Tip:
Highlight text to annotate it
X
كيف يعرف الهاتف الذكي أعلاه من اسفله سلسلة الرجل المهندس \"Engineer guy\" رقم 4
أعتقد بأن هذه الميزة هي أحد أروع ميزات الهواتف الذكية في هذه الايام.
فهي تستطيع تمييز الأعلى من الأسفل.
هناك جهاز مدمج في الدارة قادر على
تمييز التغيرات في التوجهات و من ثم يقوم بإخبار الشاشة بان تدور.
دعوني أريكم كيف هو شكله في جهاز أيفون \"I-phone\" قديم.
ها هو
انه مقياس التسارع \"accelerometer\".
سوف أخبركم كيف تعمل هذه الرقاقة و كيف تصنّع
لكن في البداية,مبادئ مقياس التسارع.
هناك جزآن مبدئيان
حاوية مرتبطة بالجسم الذي نريد قياس تسارعه
و كتلة ,مع انها مربتطة بالحاوية, لكنها متحركة.
هنا هي عبارة عن نابض مرتبط بكرة حديدية ثقيلة.
إذا حركت الحاوية للأعلى فإن الكرة ستتأخر
ممددةً النابض.
إذا قمنا بقياس مدى تمدد النابض
فبإمكاننا قياس قوى الجذب
بامكانك ان ترى بسهولة أنه ثلاثة من هذه تستطيع تمييز
التوجهات في الأبعاد الثلاثية 3d
حين نمددها على المحور-ص \"Z-axis\" متعامدا مع الجاذبية, فقط
الكرة على المحور-س \"X-axis\" تتمدد
بتدويره على جانبه بحيث يكون المحور-ص \"Z-axis\" باتجاه الاعلى و نرى بأنه
فقط مقياس التسارع على ذاك النابض بنفس المحور يتمدد
إذا, كيف يقوم هذا الهاتف و هذه الرقاقه بقياس التغير في الجاذبية.
حيث أن العملية معقدة أكثر من مجرد نموذج لكرة معلقة بالنابض
فإن المبادئ الأساسية هي نفسها.
داخل الرقاقة قام المهندسون بتصميم مقياس التسارع \"accelerometer\" من السيليكون.
له,بالطبع, حاويةٌ مثبتة بالهاتف.
و جزءٌ \"يشبه المشط\" بامكانه التحرك للأمام و للخلف.
هو كتلة مهتزة معادلة للكرة.
النابض في هذه الحالة هو مرونة
السيليكون المرتبط بها و بالحاوية
من الواضح أنه إذا استطعنا قياس حركة هذا القسم
سنستطيع قياس التغيرات في الاتجاه
لرؤية كيفية هذا العمل لنفحص الأصابع الثلاثة على مقياس التسارع \"accelerometer\"
الاصابع الثلاثة تشكل مكثف متغير \"differential capacitor\"
هذا يعني أنه إذا تحرك القسم المركزي فإن التيار سوف يمر
المهندسون يربطون كمية التيار المارّة بالتسارع
مقياس التسارع هذا \"acceleromoeter\" يذهلني
ولكن الأكثر إذهالاً هو كيف يصنعون هذا الشيء
سيبدو أنّه منِ المستحيل تصنيع جهاز بنفس تعقيد
مقياس التسارع\"accelerometer\" الصغير جدا للهاتف المحمول
بطول 500 مايكرون فقط, لا يمكن لإي أداة ان تصنع هذا الشيء.
بدلا من ذلك, يستخدم المهندسين الميزات الكيميائية الفريدة الموجودة في
السيليكون لنحت أصابع مقياس التسارع \"accelerometer\" و شكل حرف H بالانجليزية
للحصول على فكرة كيف يقومون بذلك
دعوني أريكم كيفيه عمل دعامة كابولية \"دعامة مرتكزة على طرف واحد\"
تشبه لوح الغطس
في قطعة صلبة من السيليكون
بالتجربة لاحظ المهندسون أنه إذا صبّوا هيدروكسيد البوتاسيوم
على سطح محدد للسيليكون المتبلور
فإنه سيقوم بتعرية السيليكون حتي يشكل حفرة بشكل هرم.
هذا يحدث بسبب البنية الفريدة للسيليكون.
لعمل حفرة هرمية يقوم المهندسون بتغطيته كله ما عدا
مربع صغير بطبقة ممانعة لهيدروكسيد البوتاسيوم \"KOH\"
حاليا, سوف يعري فقط المنطقة المحاطة بشكل المربع
يحلل هيدروكسيد البوتاسيوم \"KOH\" السيليكون بسرعة أكبر في الاتجاه العمودي
عمّا يحلله في الاتجاه الأفقي
لهذا يشكل حفرة هرمية.
لصناعة الدعامة الكابولية يقوم المهندسون بهذه الخطوات.
أولا تغطية السطح ما عدا قسم على شكل حرف U بالانجليزية
في البداية سيقوك هيدروكسيد البوتاسيوم \"KOH\" بتعريقة حفرتين هرميتين متوازيتين.
مع استمرار التعرية يستمر هيدروكسيد البوتاسيوم بتحليل
السيليكون بين هاتين الحفرتين.
إذا غسلناه في اللحظة المناسبة
قبل ان يحلل السيليكون الموجود تحت الطبقة الحامية
سوف يترك دعامة كابولية فوق حفرة مربعة.
يقوم المهندسين بتصنيع مقياس التسارع \"accelerometer\" بنفس الطريقة
لكن كما تتصور فإن العملية تتطلب الكثير من الطبقات المفصلة
لصنع بنية معقدة كمقياس التسارع\"accelerometer\" للهاتف الذكي
مع تعقيدها, فإن النقطة الرئيسية هي أتمتة العملية بالكامل.
هذا ضروري للغاية في عملية تصغير التكنولوجيا
المهندسون يقومون بالكثير من هذه الاشياء المذهلة في هذا المعيار الدقيق
كمحركات دقيقة بمسنناتها و تدور بسرعة 300,000 مرة في الدقيقة
فوهات الطابعات النافثة للحبر \"ink-jet\" , و المفضلة لدي:
مرايا دقيقة تركز الضوء في ليزر أشباه الموصلات \"semiconductor\"
أنا بيل هاموك \"Bill Hammack\" الرجل المهندس
هذا الفيديو مبني على فصل في كتاب
ثمان قصص هندسية مدهشة\"Eight Amazing Engineering Stories\"
الفصل في الكتاب يشرح تفاصيل أكثر عن هذا الموضوع