دور أجهزة المؤقتات في الأنظمة الهندسية

أهمية التعرف على دور أجهزة المؤقتات في الأنظمة الهندسية:

المؤقتات هي أجهزة تُستخدم لقياس فترات زمنية محددة، ولكن في مصطلحات الهندسة الكهربائية، يشار إلى أجهزة ضبط الوقت أيضاً على أنها عدادات في كثير من الأحيان، كما أن الموقت هو مكون يستخدم على نطاق واسع في أنظمة مدمجة مختلفة.

كما يتم استخدامها للاحتفاظ بسجل للوقت للأحداث المختلفة التي تحدث في الأنظمة المضمنة، حيث أن الموقت هو عداد ثنائي أبسط يتم تكوينه في دائرة أو نظام حسب الحاجة إلى حساب النبضات في النظام، كما يتم ضبط قيمة المؤقت تلقائياً على صفر بمجرد وصوله إلى أقصى قيمته، وبمجرد الوصول إلى الحد الأقصى لقيمة المؤقت، يتم إنشاء مقاطعة بعلامة تجاوز السعة.

كما يمكن استخدام المؤقت لقياس الوقت المنقضي أو الأحداث الخارجية التي تحدث لفترة زمنية محددة، بحيث يتم استخدامها للحفاظ على تشغيل النظام المضمن بالتزامن مع الساعة، كما يمكن أن تكون الساعة ساعة خارجية أو ساعة النظام.

أيضاً تُستخدم الموقتات لتطبيقات مختلفة في الدوائر أو الأنظمة المدمجة مثل إنشاء معدلات البث “بالباود” وقياس التأخيرات التي تولد الوقت وغير ذلك الكثير، حيث تعد منهجيات تكرار الحلقة صعبة للغاية ويمكنها تكرار الحلقات في النظام لمجموعة محددة من الدورات.

ولتكرار الحلقات بشكل مثالي ومنهجي يتم استخدام الموقت (العدادات)، لذلك من السهل جداً أن يكون المؤقت برنامجاً بدلاً من ممارسات البرمجة المختلفة لتكرار الحلقات، حيث يحسب الموقت دورات الساعة الطرفية أو يمكنه حساب دورات الساعة للساعة المزودة خارجياً، كما يمكن أيضاً إنشاء نبضات الساعة بمساعدة أجهزة ضبط الوقت، والتي تسمى أيضاً معدل الباود للاتصال التسلسلي.

أنواع المؤقتات من حيث التصميم والاستخدام:

هناك فئتان رئيسيتان تصنف فيهما أجهزة ضبط الوقت:

• الموقتات التناظرية: يعتبر هذا النوع من العدادات التي يتم إعدادها بواسطة المقابض ويتم ملاحظة إخراجها بمقياس تناظري، كما يمكن ضبط وظائف التوقيت ومقياس المؤقت التناظري بسهولة بمساعدة مفاتيح مثبتة على الجانب الأمامي من المؤقت.

• الموقتات الرقمية: يتم ضبط الموقتات الرقمية والتحكم فيها بمساعدة المدخلات الرقمية ويتم أيضاً ملاحظة مخرجاتها باستخدام المقاييس الرقمية، حيث تُستخدم الأزرار المختلفة لضبط التوقيت وضبط نقاط جهاز ضبط الوقت، كما يتم عرض الإخراج من خلال شاشة (LCD) المركبة على المؤقت.

أنواع المؤقتات من الناحية الكهربائية والميكانيكية:

النوعان الرئيسيان من موقتات الضوء هما ميكانيكي وإلكتروني (كهربائي)، ويأتيان كوحدات سلكية أو مثبتة، حيث أن الموقتان الآخران هما الفلكي والخلايا الضوئية، وهما في الحقيقة نوعان من أجهزة ضبط الوقت الإلكترونية، لكن ينبغي الفصل بينهما لأنهما مختلفان تماماً.

• الموقتات الميكانيكية (تناظري / يدوي): الموقتات اليدوية والتناظرية تشبه إلى حد بعيد ضبط الساعة أو استخدام مقبض الوقت في فرن محمصة، حيث يتتبع التصميم الميكانيكي المحمّل بنابض الوقت، كما يمنح البعض خيار تعيين العديد من فترات التشغيل والإيقاف حسب الحاجة، وذلك خلال فترة 24 ساعة، كما تحدد أجهزة ضبط الوقت الأخرى وقت التشغيل بحد أقصى 60 دقيقة.

• الموقتات الميكانيكية: تتميز هذه المؤقتات بأنها متينة وموثوقة ومريحة، وذلك نظراً لقوتها وبساطتها، وغالباً ما تستخدم الموقتات الميكانيكية ذات الجرح الزنبركي للأضواء ومراوح السقف والأجهزة والمصابيح الحرارية للحمام والساونا وأحواض الاستحمام الساخنة وحمامات السباحة.

• مؤقتات رقمية (قابلة للبرمجة وذكية): تسمح هذه المؤقتات القابلة للبرمجة بضبط المفتاح للتشغيل والإيقاف في أوقات محددة، حيث أنها تشبه بعض أجهزة ضبط الوقت الميكانيكية، حيث يمكن أن يكون لها دورات تشغيل وإيقاف متعددة في فترة 24 ساعة، ولكن يمكن جدولتها لأكثر من يوم واحد.

وعلى غرار منظم الحرارة القابل للبرمجة، من الممكن تعيين جدول زمني لمدة 7 أيام مع أوقات التشغيل و الإيقاف الدقيقة، حيث تتوفر أيضاً أجهزة توقيت رقمية “ذكية”، كما تتيح استخدام الهاتف الذكي كجهاز تحكم عن بعد لضبط المؤقتات وتشغيل وإطفاء الأنوار والمزيد.

• الموقتات الفلكية: تعتبر الموقتات الفلكية هي شكل من أشكال المؤقتات الرقمية، ولكنها تحتوي على برمجة مدمجة تحسب شروق الشمس والأوقات المحددة، وهذا يجعله أفضل لإضاءة ليلية أكثر دقة، حيث يتم ضبط الموقتات الفلكية لشروق الشمس وغروبها في اليوم بدون جهاز خلية ضوئية منفصل، حيث أن العديد من النماذج تأتي مع جهاز التحكم عن بعد

• المؤقتات الضوئية: بالإضافة إلى الموقتات الفلكية، هناك أيضاً نماذج ضوئية تميز النهار عن الليل باستخدام مستشعرات تجمع الضوء، لذلك يجب الوضع بالاعتبار أن مؤقتات الخلايا الكهروضوئية قد لا تعمل بشكل صحيح إذا كان هناك الكثير من الضوء المحيط في منطقتك.

• أنواع أخرى من الموقتات: هناك أنواع مختلفة من المؤقتات الكهربائية المستخدمة لتناسب مجموعة متنوعة من التطبيقات، كما أن هناك مؤقتات لسخانات المياه وأجهزة توقيت الرش والري وأجهزة توقيت المسبح والمنتجع الصحي وأجهزة ضبط الوقت لأحواض الأسماك.

لذلك؛ فقد لا تتجاوز الحد الأقصى لمعدل القوة الكهربائية للمؤقت، خاصةً إذا كان مؤقتاً مكوناً من مكونات إضافية وكان هناك العديد من المنافذ؛ فيجب القيام بإضافة القوة الكهربائية لكل ما تم توصيله بالكهرباء، وذلك إنها فكرة جيدة أن تحصل على مؤقتات للخدمة الشاقة في الهواء الطلق مصنفة على الأقل 15 أمبير (1800 واط).

كما يجب فحص جميع المصابيح أو المعدات الكهربائية بواسطة معمل اختبار مستقل، مثل (Underwriters) و Laboratory) (UL))، كذلك من الجيد أيضاً ضبط الأضواء الداخلية وفقاً لجدول زمني لتوفير الطاقة وتقليل مخاطر نشوب حريق، وذلك بالنسبة للأجهزة الصغيرة بالداخل، حيث تعد مؤقتات الحائط الإضافية خياراً جيداً للغاية.

وأخيراً  هناك نوع آخر من المؤقتات، يسمى بمؤقت إعادة التدوير بحيث يؤدي إغلاق مفتاح التحكم إلى بدء وظيفة التدوير، كما يستمر الحمل في التشغيل والإيقاف على فترات زمنية منتظمة طالما أن مفتاح التحكم مغلق، كذلك تتوقف وظيفة التدوير عندما يكون مفتاح التحكم مفتوحاً، حيث تسمى هذه الوظيفة أحياناً المتعري أو مولد النبض.

التطبيقات المرتبطة بالمؤقتات:

لا شك بأن دوائر المؤقت لها تطبيقات مختلفة في أنظمة مختلفة، حيث تستخدم الموقتات لأغراض مختلفة في الدائرة وفي دائرة العداد، بحيث يكون الجزء الرئيسي من الدائرة عبارة عن مؤقت، كما يمكن تغيير سرعة الدائرة عن طريق تغيير الفترة الزمنية للمؤقت.

أيضاً يتم استخدام الموقتات لإنشاء التأخيرات المرغوبة، كما يتم إنشاء معدلات البث بالباود بمساعدة أجهزة ضبط الوقت، حيث تستخدم الموقتات أيضاً كمولدات إشارة مرجعية، كما تم إنشاء نبضات مرجعية مختلفة بمساعدة أجهزة ضبط الوقت.

حيث يتم تشغيل عدد من دوائر فليب فليب بواسطة مؤقتات مختلفة، ويتم التحكم في تسلسل الأحداث بسهولة بمساعدة أجهزة ضبط الوقت، كما يحتوي المؤقت على تطبيقات متنوعة تستخدم على نطاق واسع في الأجهزة العملية للحياة اليومية من المستوى المنزلي الأساسي إلى المستوى الصناعي الكبير، كل مؤقت له تطبيقاته وخصائصه.