لا يخفى على أحد التطور الهائل في مجال التكنولوجيا الذي نعيشه ونواكبه كل يوم، ولكن دعني اقترح عليك شيء أطلق العنان لخيالك لمدة ثواني، وتخيل هذا العالم الذي نعيشه بدون الإلكترونيات والدوائر الإلكترونية التي تجمعت لتكون اللوحات الإلكترونية التي هي أساس عمل كل جهاز في حياتنا اليومية..!
هل بدونها سيكون بين يديك الهاتف الذكي أو جهاز اللابتوب الذي تقرأ منه مقالنا اليوم؟ الكثير لا يريد أن يتخيل كما حدث معي بالضبط…
لذلك دعنا نتفق أن الدوائر الإلكترونية شيء ضروري يلمس حياتنا اليومية وتعتمد عليه الأجهزة التي نتعامل معها يومياً بصورة كبيرة، وبناء عليه فإننا سوف نتحدث في سلسلة من المقالات عن الدوائر الإلكترونية وكل ما يخصها من بدايتها حتى الآن.
لمحة تاريخية عن تاريخ الهندسة الإلكترونية ومتي بدءت في الظهور؟
نشأت الهندسة الالكترونية كمهنة من التطورات التكنولوجية في صناعة التلغراف في أواخر القرن التاسع عشر، وفي صناعة الراديو والهواتف بدايات القرن العشرين، انجذب الناس إلى الراديو، وقد جذبهم السحر التقني الذي جاء من فكرة إرسال واستقبال الإشارات عبر الهواء.
وقد بدأت ملامح بدائية للعناصر الإلكترونية بالظهور في عام 1906 مع تطورير العالم الأمريكي “Lee de Forest” لـ “vacuum tube” حتي صنع الصمام الثلاثي Triode هذا المكون الذي كان السبب في التكبير الكهربي لإشارات الراديو والإشارات الصوتية دون الحاجة إلي أي جهاز ميكانيكي، وظل مصطلح هندسة الراديو متداولاً انذاك حتي عام 1950.
والجدير بالذكر أن الإلكترونيات كـ كلمة بدأت تُستخدم في عام 1940، وفي أواخر عام 1950 بدأت الهندسة الالكترونية تظهر ولكنها كجزء مكمل لهندسة الكهرباء لتُكمل هندسة الإلكترونيات تطورها وتستقل عن هندسة الكهرباء في عام 1960 مع ظهور الدوائر المتكاملة الآيسهات.
ولكن ماهو التعريف الأنسب للدائرة الإلكترونية؟ وما الإختلاف بينها وبين الدائرة الكهربية؟
الدائرة الإلكترونية: عبارة عن مجموعة من المكونات الإلكترونية متصلة مع بعضها حتى يمر بها التيار الكهربي القادم من مصدر الفولت لتلك الدائرة، وهي حجر الأساس لكل الأجهزة الإلكترونية.
ولذلك فالدوائر الإلكترونية “Electronic Circuits” هي أساس النظم الإلكترونية المُستخدمة في شتى المجالات الهندسية مثل التحكم، القياس ، معالجة الإشارة والبرمجة .
ومن المكونات الإلكترونية الأساسية لبناء هذا النوع من الدوائر ثنائي الوصلة PN junction-diode- الديود والترانزستور، مكونات أساس تركبيها أشباه المواصلات Semiconductors مثل مادتي الجرمانيوم والسيليكون.
بينما الدائرة الكهربية: ببساطة لديك مصدر جهد وهو في أبسط صورة بطارية 9 فولت مثلاً ومسار متصل عليه الحمل وهو “مصباح – موتور ــ سخان وغيره شرط أن يكن هذا المسار مغلق، فبذلك أصبح لديك دائرة كهربية تعمل.”
الحمل الكهربي “Electrical Load” هو مكون كهربي مستهلك لفولت المصدر لدينا ولكل حمل قيمة تيار كهربي يتحملها، حيث أنه عندما يكون لديك مصدر فولت وحمل كهربي في مسار مغلق فحتما سيمر تيار كهربي يؤدي إلى عمل الحمل.
ولكن إذا فتح المسار فيصبح هناك قطع لمسار تدفق الشحنات الكهربية الخارج من المصدر إلي الحمل، فلا تصل إليه وبالتالي لا يخرج لنا خرج علي الحمل.
إذا كان في الحالتين سواء الدائرة الكهربية أو الإلكترونية هناك مسار مغلق لمجموعة عناصر متصلة سوياً فتعمل، فما هو الفرق بينهم؟
دعنا نضيف مكون إلكتروني واحد للدائرة السابقة لتتحول من دائرة كهربية بسيطة إلى دائرة إلكترونية كالتالي:
بمكون إلكتروني واحد وهو الترانزستور Transistor تحولت طريقة عمل الدائرة إلي طريقة أخري حيث أن هذا المكون تعتبر وظيفته الأساسية أنه مفتاح إلكتروني “Electronic Switch” حيث أنه له القدرة على تشغيل الدائرة بمجرد وصول إشارة على طرفه المسؤول عن تشغيله.
وفي الدائرة السابقة بمجرد غلق المسار بالمفتاح الموجود سيصل جهد البطارية علي المقاومة التي وضعت على بوابة الترانزستور لحمايته وسيصل للترانزستور الجهد المطلوب لتشغليه ومن ثم تعمل الدائرة، وسنقم بشرح وافي للترانزستور وأنواعه ووظائفه من خلال سلسلة مقالاتنا القادمة.
ولكن هل يمكننا تحويل هذه الدائرة لدائرة إلكترونية مبرمجة…!؟
نعم يمكننا بإضافة جزء آخر للدائرة والاستغناء عن المفتاح لأن البرمجة أو جزء التحكم كما يُطلق عليه سيكن هو المسؤول عن الغلق والفتح.
في الدائرة السابقة تم إضافة وحدة تحكم وهذه الوحدة لها أشكال عديدة حيث أنه يمكنك استخدم الميكروكنترولر Microcontroller وهو عبارة عن قطعة إلكترونية في شكل آيسي قابلة للبرمجة بعدة لغات يمكنك كتابة البرنامج عليها حسب وظيفة دائرتك للتحكم فيها.
أو يمكنك استخدام وحدة الآردوينو Arduino التي هي التطور الأسهل للميكروكنترولر ويمكنك برمجتها بلغة “Arduino C”، حيث إنك من خلال وحدة التحكم تلك التي ستستخدمها يمكنك تشغيل المصباح لفترة زمنية معينة وأيضا إطفائه لفترة زمنية معينة، وهذا ما سنتعلمه سوياً في سلسلة مقالاتنا القادمة عن الدوائر الإلكترونية.
