جرس كهربائي

الجرس الكهربائي هو جرس ميكانيكي أو إلكتروني يعمل بواسطة مغناطيس كهربائي . عند مرور تيار كهربائي فيه، يُصدر صوت طنين أو رنين متكرر. استُخدمت الأجراس الكهروميكانيكية على نطاق واسع في معابر السكك الحديدية ، والهواتف ، وأجهزة إنذار الحريق والسرقة ، وأجراس المدارس ، وأجراس الأبواب ، وأجهزة الإنذار في المناطق الصناعية، منذ أواخر القرن التاسع عشر، ولكنها تُستبدل الآن على نطاق واسع بأجهزة الإنذار الإلكترونية. يتكون الجرس الكهربائي من مغناطيس كهربائي واحد أو أكثر، مصنوع من ملف سلك معزول حول قضيب حديدي ، يجذب شريطًا حديديًا مزودًا بمطرقة.
الأنواع
أجراس المقاطعة
كيف تعمل؟

الشكل الأكثر شيوعًا هو جرس القطع، وهو جرس ميكانيكي يُصدر صوتًا متواصلًا عند مرور التيار الكهربائي فيه. انظر الرسوم المتحركة أعلاه. يُضرب الجرس ( B) ، الذي غالبًا ما يكون على شكل كوب أو نصف كرة، بواسطة ذراع زنبركي (A) ينتهي بكرة معدنية تُسمى المطرقة ، ويتم تشغيله بواسطة مغناطيس كهربائي (E) . في وضع الراحة، تُبعد المطرقة عن الجرس مسافة قصيرة بواسطة ذراعها الزنبركي. عند إغلاق المفتاح (K) ، يمر تيار كهربائي من البطارية (U) عبر ملف المغناطيس الكهربائي. يُولد هذا التيار مجالًا مغناطيسيًا يجذب ذراع المطرقة الحديدي، ساحبًا إياه ليُصدر صوت نقرة على الجرس. يؤدي ذلك إلى فتح زوج من نقاط التلامس الكهربائية (T) المتصلة بذراع المطرقة، قاطعًا التيار الكهربائي عن المغناطيس الكهربائي. ينهار المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي، فتنطلق المطرقة بعيدًا عن الجرس. يؤدي هذا إلى إغلاق الدائرة الكهربائية مرة أخرى، مما يسمح للتيار بالتدفق إلى المغناطيس الكهربائي، فيجذب المغناطيس المطرقة ليضرب الجرس مجدداً. تتكرر هذه الدورة بسرعة، عدة مرات في الثانية، مما ينتج عنه رنين متواصل.
تعتمد نغمة الصوت الناتج على شكل وحجم جرس الرنين أو الجرس المعدني. عند تركيب عدة أجراس معًا، يمكن إضفاء نغمات مميزة عليها باستخدام أحجام أو أشكال مختلفة من الأجراس المعدنية، حتى وإن كانت آليات الضرب متطابقة.
أما النوع الآخر، وهو جرس الضربة الواحدة، فلا يحتوي على نقاط تلامس قاطعة. يضرب المطرقة الجرس مرة واحدة في كل مرة تُغلق فيها الدائرة. تُستخدم هذه الأجراس للإشارة إلى تنبيهات قصيرة، مثل فتح باب المتجر لأحد الزبائن، بدلاً من التنبيهات المستمرة.
أجهزة التنبيه
يستخدم الجرس الكهربائي آلية مشابهة لجرس المقاطعة، ولكن بدون الجرس الرنان. وهو أقل ضجيجًا من الأجراس، ولكنه كافٍ لإصدار نغمة تحذيرية على مسافة قصيرة، مثل المسافة عبر سطح المكتب.
جهاز التنبيه الصوتي هو جهاز إشارة صوتية، قد يكون ميكانيكيًا أو كهروميكانيكيًا أو كهرضغطياً. تشمل الاستخدامات الشائعة لأجهزة التنبيه الصوتي أجهزة الإنذار، والمؤقتات، وتأكيد إدخال المستخدم مثل نقرة الماوس أو ضغطة المفتاح.
مع تطور الإلكترونيات منخفضة التكلفة منذ سبعينيات القرن الماضي، استُبدلت معظم أجهزة التنبيه الصوتية بأجهزة إلكترونية تُصدر صوتًا. هذه الأجهزة تستبدل المطرقة الكهروميكانيكية للجرس بمذبذب إلكتروني ومكبر صوت، وغالبًا ما يكون محول طاقة كهرضغطية .
أجراس ذات ضربة واحدة
استُخدمت الأجراس الكهربائية التجارية الأولى في إشارات السكك الحديدية ، بين غرف التحكم بالإشارات . واستُخدمت رموز معقدة للأجراس للإشارة إلى أنواع القطارات التي تمر بين غرف التحكم بالإشارات، والوجهات التي يجب أن تسلكها.
كانت هذه أجراسًا أحادية النبضة: فعند تطبيق تيار كهربائي على مغناطيس كهربائي، يسحب مطرقة الجرس باتجاه الجرس أو الغونغ، فيصدر رنينًا واحدًا. لم يكن الجرس يرن باستمرار، بل برنين واحد فقط، حتى يُعاد تطبيق التيار. وللحفاظ على النغمة، كانت هذه الأجراس عادةً أكبر بكثير من تلك المستخدمة اليوم مع أجراس الإيقاف. ويمكن استخدام الأجراس والغونغات والأجراس الحلزونية، مما يُعطي نغمة مميزة لكل آلة.
كان الجرس الزنبركي تطورًا بسيطًا للجرس ذي الضربة الواحدة. وقد استُخدم سابقًا، مُشغَّلًا ميكانيكيًا، كجرس لاستدعاء الخدم في المنازل الكبيرة. فبدلًا من تشغيل مطرقة، كان المغناطيس الكهربائي يهز الجرس بأكمله، المثبت على زنبرك حلزوني مرن. ويستمر رنين الجرس الثقيل على الزنبرك الخفيف لبضع ثوانٍ بعد الضربة. ورغم أن الصوت يتلاشى سريعًا، إلا أن الارتعاش المرئي للجرس كان يُشير إلى الجرس الذي دُقّ من بين عدة أجراس.
الهواتف

كانت أجراس الهواتف الأرضية تعمل بجهد يتراوح بين 60 و500 فولت RMS بتردد يتراوح بين 16 و25 هرتز تيار متردد. وقد استُخدم تصميم مختلف يُعرف بالجرس المستقطب . يحتوي هذا النوع على عضو دوار مزود بمغناطيس دائم، بحيث ينجذب ويتنافر بالتناوب مع كل نصف طور وقطبية مختلفة للتيار الكهربائي. عمليًا، يُرتب العضو الدوار بشكل متناظر مع قطبين متعاكسين يواجهان طرفي الملف، بحيث ينجذب كل منهما بدوره. لا يتطلب هذا النوع من الأجراس قاطعًا للتيار، مما يجعله موثوقًا به للاستخدام طويل الأمد. [ 1 ] في بعض البلدان، ولا سيما المملكة المتحدة، كان المطرقة تضرب جرسين مختلفي الحجم بالتناوب، مما يُصدر رنينًا مميزًا للغاية.
أجهزة إنذار الحريق
تنقسم أجراس إنذار الحريق إلى نوعين: اهتزازية، وذات رنين واحد. في الجرس الاهتزازي، يرن الجرس باستمرار حتى ينقطع التيار الكهربائي. أما في الجرس ذي الرنين الواحد، فيرن الجرس مرة واحدة ثم يتوقف، ولا يرن مجدداً إلا بعد انقطاع التيار الكهربائي ثم إعادة تشغيله. وقد شاع استخدام هذه الأجراس مع محطات سحب الإنذار المشفرة.
مصادر الطاقة
تُصمَّم أجراس الإنذار الكهربائية عادةً للعمل بفولتيات منخفضة تتراوح بين 5 و24 فولت تيار متردد أو مستمر . قبل انتشار توزيع الطاقة الكهربائية على نطاق واسع، كانت الأجراس تُشغَّل بالبطاريات، سواءً كانت رطبة أو جافة. [ 2 ] كانت الأجراس المستخدمة في أنظمة الهاتف القديمة تستمد التيار من مولد مغناطيسي يُشغِّله المشترك. في التطبيقات السكنية، يُستخدم عادةً محول صغير لتشغيل دائرة جرس الباب. ولتسهيل تصنيع دوائر الأجراس باستخدام طرق توصيل منخفضة التكلفة، فإن دوائر إشارة الجرس محدودة من حيث الفولتية والطاقة. [ 3 ] قد تعمل الأجراس المستخدمة في الأغراض الصناعية بفولتيات أعلى، سواءً كانت تيارًا مترددًا أو مستمرًا، لتتوافق مع فولتية المصنع أو أنظمة البطاريات الاحتياطية المتاحة. [ 4 ]
تاريخ
تطور جرس الفصل من آليات كهروميكانيكية متذبذبة متنوعة، صُممت بعد اختراع المغناطيس الكهربائي على يد ويليام ستورجون عام 1823. [ 5 ] كان من أوائل هذه الآليات السلك الكهربائي المتذبذب الذي اخترعه جيمس مارش عام 1824. [ 6 ] [ 5 ] ويتكون هذا السلك من بندول سلكي مغمور في حوض من الزئبق، معلقًا بين قطبي مغناطيس كهربائي. عند مرور التيار الكهربائي في السلك، تدفع قوة المغناطيس السلك جانبًا خارج الزئبق، مما يقطع التيار عن المغناطيس، فيعود السلك إلى مكانه. أما آلية جرس الفصل الكهربائي الحديثة، فقد نشأت من آليات "قاطع التلامس" المهتزة، أو آليات الفصل المصممة لقطع التيار الأولي في ملفات الحث . [ 5 ] اخترع يوهان فيليب فاغنر (1839) وكريستيان إرنست نيف (1847) قاطعات "المطرقة" الاهتزازية، وطوّرها فرومنت (1847) إلى جرس تنبيه. [ 5 ] [ 6 ] أضاف جون ميراند حوالي عام 1850 مطرقة وجرسًا لصنع الجرس الكهربائي القياسي [ 5 ] [ 6 ] لاستخدامه كجهاز تنبيه للتلغراف . واخترعت أنواع أخرى في ذلك الوقت تقريبًا من قبل سيمنز وهالسكه وليبنز. [ 5 ] أما الجرس المستقطب (المغناطيس الدائم) المستخدم في الهواتف، والذي ظهر حوالي عام 1860، [ 6 ] فقد بدأ في المرحل المستقطب والتلغراف الذي طوره فيرنر سيمنز حوالي عام 1850. [ 6 ]
انظر أيضاً
- جرس الباب
- جرس أكسفورد الكهربائي ، الذي يعمل بالكهرباء الساكنة بدلاً من المغناطيس الكهربائي
مراجع
- ↑ كينيدي، رانكين (1902). "الفصل الرابع: الهواتف؛ جرس الاستقطاب". كتاب التركيبات الكهربائية . المجلد الثالث ( طبعة غير معروفة - غلاف "المصباح" ). كاكستون. الصفحات 126-127 .
- ↑ فريدريك تشارلز ألسوب. التركيب العملي للأجراس الكهربائية: دراسة حول تركيب وصيانة الأجراس الكهربائية وجميع الأجهزة اللازمة . إي. وإف إن سبون. 1890. ص 30-32
- ↑ تيريل كروفت، ويلفورد سامرز (محرران)، دليل الكهربائي الأمريكي، الطبعة الحادية عشرة ، ماكجرو هيل، 1987، رقم ISBN 0-07-013932-6، الأقسام من 9.451 إلى 9.462
- ↑ "نسخة مؤرشفة" (PDF) . مؤرشفة من الأصل (PDF) بتاريخ 9 مارس 2012. تم الاطلاع عليها بتاريخ 29 أبريل 2011 .
{{cite web}}صيانة CS1: نسخة مؤرشفة بعنوان ( رابط ) تم استرجاعها في 29 أبريل 2011. ورقة بيانات الشركة المصنعة للأجراس توضح أجراسًا تعمل بجهد 24 فولت تيار متردد/مستمر، وأجراسًا تعمل بجهد 120/240 فولت تيار متردد/مستمر. - 1 2 3 4 5 6 تومسون، سيلفانوس ب. (1891). الكهرومغناطيسية والآلية الكهرومغناطيسية . لندن: إي. وإف إن سبون. ص 318-319 .
- 1 2 3 4 5 شيباردسون، جورج ديفريز (1917). جهاز الهاتف: مقدمة في التطور والنظرية . نيويورك: دي. أبليتون وشركاه. ص 315-316 .
- المكونات الكهربائية
- أجراس (آلات إيقاعية)
