كيف تعمل الاشياء بحوث متنوعة ومتجددة

[dododa]

كيف يعمل جهاز الفا**

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

الفكرة والنشأة
كلمة فا** FAX جاءت من كلمة Facsimile اي عمل نسخة عن مستند وارساله عبر خطوط الهاتف إلى مكان اخر. ومخترع الفا** 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 التيلي** Telegraph الذي اخترعه العالم Samuel Morse بعد سبع سنوات من أختراع الفا**. إلا ان جهاز التيلي** كان يعتمد على ارسال البيانات باستخدام اشارات موريس واصبح احد الخدمات المعتمدة في البريد والاتصالات لفترة من الزمن إلى ان حل محله جهاز الفا** للمزايا العديدة التي لا تقارن بجهاز التيلي** الذي يتطلب معرفة باشارة موريس لترجمة الرسائل ولعدم قدرة جهاز التلي** من ارسال صورة طبق الاصل عن المستند الأصلي. إلا انه يجب الا ننكر ان Alexander Bain قام بتطوير جهازه باضافة فكرة عمل جهاز التيلي** إلى جهازه.

صور لبعض اجهزة الفا** الاولية

طرأت عدة تطورات على جهاز الفا** 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 الفا** 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 بالفا**، وكانت اول استخدامات هذا الجهاز هو في ارسال الصور من موقع الحدث إلى مسافات بعيدة حيث دور الطباعة والنشر.

لمزيد من المعلومات عن نشأة جهاز الفا** تجدها على الموقع

http://www.hffax.de/history/index.html

http://www.hffax.de/html/hauptteil_faxhistory.htm

فكرة عمل جهاز الفا** القديم
اجهزة الفا** القديمة تحتوي على اسطوانة Drum تدور حول محورها. ولارسال فا** يتم تثبيت المستند على الاسطوانة ويقوم جهاز الفا** بالعمليات التالية:
يتم تسليط ضوء ابيض ساطع على الورقة والضوء المنع** 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 المنع** من المناطق البيضاء أما المناطق السوداء فلا ينع** منها ضوء.

صورة جهاز فا** قديم

فكرة عمل جهاز الفا** الحديث
تطورت فكرة عمل جهاز الفا** كلياً بالتحول إلى العصر الرقمي وتطور تكنولوجيا الاتصالات فتحولت فكرة عمله من الفكرة التماثلية analog لتصبح فكرة عمله رقمية digital، واجهزة الفا** 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 الفا** تحتوي على حاوية لتمكن من ادخال مستند تلو الآخر لتسهل عملية ارسال

[dododa]

عدة مستندات تلقائياً.

صورة جهاز فا** 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 ب**يل 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 الفا** المستقبل والذي يظهر المناطق السوداء على الورقة البيضاء.

كل اجهزة الفا** 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 الفا** التابعة لهذه المجموعة تع** عدة مواصفات هي:

• <LI style="TEXT-JUSTIFY: kashida; TEXT-ALIGN: justify; TEXT-KASHIDA: 0%; COLOR: #333399" dir=rtl class=MsoNormal>
  الاتصال وتبادل المعلومات مع أجهزة نفس المجموعة Group 3.
  
  <LI style="TEXT-JUSTIFY: kashida; TEXT-ALIGN: justify; TEXT-KASHIDA: 0%; COLOR: #333399" dir=rtl class=MsoNormal>

  تصل الدقة الافقية إلى 203 بي**ل لكل انش.

  
  
  <LI style="TEXT-JUSTIFY: kashida; TEXT-ALIGN: justify; TEXT-KASHIDA: 0%; COLOR: #333399" dir=rtl class=MsoNormal>

  ثلاثة درجات من الدقة العمودية هي:

  • <LI style="TEXT-JUSTIFY: kashida; TEXT-ALIGN: justify; TEXT-KASHIDA: 0%; COLOR: #3366ff" dir=rtl class=MsoNormal>
    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 14400bps ويمكن ان تقل إلى 12000bps، 9600bps، 7200bps، 4800bps أو قد تصل إلى 2400bps حسب الخط الهاتفي وقيمة التشويش فيه.

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



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 تنع** إلى شريحة الــ CCD عبارة عن مجموعات من النقاط السوداء والبيضاء. تظهر في اسفل الشكل مستطيل يع** 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 الفا** اسرع.

ما هو حجم البيانات المرسل في كل مستند فا**؟
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 ب**يل لكل خط مسح x 1145 خط في المستند = تقريباً 2 مليون بت من المعلومات

ولتقليل حجم البيانات عند ارسالها فإن فا** 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 الفا** المرسل
تصل البيانات المرسلة من جهاز الفا** عبر خطوط الهاتف الى جهاز الفا** المستقبل. فيتم فك تشفير البيانات وفك الضغط وتجميع البيانات لتجهيزها للطباعة. وهناك عدة طرق لاخراج البيانات هي:

طابعة الليزر Laser printer تستخدم بعض اجهزة الفا** طابعة ليزر كجزء منها للحصول على المستند المستقبل.
جهاز الكمبيوتر وهذا في حالة تثبيت كرت فا** 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.

لمزيد من المعلومات عن فكرة عمل جهاز الفا** ينصح بزيارة المواقع المختارة التالية:

http://home.maine.rr.com/randylinscott/fax.htm


http://webopedia.internet.com/TERM/C/CCITT.html

[dododa]

كيف تعمل الطائرة العمودية "الهيليكوبتر"

مقارنة بين وسائل النقل المعروفة
لفهم كيف تعمل طائرة الهيليوكبتر ولماذا فكرتها معقدة بعض الشيء، سنقوم بمقارنتها بوسائل النقل المختلفة مثل القطار والسيارة والطائرة. وسوف نعرف في النهاية لماذا تميزت الهيليوكبتر بمرونتها.
لنبدأ بوصف حركة القطار، فالقطار وسيلة نقل سهلة القيادة وذلك لانه يوجد فقط اتجاهين للحركة الاتجاه الامامي او الخلفي، يحتوي القطار على نظام ايقاف "فرامل" لايقاف القطار في الاتجاهين ولكن لا يحتوي على عجلة قيادة حيث ان حركة القطار محكومة بالقضبان الحديدية التي تغير اتجاه القطار تبعاً لتصميمها.

ولأن القطار يتحرك في اتجاهين فإن قائد القطار يمكنه السيطره عليه باستخدام يد واحدة فقط. أما في حالة السيارة فإنه تتحرك للأمام والخلف مع امكانية ان تغير مسارها لليمين واليسار في كلا الاتجاهين.

ولكن الطائرة لا تحتاج ان تتحرك للخلف ولهذا فإن الطائرة تتحرك في خمس اتجاهات في حين ان السيارة تتحرك في اربعة اتجاهات. إن المقدرة على الحركة للأعلى والاسفل يضيف بعد جديد للحركة يجعل الطائرة مختلفة تماماً عن السيارة. وللتحكم في الحركة للأعلى وللاسفل فإن الطائرة تزود بمقوض على شكل عصا الالعاب joystick تتحرك للامام والخلف ولليمين واليسار بدلا من عجلة القيادة الدائرية الثابتة التي تتحرك لليمين واليسار فقط. كما يوجد دواستين للتحكم في حركة ذيل الطائرة والعجلات. لذلك يستطيع قائد الطائرة التحليق بالطائرة والسيطرة عليها باستخدام يداً واحدة وقدمين.
ولكن في طائرة الهيليوكبتر فإنها تستطيع القيام بثلاثة اشياء اضافية لا توجد في الطائرة العادية وهذه هي:

• <LI style="TEXT-JUSTIFY: kashida; TEXT-ALIGN: justify; TEXT-KASHIDA: 0%" dir=rtl class=MsoNormal>الهيليوكبتر تستطيع الرجوع للخلف <LI style="TEXT-JUSTIFY: kashida; TEXT-ALIGN: justify; TEXT-KASHIDA: 0%" dir=rtl class=MsoNormal>الهيليوكبتر تستطيع الدوران حول محورها في الجو
• الهيليوكبتر تستطيع البقاء مكانها محلقة في الجو

[dododa]

أجزاء الهيليوكبتر
تتكون الهيليكبتر من عدة أجزاء وهي موضحة في الشكل التخطيطي التالي:

أجزاء طائرة الهيليكوبتر

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




شكل تخطيطي يوضح المروحةا الرئيسية ومروحة الذيل



(2) المروحة المضادة للازدواج



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".

مخطط توضيحي لتركيب أجزاء المروحة الرئيسية

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



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 .

لمزيد من المعلومات يرجى زيارة المواقع التالية:

• <LI style="TEXT-ALIGN: left; unicode-bidi: embed; DIRECTION: ltr; MARGIN-LEFT: 0.5in; MARGIN-RIGHT: 0in" dir=ltr class=MsoNormal>The Helicopter Page <LI style="TEXT-ALIGN: left; unicode-bidi: embed; DIRECTION: ltr; MARGIN-LEFT: 0.5in; MARGIN-RIGHT: 0in" dir=ltr class=MsoNormal>Robinson Helicopter Company
• Helicopter History Site

www.hazemsakeek.com

www.physicsacademy.org

[ALTAYEB]

دائما وابدا انت مبدع اخي الغالي
شكر على جهودك الرئعة

[dododa]

كيف تعمل الثلاجة المنزلية Refrigerator

الغرض من الثلاجة

إذا يتضح لنا أن الهدف من الثلاجة هو منع البكتيريا من ممارسة نشاطها في موادنا الغذائية فنتمتع بها إلى اكبر فترة ممكنة بالاضافة الى مذاق بعض الاطعمة التي لا يمكن تناولاها الا وهي باردة مثل المشروبات.

الفكرة الاساسية
إن الفكرة الأساسية التي تعتمد عليها فكرة عمل الثلاجة هي ببساطة تحويل سائل إلى غاز عن طريق امتصاص حرارة من الوسط فيسبب في برودته، ولتوضيح هذه الفكرة دعنا نذكرك عزيزي القارئ عندما تضع الماء على وجهك في يوم حار تشعر بعد ذلك ببرودة نتيجة لتبخر الماء وتحوله إلى بخار عن طريق امتصاص الحرارة من الجلد فتشعر بالبرودة كما أنك اذا ما قمت بوضع بعض قطرات من الكحول على يدك وانتظر لمدة 20-30 ثانية فستشعر ببرودة في يدك عند المنطقة التي كان عليه الكحول وستكون البرودة اكثر من تلك التي سببها الماء لأن درجة حرارة التبخر الكحول أقل من الماء، والسبب في ذلك ان الكحول يمتص حرارة من يدك ليتبخر ويتحول الى غاز.
إذا نستنتج من ذلك بأن عملية التحول من الحالةالسائلة إلى الحالة الغازية تحتاج إلى حرارة وهذه الحرارة توفرت من خلال يدك وكانت النتيجة انخفاض في درجة حرارة اليد واذا استمرت عملية التحول من سائل إلى غاز استمر التبريد.
إن السائل أو المبرد refrigerant الذي يستخدم في الثلاجة يتبخر عند درجة حرارة منخفضة مما يسبب التجمد في داخل الثلاجة ولو صدف وان قمت وضع السائل المستخدم في الثلاجة على يدك ستشعر بتجمد الجلد اثناء تبخر هذا السائل.
أجزاء الثلاجة

دورة عمل الثلاجة
تقوم الثلاجة بالتبريد بصفة مستمرة لمحتوياتها الداخلية من خلال تكرار عملية تحويل السائل إلى غاز داخل الثلاجة فتأخذ حرارة من داخل الثلاجة وتكون النتيجة تبريد محتوياتها وتحويل الغاز إلى سائل خارج الثلاجة عن طريق ضغطه وتبديد الحرارة إلى خارج الثلاجة وتتكر العميلة باستمرار لسحب الحرارة من داخل الثلاجة حيث درجة الحرارة منخفضة نسبية إلى خارج الثلاجة حيث درجة الحرارة مرتفعة ولكي تؤدي الثلاجة هذه الوظيفة فإن لها دورة تعمل من خلال عدة مراحل هي على النحو التالي:
(1) يقوم الموتور Compressor بضغط غاز الأمونيا مما يرفع درجة حرارته وضغطه كما هو موضح في الشكل أعلاه الجزء (B) على الشكل وبالتالي فإن أنابيب التبادل الحراري الخارجية تسمح بتبديد الحرارة الناتج عن الضغط إلى الخارج.
(2) عند تلك المرحلة وخلال فقدان الحرارة للوسط الخارجي من خلال الأنابيب السوداء التي تكون خلف الثلاجة، فإن غاز الامونيا يتكثف في الجزء الباقي من أنابيب التبادل الحراري الخارجية ويتحول إلى سائل ليمر عبر صمام التمدد الموضح في الشكل بالرمز (C).
(3) يعمل صمام التمدد على الفصل بين منطقتين مختلفتين في الضغط وعند مرور سائل الأمونيا من خلال صمام التمدد فإنه ينتقل من منطقة ضغط مرتفع إلى منطقة ضغط منخفض فيتمدد ويتبخر سائل الأمونيا ويتحول إلى غاز مرة أخرى عن طريق امتصاص الحرارة من الوسط الداخلي للثلاجة وتنخفض درجة الحرارة بها.
(4) يمرر غاز الأمونيا عبر انابيب التبادل الحراري الداخلية والتي تكون على شكل التفافي لتغطي اكبر مساحة ممكنة وتعطي الفرصة لامتصاص اكبر قدر ممكن من الحرارة من داخل الثلاجة لتبقى باردة إلى أن يصل غاز الأمونيا إلى الموتور الذي يقوم بضغط الغاز مرة أخرى ويحوله إلى سائل عند النقط (B) وتتكرر العملية.

ثلاجات غاز البروبان

في الحالات التي لا تتوفر فيها مصدراً للتيار الكهربي فإنه يمكنك استخدام ثلاجة غاز البروبان التي لا تعمل بالكهرباء. هذه النوع من الثلاجات لا يوجد به اجزاء متحركة ويستخدم غاز البروبان كمصدر للطاقة الحرارية لتنتج عنه البرودة. هذه الثلاجات تستخدم الامونيا كمادة مبردة وتستخدم ايضا الماء لدورة التبريد، وتتكون أجزاء ثلاجة البروبان من خمسة أجزاء هي

• <LI style="TEXT-JUSTIFY: kashida; TEXT-ALIGN: justify; TEXT-KASHIDA: 0%; unicode-bidi: embed; DIRECTION: rtl; COLOR: navy; MARGIN-LEFT: 0mm; MARGIN-RIGHT: 36pt" dir=rtl class=MsoNormal>المولد Generator لتوليد غاز الأمونيا <LI style="TEXT-ALIGN: right; unicode-bidi: embed; DIRECTION: rtl; COLOR: navy; MARGIN-LEFT: 0mm; MARGIN-RIGHT: 36pt" dir=rtl class=MsoNormal>الفاصل Separator لفصل غاز الأمونيا عن الماء <LI style="TEXT-ALIGN: right; unicode-bidi: embed; DIRECTION: rtl; COLOR: navy; MARGIN-LEFT: 0mm; MARGIN-RIGHT: 36pt" dir=rtl class=MsoNormal>المكثف Condenser لتحويل غاز الامونيا الساخن إلى سائل <LI style="TEXT-ALIGN: right; unicode-bidi: embed; DIRECTION: rtl; COLOR: navy; MARGIN-LEFT: 0mm; MARGIN-RIGHT: 36pt" dir=rtl class=MsoNormal>المبخر Evaporator لتبخير سائل الامونيا وتحويله إلى غاز وينتج عن ذلك برودة
• الماص Absorber يقوم بامتصاص غاز الامونيا من الماء

وتعمل دورة ثلاجة غاز البروبان على النحو التالي:
(1) يتم احتراق لغاز البروبان فتتولد حرارة داخل المولد Generator.
(2) يوجد داخل المولد خليط مكون من محلول الماء والامونيا فترتفع درجة حرارة المحلول داخل المولد نتيجة لاحتراق البروبان وتصل درجة الحرارة إلى درجة الغليان للأمونيا.
(3) يمر المحلول إلى الفاصل Separator حيث يتم فصل الأمونيا عن الماء.
(4) تتدفق الامونيا بعد فصلها إلى الاعلى حيث المكثف Condenser المكون من الواح رقيقة من المعدن لتفقد الامونيا حرارتها بالتكثيف ويتحول الى سائل.
(5) يصل سائل الأمونيا إلى إلى المبخر Evaporator حيث يختلط مع غاز الهيدروجين ويتبخر مما ينتج عنه انخفاض في درجة الحرارة داخل الثلاجة.
(6) يتدفق في هذه المرحلة كلا من الامونيا والهيدروجين إلى الماص absorber وهنا يختلط الماء مع الامونيا والهيدروجين.
(7) تشكل الامونيا مع الماء محلول ويتحرر الهيدروجين ويعود إلى المبخر بينما يتدفق كلا من الامونيا والماء إلى المولد مرة أخرى لاتعيد الدورة نفسها.

ولمزيد من المعلومات عن دورة عمل هذا النوع من الثلاجات يرجى الاطلاع على الموقع التالي

http://www.nh3tech.org/absorption.html

[ALTAYEB]

دائما وابدا انت مبدع اخي الغالي
شكر على جهودك الرئعة

[dododa]

كيف يعمل جهاز السي دي?

انتشر استخدام السي دي CD ليحل محل اشرطة الكاسيت المغناطيسية لما تمتاز به هذه التكنولوجيا من ميزات اهمها سعتها التخزينية الكبيرة وجودة المادة المخزنة عليها وعمرها الأفتراضي الطويل، الـ CD متعددة الاستخدامات حيث يمكن استخدامها لتخزين مواد سمعية أو معلومات، ولأهمية هذا الموضوع سنقوم بتوضيح فكرة عمل اقراص السي دي وجهاز قراءة وكتابة هذه الاقراص.

جاءت تسميتها بهذا الاسم (سي دي) من أول أحرف للاسم الإنجليزي
Compact Disk
سي دي CD

السعة التخزينية لأقراص السي دي
يمكن تخزين ما يقارب 74 دقيقة من المعلومات الصوتية على القرص الواحد، وهذا يعادل 740 ميجابيت من المعلومات على القرص الذي يبلغ قطره 12 سم، مما يعني أن المساحة المخصصة لكل بايت على القرص يجب أن تكون متناهية الصغر وبدراسة تركيب قرص لسي دي يمكن فهم كيف يمكن تخزين هذا الكم الهائل من المعلومات على المساحة الصغيرة نسبياً.
مكونات قرص السي دي
يتكون السي دي من البلاستيك بسمك قدره 1.2 مم تعرف باسم polycarbonate وعلى هذه الطبقة يوجد طبقة رقيقة من الألومنيوم اللامع بسمك 1.25 نانومتر مغطاة بطبقة حماية من مادة الاكريلاك acrylic كما في الشكل.

السي دي يحتوي على مسار متصل من البيانات في شكل لولبي يبدأ من الداخل إلى الخارج، وهذا يعني أنه بالامكان تقليل قطر السي دي عن 12 سم إذا رغبنا في ذلك. وفي الحقيقة يوجد بطاقات بحجم بطاقة business cards يمكن وضعها في جهاز قارئ السي دي وتحتوي على بيانات بسعة تخزينية قدرها 2 ميجابيت

وبالنظر تحت المجهر على شكل هذه المسارات اللولبية التي تحتوي على البيانات نجدها تظهر كما في الشكل المقابل على صورة مرتفعات Bits عرضها لايتجاوز 0.5 ميكرون وارتفاعها 125 نانومتر ويفصل بين المسار والذي يليه مسافة تبلغ 1.6 ميكرون. وهذه مساحات متناهية في الصغر وللتوضيح أكثر نفترض أننا قمنا تحويل المسار اللولبي إلى مسار مستقيم سنحصل على شريط عرضه 0.5ميكرون وطوله يتجاوز الـ 5 كيلومتر!! ولقراءة هذه المعلومات نحتاج إلى جهاز خاص هو جهاز الـ CD ROM Drive.

مشغل اقراص الـ CD
يقوم جهاز مشغل أقراص السي دي بالبحث عن المعلومات المخزنة في صورة Bits على المسارات اللولبية سابقة الذكر وقراءتها وهذا يتطلب دقة عالية. ويمكن تقسيم مشغل اقراص السي دي إلى ثلاثة اقسام رئيسية هي:

• الموتور: يقوم بتدوير قرص السي دي والتحكم بسرعته التي تتراوح من 200-500 دورة في الدقيقة.
• الليزر: وهو الاداة المستخدمة لقراءة البيانات من القرص.
• الباحث: وهو الذي يقوم بتوجيه شعاع الليزر على المسارات المخصصة للبيانات بدقة فائقة.

كما تجدر الاشارة إلى أن مشغل الأقراص يحتوي على قطع الكترونية تقوم بتحويل البيانات المخزنة في صورة رقمية Digital إلى اشارة تناظرية Analogue كما هو الحال في استخدامه لسماع الموسيقى أو لنقل البيانات إلى الكمبيوتر.

إن الوظيفة الاساسية لمشغل اقراص السي دي هي تركيز أشعة الليزر على المسارات التي تحتوي البيانات، حيث تنفذ أشعة الليزر من الطبقة البلاستيكية لتسقط على طبقة الألومنيوم العا**، وحيث أن المسارات تحتوي على البيانات على شكل Bits متقطعة مما يسبب في اختلاف انعكاس شعاع الليزر على هذه المناطق والمناطق التي لاتحتوي على البيانات وبالتالي يكون الشعاع المنع** عبارة عن نبضات متقطعة هي بمثابة 0 , 1 هذه النبضات المتقطعة يقرأها فوتوديود يحول النبضات الضوئية إلى تيار كهربي. تقوم اجهزة الكترونية في مشغل اقراص السي دي بتفسير هذه التيارات الكهربية الناتجة من الـ Bits المخزنة على القرص وتحويلها إلى معلومات.


من المهم التحكم في موقع شعاع الليزر على المسار اللولبي خلال دوران القرص المرن وهذا يتم من خلال موتور خاص مبرمج لتحريك الليزر بسرعات تتناسب مع سرعة دوران البيانات على القرص حيث أن سرعة تدفق البيانات تساوي حاصل ضرب السرعة الزاوية للقرص في نصف قطر المسار. ولهذا يجب على الموتور المتحكم في تحريك الليزر أن يتباطأ كلما اتجهنا من المسار الداخلي إلى المسار الخارجي. لنحافظ على معدل تدفق ثابت للبيانات.


شكل البيانات المخزنة على السي دي
يستطيع كل شخص ان يخزن البيانات التي يريدها على قرص السي دي إذا امتلك جهاز قراءة وكتابة وكل ما عليه هو تحديد نوع البيانات اذا كانت بيانات كمبيوتر CD-ROM أو موسيقى CD-DA فيقوم البرنامج بعملية الكتابة دون تدخل منا ولكن هذه العملية البسيطة تخفي تعقيدات بحاجة إلى متخصص لفهم ألية تخزين البيانات على السي دي وهذا ما يعرف بألية التشفير data encoding methodology. والتي يجب أن تراعى النقاط التالية:

• توجيه الليزر بين مناطق البيانات المخزنة مثل بداية المقطوعة الموسقية ونهايتها والمقطوعة التي تليها.
• أن يتضمن التشفير كاشف للخطأ الناجم عن الخطأ في تفسير بعض الـ Bits وهذا مايعرف بـ error-correcting codes.

• الخدوش التي قد تحدث عن الاستخدام الخاطئ لقرص السي دي مما ينتج عنه انقطاع في تدفق البيانات.

مراجع
مزيد من المعلومات تجدها في المواقع التالية:

How Analog-digital Recording Works
What is a MiniDisc and how does it differ from a CD?
What happens if I touch the surface of a CD?
How do CD-Rs work?
CD Manufacturing
Scientific American: Compact Disc Player

[dododa]

فكرة عمل محرك السيارة

يعتبر محرك السيارة من التطبيقات العملية لعلم الديناميكا الحرارية حيث أن هذا العلم يركز على تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. ولا شك ان كل شخص يمتلك سيارة أو يستخدمها للتنقل من مكان إلى آخر.. فهل سألت نفسك يوما كيف يعمل محرك السيارة وما دور كل قطعة فيه لتجعل السيارة تسير بسرعات تصل إلى 200 كيلومتر في الساعة. واعتقد انه من الضروري على كل شخص يستخدم السيارة معرفة ماذا يجري بعد تشغيلها وخصوصا عن حدوث عطل ما والذهاب إلى الميكانيكي لإصلاحها وقد نجهل تماماً ماذا فعل لإصلاحها؟ وما هي قطعة التي قام بتغيرها؟ كذلك عند شراء سيارة جديدة فإن ثمنها يعتمد على مواصفاتها فماذا تعني سعة المحرك 2 ليتر أو إنها تحتوي على 6 صمامات أو إنها تعمل بطريقة ضخ الوقود Fuel Injection وغيره من هذه الأمور.. في هذا الجزء من تفسيرات فيزيائية سوف نقوم بتوضيح فكرة عمل محرك السيارة والتعرف على مكوناته...

ماكنة الاحتراق الداخلي
تنقسم المحركات إلى نوعين نوع يعرف باسم ماكنة الاحتراق الخارجي external combustion engine وهو المستخدم قديما في محركات القطارات البخارية والسفن البحرية حيث يتم استخدام الطاقة الحرارية الناتجة من حرق الفحم لتبخير الماء واستخدام ضغط البخار في دفع المكابس التي بدورها تكون متصلة بعامود الحركة لإدارة العجلات ولكن هذا النوع من المحركات قل استخدامه لقلة كفاءته وصعوبة تصنيعه وصيانته، أما النوع الثاني فيعرف باسم ماكنة الاحتراق الداخلي internal combustion engines وهو المستخدم حاليا في اغلب السيارات لما لهذه المحركات من كفاءة في التشغيل وسهولة تزويد السيارة بالوقود وتكلفة تصنيعها اقل نسبياً من المحركات الاحتراق الخارجي.
لتوضيح فكرة عمل ماكنة الاحتراق الداخلي والتي على أساسها يعمل محرك السيارة سنقوم بتشبيه ذلك على نحو قذيفة المدفع القديمة التي قد نشاهدها في الأفلام السينمائية القديمة حيث يقوم الشخص بوضع بودرة البارود في الطرف الخلفي للمدفع ومن ثم يقوم بوضع الكرة المعدنية في فوهة المدفع. ولإطلاق القذيفة يتم إشعال البارود لتتولد طاقة حرارية هائلة تزيد مقدار الضغط الذي يتجه إلى دفع الكرة المعدنية بقوة من فوهة المدفع..
قد يتساءل القارئ عن العلاقة بين فكرة عمل المدفع السابق الذكر ومحرك السيارة؟؟ في الواقع إن ما يحدث داخل محرك السيارة مشابه تماماً من ناحية المبدأ لفكرة عمل المدفع السابق الذكر، فهذه هي فكرة عمل الاحتراق الداخلي حيث أن الطاقة الحرارية الناتجة عن احتراق البارود تولدت داخل مكونات المحرك نفسها لتعطي طاقة الدفع الناتجة عن ارتفاع في درجة الحرارة والضغط.

خطوات عمل محرك السيارة
يعمل محرك السيارة ذو الاحتراق الداخلي من خلال دورة متكاملة يمكن تقسيمها إلى اربعة اشواط اساسية نذكرها على النحو التالي:

(1) شوط الأخذ Intake stroke (2) شوط الانضغاط Compression stroke
(3) شوط الاحتراق Combustion stroke
(4) شوط العادم Exhaust stroke

نرى في الشكل السابق الجزء الأساسي من المحرك والذي يسمى المكبس Piston وهو الجزء المماثل للمدفع في المثال السابق. يتصل المكبس بعامود الحركة crank shaft الرمز P في الشكل التوضيحي. وبدوران عامود الحركة يمكن إعادة المكبس إلى وضعه الابتدائية كما ويعمل هذا الجزء على تحويل الحركة الرأسية للمكبس إلى حركة دائرية.

وصف الدورة الكاملة لمحرك السيارة
(1) شوط الأخذ: يبدأ المكبس عمله في الحركة من أعلى موضع له ليتحرك إلى الأسفل حيث يكون صمام الإدخال مفتوح ليدخل خليط من الوقود والهواء إلى داخل اسطوانة الاحتراق. وتكون نسبة الوقود صغيرة بالنسبة للهواء ولكن كافية لإحداث الاحتراق. وهذا الشوط موضح في الفترة المحددة باللون الأصفر.
(2) شوط الانضغاط: يغلق صمام الأخذ عندما يبدأ المكبس في الحركة للأعلى ليضغط خليط الوقود والهواء وترتفع درجة حرارته تدريجياً ليساعد على رفع كفاءة الاحتراق. وهذا الشوط موضح في الشكل الجانبي باللون البنفسجي.
(3) شوط الاحتراق: في اللحظة التي يصل إليه المكبس إلى أعلى ارتفاع له يصبح الخليط عند ضغط عالي تنطلق شرارة كهربية لينتج عنها احتراق (انفجار) للوقود المكون للخليط فترتفع كلا من درجة الحرارة والضغط ارتفاعاً هائلاً لتدفع المكبس بقوة للأسفل. وهذا الشوط موضح في الشكل الجانبي باللون البرتقالي.
(4) شوط العادم: عندما يصل المكبس في حركته للاسفل إلى ادنى قيمة له يفتح صمام العادم لتخرج نواتج الاحتراق من المكبس ومنه إلى العادم خارج السيارة ويرتفع المكبس نتيجة لدوران ناقل الحركة إلى الاعلى طاردا ما تبقى من نواتج الاحتراق ليبدأ دورة جديدة بسحب كمية جديدة من الهواء والوقود. وهذا الشوط موضح في الشكل الجانبي باللون الاخضر.
مرة اخرى لا حظ ان حركة المكبس كانت دائما حركة رأسية للأعلى وللأسفل ولكن هذه الحركة تتحول بواسطة الجزء المغمور في الزيت (لتقليل الاحتكاك) من حركة رأسية إلى حركة دائرية ليأخذها عمود ناقل الحركة crank shaft ليدير عجلات السيارة والتي ستحرك السيارة للأمام أو للخلف.

مكونات محرك السيارة

الاسطوانة Cylinder

هذا هو الجزء الرئيسي للمحرك وعادة ما تحتوي محركات السيارات على اربعة اسطوانات أو ستة أو ثمانية وفي هذه الحالة يتم ترتيب الاسطوانات في المحرك بثلاثة أوضاع فإما تكون مرتبة على خط مستقيم أو ترتب في خطين متوازيين أو على شكل حرف V كما هو موضح في الشكل التالي

ترتيب الاسطوانات في خط مستقيم

ترتيب الاسطوانات في خطين متوازيين

ترتيب الاسطوانات على خطين بزاوية حادة تعمل شكل حرف V

ترتيب الاسطوانات في خطين متوازيين

ترتيب الاسطوانات على خطين بزاوية حادة تعمل شكل حرف V

يلعب ترتيب وعدد الاسطوانات في محرك السيارة دوراً رئيسيا في نعومة حركة المحرك وكفاءته وكذلك سعر السيارة.

البوجيه
Spark plugوهي التي تولد الشرارة الكهربية في لحظة انضغاط الخليط لتحدث الاحتراق وللعلم في محركات الديزل لا توجد هذه القطعة حيث يحترق الوقود نتيجة لارتفاع حرارته.الصمامات Valvesلكل اسطوانة صمامين واحد لادخال الوقود والهواء والثاني لاخراج ناتج الاحتراق وكلاهما يفتحا ويغلقا حسب الشوط ولكن في حالة شوط الانضغاط يغلغا تماما.المكبس Piston
وهو قطعة من الصلب تتحرك للأعلى والاسفل داخل الاسطوانة.حلقات المكبس
Piston ringsتوجد حلقات المكبس بين الجزء الخارجي للمكبس والجزء الداخلى للاسطوانة لتسمح بحركة المكبس دون السماح لتسرب خليط الوقود والهواء أو ناتج الاحتراق من التسرب كذلك تمنع من تسرب الزيت إلى داخل الاسطوانة. وعادة ما يحتاج المحرك إلى تغيير هذه الحلقات إذا لوحظ نقصان متكرر في معدل الزيت لانه يكون قد تسرب إلى داخل الاسطوانة.
غرفة الاحتراق
Combustion chamber
وهي المساحة التي يحدث فيها الانضغاط والاحتراق وكما لاحظنا فهي تتغير بين قيمة صغرى (عند الانضغاط) وقيمة عظمى (عند سحب الخليط). إن الفرق بين القيمة العظمى والقيمة الصغرى تسمى الاازاحة Displacement وتقاس بوحدة الليتر أو السنتمتر المكعب (1000 سنتمتر مكعب تعادل لتر). فإذا كان المحرك يحتوي اربعة اسطوانات بحيث أن كل اسطوانة تعمل ازاحة نصف لتر يكون سعة المحرك 2 لتر، أما اذا كان عد الاسطوانات 6 على شكل حرف V فإن سعة المحرك في هذه الحالة تكون 3 لتر وتكتب "3.0 liter V-6."
بصفة عامة سعة المحرك يعطى معلومات عن قوة المحرك. فمحرك يعمل ازاحة بمقدار نصف ليتر يستهلك وقود ضعف ما يستهلكه اسطوانة تعمل ازاحة مقدارها ربع ليتر وهذا يعني ان قوة المحرك ذو السعة الاكبر تكون اعلى من المحرك ذو السعة الاقل.
يمكن زيادة ازاحة المحرك أما بزيادة عدد الاسطوانات أو بزيادة حجم الاسطوانة نفسها أو زيادة الاثنين معاً.
عمود التوصيل
Connecting rodوهو العمود الذي يوصل المكبس مع عمود ناقل الحركة Crank shaft والذي يجعله يدور في حركة دائرية
Crank shaftوهو الذي يعمل على تحريك المكبس للأعلى وللأسفل.
وعاء الزيت Sumpوهو وعاء يحتفظ بالزيت ليغمر عمود ناقل الحركة Crank shaft.

سبب عدم عمل المحرك
في حالة عدم قبول محرك السيارة من العمل فإن هذا يعود إلى خلل ما وحيث أنك اصبحت على دراية بفكرة عمل المحرك فإن العديد من الاسباب يمكن ان تسبب في عدم تشغيل المحرك ولكن هناك ثلاثة اسباب رئيسية نذكرها على النحو التالي:
خلل في خليط الوقود والهواء:
وهذا يعود لاحد الاسباب التالية:

• نقص كمية الوقود اللازم لتشغيل المحرك فيدخل الهواء بدون الوقود فلايحدث الاحتراق.
• انسداد في منفذ الهواء فيدخل الوقود بدون كمية هواء كافية فلا يعمل المحرك.
• كمية الوقود اما تكون اكثر أو اقل من اللازم فيحدث خلل في الاحتراق الناتج.
• وجود شوائب في الوقود مثل بعض الماء الذي سيمنع الوقود من الاحتراق.

ضعف في شوط الانضغاط
وهذا يعود إلى وجود تسريب في الاسطوانة تمنع من عدم الوصول إلى الضغط المطلوب الذي سيتحول إلى قوة دافعة لتحريك السيارة وخذا التسريب يعود في أغلب الاحيان إلى اهتراء في الحلقات المبطنة للاسطوانة نتيجة للحرارة العالية أو تسريب في المكان الذي يثبت فيه رأس الاسطوانة مع الاسطوانة نفسها حيث يوجد gasket وهي قطعة تثبت في اطار محدد لتضمن احكام اغلاق رأس الاسطوانة.
تسرب الشرارة الكهربية
خلل يصيب مولد الشرارة (spark) نتيجة ل**ر في احد طرفيه أو ان توقيت الشرارة يحدث في غير الوقت المطلوب كما ذكرنا سابقا.

الجزء الخارجي للمحرك
الجزء الداخلي للمحرك والمكون من الاسطوانة لا يمكن ان يعمل بدون الاجزاء الأخرى التابعة له فدورة المحرك تمر بعد ذلك خلال العديد من الحلقات المتكاملة المتزامنة فهناك دورة لماء التبريد ودورة كهربية مسؤولة عن توزيع الشرارة الكهربية على الاسطوانات وهناك دائرة التغذية الكهربية لشحن البطارية ودورة الوقود والهواء ودورة التحكم باغلاق وفتح الصمامات وكل هذه الدورات يجب ان تعمل معا وبشكل متكامل واي خلل في احدها يؤدي إلى توقف المحرك بعد احداث خلل فيه.

دورة التحكم باغلاق وفتح الصمامات

في المحركات الحديثة يثبت عمود ناقل الحركة أعلى الصمامات حيث أن دورانه يؤدي إلى التحكم في فتح واغلاق الصمامات من خلال القطع المعدنية (باللون الاخضر) المثبتة على ذراعه.

توزيع الشرارة الكهربية يوضح الشكل المقابل الدائرة الكهربية المسؤولة عن توزيع شرارة الاحتراق. لا حظ دور الدتربيوتر distributor (باللون الاحمر) في توزيع الكهرباء على الـ Spark. حيث أنه موصل في مصدر فرق الجهد العالي عند المنتصف ويخرج منه اربعة توصيلات لكل اسطوانة بحيث تحصل كل اسطوانة على الكهرباء في الوقت المناسب.

الرسومات التوضيحية من موقع كيف تعمل الاشياء http://www.howstaffworks.com

رفع كفاءة محرك السيارة للحصول على قوة دفع اكبر
هناك العديد من العوامل التي يمكن من خلالها رفع كفاءة المحرك ويسعى منتجي السيارات لتعديل هذه المتغيرات للحصول على نتائج أفضل وهذه العوامل هي:

1. <LI dir=rtl>زيادة الإزاحة
   <LI dir=rtl>زيادة نسبة الانضغاط
   <LI dir=rtl>تبريد الهواء الداخل للاسطوانة
   <LI dir=rtl>تسهيل مرور الهواء للاسطوانة
   <LI dir=rtl>تسهيل خروج العادم من الاسطوانة بعد الاحتراق
   <LI dir=rtl>صناعة السيارة من مواد خفيفة الوزن
2. ضخ الوقود بنسب احتياج كل اسطوانة لتقليل الاستهلاك.

مراجع
مزيد من المعلومات تجدها في المواقع التالية:

• <LI dir=ltr>InnerAuto: Automotive Learning Online - great set of figures and animations showing different engine types and the parts inside an engine
  <LI dir=ltr>Under the Hood - Automotive Mechanics 101
  <LI dir=ltr>How Things Work: Auto******************************s - questions and answers about cars
  <LI dir=ltr>Erbman's Engine Emporium - great article describing factors affecting engine performance
  <LI dir=ltr>Engine Science
  <LI dir=ltr>Harry's Old Engine Home Page - good list of shows
• Understanding Your Car

[ALTAYEB]

انت مبدع اخي الغالي
شكر على جهودك الرئعة وعلى المعلومات