الهاتف
الهاتف هو عبارة عن جهاز يسمح للناس بأن يتواصلوا مع بعضهم البعض من مختلف بقاع الأرض، وهو يحوّل الاتصال الصوتي إلى إشارات كهربائيّة ، يتمّ نقلها إلى هاتف شخص آخر ومن ثمَّ إعادة تحويلها إلى صوت يمكن لمستخدم الهاتف سماعه. تمَّ اختراع الهاتف عام 1876م من قِبَل العالم أليكسندر غراهام بيل (بالإنجليزيّة: Alexander Graham Bell). توجد أربعة أنواع من الهواتف، وهي: السلكيّة، واللاسلكيّة، والخلويّة، والذكيّة ، وفيما يخصّ الهواتف السلكيّة، فقد استُغنِي عنها وتمّ اللجوء إلى استخدام الهواتف الخلويّة والذكيّة.
الهاتف الخلويّ
الهاتف الخلويّ (بالإنجليزيّة: Cell phone)، أو ما يُعرَف أيضاً بالهاتف المحمول (بالإنجليزيّة: Mobile phone)، هو عبارة عن جهاز محمول يدويّاً يمكن عن طريقه إجراء مكالمات واستقبالها، بالإضافة إلى إمكانيّة إرسال الرسائل النصيّة. كانت الهواتف المحمولة فيما سبق تقتصر على إجراء المكالمات فقط، ولكنّها تطوّرت في السنوات الأخيرة حتّى أصبحت مزوّدة بالعديد من المزايا كإمكانيّة تصفُّح الويب، وتشغيل مقاطع الفيديو، والتصوير، وغير ذلك.
كيفيّة صنع هاتف
هاتف بسيط
إنَّ أبسط هاتف يمكن للشخص صناعته هو المشروع العلمي للأطفال، والذي تُستَخدَم فيه أدوات بسيطة، كعبوات بلاستيكيّة وخيوط، ويتطلَّب المشروع لصناعته بعض الأدوات والمعدّات، وهي كما يأتي:
الأدوات والمعدّات اللازمة:
- عبوّتان من البلاستيك المقوّى
- خيط
- قلم
- مسمار، أو أيّ قطعة ذات رأس مُدبَّب
الخطوات:
- باستخدام القلم، يتم خرق كِلا العبوّتين البلاستيكيّتين من الأسفل من منتصف القطع.
- تثبيت الخيط من كل جهة بمكان الخرق في العبوّتين، وعقده من كل جهة بحيث لا ينفذ. يُفضَّل أن يكون طول الخيط ثلاثة أمتار ونصف تقريباً.
- يتمّ إعطاء عبوّة لكلّ شخص وإبعادهما عن بعضهما البعض بحيث يصبح الخيط مشدوداً. يجب ألّا يلمس الخيط أي جسم عدا عن العبوّتين.
- يقوم أحد الأشخاص بوضع أذنه بداخل العبوّة، أمّا الآخر، فيقوم بالوشوشة بداخل عبوّته، وبذلك سيتمكَّن الشخص الأوّل من سماعه.
- إنَّ سبب سماع الشخص للمُتكلِّم من خلال العبوة؛ هو أنَّ صوته جعل الخيط يهتزّ، ممّا نقل هذا الاهتزاز إلى عبوّة السامع.
هاتف معقَّد
باستخدام لوح أردوينو
يمكن من خلال لوح أردوينو (بالإنجليزيّة: Arduino) الحاسوبي بناء هاتف خلوي يحتوي شاشة لمس بالإضافة إلى بطارية قابلة للشحن، ويمكنه إرسال الرسائل النصّيّة واستقبالها، وإجراء الاتّصالات واستقبالها، بالإضافة إلى إظهار التوقيت.
الأدوات والمعدّات اللازمة:
- لوح أردوينو أونو (بالإنجليزيّة: Arduino Uno)
- شاشة لمس من نوع (TFT)؛ وتحديداً (TFT Touch Shield V2.0).
- وحدة (GPRS)؛ وتحديداً (GPRS Shield V2.0).
- وحدة تتبُّع الوقت (بالإنجليزيّة: Real-time clock).
- بطاريّة ليثيوم بوليمير (بالإنجليزيّة: Li-po battery)، بالإضافة إلى دارّة شحن للبطاريّة كوحدة (Li-po Rider) مثلاً.
- صندوق (بالإنجليزيّة: Case) لاحتواء القطع، ويمكن تحضيره باستخدام طابعة ثلاثيّة الأبعاد.
التوصيلات: بعد تجهيز المعدّات المطلوبة، يتم توصيلها ببعضها البعض كالآتي:
- توصيل وحدة الـ (GPRS) بلوح الأردوينو.
- توصيل شاشة اللمس بوحدة الـ (GPRS).
- توصيل وحدة تتبُّع الوقت بلوح الأردوينو.
- توصيل لوح الأردوينو بمصدر كهربائي، وفي حال الرغبة باستخدام بطّاريّة قابلة للشحن، فيتم توصيل الأردوينو بدارّة شحن كوحدة (Li-po Rider) على سبيل المثال.
- توصيل سمّاعات الأذن بوحدة الـ (GPRS).
البرمجة: إنَّ الكود المصدري للبرنامج المُراد تشغيله على لوح الأردوينو مُتاح على منصّة جيت هَب (بالإنجليزيّة: GitHub)، وهو يحتوي جميع المكتبات التي يحتاجها. يتم الحصول على الكود وتثبيته على لوح الأندرويد كالآتي:
- عن طريق جهاز الحاسوب ، يتم تحميل الكود من خلال الرابط ( https://github.com)، ويتم ذلك بالضغط على زرّ (Download ZIP) الموجود في الصفحة.
- فكّ ضغط الملفّ الذي تمَّ تحميله، فسينتج مُجلَّد ذي الاسم "ArduinoPhone-master".
- من خلال بيئة تطوير أردوينو (بالإنجليزيّة: Arduino IDE)، يتم الضغط على زرّ (File)، متبوعاً بزرّ (Preferences)، ومن ثمَّ خيار (Sketchbook Location).
- بحث عن المجلَّد (ArduinoPhone-master)، ومن ثمَّ الضغط على زرّ (OK) لحفظه.
- غلق برنامج بيئة التطوير ومن ثمَّ إعادة فتحه، ومن ثمَّ الضغط على زرّ (File)، ومن ثمَّ زرّ (Sketchbook)، وأخيراً يتم اختيار (PhoneCode)، وبذلك سيتم فتح الكود المصدري الرئيسي للمشروع.
- بعد وصل لوح الأردوينو بجهاز الحاسوب، يتم اختيار نوع لوح الأردوينو المطابق للوح المُستخدَم بالإضافة إلى نوع المنفذ، وبعدها يتم رفع الكود إلى لوح الأردوينو.
- بعد الانتهاء من جميع الخطوات السابقة، سيتم الحصول على هاتف خلوي بسيط يعمل بواسطة شاشة اللمس.
باستخدام لوح راسبيري باي
يمكن من خلال اللوح الحاسوبي راسبيري باي (بالإنجليزيّة: Raspberry Pi) بناء هاتف خلوي يعمل باللمس، وقد قام المبرمج دافيد هَنت (بالإنجليزيّة: David Hunt) ببناء هاتف خلوي بهذه الطريقة، وقد أسماه باي فون (بالإنجليزيّة: PiPhone).
الأدوات والمعدّات اللازمة:
- لوح رسبيري باي.
- شاشة لمس من نوع TFT مخصّصة للراسبيري باي (بالإنجليزيّة: PiTFT).
- بطّاريّة ليثيوم بوليمير (بالإنجليزيّة: Li-po)، ويُفضَّل أن تكون ذات سعة 2500 ميليأمبير.ساعة .
- وحدة (GPRS, GSM) ذات هوائي، بالإضافة إلى مدخل سمّاعات أذن، ومن الأمثلة على مثل هذه الوحدات: (Adafruit's FONA, SIMCom's Sim900).
- محوِّل تيّار مستمرّ (بالإنجليزيّة: DC) إلى تيّار مستمرّ بفرق جهد 5 فولت، ويحوّل هذا المحوِّل فرق جهد البطّاريّة الذي يُقدَّر بـ3.7 فولت إلى 5 فولت ليتناسب مع لوح الرسبيري باي.
- مفتاح كهربائي صغير.
- لوح عازل من الرغاوي (بالإنجليزية: foam) مربّع بنفس مساحة سطح الراسبيري باي.
- سمّاعات أذن وميكروفون .
- أسلاك، ومرابط، ولاصق، ومربّعات فيلكرو (بالإنجليزيّة: Velcro squares)؛ لتثبيت القطع وتوصيلها.
- شريحة وحدة تعريف المشترك (بالإنجليزيّة: SIM card).
البرمجة: يجب أن يدعم لوح الرسبيري باي لغة بايثون (بالإنجليزيّة: Python) بالإضافة إلى المكتبات المصاحبة لها (بالإنجليزيّة: Python libraries)، كما يتطلَّب المشروع مكتبة (WiringPi)، وأخيراً الكود الذي قام بكتابته دافيد هَنت للمشروع، ويتم تحميله من خلال الرابط ( https://github.com/climberhunt/PiPhone ).
التّوصيلات: بعد تثبيت البرمجيّات اللازمة على لوح الراسبيري باي، تتمّ التوصيلات كالآتي:
- توصيل شاشة اللمس بلوح الراسبيري باي.
- توصيل البطّاريّة بالمفتاح الكهربائي، وتوصيل المفتاح بوحدة الـ (GSM).
- توصيل رأس وحدة الـ (GSM) بمحوِّل التيّار المستمرّ.
- توصيل محوِّل التيّار المستمرّ بلوح الراسبيري باي.
- توصيل دبّوس الإرسال (بالإنجليزيّة: Tx Pin) ودبّوس الاستقبال (بالإنجليزيّة: Rx Pin) الموجدان على وحدة الـ (GSM) بلوح الراسبيري باي.
- إدخال شريحة وحدة تعريف المشترك بوحدة الـ (GSM).
- وضع لوح الراسبيري باي على اللوح العازل، ومن ثمَّ جمع المكوّنات مع بعضها البعض باستخدام اللاصق ومربّعات الفيلكرو. يُفضَّل وضع البطّاريّة بين لوح الراسبيري باي والشاشة.
- بعد إتمام جميع الخطوات، يتم تشغيل الجهاز وتوصيل السمّاعات والميكروفون بوحدة الـ (GSM)، وبذلك يمكن كتابة الرقم المُراد الاتصال به على شاشة اللمس. يعتقد دافيد هَنت أنَّ البطّاريّة في حال كانت من سعة 2500 ملي أمبير/ساعة، فإنّها تكفي لإبقاء الجهاز قيد التشغيل لثلاث ساعات تقريباً.
