المقاومة المتغيرة (Variable Resistor) - كتاب الهندسة - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 المقاومة المتغيرة والمحركات المؤازرة

المفاهيم الأساسية

المقاومة المتغيرة (Variable Resistor): جهاز صغير يُستخدم لضبط فرق الجهد يدوياً في جزء محدد من الدائرة. بتعديل قيمة المقاومة الفعالة (بافتراض ثبات شدة التيار)، يمكن التحكم في فرق الجهد.

محرك سيرفو أو محرك مؤازر (Servomotor): نوع خاص من المحركات يتميز بأن حركته تقتصر على نطاق محدد، ويوفر تغذية راجعة عن موقعه، مما يمنحه معلومة دقيقة عن زاوية دورانه.

خريطة المفاهيم

```markmap

الوحدة 5: محاكاة نظام التحكم الدقيق

الأهداف التعليمية

المعرفة

• توضيح كيفية استخدام جهاز التحكم الدقيق
• التعرف على المكونات الخارجية لجهاز التحكم الدقيق
• وصف تأثير العناصر المختلفة على الدائرة المنطقية
• وصف استخدامات الترانسستور (Transistor)

المهارات

• برمجة جهاز المايكرو:بت (Micro:bit) باستخدام لغة البايثون
• استخدام مستشعري درجة الحرارة والإضاءة في المايكرو:بت
• تصميم دوائر تحكم دقيق لتطبيقات حياتية
• التحكم في فرق الجهد باستخدام المقاومة المتغيرة (Potentiometer)
• استخدام الترانسستور كمضخم في الدائرة
• استخدام محرك التيار المستمر (DC) كمشغل للحركة

الأدوات

• تطبيق دوائر أوتوديسك تينكركاد (Autodesk Tinkercad Circuits)

المحتوى

• إنشاء دوائر إلكترونية بسيطة ومعقدة
• الاستعانة بمستشعرات (Sensors) ومشغلات (Actuators)

أجهزة التحكم الدقيقة (Microcontrollers)

تعريف

• حاسوب متخصص يعمل دون تدخل بشري
• يُدمج فيه المعالج والذاكرة وأجهزة الإدخال/الإخراج
• يعمل ببرنامج واحد فقط في الوقت ذاته

مقارنة مع الحاسوب التقليدي

• الحاسوب التقليدي: يستخدم الفأرة ولوحة المفاتيح للإدخال والشاشة للإخراج، ويشغل عدة برامج متزامنة.
• جهاز التحكم الدقيق: يستخدم المستشعرات للإدخال والمشغلات للإخراج، ويشغل برنامجًا واحدًا.

مكونات النظام

• المدخلات: المستشعرات (Sensors) (مثل: حساس درجة الحرارة)
• المخرجات: المشغلات الميكانيكية (Actuators)
• البرنامج: يعمل بشكل مستمر داخل الجهاز، ويغير المخرجات بناءً على المدخلات.

أمثلة تطبيقية

• إطلاق إنذار الحريق عند اكتشاف ارتفاع درجة الحرارة.
• تشغيل نظام تكييف الهواء.
• مراقبة محرك السيارة والتحكم به.
• تشغيل الآلات على خط التجميع الآلي.

أمثلة على أجهزة التحكم الدقيقة

• المايكروبيت (Micro:bit): جهاز تحكم دقيق مصمم للأغراض التعليمية، يتميز بوجود أزرار وميكروفون.
• أردوينو أونو (Arduino UNO): جهاز تحكم دقيق شائع لتصميم النماذج الأولية، أكثر قوة من الناحية البرمجية.
• رازبيري باي (Raspberry Pi): حاسوب صغير الحجم (ليس جهاز تحكم دقيق فقط) يمكن توصيله بلوحة مفاتيح وفأرة وتحميل نظام تشغيل كامل عليه.

المزايا

• أقل استهلاكاً للكهرباء ولا تنتج الكثير من الحرارة.
• يمكن وضعها في دوائر أصغر، نظراً لحجمها.
• مناسبة للعمليات ذات المهمة الواحدة.
• تتوفر بسعات ذاكرة مختلفة حسب الحاجة من 4 بت (Bit) إلى 128 بت (Bit).

العيوب

• بشكل عام، لا يمكنها التعامل مع عمليات متعددة المهام.
• تحتاج إلى تحميل البرامج الجديدة يدوياً.
• محدودة في قوة معالجتها.
• غالباً لا تمتلك نظام تشغيل.

المكونات الملحقة (External Components)

محرك التيار المستمر (DC Motor)

• يولد حركة دورانية.
• يعمل بفرق جهد يتراوح بين 1.5 فولت إلى 24 فولت.
• تصل سرعة دورانه إلى 8000 دورة في الدقيقة (RPM).
• يستخدم في التطبيقات التي تحتاج لسرعة دوران عالية.

الطنان الكهربائي (Piezo Buzzer)

• يولد إشارات صوتية.
• يعمل بتأثير الكهراباء الإنضغاطية (Piezoelectric Effect).
• تتمدد وتتقلص بلوراته بسرعة عند مرور تيار كهربائي، مسببة اهتزازات تنتج الصوت.

مستشعر الحركة (PIR Sensor)

• يكتشف وجود الأشياء في مجال رؤية معين.
• يقيس إشارات الأشعة تحت الحمراء.
• يستخدم في تطبيقات الإنذار والمراقبة الأمنية وفتح أدوات التحكم بالإشارة.

المقاومة المتغيرة (Variable Resistor)

• الوظيفة: ضبط فرق الجهد يدوياً في جزء من الدائرة.
• المبدأ: بناءً على قانون أوم V = I × R، وبافتراض ثبات التيار (I)، فإن تغيير المقاومة (R) يغير فرق الجهد (V).
• التمثيل: لها رمز تخطيطي خاص ومكون في المحاكي (مثل مقياس الجهد Potentiometer).

محرك سيرفو أو محرك مؤازر (Servomotor)

• الخصائص: حركة محدودة النطاق، يوفر تغذية راجعة عن موقعه.
• الاستخدامات: التطبيقات الروبوتية وعمليات التصنيع.
• التمثيل: له رمز تخطيطي خاص ومكون فيزيائي (محرك مؤازر).

```

نقاط مهمة

• تعمل المقاومة المتغيرة على مبدأ قانون أوم V = I × R للتحكم في فرق الجهد.
• المحرك المؤازر (سيرفو) يوفر معلومات دقيقة عن زاوية دورانه، مما يجعله مثالياً للتطبيقات التي تتطلب تحكماً دقيقاً في الموضع.
• الصفحة تحتوي على رسوم توضيحية لكل من: الرمز التخطيطي والمكون في المحاكي والشكل الفعلي للمقاومة المتغيرة والمحرك المؤازر.

المقاومة المتغيرة هي جهاز صغير يُستخدم لضبط فرق الجهد يدوياً في جزء محدد من الدائرة، وينص قانون أوم الذي تعلمته في الوحدة السابقة على أن فرق الجهد = شدة التيار × المقاومة (V = I × R)، وعلى افتراض أن شدة التيار ثابتة، فإن تغيير فرق الجهد الذي يمكن من خلاله ضبط قيمة المقاومة الفعالة في هذا الجزء من الدائرة، تسمح لك المقاومة المتغيرة بتعديل قيمة فرق الجهد إلى القيمة التي تريدها.

الرمز التخطيطي

المكون في المحاكي

المقاومة المتغيرة

شكل 5.7: المقاومة المتغيرة

تُعد المحركات المؤازرة نوعاً خاصاً من المحركات التي لها ميزتان وهما: تقتصر حركتها على نطاق محدد، وتوفر تغذية راجعة عن موقعها، بحيث يكون لدى المحرك معلومة دقيقة عن زاوية دورانه. وتستخدم المحركات المؤازرة في التطبيقات الروبوتية وعمليات التصنيع.

الرمز التخطيطي

المكون في المحاكي

محرك مؤازر

شكل 5.8: محرك مؤازر

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

176

--- SECTION: المقاومة المتغيرة (Variable Resistor) --- المقاومة المتغيرة هي جهاز صغير يُستخدم لضبط فرق الجهد يدوياً في جزء محدد من الدائرة، وينص قانون أوم الذي تعلمته في الوحدة السابقة على أن فرق الجهد = شدة التيار × المقاومة (V = I × R)، وعلى افتراض أن شدة التيار ثابتة، فإن تغيير فرق الجهد الذي يمكن من خلاله ضبط قيمة المقاومة الفعالة في هذا الجزء من الدائرة، تسمح لك المقاومة المتغيرة بتعديل قيمة فرق الجهد إلى القيمة التي تريدها. الرمز التخطيطي المكون في المحاكي المقاومة المتغيرة شكل 5.7: المقاومة المتغيرة --- SECTION: محرك سيرفو أو محرك مؤازر Servomotor --- تُعد المحركات المؤازرة نوعاً خاصاً من المحركات التي لها ميزتان وهما: تقتصر حركتها على نطاق محدد، وتوفر تغذية راجعة عن موقعها، بحيث يكون لدى المحرك معلومة دقيقة عن زاوية دورانه. وتستخدم المحركات المؤازرة في التطبيقات الروبوتية وعمليات التصنيع. الرمز التخطيطي المكون في المحاكي محرك مؤازر شكل 5.8: محرك مؤازر وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 176 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الرمز التخطيطي Description: A schematic symbol representing a variable resistor, with three terminals. Two outer terminals and one slider terminal. Context: Represents the variable resistor in circuit diagrams. **FIGURE**: المكون في المحاكي Description: A circular potentiometer with a blue dial and markings. It has a knob and three connection points. Context: Shows a visual representation of a potentiometer used in simulations or virtual environments. **DIAGRAM**: الرمز التخطيطي Description: A schematic diagram of a servo motor, showing three wires (PWR, SIG, GND) and a rotating arm connected to a circular component. Context: Represents the servo motor in circuit diagrams, indicating power, signal, and ground connections. **FIGURE**: محرك مؤازر Description: A physical stepper motor with a metal casing, a rotating shaft, and colored wires (red, black, blue, green) for connection. Context: Shows a physical example of a stepper motor, often used in robotics and automation.