صفحة 222 - كتاب الهندسة - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 اختبار دائرة محرك التيار المستمر

المفاهيم الأساسية

البرنامج: كود يقرأ قيمة جهد من طرف (P0) ويكتبها إلى طرف آخر (P2) بشكل مستمر للتحكم في سرعة المحرك.

خريطة المفاهيم

```markmap

مشروع باستخدام المايكروبيت

مشروع: دائرة محرك تيار مستمر ومقاومة

الهدف

• توصيل مقاومة متغيرة بمحرك تيار مستمر من خلال ترانزستور ومقاومة.
• تزويد المحرك بالطاقة من بطاريتين.

المكونات المستخدمة

• المايكروبيت (micro:bit)
• مقاومة متغيرة (Potentiometer)
• ترانزستور من نوع BJT-NPN
• مقاومة (Resistor)
• بطاريتين 1.5 فولت
• محرك تيار مستمر (DC Motor)

ملاحظات

• لا حاجة لتعديل برمجة المايكروبيت.
• الإدخال يأتي فقط من الطرف P0 للمقاومة المتغيرة.
• يمكن إجراء تغييرات مثل تعديل قيمة المقاومة أو تغيير البطاريات.

خطوات التوصيل

#### 1. إضافة المكون

• سحب المقاومة المتغيرة من مكتبة المكونات.
• تغيير لونها إلى الأخضر.
• تدويرها لتتجه أطرافها نحو المايكروبت.

#### 2. إجراء التوصيلات

• توصيل الطرف 2 للمقاومة بـ GND (سلك أسود).
• توصيل محور الانزلاق بالطرف P0 (سلك أخضر).
• توصيل الطرف 1 بالمصدر 3V (سلك أحمر).

خطوات إنشاء علبة البطاريات

#### 1. إضافة البطارية

• البحث عن بطارية 1.5V في مكتبة المكونات.
• سحبها وإسقاطها في مساحة العمل.

#### 2. تعديل الخصائص

• استخدام لوحة المعاينة (Inspector Panel).
• تغيير العدد (Count) إلى 2 بطاريات.
• تغيير النوع (Type) إلى AAA.
• تفعيل خاصية المفتاح المدمج (Built-in Switch) إلى نعم (yes).

#### 3. إضافة الترانزستور والمقاومة

##### إضافة الترانزستور

• البحث عن NPN Transistor في مكتبة المكونات.
• سحبه وإسقاطه في مساحة العمل.
• تدويره لتتجه أطرافه نحو المايكروبت.

##### إضافة المقاومة

• البحث عن Resistor في مكتبة المكونات.
• سحبها وإسقاطها في مساحة العمل.
• توصيل أحد أطرافها بالطرف 1 (القاعدة) للترانزستور.
• توصيل الطرف المفتوح للمقاومة بطرف P2 من المايكروبت.
• تغيير لون السلك إلى الأخضر.

وظيفة الترانزستور في الدائرة

• يوصل المجمع (Collector) بمصدر الطاقة (البطارية).
• يوصل الطرف 1 (القاعدة) بالمقاومة وبطرف P2 للمايكروبت.
• ينقل باعث الترانزستور (Emitter) فرق الجهد النهائي إلى محرك التيار المستمر.

#### 4. إضافة محرك التيار المستمر

##### إضافة المحرك

• البحث عن DC Motor في مكتبة المكونات.
• سحبه إلى مساحة العمل.
• تدويره لتتجه أطرافه نحو الترانزستور.

##### إجراء التوصيلات النهائية

• توصيل الطرف 1 للمحرك بـ GND (الطرف الأرضي) للمايكروبيت باستخدام سلك أسود.
• توصيل الطرف 2 للمحرك بباعث الترانزستور باستخدام سلك أخضر.

#### 5. توصيل البطارية

##### توصيل الطرف الأرضي (GND)

• توصيل الطرف السالب من غلاف البطاريات بـ GND (الطرف الأرضي) للمايكرو:بت.
• تغيير لون السلك إلى الأسود (Black).

##### توصيل الطرف الموجب

• توصيل الطرف الموجب من غلاف البطاريات إلى طرف المجمع للترانزستور.
• تغيير لون السلك إلى الأحمر (Red).

اختبار البرنامج وتشغيل المحاكاة

#### البرنامج المستخدم

```python

def on_forever():

pins.analog_write_pin(AnalogPin.P2, pins.analog_read_pin(AnalogPin.P0))

basic.forever(on_forever)

```

#### نتائج اختبار البرنامج

• عند تعديل فرق الجهد بواسطة المقاومة المتغيرة، يتغير دوران محرك التيار المستمر.

#### نتائج ضبط الجهد (شكل 5.56)

• سرعة منخفضة: 119 دورة في الدقيقة (RPM).
• سرعة متوسطة: 1857 دورة في الدقيقة (RPM).
• سرعة عالية: 4885 دورة في الدقيقة (RPM).

```

نقاط مهمة

• وظيفة البرنامج هي قراءة الجهد من المقاومة المتغيرة (P0) وكتابته مباشرة إلى المحرك (P2) في حلقة لا نهائية.
• يظهر اختبار البرنامج (شكل 5.55) قراءة تمثيلية لقيمة الجهد على رسم بياني.
• يوضح الشكل 5.56 أن سرعة المحرك (RPM) تزداد بزيادة فرق الجهد المسلط عليه عبر المقاومة المتغيرة.

في الختام، اكتب الأوامر البرمجية أدناه وابدأ المحاكاة.

def on_forever(): pins.analog_write_pin(AnalogPin.P2, pins.analog_read_pin(AnalogPin.P0)) basic.forever(on_forever)

شكل 5.55: اختبار البرنامج

لاحظ التغير في دوران محرك التيار المستمر عند تعديل فرق الجهد بواسطة المقاومة المتغيرة.

شكل 5.56: ضبط فرق الجهد باستخدام المقاومة المتغيرة.

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

222

في الختام، اكتب الأوامر البرمجية أدناه وابدأ المحاكاة. def on_forever(): pins.analog_write_pin(AnalogPin.P2, pins.analog_read_pin(AnalogPin.P0)) basic.forever(on_forever) شكل 5.55: اختبار البرنامج لاحظ التغير في دوران محرك التيار المستمر عند تعديل فرق الجهد بواسطة المقاومة المتغيرة. شكل 5.56: ضبط فرق الجهد باستخدام المقاومة المتغيرة. وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 222 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: DC Motor Simulation Setup Description: A schematic showing a micro:bit connected to a DC motor and a battery pack. The micro:bit has pins labeled P0, P1, P2. Pin P2 is connected to the motor's positive terminal via a red wire. Pin P0 is connected to the motor's negative terminal via a green wire. The battery pack is connected to the micro:bit's power input. Context: Illustrates the hardware setup for controlling a DC motor with a micro:bit. **DIAGRAM**: Code Editor Window Description: A screenshot of a code editor showing Python code for controlling a DC motor. The code defines a function 'on_forever' that writes an analog value from pin P0 to pin P2. The 'basic.forever' function calls 'on_forever' repeatedly. A blue line extends from the code to a point on the simulated graph. Context: Shows the code used to control the DC motor, likely adjusting speed based on input. **FIGURE**: شكل 5.55: اختبار البرنامج Description: A simulation interface showing the micro:bit setup and a graph. The graph displays a single vertical blue line at approximately x=0.5, extending from y=0 to y=1. The code editor is visible above the graph. X-axis: Time (simulated) Y-axis: Analog Read Value Data: The graph shows a single data point or a very short duration event represented by a vertical line. Context: Visual representation of the program's execution, showing the output of the analog read. **FIGURE**: Figure 5.56 - Image 1 Description: An illustration showing a DC motor connected to a micro:bit. The motor has a gear attached. The display on the motor shows '119 rpm'. The micro:bit has red and green wires connected to pins P2 and P0 respectively. The red wire is connected to the motor's positive terminal, and the green wire to the negative terminal. Data: Shows the DC motor operating at a low speed of 119 RPM. Context: Demonstrates the DC motor running at a low speed, likely due to low voltage input. **FIGURE**: Figure 5.56 - Image 2 Description: An illustration showing a DC motor connected to a micro:bit. The motor has a gear attached. The display on the motor shows '1857 rpm'. The micro:bit has red and green wires connected to pins P2 and P0 respectively. The red wire is connected to the motor's positive terminal, and the green wire to the negative terminal. Data: Shows the DC motor operating at a medium speed of 1857 RPM. Context: Demonstrates the DC motor running at a medium speed, likely due to increased voltage input. **FIGURE**: Figure 5.56 - Image 3 Description: An illustration showing a DC motor connected to a micro:bit. The motor has a gear attached. The display on the motor shows '4885 rpm'. The micro:bit has red and green wires connected to pins P2 and P0 respectively. The red wire is connected to the motor's positive terminal, and the green wire to the negative terminal. Data: Shows the DC motor operating at a high speed of 4885 RPM. Context: Demonstrates the DC motor running at a high speed, likely due to maximum voltage input.