المساعد الشخصي الرقمي

مشاهدة النسخة كاملة : الكوارتز والساعات



yaseen
10-21-2007, 03:11 PM
المبدأ الأساسي الذي يقف خلف كل تصاميم الساعات التي نقيس بها الوقت هو أداة تتذبذب أو تهتز oscillates بثبات . إن الساعات الميكانيكية الحالية والتي صُنعت في وقت مبكر من تاريخ صناعة الساعات استخدمت البندول ـ الخطار كما سماه ابن يونس المصري ـ ثم عجلة التوازن (بندول أفقي ) كمصدر للذبذبة التي ، وإن كانت قليلة العدد ولا تزيد عن بضع ذبذبات ، إلا انها منحتنا دقة كبيرة نسبيا في ضبط الوقت. ومن الجدير بالذكر أنه كلما زاد عدد الذبذبات زادت الدقة
http://img.search.com/4/44/Escapement.gif http://www.horologist.com/images/Rolex3135Ani.gif
رسم متحرك توضيحي لبندول ساعة حائط ميكانيكي ، وبجانبه صورة لعجلة التوازن (البندول الأفقي ) في ساعات المعصم الميكانيكية ، وهو في حالة تردد .

الكوارتز :

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e7/Quartz_Crystal.jpg/250px-Quartz_Crystal.jpg
في سنة 1927 تم اختراع اول ساعة تستخدم بللورة الكوارتز كمصدر للذبذبة ، وكانت تلك الساعة ذات حجم كبير يمكن ان يشغل حيزا مهما من غرفة صغيرة . في هذه السنين الحاضرة تدخل بللورة الكوارتز في تركيب كثير من الأجهزة الحديثة كالحاسبات والحواسيب الشخصية ، وأجهزة الإرسال والاستقبال ، واجهزة إلكترونية أخرى تعتمد على الترددات المضبوطة العدد ضبطا دقيقا ، كما ان ساعات الكوارتز التي تستخدم لقياس الوقت نجدها في كل مكان ، منذ سبعينات القرن الماضي وحتى الآن ، وقد أصبحت أدوات قياس للوقت شائعة كل الشيوع . واعتمادا على حجم ، وشكل ، وبالتالي مقدار تردد أو اهتزاز بللورتها الكوارتزية ، الذي يمكن أن يكون بآلاف أو ملايين الاهتزازات ، فإن بعض ساعات الكوارتز، ذات الذبذبة التي تعد بالملايين ، يمكن أن تحافظ على دقة لقياس الوقت تصل إلى مقدار ثانية واحدة كل عشر سنين ، زيادة أو نقصا .
قبل اختراع ساعة الكوارتز، كانت الثانية تـُعرف بأنها 1/86400 من متوسط اليوم الشمسي ، بمعنى المعدل الزمني لدورة الأرض حول محورها مرة واحدة . إن ساعة الكوارتز نفسها لم تضع تعريفا جديدا للثانية ، إلا ان دقة هذه الساعة أعانت العلماء على تمييزالاختلاف في دورة الأرض ، ذلك الاختلاف الذي يبين أن كوكبنا لم يكن موثوقا به ليكون أساسا معتمدا في ضبط الوقت . إن السبب في ان ساعات الكوارتز لم تات بتعريف جديد للثانية هو أن ذبذبات او ترددات بللورة الكوارتز يختل عددها ولو في مدة طويلة نسبيا . وهذا الاختلال يمكن ان يعود إلى التغيرات في درجة الحرارة ، والشوائب التي تتخلل البللورة ، والشوائب التي يمكن ان تحيط بالبللورة عند وضعها داخل كبسولة محكمة الإغلاق ، ومقدار الدقة في مقادير زوايا القطع عند تشكيل البللورة ، بالإضافة إلى التأثيرات المتراكمة التي تسبب شيخوخة البللورة عبر زمن طويل من العمل ، وبالتالي تؤثر على دقة عدد ذبذباتها ، كان تتغير أشكال سطوحها بعد عملها لمدة طويلة من الزمن ، لذا فقد كان على الثانية أن تنتظر تعريفا جديدا لها سوف يظهر مع اختراع الساعة الذرية .
إن الكوارتز ، أو المَرْو (SiO2 ) ، وهو ثاني اكسيد الرمل النقي ، قد اودع الله تعالى فيه خاصية رائعة يُطلق عليها piezoelectric ، وهي خاصية كهربية ـ ضغطية في آن واحد ، بمعنى أن البللورة إن تعرضت لضغط ميكانيكي متغير فإنها تقوم بإصدار ضغط كهربي متغير بنفس عدد الذبذبات الميكانيكية التي تعرضت لها . وإن تعرضت البللورة إلى ضغط كهربي متغير، فإنها تُصدر اهتزازا ميكانيكيا بنفس عدد ترددات الضغط الكهربي الذي تعرضت له . ولا يقف الأمر عند هذا الحد إذ إن البللورة تحافظ على عدد الذبذبات التي تصدرها حتى ولو نقصت الذبذبات التي تعرضت لها او زادت بمقدار معقول . ورغم أن التحليل النظري لهذه الخاصية الضغطية ـ الكهربية في بللورة الكوارتز معقد نسبيا ، إلا أنه يمكن ان يتضح بدارة بسيطة مساوية ، كما في المخطط التالي :
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cb/Crystal_oscillator.svg/250px-Crystal_oscillator.svg.png

في داخل ساعة الكوارتز، تقوم بطارية صغيرة بتشغيل بللورة الكوارتز ذات الشكل المشابه للشوكة الرنانة ، وأحيانا تـُشكّل على شكل قضيب . هذه البللورة تتصل بدائرة رنين ، بحيث تجعلها تهتزبمقدار من الذبذبات يبلغ في معظم انواع الساعات 32768 هيرتز أي تساوي 215 . ولقد اختير هذا العدد من الذبذبات لأسباب منها أنه مناسب لحجم بللورة تكفيها طاقة كهربية قليلة من بطارية صغيرة الحجم حتى تقوم بعملها . وكلما ازداد عدد الذبذبات تطلب ذلك بطارية أكبر لتشغيل الدارة الإلكترونية التي تعمل مع البللورة ، كما ان الذبذبة المذكورة آنفا مناسبة لحجم بللورة توضع في ساعة . هذه الذبذبة العالية التردد تقوم رقيقة إلكترونية تسمى بالمعالج الدقيق microprocessor مثبتة على لوحة صغيرة ومتصلة ببللورة الكوارتز ، تقوم بعدّ هذه الذبذبات وتوحيدها في نبضة كهربية واحدة electrical pulse كل ثانية ، وفي بعض الأنواع من الساعات التي لا تستخدم عقربا للثواني ، نبضة كل عشرين ثانية ، حيث تـُرسل إلى مغناطيس كهربي يُدير مغناطيسا صغيرا على شكل مسنن دائري يتصل بمجموعة من المسننات التي تحرك عقارب الساعة . وفي الساعات الرقمية ترسل النبضات إلى شاشة رقمية كانت فيما سبق من نوع الديودات الباعثة للضوء LED ثم أصبحت من نوع الشاشة البللورية السائلة LCD . تذكرت الآن أن اختيار العدد 215 يمكّن من سهولة استخدام دارة إلكترونية تقوم بقسمته على 2 خمس عشرة مرة ، ثم يتحول إلى نبضة ترسل إلى المغناطيس الكهربي الآنف الذكر . بقي ان نقول : إن ساعات الكوارتز ذات التردد 32768 هيرتز والمتواجدة في الأسواق ، تتراوح دقتها بين الثانية والخمس من الثواني كل شهر إن كانت جيدة الصنع ، رقمية كانت أم ذات عقارب ، بينما الساعات الغير جيدة ، ولوكانت تعمل على الكوارتز ، فإن الساعات الميكانيكية العادية أكثر دقة منها . إليكم رسومات توضح بللورة الكوارتز :

http://www.britannica.com/clockworks/images/otime00017g4.gif
وهاكم رسما يبين آلية ساعة كوارتز ذات عقارب :

http://www.britannica.com/clockworks/images/otime00017a4.gif

وأخيرا يمكنكم استخدام الموقع التالي لزيادة الفائدة :

www.britannica.com/clockworks

Qasaimeh
10-21-2007, 04:52 PM
يعطيك العافية..............

HazemSakeek
10-21-2007, 11:05 PM
اشكرك اخي yaseen على هذا الموضوع الهام واعتقد انه من ترجمتك

فيه الكثير من المعلومات الفيزيائية ولكن يحتاج منك الى اعادة صياغة لبعض الكلمات لكتمل عملك وجزاك الله خيرا

تحياتي

yaseen
10-22-2007, 09:08 AM
الأخ مشرف منتدى الصيانة والكمبيوتر ،
شكرا لك على الدعاء . عافاك الله .

yaseen
10-22-2007, 09:31 AM
الأخ الدكتور حازم سكيك ،
أشكرك والمشرفين والأعضاء على ما تبذلونه من جهد في خدمة العلم . جزاكم الله خيرا .
الموضوع من ترجمتي فعلا إلا أن فيه بعضا من معلومات رسخت في الذاكرة لزمني إدراجها .
أرجو أن ترشدني إلى الكلمات التي تحتاج إلى إعادة صياغة . باركك الله .
العدد ذو الأساس 2 والمرفوع إلى القوة الخامسة عشرة ظهر في المشاركة وكأنه 215
وليست لدي الخبرة لتصحيح ذلك إن كان التصحيح ممكنا .
دمت بخير .

هيفاء
10-22-2007, 08:46 PM
السلام عليكم ورحمة الله تعالى وبركاته
أشكرك أخ ياسين على الموضوع المهم
جزاك الله الجنة

yaseen
10-22-2007, 11:53 PM
وعليكم السلام ورحمة الله وبركاته أيها الكريمة هيفاء،
أسعدني وصفك المقالة بانها هامة . وأسعدني أكثر ذلك الدعاء الطيب الذي تكرمت به عليّ . أسأل الله تعالى أن يجزل لك الثواب .
دمت في حفظ الله ورعايته يا ابنتي .

HazemSakeek
10-23-2007, 01:23 AM
الأخ الدكتور حازم سكيك ،
أشكرك والمشرفين والأعضاء على ما تبذلونه من جهد في خدمة العلم . جزاكم الله خيرا .
الموضوع من ترجمتي فعلا إلا أن فيه بعضا من معلومات رسخت في الذاكرة لزمني إدراجها .
أرجو أن ترشدني إلى الكلمات التي تحتاج إلى إعادة صياغة . باركك الله .
العدد ذو الأساس 2 والمرفوع إلى القوة الخامسة عشرة ظهر في المشاركة وكأنه 215
وليست لدي الخبرة لتصحيح ذلك إن كان التصحيح ممكنا .
دمت بخير .

بارك الله فيك اخي العزيز yaseen وساقوم بنقل الموضوع على الوورد وقراءته في ووضع اشارات على بعض النقاط التي اشرت لها


وبانتظار مقالات اخرى

تحياتي

المتفائلة
10-24-2007, 05:26 PM
الله يعطيك العافية اخوي ياسين

yaseen
10-26-2007, 05:07 PM
أختي المتفائلة ،
شكرا لك على الدعاء الطيب . باركك الله .