة الحجم ودقتها تصل إلى دقة standard VHS وجودة الصوت المسجل افضل من سابقاتها. واسعار اشرطة الفيديو المغناطيسية 8mm اكثر بكثير من سابقاتها. ولمشاهدة التسجيل لا يتم الا من توصيل الكاميرا بجهاز التلفزيون أو توصيلها بجهاز فيديو لعمل نسخة من التسجيل على شريط VHS.

تعليم_الجزائر

Hi-8
وهي تطوير في الدقة على كاميرات 8mm وتصل الدقة في الـ Hi-8 إلى 400 خط أفقي وسعرها بالطبع اعلى من 8mm.

تعليم_الجزائر
Sony Hi-8 Handycam

ثانياً النوع الرقمي Digital Formats

تختلف الكاميرات الرقمية عن الكاميرات التناظرية في أن الكاميرات الرقمية تتعامل مع البيانات الصوتية والمرئية في صورة رقمية تتكون من الـ 0 والـ 1 وهذا مما يعني تحميل المشاهد المصورة بالكاميرات الرقمية إلى الكمبيوتر وعدد مرات النسخ لا يؤثر على جودة الصورة أو الصوت. تصل دقة الصورة في الكاميرات الرقمية إلى 500 خط افقي وأنواع الكاميرات الرقمية ما يلي:
MiniDV
وهو من نوع كاميرات الفيديو الرقمية وتمتاز بحجمها الصغير ودقتها التي تصل إلى 500 خط أفقي وتستخدم اشرطة خاصة للتسجيل منخفضة السعر وتصل مدة التسجيل على الشريط 90 دقيقة. وهذه الكاميرات خفيفة الوزن ولها القدرة إلى التقاط الصور الثابتة مثل الكاميرا الرقمية.

تعليم_الجزائر

Canon MiniDV Camcorder

Digital8
هذا النوع من الكاميرات الرقمية هو من انتاج شركة سوني فقط وتشبه كاميرا Mini DV ولكن تستخدم اشرط التسجيل 8mm الاقل تكلفة. ويمكن توصيل الكاميرا بالكمبيوتر.

تعليم_الجزائر

Sony Digital8 Handycam

DVD

تعليم_الجزائر تعليم_الجزائر

Sony DVD Handycam

Memory card
هذا النوع من الكاميرات يستخدم الذاكرة Flash memory بدلاً عن الاشرطة.

تعليم_الجزائر

Handycam IP records onto both MicroMV and Memory Stick

بسم الله الرحمن الرحيم
ماشاء الله ربي يزيد
شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك … لك مني أجمل تحية . موفق بإذن الله … لك مني أجمل تحية .

مشكوووووووووووور يعطيك الصحة

التصنيفات
تعلم معنا

كيف يعمل مولد فاندوغراف؟؟

كيف يعمل مولد فاندوغراف؟؟
How Van de Graaff Generators Work

شاهد معظمنا الجهاز الذي يعرف بمولد فاندرجراف، هذا الجهاز يشبه كرة ألمنيوم كبيرة مثبتة على قاعدة، يمكن مشاهدة تأثيرها كما هو موضح بالصورة أدناه؛ حيث يبدو شعر الأب وابنه واقفا عند إحاطتهم بمولد فاندرجراف!!

تعليم_الجزائر

هل تساءلت ما هو هذا الجهاز، وكيف يعمل، ولماذا اخترع؟؟بالطبع لم يتم اختراعه ليجعل شعر الرأس واقفا!

هل جررت قدميك على السجاد في أحد أيام فصل الشتاء الجافة فأَصبت بصدمة كهربية عندما لمست جسما معدنيًا؟؟ هل تساءلت عن الكهرباء الساكنة أو اللصق الساكن؟؟

إذا خطر أحد هذه الأسئلة على ذهنك تأهب لقراءة هذا الموضوع الذي يناقش مبدأ وكيفية عمل مولد فاندرجراف، والكهرباء الساكنة بصفة عامة.

الكهرباء الساكنة(Static Electricity)

لفهم مولد فاندرجراف وكيفية عمله، نحتاج إلى فهم الكهرباء الساكنة، يعرف معظمنا الكهرباء الساكنة لأننا نستطيع أن نشاهدها ونشعر بها، ففي أيام الشتاء الجافة، تتولد الكهرباء الساكنة في أجسامنا وتحدث شرارة تقفز من أجسامنا إلى القطع المعدنية مثلا أو إلى أجساد أناس آخرين، ونستطيع في معظم الأحيان سماع ومشاهدة تلك الشرارة عند انتقالها.

يمكننا عمل بعض التجارب على الكهرباء الساكنة، فعلى سبيل المثال:

إذا قمنا بدلك قضيب من الزجاج بالحرير أو إذا دلكنا قطعة من حجر العنبر بالصوف، فإن الزجاج والعنبر يكونان الشحنة الساكنة التي تستطيع جذب القطع الصغيرة من الورق أو البلاستك.

لفهم ما يحدث عندما تتكون شحنة ساكنة على قضيب الزجاج أو غيره من الأجسام ، نحتاج للتفكير في الذرات المكونة لكل شيء، فكل المواد تتكون من ذرات، وتتكون الذرات بدورها من بروتونات ونيوترونات، محاطة بـــ “قشرة” “shell” مكونة من إلكترونات.

تكون المادة في الأصل متعادلة الشحنة، أي أن عدد الإلكترونات يساوي عدد البروتونات، أما إذا كان عدد الإلكترونات في الذرة أكثر من عدد البروتونات تكون الذرة ذات شحنة سالبة، وإذا كان عدد البروتونات أكثر من عدد الإلكترونات تكون الذرة ذات شحنة موجبة.

بعض الذرات ترتبط مع إلكتروناتها بقوة أكبر من ذرات أخرى، وقدرة المادة على الاحتفاظ بإلكتروناتها تحدد مركزها بين المتسلسلات التريبوكهربيةtriboelectric series، فإذا كانت المادة تميل إلى منح بعض من إلكتروناتها عندما تكون في حالة اتصال مع مادة أخرى، تكون موجبة في المتسلسلة، أما إذا كانت تميل إلى الاستيلاء على إلكترونات مادة أخرى متصلة بها تكون سالبة في المتسلسلة.

الجدول التالي يستعرض المتسلسلات الكهربية للعديد من المواد المحيطة بنا، سنجد المواد الموجبة في المتسلسلة أعلى في الترتيب بينما توجد السالبة في الأسفل:

•يدا الإنسان (المبللتان)، أعلاهم شحنة موجبة.
•فراء الأرنب.
•الزجاج.
•شعر الإنسان.
•النايلون.
•الصوف.
•الفراء.
•الرصاص.
•الحرير.
•الألمنيوم.
•الورق.
•القطن.
•الفولاذ (متعادل).
•الخشب.
•حجر العنبر
•المطاط الصلب.
•النيكل، النحاس.
•الفضة، النحاس الأصفر.
•الذهب، البلاستك.
•بوليستر (مادة شبيهة بالنايلون).
•البولي إثيلين (مادة شبيهة بالنايلون).
•فينيل(مادة بلاستيكية).
•التفلون، أعلاهم شحنة سالبة.

يحدد لنا الموضع النسبي relative position بين مادتين في المتسلسلة الكهربيةtriboelectric series كيف تتأثران عندما تكونان في حالة تلامس مع بعضهما البعض. فمثلا الزجاج المدلوك بالحرير يدفع على تباعد الشحنات، وهكذا حجر العنبر والصوف. وكلما زادت المسافة بين المادتين في المتسلسلة الكهربية تزداد قوة تباعد الشحنات.

عند تلامس مادتين غير موصلتين لبعضهما البعض تنشأ بينهما رابطة كيميائية تعرف بالتلاصقadhesion، و تعتمد قوة هذه الرابطة على الخواص التريبوكهربيةtriboelectric properties لكلا المادتين.

ومن الممكن أن تستحوذ مادة ما على بعض الإلكترونات من المادة الأخرى، وعند فصل المادتين عن بعضهما البعض, يحدث خلل في توازن الشحنات ( charge imbalance ) بين المادتين.

فالمادة التي اكتسبت الإلكترون تصبح ذات شحنة سالبة، والأخرى التي فقدت الإلكترون تصبح ذات شحنة موجبة، وينتج عن هذا الخلل في توازن الشحنات ما يسمى بالكهرباء الساكنة.

ومما يجدر ذكره هنا أن كلمة ” ساكنة”static” قد تعطي انطباعا خاطئا في هذه الحالة، فقد يفهم منها عدم وجود حركة، ولكن في حقيقة الأمر يتوجب على هذا الخلل في توازن الشحنات الانتقال من مكان إلى مكان (ظاهرة الكهرباء الساكنة)، و تعتبر الصدمة الكهربية التي تشعر بها عند مسك مقبض الباب مثالا على انتقال الشحنات.

من الممكن أن تتساءل، لماذا لا ترى الشرار أو تحس بالصدمة الكهربية في كل مرة تلتقط فيها قطع الورق من فوق طاولة مكتبك؟

من المهم أن تعرف أن كمية الشحنات المنتقلة تعتمد على نوع وتركيب المواد المتلامسة و مساحة السطح التي تصل بينها.

هناك عامل آخر مهم يؤثر على ظاهرة الكهرباء الساكنة, ألا و هو “الرطوبة”(humidity).

الرطوبة هي قياس درجة النداوة في الهواء، عندما يكون مستوى الرطوبة مرتفع يغطي الندى سطح المادة، ويوفر مسارا ذا مقاومة ضعيفة لتدفق الإلكترونات، هذا المسار يسمح للشحنات الكهربائية أن تعيد اتحادها ومن ثم تتعادل الشحنات بين المادتين المتصلتين. أما في الحالة التي يكون فيها الجو جافا، فإن الشحنات تتولد و تتجمع فوق المستويات العادية، وقد تصل أحيانا إلى عشرة آلاف فولت.

إن الصدمة الكهربائية التي تشعر بها أيام الشتاء الجافة، تعتمد على نوع النعل الذي ترتديه وعلى نوع الأرضية التي تمشي عليها، وقد تتمكن أحيانا من تجميع شحنات كهربائية عالية ينتج عنها قفز هذه الشحنات و انتقالها إلى مقبض الباب، وبهذا الانتقال تصبح أنت متعادلا كهربائيًا.

تتولد في الملابس داخل آلة التجفيف شحنات كهربائية ساكنة، وكما هو معلوم فإن آلة التجفيف توفر مستويات رطوبة منخفضة عند دورانها؛ مما يسمح للملابس بالالتصاق و الانفصال عن بعضها البعض باستمرار داخل حوض التجفيف، ومع التصاق الملابس و دورانها تصبح الشحنة الكهربائية عالية بما فيه الكفاية لتجعل المواد تنجذب وتلتصق بالسطوح ذات الشحنات المعاكسة (مثلا جسمك أو الملابس الأخرى كما في هذه الحالة).

و كما ذكرنا آنفًا, يمكنك إزالة هذه الشحنات أو الكهرباء الساكنة من الملابس برش بعض الماء عليها و السماح بتسريب الشحنات بعيدا، وهكذا حتى تصبح المادة أو الملابس متعادلة.

مما يجب ملاحظته هنا أنه عند اختلاط التراب أو الغبار بالهواء، يصبح تفكك ذرات الهواء في وجود مجال كهربي، مما يعني أن التراب يسمح للهواء بالتأين بصورة أسهل، الهواء المتأين هو هواء نزعت منه إلكتروناته وفي هذه الحالة نطلق عليه ” بلازما ” ويكون موصلا جيدا للكهرباء، وبصفة عامة فإن إضافة الشوائب للهواء تحسّن قدرته على توصيل الكهرباء، وهذا يجعل وجود الشوائب في الهواء لها نفس تأثير احتوائه على الندى.

المولد(The Generator):

الآن بعد فهم تلك الأشياء الأساسية حول الكهرباء الساكنة أصبح من السهل فهم الهدف من مولد فاندرجراف.

مولد فاندرجراف عبارة عن جهاز صمم لتوليد الكهرباء الساكنة لغرض عمل التجارب عليها. العالم الفيزيائي الأمريكي روبرت جيمسن فاندرجرافRobert Jemison Van de Graaff اخترع مولد فاندرجراف عام 1931م، هذا الجهاز الذي حمل اسمه لديه القدرة لإنتاج فولتية عالية جدا، تبلغ 20 مليون فولت.

فاندرجراف اخترع المولد ليزود معجلات الجسيماتparticle accelerators بالطاقة العالية التي تحتاج إليها، هذه المعجلات تعرف بــ “قاصفات الذرة” ( atom smashers)؛ لأنها تكسب الجسيمات سرعة عالية جدا وتقصفها على ذرات الهدف، وينشأ عن هذا التصادم جسيمات ثانوية وأشعة ذات طاقة عالية مثل الأشعة السينية.

إن القدرة على توليد هذا النوع من التصادم ذي الطاقة العالية يعد القاعدة الأساسية التي يبنى عليها علم فيزياء الجسيم والفيزياء النووية(nuclear physics).

يوصف مولد فاندرجراف بأنه ذو تيار كهربي ثابت”constant current”، فعند وضع مقاومة كهربية على مولد فاندرجراف يبقى التيار الكهربي ثابتا و لا يتغير بتغيرها، والذي يتغير مع المقاومة هو الفولتية (فرق الجهد الكهربي).

في حالة مولد فاندرجراف، عندما يتم توصيل الطرف الخارجي(الكهربي) للمولد (كرة الألمنيوم مثلا) بجسم متصل بالأرض (0 فولت) فإن التيار الكهربي المار من مولد فاندرجراف مرورا بالجسم المتصل إلى الأرض يبقى ثابتا بينما يقل مستوى فرق الجهد الكهربي (الفولتية).

على عكس ذلك، تصنف البطاريات بأنها أجهزة ذات فولتية ثابتة (فرق جهد كهربي ثابت) لأنه عند وضع مقاومة (أو جهاز كهربي) عليها فإن مستوى فرق الجهد (الفولت) يظل ثابتا.

ومن أفضل الأمثلة على هذه الظاهرة بطارية السيارة، تولد بطارية السيارة المشحونة كليا 12.75 فولت، وإذا أدرت مصابيح النور الأمامية للسيارة وتحققت من جهد البطارية تجده ثابتا لم يتغير بالرغم من توصيل دائرة المصابيح الكهربية (مقاومة) بالبطارية.

هناك نوعان من مولدات فاندرجراف:

الأول يستخدم مصادر فولتية عالية للشحن
والآخر يستخدم أحزمة وأسطوانات(ملفات) للشحن.

وهنا سيتم مناقشة النوع الثاني:

يتكون هذا النوع من مولد فاندرجراف من:

•محرك(A motor ).
•ملفان (أسطوانتان) Two rollers.
•حزام أو (سير ) A belt.
•فرشاتان مجمعتانTwo brush assemblies.
•الطرف الخارجي (عادة معدن أو كرة ألومنيوم).

يمكننا مشاهدة الأجزاء على الصورة الموضحة أدناه:

تعليم_الجزائر

عندما يتم تشغيل المحرك، يبدأ الملف السفلي(الشاحن) بتشغيل السير(الحزام). و حيث أن الحزام مصنوع من المطاط والملف السفلي مغطى بشريط من السليكون (مادة شبه موصلة)، يبدأ الملف السفلي بتوليد شحنة سالبة والسير المطاطي بتوليد شحنة موجبة. ويمكن تعليل حدوث الخلل في الشحنات عن طريق الاطلاع على المتسلسلة التريبوكهربية: السليكون أكثر سالبية من المطاط؛ لذا يستولي الملف السفلي على الإلكترونات من الحزام المطاطي عند مروره عليه.

من المهم أن تدرك أن الشحنة على الملف أكثر تركيزا من الشحنة على الحزام المطاطي، وبسبب تركيز الشحنات يكون المجال الكهربي للملف أكبر قوة من المجال الكهربي للحزام المطاطي عند الملف والفرشاة السفلية.

تبدأ الشحنة السالبة القوية عند الملف بعمل شيئين:

•تتنافر مع الإلكترونات القريبة من رؤوس الفرشاة المجمعة السفلية.

وكما نعلم فإن المعادن موصلات جيدة لأنها تتركب من ذرات موجبة محاطة بإلكترونات سهلة الحركة؛ وبذلك تصبح الفرشاة المجمعة ذات الرؤوس المعدنية موجبة الشحنة لأن الإلكترونات تتحرك بعيدا عن تلك الرؤوس لتلامس غطاء المحرك.

•تقوم بنزع إلكترونات جزيئات الهواء القريب منها.

ومن المعلوم أنه عند نزع إلكترونات الذرة نقول عنها بلازما(الحالة الرابعة من حالات المادة)، إذن لدينا إلكترونات حرة وذرات موجبة الشحنة من الهواء بين الملف والفرشاة. تنفر الإلكترونات من الملف وتنجذب لرؤوس الفرشاة بينما تنجذب الذرات الموجبة للملف ذي الشحنة السالبة.

تحاول نواة الذرات موجبة الشحنة في جزيئات الهواء أن تتحرك باتجاه الملف ذي الشحنة السالبة، ولكن الحزام المطاطي يقف في طريقها؛ و ينتج عن ذلك أن يغطى الحزام المطاطي بالشحنة الموجبة و يحملها بعيدا عن الملف.

وطالما تواجد هواء بين الملف السفلي والفرشاة المجمعة، فإن مولد فاندرجراف سوف يستمر في الشحن للأبد، ولكن لسوء الحظ فإن الغبار والشوائب الأخرى المحيطة عادة ما تحد من مستويات الشحنة الفعلية التي تتكون على الكرة المعدنية.

لنعد إلى الحزام المطاطي الذي يحمل شحنة موجبة كما ذكرنا مسبقا, يسير هذا الحزام باتجاه الملف العلوي والفرشاة المجمعة العلوية، و بما أن الملف العلوي مصنوع من النايلون؛ فإنه ينفر الشحنة الموجبة التي على الحزام المطاطي.

تتصل الفرشاة العلوية بداخل الكرة المعدنية في حين أن أطراف أسلاكها المعدنية تقترب من الملف العلوي والحزام، تتحرك الإلكترونات السالبة في الفرشاة إلى رؤوس الأسلاك لأنها تنجذب إلى الحزام ذي الشحنة الموجبة. وعندما يتفكك الهواء و يتحول إلى بلازما، تنجذب نواة الشحنة الموجبة للهواء نحو أطراف الفرشاة.

في نفس الوقت، تتحرك الإلكترونات الحرة في الهواء نحو الحزام، وعندما يلامس جسم مشحون الجزء الداخلي للوعاء المعدني (كرة مولد فاندرغراف) فإن الوعاء يأخذ كل الشحنات الكهربية ويترك الجسم متعادلا، وتظهر الشحنة الزائدة على السطح الخارجي للوعاء، ومن خلال هذا التأثير فإن مولد فاندرجراف يكون قادرا على الوصول إلى الفولتية الضخمة، وبالنسبة لمولد فاندرجراف فإن الحزام هو الجسم المشحون الذي يعطي شحنة موجبة بشكل مستمر لكرة الألمنيوم.

التصنيفات
تعلم معنا

كيفية عمل ناسخة الأوراق و المستندات

تخيل لو إننا أردنا عمل نسخة عن مستند ورقي ولم تكن ماكنة التصوير موجودة فإن هذا يتطلب إعادة كتابتها وبالتأكيد تلك عملية تستغرق الكثير من الوقت، ولذلك لا يخلو الان مكتب أعمال من وجود ماكنة تصوير مستندات واحدة على الأقل لتسيير امور المكتب كما ان الكثير من الاشخاص استخدم ماكنات التصوير للاسترزاق من خلال تشغيلها كخدمات في الأماكن التي تحتاجها مثل الجامعات وغيره.

تعليم_الجزائر

صورة لماكنة تصوير مستندات حديثة

تأتي ماكنة تصوير المستندات في عدة اشكال واحجام ومزودة بعدة اضافات لتسهيل الاستخدام ولكن ما يحدث داخل ماكنة التصوير هو واحد وفي هذه المقالة سنحاول شرح فكرة عمل تصوير المستندات وماذا يحدث داخلها عند الضغط على زر ابدأ.

أساسيات
تسمى عملية تصوير المستندات بالزييروغرافي XEROGRAPHY وتسمي بالطباعة اللكتروستاتيكية الجافة تم اختراع عملية التصوير هذه بواسطة العالمChester F. Carlson في العام 1937 واصبحت تستخدم في العام 1950، تتم عملية التصوير بوضع المستند الورقي على السطح الزجاجي للماكنة ومن ثم نحدد الخيارات التي نريد مثل عدد النسخ المطلوبة والحجم ودرجة التعتيم، ثم نضغط على زر البدأ. ماذا يحدث داخل ما كنة التصوير بعد هذه اللحظة هو ما سنحاول شرحه.

تعليم_الجزائر

تعتمد فكرة عمل ماكنة تصوير المستندات على اساسيات الكهربية الساكنة الكهروستاتيكية حيث تتكون شحنات اضافية موجبة أو سالبة على المادة ولكن دون ان تكون لها حرية الحركة، وأنه كما نعلم فإن الشحنة الموجبة تجذب الشحنة السالبة والعكس صحيح، وكما ذكرنا سابقاً إن الشحنة الساكنة تتكون على الجسم ولا تتحرك، فمثلا إذا تم دلك بالون بقطعة من الصوف فإن البالون يصبح له القدرة على اللتصاق بجدار الحائط مثلاً لأن عملية الدلك هذه قد اضافت للبالون شحنة ساكنة.
تستخدم ماكنة تصوير المستندات نفس المبدأ حيث تحتوي الماكنة على اسطوانة تسمى drum من مادة حساسة للضوء تسمى photoconductive، تشحن بشحنات ساكنة كما في البالون ويوجد ايضاً بودرة سوداء تسمى toner تستطيع الاسطوانة المشحونة بجذب حبيبات البودرة السوداء.

خصائص الاسطوانة والبودرة السوداء التي تمكنها من اتمام عملية التصوير.

  1. تتم عملية الشحن لأجزاء محددة من الإسطوانة، حيث ان هذه الاجزاء وحدها التي تجذب حبيبات البودرة السوداء، تتكون صورة المستند المراد تصويره على سطح الاسطوانة في شكل شحنة ساكنة (كهروستاتيكية) على سطح الاسطوانة.
    تنتقل حبيبات البوردة السوداء إلى المناطق المشحونة على سطح الاسطوانة والتي تكون صورة المستند المراد تصويره ومن ثم يتم نقل البودرة السوداء إلى سطح الورقة البيضاء.
  2. يتم تثبيت حبيبات البودرة السوداء على سطح الورقة بالتسخين حيث ان هذا الحبيبات حساسة للحرارة.
تعليم_الجزائر

مراحل عملية التصوير

المادة التي تصنع منها الاسطوانة drum هي من مواد توصيل ضوئية photoconductive وبشكل اكثر دقة فإن عملية التصوير تتم على النحو التالي:

  1. يشحن سطح الاسطوانة بالكامل بشحنة موجبة.
    يمرر ضوء ساطع على سطح الورقة المراد تصويرها والتي توضع على السطح الزجاجي لماكنة التصوير، ينعكس الضوء عن المناطق البيضاء لسطح الورقة ويصطدم بالاسطوانة الـ drumالمثبتة في الأسفل.
    عندما تصطدم فوتونات الضوء المنعكسة عن المناطق البيضاء بسطح الاسطوانة تتحرر إلكترونات من ذرات سطح الاسطوانة لأنها من مادة توصيل ضوئية photoconductive، المناطق السودء على سطح الورقة مثل النصوص والصور لا ينعكس عنها ضوء مما يجعل سطح الاسطوانة المقابل للمناطق السوداء هي مناطق مشحونة بشحنة موجبة.
    تنشر حبيبات دقيقة من بودرة سوداء تسمى الـ toner مشحونة بشحنة سالبة، تنجذب حبيبات البودرة السوداء بالشحنة الموجبة على الاسطوانة والتي تمثل الصورة.
    يمرر ورقة بيضاء مشحونة بشحنة موجبة فوق الاسطوانة لتجذب حبيبات البودرة السوداء.
  2. يتم تسخين الورقة من خلال تمريرها على سطح ساخن لتلتصق حبيبات البودرة السوداء بسطح الورقة.
  3. عندما تسلط ماكنة التصوير ضوء ساطع على الورقة المراد تصويرها،تتكون صورة على الاسطوانة الخضراء اللون drum ذات الشحنة الموجبة،يعمل الضوء المنعكس عن المناطق البيضاء على الورقة المراد تصويرها عندما يسقك على الاسطوانة ليحرر الكترونات تتعادل مع الشحنات الموجبة وتترك الاسطوانة بشحنة موجبة تمثل المناطق السوداء على الورقة المراد تصويرها،تعمل الشحنات الموجبة المتبقية على الاسطوانة والتي تمثل الصورة على جذب حبيبات البودرة toner ذات الشحنة السالبةلتكون جاهزة لتلتصق بالورقة البيضاء التي تظهر الصورة.
الأجزاء الداخلية لماكنة التصوير

تحتوي ماكنة التصوير على العديد من الأجزاء لانجاز عملها والأجزاء الرئيسية هي:

  • الاسطوانة المكونة من مادة حساسة للضوء.
    اسلاك الكورونا
    مصباح ضوئي وعدسات
    حبيبات البودرة السوداء
  • السخان الحراري
الاسطوانة المكونة من مادة حساسة للضوء Photoreceptor Drum

تعتبر الاسطوانة drum الجزء الرئيسي لماكنة التصوير وتتركب من اسطوانة معدنية مغطية بطبقة من مادة حساسة للضوء photoconductive. وهذه الطبقة الحساسة للضوء هي عبارة عن مادة من اشباه الموصلات مثل مادة السيلينيوم أو الجرمانيوم أو السيليكون. تمتاز هذه المواد بقدرتها على توصيل الكهرباء عندما تتعرض للضوء وتكون عازلة في الظلام. وهكذا فإن الاسطوانة drum تكون عازلة للكهرباء في الظلام ولكن عندما تسقط فوتونات الضوء على مادتها الحساسة للضوء فإنها تمتص طاقة الفوتونات وتتحرر الكترونات مما يجعلها موصلة للكهرباء. تعمل الإلكترونات السالبة على معادلة الشحنة الموجبة المتكونة على الاسطوانة لتترك المناطق التي لم تتعرض للضوء مشحونة بشحنة موجبة لتشكل الصورة.

تعليم_الجزائر

اشكال مختلفة للاسطوانة الحساسة للضوء drum

اسلاك الكورونا Corona Wires

لعمل ماكنة التصوير فإنه من الضروري تعريض سطح الاسطوانة والورقة لشحنها بشحنة موجبة في البداية. وتتم هذه العملية من خلال اسلاك الكورونا corona wires حيث تتصل هذه الاسلاك بفرق جهد عالي ومن ثم تتصل بالاسطوانة لتنقل لها الشحنة الإضافية الموجبة.

تعليم_الجزائر
أسلاك الكورونا تستخدم لشحن الاسطوانة الحساسة للضوء والورقة البيضاء بشحنة موجبة
مصباح ضوئي وعدسات Lamp and Lenses

يعمل المصباح الضوئي بتوفير الضوء الكافي الذي سينعكس على سطح الورقة المراد تصويرها وتكوين صورة للمستند على الاسطوانة. حيث يصل الضوء المنعكس عن الأجزاء البيضاء للورقة الأصلية المراد تصويرها بينما لا ينعكس شيء عن المناطق السوداء (النصوص والصور).

تعليم_الجزائر

يمسح سطح الورقة ضوء ساطع من مصدر ضوئي مناسب

عندما يتحرك المصدر الضوئي ليمسح الورقة في شكل حزمة دقيقة من الضوء فإن مرآة تتحرك مع المصباح تعمل على توجيه الضوء المنعكس من الورقة إلى عدسة مجمعة ليسقط على الاسطوانة التي تتتحرك أيضاً. تعمل العدسة نفس وظيفتها في الكاميرا في تكوين صورة مركزة وواضحة على الفيلم والفيلم هنا هو الاسطوانة الحساسة للضوء drum، ويمكن تعديل موضع العدسة بالنسبة للاسطوانة للحصول على تكبير أوتصغير للصورة.

حبيبات البودرة السوداءToner

الحبيبات السوداء هي عبارة عن حبيبات دقيقة جداً من بودرة من مواد بلاستيكية مشحونة بشحنة سالبة. تلتصق حبيبات البودرة السوداء بالاسطوانة drum نتيجة لانجذابها للشحنات الموجبة التي تشكلت على الاسطوانة والتي تعكس المناطق البيضاء على الورقة المراد تصويرها والتي انعكس عنها الضوء.

تعليم_الجزائر

شكل حبيبة من حبيبات البودرة السوداء toner عند تكبيرها بواسطة المجهر الإلكتروني

السخان الحراريThe Fuser

يتكون السخان الحراري من مصباح من الضوء من مادة الكوارتز مغطي بمادة التفلون (عديمة الالتصاق) في شكل اسطوانة، تمرر الورقة بين اسطوانتين يتم تسخين الورقة بواسطة المصباح الضوئي الموجود داخل الاسطوانة فيعمل على توفير الحرارة اللازمة لاذابة حبيبات البودرة وتثبيتها على الورقة. تعمل مادة التفلون على عدم التصاق حبيبات البودرة على الاسطوانة بدلا من الورقة.

الخلاصة

تتلخص فكرة عمل ماكنة تصوير المستندات باعتمادها على المادة الحساسة للضوءphotoconductive المكونة لمادة الاسطوانة drum والتي تتكون على سطحها صورة مخفية عن المستند المراد تصويره في شكل شحنات كهربية. تتحول الصورة المخفية من عل سطح الاسطوانة الى الورقة من خلال حبيبات البودرة السوداء المشحونة بشحنة مخالفة في الإشارة.

تعليم_الجزائر

ماذا يحدث عندما نظغط على زر ابدأ Start؟

  1. تشتغل لمبة الضوء وتتحرك داخل ماكنة التصوير وتتحرك بالمقابل الاسطوانة الحساسة للضوء، وكلما انعكس الضوء على جزء من المستند المثبت على سطح ماكنة التصوير يتم توجيهه إلى الاسطوانة وللعلم المناطق السوداء من المستند تمتص الضوء والمناطق البيضاء هي التي ينعكس عنها الضوء.
    الضوء الذي يصل الاسطوانة يحرر الكترونات تاركاً ايونات موجبة على سطح الاسطوانة.
    الايونات الموجبة تنجذب للالكترونات الحرة لتكون جسيمات متعادلة كهربياً. تبقى الجسيمات المشحومة فقط على المواقع التي لم يصلها ضوء نتيجه لعدم انعكاسه عن المستند.
    يتم مسح جدار الاسطوانة المتحركة والتي عليها الصورة المخفية في شكل شحنات موجبة بحبيبات البودرة المشحونة بشحنة سالبة فتلتصق حبيبات البودرة لسطح الاسطوانة.
    تعمل اسلاك الكورونا على شحن ورقة التصوير قبل وضع حبيبات البودرة السوداء عليها.
    تكمل الاسطوانة دورتها بملاصقة الورقة البيضاء المشحونة فتنتقل الحبيبات السوداء إلى سطح الورقة بفعل المجال الكهربي.
  2. تترك الورقة وعليها حبيبات البودرة السوداء سطح الاسطوانة لتدخل بين اسطوانتين يتم تسخينهما لتلتصق البودرة بالورقة قبل خروجها من الماكنة.

تتكرر هذه العملية في كل مرة يتم تصوير ورقة.