جرس كهربائي

الجرس الكهربائي هو جرس ميكانيكي أو إلكتروني يعمل عن طريق مغناطيس كهربائي . عندما يتم تطبيق تيار كهربائي ، فإنه ينتج صوت طنين أو رنين متكرر. تم استخدام الأجراس الكهروميكانيكية على نطاق واسع في معابر السكك الحديدية ، وفي الهواتف ، وأجهزة إنذار الحرائق والسرقة ، مثل أجراس المدارس ، وأجراس الأبواب ، وأجهزة الإنذار في المناطق الصناعية، منذ أواخر القرن التاسع عشر، ولكن يتم استبدالها الآن على نطاق واسع بأجهزة الإنذار الإلكترونية. يتكون الجرس الكهربائي من مغناطيس كهربائي واحد أو أكثر، مصنوع من ملف من الأسلاك المعزولة حول قضيب حديدي ، والذي يجذب هيكل شريط حديدي بمصفقة.

الشكل الأكثر استخدامًا هو جرس المقاطعة، وهو جرس ميكانيكي ينتج صوتًا مستمرًا عند تطبيق التيار. انظر الرسوم المتحركة أعلاه. يتم ضرب الجرس أو الجرس (ب) ، والذي غالبًا ما يكون على شكل كوب أو نصف كرة، بواسطة ذراع محملة بنابض (أ) مع كرة معدنية في النهاية تسمى المصفق ، يتم تشغيلها بواسطة مغناطيس كهربائي (هـ) . في وضع الراحة، يتم إبعاد المصفق عن الجرس مسافة قصيرة بواسطة ذراعه النابض. عندما يتم إغلاق المفتاح (ك) ، يمر تيار كهربائي من البطارية (و) عبر لف المغناطيس الكهربائي. إنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا يجذب الذراع الحديدية للمصفق، ويسحبه لإعطاء الجرس نقرة. يؤدي هذا إلى فتح زوج من جهات الاتصال الكهربائية (ت) المرفقة بذراع المصفق، مما يقطع التيار إلى المغناطيس الكهربائي. ينهار المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي، وينطلق المصفق بعيدًا عن الجرس. يؤدي هذا إلى إغلاق جهات الاتصال مرة أخرى، مما يسمح للتيار بالتدفق إلى المغناطيس الكهربائي مرة أخرى، لذلك يسحب المغناطيس المصفق لضرب الجرس مرة أخرى. تتكرر هذه الدورة بسرعة، عدة مرات في الثانية، مما يؤدي إلى رنين مستمر.

تعتمد نغمة الصوت الناتج على شكل وحجم الجرس أو الرنان. في حالة تركيب عدة أجراس معًا، فقد يتم إعطاؤها رنينات مميزة باستخدام أحجام أو أشكال مختلفة من الجرس، على الرغم من أن آليات الضرب متطابقة.

وهناك نوع آخر من الأجراس، وهو الجرس أحادي الضربة، لا يحتوي على أي جهات اتصال متقطعة. حيث تضرب المطرقة الجرس مرة واحدة في كل مرة يتم فيها إغلاق الدائرة. وتستخدم هذه الأجراس للإشارة إلى الإخطارات القصيرة، مثل فتح باب المتجر للعميل، بدلاً من التحذيرات المستمرة.

يستخدم الجرس الكهربائي آلية مشابهة لجرس المقاطعة، ولكن بدون الجرس الرنان. وهو أكثر هدوءًا من الأجراس، ولكنه مناسب لنغمة تحذيرية على مسافة صغيرة، مثل عبر سطح المكتب.

الجرس أو جهاز الإنذار هو جهاز إشارات صوتية، قد يكون ميكانيكيًا أو كهروميكانيكيًا أو كهرضغطيًا. تشمل الاستخدامات النموذجية للجرسات وأجهزة الإنذار أجهزة الإنذار والمؤقتات وتأكيد إدخال المستخدم مثل النقر بالماوس أو ضغطة مفتاح.

مع تطور الإلكترونيات منخفضة التكلفة منذ سبعينيات القرن العشرين فصاعدًا، تم استبدال معظم الطنانات بأجهزة إلكترونية تعمل على إصدار الأصوات. وتحل هذه الأجهزة محل الضارب الكهروميكانيكي للجرس بمذبذب إلكتروني ومكبر صوت، غالبًا ما يكون محولًا كهربائيًا ضغطيًا .

استُخدمت أول أجراس كهربائية تجارية لإشارات السكك الحديدية ، بين صناديق الإشارات . واستُخدمت أكواد أجراس معقدة للإشارة إلى أنواع القطارات التي تمر بين صناديق الإشارات، والوجهات التي ينبغي توجيهها إليها.

كانت هذه الأجراس تعمل بضربة واحدة: فعند تطبيق تيار كهربائي على مغناطيس كهربائي، يسحب صافرة الجرس ضد الجرس أو الصنج ويصدر رنينًا واحدًا. ولم يكن الجرس يرن بشكل مستمر، بل رنينًا واحدًا فقط، إلى أن يتم تطبيق التيار مرة أخرى. وللحفاظ على النغمة، كانت هذه الأجراس أكبر حجمًا من تلك المستخدمة اليوم مع أجراس المقاطعة. ويمكن استخدام الأجراس والأجراس الدائرية والأجراس الحلزونية، مما يعطي نغمة مميزة لكل آلة.

كان الجرس الزنبركي أحد التطورات البسيطة للجرس ذي الضربة الواحدة. وقد استُخدم هذا الجرس سابقًا، والذي يتم تشغيله ميكانيكيًا، في أجراس استدعاء الخدم في المنازل الكبيرة. فبدلًا من تشغيل المصفق، كان المغناطيس الكهربائي يهز الجرس بالكامل، والذي كان مثبتًا على زنبرك حلزوني مرن. وكان عزم القصور الذاتي للجرس الثقيل على الزنبرك الخفيف يستمر في الرنين لعدة ثوانٍ بعد الضربة. ورغم أن الصوت كان يتلاشى بسرعة، فإن ارتعاش الجرس المرئي يمكن أن يشير إلى الجرس الذي تم دقه، من بين لوحة من عدة أجراس.

كانت أجراس الهاتف الأرضية تعمل بجهد 60 إلى 500 فولت جذر متوسط ​​التربيع عند تردد يتراوح بين 16 و25 هرتز تيار متردد. وتم استخدام تصميم مختلف، وهو الجرس المستقطب . تحتوي هذه الأجراس على محرك يحتوي على مغناطيس دائم، بحيث يتم جذبه وصده بالتناوب بواسطة كل نصف طور وقطبية مختلفة للإمداد. في الممارسة العملية، يتم ترتيب المحرك بشكل متماثل مع قطبين من القطبية المعاكسة يواجهان كل طرف من طرفي الملف، بحيث يمكن جذب كل منهما بدوره. لا يلزم وجود قاطع اتصال، لذا فإن مثل هذه الأجراس موثوقة للخدمة الطويلة. ^[1] في بعض البلدان، ولا سيما المملكة المتحدة، ضربت المصفقة جرسين بحجمين مختلفين بدورهما مما أعطى رنينًا مميزًا للغاية.

تنقسم أجراس إنذار الحرائق إلى فئتين: اهتزازية، وضربة واحدة. في الجرس الاهتزازي، يرن الجرس باستمرار حتى يتم قطع التيار الكهربائي. عند توصيل الطاقة إلى جرس ضربة واحدة، يرن الجرس مرة واحدة ثم يتوقف. لن يرن مرة أخرى حتى يتم فصل الطاقة وتشغيلها مرة أخرى. كانت تستخدم هذه بشكل متكرر مع محطات السحب المشفرة. ^{[ بحاجة لتوضيح ]}

عادةً ما يتم تصميم الأجراس الكهربائية للعمل على جهد منخفض يتراوح من 5 إلى 24 فولت تيار متردد أو مستمر . قبل التوزيع الواسع النطاق للطاقة الكهربائية، كانت الأجراس تعمل بالضرورة بالبطاريات، إما من النوع الرطب أو الجاف. ^{[2] كانت الأجراس المستخدمة في أنظمة} الهاتف المبكرة تستمد التيار من مولد مغناطيسي يديره المشترك. في التطبيقات السكنية، عادةً ما يتم استخدام محول رنين جرس صغير لتشغيل دائرة جرس الباب. حتى يمكن تصنيع دوائر الجرس بطرق توصيل منخفضة التكلفة، تكون دوائر إشارة الجرس محدودة في تصنيف الجهد والطاقة. ^[3] قد تعمل الأجراس للأغراض الصناعية على جهد متردد أو مستمر أعلى لمطابقة جهد المصنع أو أنظمة البطاريات الاحتياطية المتاحة. ^[4]

تطور جرس المقاطعة من آليات كهروميكانيكية متذبذبة مختلفة تم ابتكارها بعد اختراع المغناطيس الكهربائي بواسطة ويليام ستورجون في عام 1823. ^[5] كان أحد أوائل هذه الآليات السلك الكهربائي المتذبذب الذي اخترعه جيمس مارش في عام 1824. ^{[6] [5]} يتكون هذا من بندول سلكي يغوص في حوض زئبقي معلق بين قطبي مغناطيس كهربائي. عندما يمر التيار عبر السلك، فإن قوة المغناطيس تجعل السلك يتأرجح جانبيًا، خارج الزئبق، مما يكسر التيار إلى المغناطيس، لذلك يسقط السلك للخلف. كان أصل آلية الجرس الكهربائي الحديثة في "قاطع الاتصال" المهتز أو آليات المقاطعة المصممة لكسر التيار الأساسي في ملفات الحث . ^[5] تم اختراع المقاطعات المهتزة "المطرقة" بواسطة يوهان فيليب فاغنر (1839) وكريستيان إرنست نيف (1847)، وتم تطويرها إلى جرس بواسطة فرومينت (1847). ^{[5] [6]} أضاف جون ميراند حوالي عام 1850 مصفقًا وصنجًا لصنع الجرس الكهربائي القياسي ^{[5] [6]} لاستخدامه كجهاز سبر التلغراف . تم اختراع أنواع أخرى في ذلك الوقت بواسطة سيمنز وهالسكي وليبينز. ^[5] بدأ الجرس المستقطب (المغناطيس الدائم) المستخدم في الهواتف، والذي ظهر حوالي عام 1860، ^{[6] في} التتابع المستقطب والتلغراف الذي طوره فيرنر سيمنز حوالي عام 1850. ^[6]

• جرس الباب
• جرس أكسفورد الكهربائي ، الذي يعمل بالكهرباء الساكنة بدلاً من المغناطيس الكهربائي