شاحن البطاريات

لقد أصبح الإنسان في حاجة ملحة لمنابع التغذية بالطاقة الكهربائية المستقلة والمصغرة والخفيفة الوزن وذلك بفضل التطور التكنولوجي الحاصل في ميدان تصغير الأجهزة الكهروبية وتقليص كمية استهلاكها من الطاقة الكهربائية.
وللاستجابة لهذه الحاجة نجد أشكالا متعددة من منابع التغذية بالطاقة الكهربائية المستقلة ذات الاستعمال الواحد، إلا أن الدراسات التقنية والتحريات بينت أن مثل هذه الحلول غير مجدية في بعض الحالات لتغذية تضمن الاشتغال السليم للأجهزة مثل :
 الهواتف النقالة
 بعض الأجهزة المعلوماتية
 بعض الأجهزة الطبية
وتظهر هذه الحاجة جليا في المناطق المعزولة جغرافيا والتي تستعمل الطاقات المتجددة في التزويد بالكهرباء وحيث ضرورة تخزين الطاقة الكهربائية، ولأسباب تقنية أو مادية، غالبا ما يتحتم استعمال بطاريات قابلة لإعادة الشحن كمنابع مستقلة للتغذية بالطاقة الكهربائية.










تحتوي النضادات بصفة عامة على مواد كيماوية سامة لا تتحلل في الطبيعة إلا بعد سنوات عديدة جدا.
 إذا كانت الهواتف المحمولة تشتغل على نضادات ذات الاستعمال الواحد وإذا كان كل هاتف يستهلك 4 نضادات في الأسبوع وعدد الأفراد المشتركين في خدمة الهاتف المحمول هو 5 ملايين مشترك فإن عدد النضادات المستعملة التي سترمى في البيئة سيفوق المليار نضادة في السنة.
 إذا افترضنا أن مستعمل جهاز يعمل بالنضادات يحتاج إلى 6 نضادات ذات استعمال واحد في الأسبوع مما يكلفه 7.50 درهما أي أنه سيستهلك 288 نضادة في السنة الشيء سيكلفه 360 درهم هذا بالنسبة لشخص واحد فما أدراك بالملايين.
ولهذا، فإن استعمال البطاريات عوض النضادات ذات الاستعمال الواحد يساهم بشكل كبير في تقليص كمية النفايات الملوثة للبيئة وبكلفة بخصة.






 تحليل الحاجة :
نهدف لإنجاز منتوج يمكننا من إعادة شحن بطاريات فرغت بعد استعمالها، وذلك بسبب التكلفة الكبيرة لشراء البطاريات ذات الاستعمال الواحد، هذا مع مراعاة سلامة المستعمل استعمال المنتوج.
1- إدراك الحاجة :
تســـــآل :
أيها الزبون الكريم؛
نهدف من خلال هذا التساؤل معرفة رأيكم حول مواصفات منتوج شاحن البطاريات الذي نريد تسويقه وتعميق معرفتنا بحاجتكم ليتسنى لنا إيجاد المنتوج الكفيل بخدمتكم بطريقة أفضل.
نتمنى أن تساهموا في هذه العملية بتعبئة هذا التساؤل بدقة ولكم منا جزيل الشكر.
الجنس :  أنثى  ذكر
السن :
المهنة :  طالب  موظف
 مهن حرة  مستخدم  آخر

1- هل تستخدم أجهزة تحتاج في اشتغالها إلى بطارياتي  نعم  لا
2- هل تستخدم هذه الأجهزة ضروري إما لعملك أو ترفيهك  نعم  لا
3- كم تحتاج من بطارية في الأسبوع 4 8 10 أكثر
4- كم يكلفك شراء هذه البطاريات 5 - 10 د 10 - 20 د أكثر
5- هل ترغب في جهاز شاحن للبطاريات نعم  لا
6- كيف تريد أن يكون شكله مكعب متوازي المستطيلات شكل آخر
7- كيف تريد أن يكون الإعلان على انتهاء أو بدء الشحن إشارة صوتية إشارة ضوئية
8- كم تريد أن يكون ثمن هذا المنتوج  50 - 70 د 70 - 100 د  100-150 د
2- التعبير عن الحاجة:






3- إقرار الحاجة
أ- لماذا وجدت هذه الحاجة؟
الهدف: إعادة شحن بطريات فارغة
السبب: نفاذ البطاريات بعد استعمالها.
ب- ما الذي يمكن أن يجعلها تتطور أو تختفي؟
1- وجود بطريات لا تنفذ
2- استغناء الإنسان عن المصادر الكهربائية
3- وجود ألات لا تعمل بالكهرباء.
ج- هل هناك احتمال اختفاء الحاجة أو تطورها؟
1- هذا مستبعد على الأقل على المدى المتوسط
2- غير ممكن على المدى المتوسط
3- هناك أبحاث في هذا المجال إلا أن النتائج غير فعالة.
خلاصة:
هذه الحاجة مستقرة على المدى المتوسط وبالتالي يتم إقرارها.

 دراسة الجدوى :
بعد نشاط تحليل الحاجة لدراسة مدى استقرارها و لإظهار دور شاحن البطاريات، ستقوم خلال هذه المرحلة بالبحث عن الوظائف التي ينتضرها المستعمل منه ونحرر بعد ذلك دفتر التحملات الوظيفي.
تقوم دراسة الجدوى على 4 أنشطة فرعية:






تعريف الوظائف الخدماتية :
بياني الوظائف







صياغة الوظائف الخدماتية:
ور: تمكين المستعمل من شحن البطاريات
وك1: إشعار المستعمل بسريان عملية الشحن .
وك2: مراعاة تخفيض كلفة الإنجاز
وك3: مراعاة الجمالية والفعالية
وك4: ضرورة توفير شروط السلامة ووقاية الجهاز من التلف.
وك5: ضرورة ملاءمة نوعية المصادر التي يمكن أن يشتغل عليها الشاحن.

إقرار الوظائف :
لإقرار الوظائف الخدماتية لشاحن البطاريات، نجيب عن الأسئلة التالية.
• ما هي أسباب وجود هذه الوظيفة؟
• ما الذي يمكن أن يتسبب في اختفائها أو فقدانها؟
الوظائف الخدماتية أسباب وجود هذه الوظائف
ور تمكين المستعمل من إعادة استعمال البطاريات بعد نفاذها دون الإضظرار لشراء أخرى.
وك1 تجنب سحب البطريات قبل شحنها.
وك2 كي لا تفوق كلفة الإنجاز القدرة الشرائية للمستعمل.
وك3 حتى يثير المنتوج انتباه المستعمل وبضمن جودة استعماله.
وك4 تجنب حدوث أضرار جسدية أو مادية للمستعمل
وك5 استعمال مصدر الطاقة الكهربائية المتوفر بالمنزل.

الوظائف الخدماتية ما يمكن أن يتسبب في فقدان هذه الوظائف واختفائها
ور ظهور بطريات لا تنفذ
وك1 ظهور بطاريات تشحن فور وضعها داخل الشحن
وك2 قدرة المستهلك على شراء شاحن البطاريات مهما ارتفع ثمنه.
وك3 قدرة الإنسان على التفاعل مع الأشياء القبيحة الشكل وتخليه عن مطلب الجودة
وك4 قدرة الإنسان على تحمل أخطار متنوعة الشكل ( صدمة كهربائية)
وك5 توفر مصادر طاقة كهربائية متعددة داخل البيوت وبقيم مختلفة.
تحديد خصائص وظائف الخدمات :
الوظائف الخدماتية المعايير التقديرية معايير الليونة
ور لمدة 14 ساعة 30min
وك1 استعمال مؤشر
وك2 أقل من 70 درهم
وك3 وضع الشاحن داخل علبتان أبعادهما:
7x4x4 cm
11x4x4 cm ±1 cm
وك4 استعمال علبية عازلة للتيار الكهربائ ±OmA.

وك5 220v/50 hz إمكانية احتمال 240V



ترتيب وظائف الخدمات:
تمكن هذه المرحلة من ترتيب الوظائف حسب أهميتها بالنسبة للمستعمل.
النسب المائوية مجموع نقط الوظيفة وك5 وك4 وك3 وك2 وك1
44% 11 ور2 ور2 ور2 ور2 ور2 ور
20% 5 وك5
1 زك4
1 وك1
2 وك2
1 وك1
16% 4 وك5
1 وك2
2 وك2
1 وك2
16% 4 وك5
2 وك4
2 وك3
4% 1 وك5
1 وك4
0% 0 وك5
100% 25
O: عدم التفضيل 2: تفضيل متوسط
1: تفضيل طفيف 3: تفضيل ممتازة
* لتقييم المقارنة وترتيب هذه الوظائف نجسد هذا النشاط في رسم بياني








دفتر التحملات الوظيفي:
إن إنجاز شاحن بطريات يمكن المستعمل من إعادة شحن بطريات فرغت قابلة للشحن ويراعي في إنجازه الاكراهات التالية:
 إكراهات بشرية:
 سهولة وسرعة وضع البطاريات بالشحن
 الحرص على جمالية وفعالية الشاحن
 ضمان وقاية المستعمل من التيار الكهربائي
 إكرهات تقنية:
 مراعاة تقليص زحمة الشاحن
 ضمان ثبات الشاحن فوق سطح العمل
 إكرهات اقتصادية:
 مراعاة تخفيض كلفة الشاحن.

 التصور









































اختيار الحلول:
لإنجاز مشروع شاحن البطاريات تم اختيار الحلول التالية:
بالنسبة للوظيفة الرئيسية: ح1و ح3
بالنسبة للوظيفة الإكراهية1: ح3
بالنسبة للوظيفة الاكراهية2: ح1- ح4
بالنسبة للوظيفة الاكراهية 4: ح1- ح4
بالنسبة للوظيفة الإكراهية5: ح1













 التعريف :
الدراسة التقنية:
في هذه الدراسة، سنقوم بتقسيم شاحن البطاريات الى جزىين يتم دراسة كل واحد على حدة:
الرشم البنيوي:






مكونات الدارة:
المركب الرمز الكمية المميزات
المقاومة
4 1.2kΩ; 10Ω;10kΩ
التنبيل المتألق كهربائيا 1 أحمر
المكتفة
2 2200μf ; 47μf
الترانز سطور
2 NPN TIP 122
NPN 2NI 711
تنبيل زنير
1 V= 4.7V
المحول
1 230V/6V ; 2.8VA
تنبيل
4 I= 500 mA



الدراسة الوظيفية
 الجزء الأول:
يتكون هذا الجزء من محول يحول تيار المنبع القصوي المتناوب 220V إلى التيار المرغوب فيه متناوبا 6V.
بعد ذلك تقوم قنطرة التنابيل بتقومه، ومن ثم ترشيحه بواسطة المكثفة C1 عند مخرج هذا الجزء نحصل على التيار الذي سيقوم بتغذية الجزء الثاني:
 الجزء الثاني:
سنقوم بتعويض الجزء الأول بعمود يقوم بنفس الوظيفة التقنية والمتمثلة في إنتاج توتر بقيمة 9V، كما سنعمد على خاصية اشتغال المكتفة والتي ستحل محل البطاريات، ونضيف تنبيلا متألقا كهربائيا أخضر لمراقبة عملية الشحن.
خلال هذه الدراسة، سنعتمد على برنامج التظاهر. crocodil
 تجربة:










 ملاحظة
 عند إغلاق قاطع التيار يتوهج التنبيل الأحمر والأخضر
 بعد مرور مدة زمنية، ينطفئ التنبيل الأخضر في حين يبقى الأحمر متوهجا.
 استنتاج:
 يشتعل التنبيل ا|لأحمر معلنا وجود التيار الكهربائي في الدارة، أما التنبيل الأخضر فيشتغل دالا على عملية شحن المكتفة التي تلعب دور البطارية.
 تشحن المكتفة من خلال التيار المستمر الذي يزودها به الترانزيسطور الذي يقوم بعمليتي التضخيم وضبط التوتر بين قطبي المكثفة.
 عند نهاية عملية الشحن ينطفئ التنبيل الأخضر.

 الوظائف التقنية للمركبات الكهروبية:
المركب الكهروبي الوضيفية التقنية داخل التركيب
المحول تحويل التوتر من 220V إلى 6V
قنطرة التنبيلات تقويم التوتر
المكتفة C1 ترشيح التوتر
المقاومة R2 R1 خفض شدة التيار الذي سيمر داخل التنبيل
المقاومة R3 استقطاب الترانز سطور
تنبيل زنير ضبط التوتر بين قطبيه في قيمة 4.7V
الترانز سطور T1وT2 يقوم بعمليتي التضخيم والضبط
التنبيل الأحمر يشير إلى وجود التيار داخل الدارة.


 التصنيع :
بعد الدراسة التقنية للتركيبة الكهروبية، نقوم بتكبيل التركيب على لوحة التجريب للتحقق المادي من حسن اشتغال التركيبة المختارة، بعد ذلك نقوم بتحضير الدارة المطبوعة لكل جزء على حدة.
 الدارة المطبوعة:
ترسم الدارة على أنسوخ بواسطة قلم خاص وذلك بإتباع الطرق التالية:
 تحضير المركبات الكهروبية المكونة للمنظم، لتحديد أبعادها الحقيقية.
 نختار التموضع المناسب لكل مركب كما سيحتله على ظهر الصحيفة.
 نوصل بين أقطاب المركبات استعانة بالرشم البنيوي بروابط مع تفادي تقاطعهما.













 الإنجاز الدارة المطبوعة نتبع الخطوات التالية:
 نأخذ صفيحة مصنوعة من مادة عازلة مطلية بطبقة من النحاس
 نضع الانسوخ على هذه الصحيفة ونضعها في ألة تدعى المشمس، قصد طبع الدارة المرشومة في الأنسوخ على الصحيفة.
 نضع الصحيفة في محلول الصودا لمدة ثلاث دقائق ثم نخرجه ونضعه في محلول بزكلورير الحديد، هذا المحلولان يقومان بإزالة النحاس الزائد الذي لم تنسخ عليه روابط الدارة المرشومة.
 نقوم بخرق مواضع مرابط المركبات الكهروبية وتركيبها على ظهر الصفيحة استعانة برشم دارة المركبات
 أخيرا تلحيم المركبات على الصحيفة بشكل جيد.












 العلبة:
بعد الانتهاء من إنجاز المنظم المكهروبي لشاحن البطاريات يجب وضع هذا الأخير داخل علبية تقيه من كل خدش أو اتساخ، بحيث تكون مصنوعة بشكل يمكن من فهم طريقة اشتغال كل جزء على حدة،
ولتحقيق هذا الهدف البداغوجي المحض أي التمييز بين مصدر الطاقة، والجزء الخاص بالشحن والجزء الذي ستوضع فيه البطاريات.
تعمدنا تقسيم العلبية إلى ثلاث أجزاء يتم الربط بينهم بواسطة أسلاك موصلة.
قبل الشروع في إنجاز العلبية، نقوم بوضع تصور وتصميم لها اعتمادا على برنامج Solid Works.







بعد تصميم الشكل النهائي للعلبية نقوم بصنعها بمادة البلاستيك وذلك بطريقة الطي حيث نأخذ صفيحة من البلاستيك نطويها من جهتين لتكوين الجزء الأسفل وصفيحة أخرى نقوم بخرق أربع دوائر عليها لنحصل على الجزء العلوي ونقوم بالساق الجزئيين معا بلصاق خاص ونضع الدارة المطبوعة للشحن كل جزء في علبيته ونحصل في الأخير على الشكل النهائي لشاحن البطاريات.


 الكفايات المنتظرة :
 اكتساب المتعلم منهجية التفكير والتحليل والعمل
 بث روح العمل والرغبة في البحث والاكتشاف
 اكتساب المتعلم رصيدا مفاهيميا تكنولوجيا متنوعا
 إذكاء الميل إلى النقد والابتكار والإبداع
 اكتساب التلميذ تقنيات التعبير والتواصل وتنميتها
 خلق تكامل بين المعارف المكتسبة نظريا والمهارات التطبيقية
 اكتساب المتعلم الثقة بالنفس والتعود على تحمل المسؤولية
 القدرات المستهدفة :
 مجال الكهروبيات :
 التعرف على المقاومة
 التعرف على المكثفة
 التعرف على التنبيل
 التعرف على الترانزيستور وخصائص اشتغاله
 التعرف على التنبيل المتألق كهربائيا
 التعرف على تنبيل زينير
 القدرة على التمييز بين مختلف المركبات الكهروبية المستعملة
 القدرة على تحديد قيمة وسموحة المقاومة
 القدرة على التعرف على طريقة إنجاز الدارة الكهروبية
 القدرة على تركيب وتلحيم المركبات الكهروبية على الدارة المطبوعة
 مجال الإعلاميات :
 القدرة على استعمال الحاسوب
 القدرة على استعمال برنامي "الوورد" و"الإيكسيل"
 القدرة على معالجة نص
 القدرة على تنظيم وثيقة تنظيما حسنا
 مجال الحيليات :
 القدرة على استعمال بياني الحاجة
 القدرة على إقرار الحاجة
 القدرة على تصميم مجسم بسيط باستعمال الحاسوب
 التعرف على برنام « Solid Works » والقدرة على استعماله