تتناول الوثيقة موضوع مقياس التسارع (accelerometer) واستخداماته في قياس التسارع والحركة. توضح الوثيقة كيفية عمل الجهاز وأهميته في التطبيقات اليومية، مثل الهواتف الذكية والمركبات. كما تناقش الأنظمة والمحاور المرتبطة بالتقنيات الحديثة وأهمية المعدات اللازمة للتجريب والبرمجة لتجارب قياس دقيقة.

1. ‫البعث‬ ‫جامعة‬
‫الهمك‬ ‫كلية‬
‫ميكاترونيك‬ ‫خامسة‬ ‫سنة‬
‫األسود‬ ‫ماجد‬ ‫نبيل‬ :‫الطالب‬
‫القياسات‬ ‫أنظمة‬ ‫لمادة‬ ‫مشروع‬
‫التسارع‬ ‫مقياس‬accelerometer

2. ‫؟‬ ‫التسارع‬ ‫مقياس‬ ‫ماهو‬
‫على‬‫الحرفية‬ ‫الترجمة‬ ‫أن‬ ‫من‬ ‫الرغم‬‫اإلنجليزي‬ ‫للمصطلح‬
(Accelerometer)‫إلى‬ ‫تنتهي‬“‫التسارع‬ ‫مقياس‬”‫اللجوء‬ ‫أن‬ ‫أرى‬ ‫أنني‬ ‫إلى‬
‫تعبير‬ ‫إلى‬“‫التسارع‬ ‫حساس‬”.‫الفعلية‬ ‫لتطبيقاته‬ ‫مقاربة‬ ‫أكثر‬ ‫يكون‬ ‫ربما‬
‫التطبيقات‬ ‫لكن‬ ‫و‬ ،‫حسابه‬ ‫و‬ ‫التسارع‬ ‫قياس‬ ‫في‬ ‫يستخدم‬ ‫الجهاز‬ ‫أن‬ ‫صحيح‬
‫جا‬ ْ‫ر‬ِ‫ت‬ ‫بجعله‬ ‫تهتم‬ ‫الجهاز‬ ‫لهذا‬ ‫اليوم‬ ‫الموجودة‬‫ما‬(Transducer)‫للحركة‬‫و‬
‫التوضع‬.
‫الحركة‬ ‫معدل‬ ‫في‬ ‫التغيرات‬ ‫أبسط‬ ‫لحساب‬ ‫مصمم‬ ‫جهاز‬ ‫هو‬ ‫التسارع‬ ‫حساس‬
‫ما‬ ‫معين‬ ‫باتجاه‬.
‫استعماالته‬:
‫مح‬ ‫تصفح‬ ‫تستطيع‬ ‫هل‬ ‫؟‬ ‫الجهاز‬ ‫إمالة‬ ‫عند‬ ‫عرضي‬ ‫بشكل‬ ‫اتجاها‬ ‫ر‬ّ‫ي‬‫تغ‬ ‫جوالك‬ ‫شاشة‬ ‫هل‬‫تويات‬
‫ويس‬ً‫ا‬‫يمين‬ ‫الجهاز‬ ‫بتحريك‬ ‫تطبيق‬ ‫مع‬ ‫بالتعامل‬ ‫تقوم‬ ‫هل‬ ‫؟‬ ‫الجهاز‬ ّ‫هز‬ ‫طريق‬ ‫عن‬ ‫جوالك‬‫كل‬ ‫؟‬ ً‫ا‬‫ار‬
. accelerometer ‫ال‬ ‫تقنية‬ ‫أو‬ ‫لخاصية‬ ‫تعود‬ ‫التطبيقات‬ ‫هذه‬‫ـ‬
‫جدا‬ ‫عديدة‬ ‫السرعة‬ ‫حساس‬ ‫استخدامات‬‫العادي‬ ‫المدني‬ ‫االستخدام‬ ‫من‬ ‫تتدرج‬ ‫هي‬ ‫و‬
‫تطب‬ ‫و‬ ‫استخدامات‬ ‫إلى‬ ‫اليومي‬‫األروا‬ ‫إنقاذ‬ ‫إلى‬ ‫تصل‬ ‫حساسة‬ ‫يقات‬. ‫ح‬ .
‫الهوائ‬ ‫األكياس‬ ‫نشر‬ ‫هو‬ ‫التسارع‬ ‫لحساسات‬ ‫حساسية‬ ‫األكثر‬ ‫االستخدامات‬ ‫أحد‬‫في‬ ‫ية‬
‫بش‬ ‫السيارة‬ ‫تسارع‬ ‫ينخفض‬ ‫عندما‬ ‫التي‬ ‫و‬ ،‫لحادث‬ ‫التعرض‬ ‫لدى‬ ‫المركبات‬‫ملحوظ‬ ‫كل‬
‫ت‬ ‫ما‬ ‫سرعان‬.‫الهوائية‬ ‫لألكياس‬ ‫العنان‬ ‫طلق‬
‫خاص‬ ‫كبح‬ ‫نظم‬ ‫لتشغيل‬ ‫السرعة‬ ‫حساسات‬ ‫استخدام‬ ‫يمكن‬ ،‫مماثل‬ ‫سياق‬ ‫في‬ ‫و‬‫تعمل‬ ‫ة‬
‫السي‬ ‫و‬ .‫السيطرة‬ ‫خارج‬ ‫منحرفة‬ ‫تتمايل‬ ‫أو‬ ‫تترنح‬ ‫المركبة‬ ‫أن‬ ‫لها‬ ‫يبدو‬ ‫عندما‬‫ارة‬
‫أو‬ ‫وعرة‬ ‫أرض‬ ‫فوق‬ ‫المرور‬ ‫أنظمتها‬ ‫تحسس‬ ‫أن‬ ‫وارد‬ ‫كهذا‬ ‫نظام‬ ‫بوجود‬ ‫المحظوظة‬
‫طري‬ ‫في‬ ‫القيادة‬‫للمركبة‬ ‫الداخلية‬ ‫المكونات‬ ‫عن‬ ‫فتقوم‬ ،‫الرياح‬ ‫تضربه‬ ‫ق‬.

3. :‫العمل‬ ‫مبدأ‬
‫ال‬ ‫تغير‬ ‫وبالتالي‬ )‫السرعة‬ ‫(تغير‬ ‫التسارع‬ ‫بقياس‬ ‫يقوم‬ ‫التسارع‬ ‫حساس‬‫وذلك‬ ‫موضع‬
. ‫معه‬ ‫الحساس‬ ‫يرتبط‬ ‫الذي‬ ‫للجسم‬
‫ب‬ ‫تنحني‬ ‫صغير‬ ‫معالج‬ ‫تشبه‬ ‫بنية‬ ‫هناك‬ ‫الحساس‬ ‫شريحة‬ ‫داخل‬ ‫؟‬ ‫يعمل‬ ‫كيف‬‫حسب‬
‫األرضية‬ ‫الجاذبية‬. ‫الدافعة‬ ‫والقوة‬ ‫الجسم‬ ‫حركة‬ ‫وبحسب‬
‫م‬ ‫بكمية‬ ‫تنحني‬ ‫الصغيرة‬ ‫البنية‬ ‫هذه‬ ‫للتسارع‬ ‫بسيط‬ ‫تغير‬ ‫أي‬ ‫حدوث‬ ‫عند‬‫والتي‬ ‫كافأة‬
.microcontroller ‫صغري‬ ‫معالج‬ ‫بواسطة‬ ‫كهربائيا‬ ‫عنها‬ ‫الكشف‬ ‫يمكن‬
‫أ‬:‫أدناه‬ ‫الشكل‬ ‫أنظر‬ .‫للغاية‬ ‫بسيطة‬ ‫هنا‬ ‫العمل‬ ‫لية‬

4. .‫لوح‬ ‫على‬ ‫مثبت‬ ‫بزنبرك‬ ‫متصلة‬ ‫صغيرة‬ ‫كتلة‬ ‫لدينا‬
‫آخر‬ ‫بلوح‬ ‫بدورها‬ ‫الكتلة‬ ‫ترتبط‬‫حسب‬ ‫بقوة‬ ‫الكتلة‬ ‫تشعر‬ ،‫لتسارع‬ ‫الكتلة‬ ‫تعرض‬ ‫عند‬
‫الثاني‬ ‫نيوتن‬ ‫قانون‬F=ma.
‫الزنبرك‬ ‫انضغاط‬ ‫إلى‬ ‫تؤدي‬ ،‫هووك‬ ‫قانون‬ ‫حسب‬ ،‫القوة‬ ‫هذه‬F=k.x‫(حيث‬k‫هو‬
‫و‬ ‫الزنبرك‬ ‫ثابت‬x.)‫اإلزاحة‬ ‫هي‬
‫هي‬ ‫النتيجة‬‫متصالن‬ ‫اللوحان‬ ‫كان‬ ‫إن‬ .‫نقصانا‬ ‫أو‬ ‫ازديادا‬ ‫إما‬ ‫اللوحين‬ ‫بين‬ ‫المسافة‬ ‫تغير‬
‫سعة‬ ‫تغير‬ ‫إلى‬ ‫يؤدي‬ ‫بينهما‬ ‫المسافة‬ ‫تغير‬ ‫فإن‬ ،‫كمكثف‬ ‫يعمالن‬ ‫بحيث‬ ‫كهربائي‬ ‫بتيار‬
.‫قياسه‬ ‫يمكن‬ ‫الذي‬ ‫الكهربائي‬ ‫الجهد‬ ‫في‬ ‫تغير‬ ‫إلى‬ ‫يترجم‬ ‫وهذا‬ ‫المكثف‬
‫الجاذبية‬‫التسارع‬ ‫معدل‬ ,:
‫على‬ (2g or 3g or…) ‫كتبت‬ ‫قد‬ ‫الشركة‬ ‫بأن‬ ‫ستالحظ‬ ‫للحساس‬ ‫شرائك‬ ‫عند‬‫عليه‬
(1g= -9.81m/s2) ‫أن‬
‫(األشار‬ ‫يتحسسه‬ ‫أن‬ ‫للحساس‬ ‫يمكن‬ ‫الذي‬ ‫للتسارع‬ ‫قيمة‬ ‫أكبر‬ ‫هي‬ ‫القيمة‬ ‫هذه‬‫السالبة‬ ‫ة‬
)‫األرض‬ ‫نحو‬ ‫الحساس‬ ‫اتجاه‬ ‫أن‬ ‫تعني‬.
‫لمعظ‬ ‫مناسبا‬ ‫يعد‬. ‫الروبوتات‬ ‫تطبيقات‬ ‫م‬ 2g ‫مقدار‬ ‫أن‬

5. ‫قائمتين‬ ‫ذو‬ ‫الروبوت‬ ‫كان‬ ‫اذا‬‫استخدام‬ ‫يمكننا‬ ‫بأتزان‬ ‫واقفا‬ ‫تبقيه‬ ‫ان‬ ‫وأردت‬
( ‫هما‬ ‫فقط‬ ‫بمحورين‬ ‫حساس‬x,y‫تسارع‬ ‫تغير‬ ‫يلتقطان‬ ‫المحورين‬ ‫كان‬ ‫فكلما‬ )
. ‫اتزان‬ ‫بوضع‬ ‫الروبوت‬ ‫يكون‬ ‫صفري‬
: ‫التوصيل‬ ‫متطلبات‬
‫محور‬ ‫وكل‬ ‫أرضي‬ ‫وخط‬ ‫للتغذية‬ ‫خط‬ ‫له‬ ‫سيكون‬ ‫حساس‬ ‫بنية‬ ‫اي‬x,y,z‫منفذ‬ ‫له‬
‫يعطي‬. ‫منفذ‬ ‫كل‬ ‫تغيرات‬ ‫عن‬ ‫تعبر‬ ‫تشابهية‬ ‫اشارة‬
‫الفنية‬ ‫النشرة‬ ‫من‬ ‫خصائصها‬ ‫معرفة‬ ‫يمكن‬ ‫كميزات‬ ‫اضافية‬ ‫منافذ‬ ‫له‬ ‫الحساسات‬ ‫بعض‬
.‫المصنعة‬ ‫للشركة‬
‫نستخدم‬ ‫العادة‬ ‫في‬ ‫أننا‬ ‫هو‬ ً‫ا‬‫مهم‬ ً‫ا‬‫امر‬ ‫لتتذكر‬ ‫و‬BreakOut‫لوحة‬ ‫عن‬ ‫عبارة‬
‫بعض‬ ‫في‬ , ‫الحساس‬ ‫هذا‬ ‫مع‬ ‫الالزمة‬ ‫القطع‬ ‫عليها‬ ‫موضوع‬ ‫و‬ ‫مطبوعة‬‫تدعم‬ ‫األنواع‬
‫مع‬ ‫التوصيل‬5‫ال‬ ‫تدعم‬ ‫تكن‬ ‫لم‬ ‫إذا‬ ‫اما‬ , ‫فولت‬5‫توصيل‬ ‫هو‬ ‫عليك‬ ‫ما‬ ‫فكل‬ , ‫فولت‬
‫مقاومة‬555‫ال‬ ‫مداخل‬ ‫بين‬ ‫اوم‬x,y,z‫األردوينو‬ ‫مداخل‬ ‫و‬ ‫الحساس‬ ‫لهذا‬
:‫البرمجة‬
‫هو‬ ‫عنه‬ ‫سأتحدث‬ ‫الذي‬ ‫التسارع‬ ‫مقياس‬adxl335‫است‬ ‫يستطيع‬ ‫الذي‬‫التغيير‬ ‫شتعار‬
‫الثالث‬ ‫المحاور‬ ‫في‬‫ة‬3axis.
: ‫بالشكل‬ ‫موضح‬ ‫الحساس‬

6. ‫الداخلي‬ ‫البنية‬‫الصور‬ ‫في‬ ‫كما‬ ‫تظهر‬ ‫الحساس‬ ‫لهذا‬ ‫ة‬‫ة‬
:‫مواصفات‬ ‫اهم‬ adxl 335

7. ‫التغذية‬ ‫فولتية‬‫:بين‬8.1-6.3‫فولت‬
mv/g ‫الحساسية‬:655
(‫خرج‬ ‫كل‬ ‫يعطيها‬ ‫التي‬ ‫)القيمة‬ 0g ‫المرجع‬ ‫فولتية‬
x&y axis : ‫بين‬ ‫ما‬8.65-8.35‫فولت‬
z axis : ‫بين‬ ‫ما‬8.1-8.1‫فولت‬
‫التسارع‬ ‫مقياس‬ ‫استخدام‬ ‫و‬ ‫لبرمجة‬ ‫نحتاجها‬ ‫التي‬ ‫المعلومات‬ ‫اهم‬ ‫هذه‬
adxl335
‫التجربة‬ ‫هذه‬ ‫الجراء‬ ‫سنحتاجها‬ ‫التي‬ ‫القطع‬:

8. ‫اردوينو‬ ‫1.بطاقة‬
‫التسارع‬ ‫مقياس‬ Accelerometer ADXL335.2
‫توصيل‬ ‫اسالك‬ SOLDERLESS Jumper.3
BreadBoard .4
‫لألرضي‬ ‫واألرضي‬ ‫للمعالج‬ 5volt ‫ا‬ ‫لمنفذ‬ ‫للحساس‬ ‫التغذية‬ ‫مدخل‬ ‫نصل‬‫ل‬
‫ت‬ ‫اشارة‬ ‫تعطي‬ ‫منها‬ ‫كل‬ ‫التسارع‬ ‫حساس‬ ‫على‬ ‫منافذ‬ ‫ثالث‬ ‫وجود‬ ‫ونالحظ‬‫عبر‬
.A1,A2,A3 ‫للمعالج‬ ‫التشابهية‬ ‫المنافذ‬ ‫ألى‬ ‫نوصلها‬ ‫محور‬ ‫عن‬
‫نعود‬ ‫بالبرمجة‬ ‫نبدا‬ ‫ان‬ ‫قبل‬‫ا‬ ‫تحديد‬ ‫يمكننا‬ ‫كيف‬ , ‫مهم‬ ‫سؤال‬ ‫لطرح‬‫لمحاور‬
‫و‬‫؟‬ ‫للجاذبية‬ ‫بالنسبة‬ ‫تغيرها‬

9. ‫م‬ ‫ادناه‬ ‫الصورة‬ , ‫واضح‬ ‫بشكل‬ ‫السؤال‬ ‫هذا‬ ‫على‬ ‫تجاوب‬ ‫الفنية‬ ‫النشرة‬‫أخوذة‬
‫الفنية‬ ‫النشرة‬ ‫من‬.
:zout ‫لمحور‬

10. ‫ال‬ ‫محور‬ ‫فقط‬ ‫يعمل‬ ‫األرض‬ ‫لسطح‬ ً‫ا‬‫موازي‬ ‫المقياس‬ ‫كان‬ ‫حال‬ ‫في‬ ً‫ا‬‫حسن‬z axis‫فاما‬
‫األرض‬ ‫باتجاه‬ ‫العلوي‬ ‫الوجه‬ ‫ان‬ ‫يعطي‬-g‫او‬‫األعلى‬ ‫باتجاه‬+g .
‫للمرجع‬ ‫بالنسبة‬Reference 0g‫حسابه‬ ‫كيفية‬ ‫و‬.
‫ال‬ ‫يكون‬ ‫العادية‬ ‫الحالة‬ ‫في‬analog reference‫بال‬ ‫الخاص‬ADC‫األ‬ ‫في‬‫ردوينو‬
‫هو‬5volt‫الحساسية‬ ‫تكون‬ ‫وعليه‬SENSITIVITY‫الخاصة‬‫بال‬ADC‫ه‬‫ي‬:
S=5/1023 = 4.887E-3 Volt/Reading in digital.
‫حساب‬ ‫يصبح‬zero g:
0 g(x&y axis) = 1.5/4.887E-3 = 307 Typical‫نموذجي‬
0 g(x&y axis) = 1.35/4.887E-3 = 276 min ‫صغرى‬
0 g(x&y axis) = 1.65/4.887E-3 = 337 Max ‫كبرى‬
‫للمحورين‬ ‫التشابهي‬ ‫المدخل‬ ‫قراءة‬ ‫تكون‬ ‫عليه‬x‫و‬y( ‫بين‬ ‫ما‬ ‫هو‬173
‫و‬667digital).
‫حساب‬ ‫ويمكن‬‫المحور‬ ‫قراءة‬Z....‫الطريقة‬ ‫بنفس‬
‫حساسية‬
‫كل‬‫خرج‬‫مجال‬
‫محور‬

11. ‫على‬ ‫النتائج‬ ‫رؤية‬ ‫يمكن‬ , ‫الحساس‬ ‫بهذا‬ ‫الخاص‬ ‫الكود‬ ‫هذا‬
‫ال‬Serial Monitor‫لألردوينو‬.
int x_axis=14;//‫الحساس‬ ‫مع‬ ‫المتصلة‬ ‫منافذ‬ ‫تعريف‬
int y_axis=15;
int z_axis=16;
float x_axis_reading=0;// ‫القراءة‬ ‫قيمة‬ ‫ألسناد‬ ‫متحول‬‫أليه‬
float y_axis_reading=0;
float z_axis_reading=0;
float x_axis_volt=0.00;‫أليه‬ ‫التحويل‬ ‫بعد‬ ‫الحهد‬ ‫قيمة‬ ‫ألسناد‬ ‫متحول‬
float y_axis_volt=0.00;
float z_axis_volt=0.00;
//.....................
void setup(){
Serial.begin(9600); ‫بيانات‬ ‫ونقل‬ ‫اتصال‬ ‫بدء‬
pinMode(x_axis,INPUT);‫كدخل‬ ‫المنفذ‬ ‫نمط‬ ‫تعريف‬
pinMode(y_axis,INPUT);
pinMode(z_axis,INPUT);
}
void get_ADXL335_Reading(){ ‫فرعي‬ ‫برنامج‬ ‫تعريف‬
x_axis_reading=analogRead(x_axis);
y_axis_reading=analogRead(y_axis);
z_axis_reading=analogRead(z_axis);
}
void get_ADXL335_Volt(){‫فرعي‬ ‫برنامج‬
x_axis_volt= ((x_axis_reading*5)/1023);
y_axis_volt= ((y_axis_reading*5)/1023);
z_axis_volt= ((z_axis_reading*5)/1023);
}
void loop(){
get_ADXL335_Reading();//‫الفرعي‬ ‫البرنامج‬ ‫جلب‬
delay(100);
get_ADXL335_Volt();//‫الفرعي‬ ‫البرنامج‬ ‫جلب‬
delay(50);
Serial.print("x axis Reading = "); ‫الجساس‬ ‫من‬ ‫قيمةالمقروءة‬ ‫طباعة‬
Serial.println(x_axis_reading);' ‫الرقم‬ ‫لتعريف‬ ‫كلمة‬ ‫طباعة‬
Serial.print("y axis Reading = ");' ‫تحويلها‬ ‫بعد‬ ‫القيمة‬ ‫طباعة‬
‫بمعادلة‬
Serial.println(y_axis_reading);
Serial.print("z axis Reading = ");
Serial.println(z_axis_reading);
Serial.print("x axis voltage= ");
Serial.println(x_axis_volt);
Serial.print("y axis voltage= ");
Serial.println(y_axis_volt);
Serial.print("z axis voltage= ");
Serial.println(z_axis_volt);
Serial.println("-------------------");
Serial.println(" Update ...." );
delay(1000); ‫وعرض‬ ‫قراءة‬ ‫كل‬ ‫بعد‬ ‫زمني‬ ‫تاخير‬
}

12. ‫النتائج‬‫(يرجى‬‫و‬ ‫حفظ‬‫حتى‬ ‫مستقل‬ ‫بشكل‬ ‫الصورة‬ ‫فتح‬
)‫واضحة‬ ‫تكون‬:
‫الحساس‬ ‫هذا‬ ‫تطبيقات‬:
‫في‬ ‫رئيسي‬ ‫بشكل‬ ‫الحساس‬ ‫هذا‬ ‫يستخدم‬
.(1)‫المحركات‬ ‫اهتزاز‬ ‫مثل‬ ‫األهتزازات‬ ‫قياس‬-‫المدنية‬ ‫المنشئات‬ ‫اهتزاز‬
‫المباني‬ ‫و‬-‫شدتها‬ ‫و‬ ‫األرضية‬ ‫الهزات‬ ‫قياس‬.
2))‫الذراع‬ ‫انقباض‬ ‫شدة‬ ‫مدى‬ ‫لقياس‬ ‫االليه‬ ‫األذرع‬ ‫في‬‫على‬ ‫األلي‬
‫األجسام‬.
(3).‫في‬ ‫بالتصادمات‬ ‫الخاصة‬ ‫السالمة‬ ‫اختبارات‬ ‫برامج‬ ‫في‬ ‫تستخدم‬
‫السيارات‬.