مشاريع أجهزة القياس الإلكترونية

أنواع مشاريع القياس الإلكترونية

كل مشروع قياس إلكتروني فريد من نوعه ويأتي مع مجموعة من التحديات للطلاب وهواة الإلكترونيات. ولكن بعض المشاريع تتميز بشعبية وتفضيل بين الطلاب. وتشمل هذه المشاريع مشاريع القياس الإلكتروني لدرجة الحرارة، والمشاريع ذات الصلة بالروبوتات، ومؤشرات مستوى الوقود.

عادةً ما تُفضل المشاريع المتعلقة بالقياس الإلكتروني لدرجة الحرارة لأنها سهلة الإنشاء والتنفيذ نسبيًا. تُعد مستشعرات درجة الحرارة مثل LM35 و DHT11 و DS18b20 سهلة الاستخدام مع المتحكمات الدقيقة مثل Arduino و Raspberry Pi. عند دمجها مع متحكمات مثل متحكم PID، يمكن لمستشعرات درجة الحرارة توفير تحكم دقيق في درجة الحرارة، وهو أمر ضروري في عمليات التصنيع والصناعات مثل النفط والغاز. يمكن لمشاريع القياس الإلكتروني لدرجة الحرارة مراقبة تحكم درجة الحرارة في الأجهزة المنزلية مثل المقليات الهوائية ومحركات السيارات.

تُفضل مشاريع القياس ذات الصلة بالروبوتات لأنها توفر تجربة تعليمية عملية. فهي تساعد الطلاب على فهم مفاهيم الروبوتات مثل البرمجة، وتصميم الدوائر، وتجميع الروبوتات بشكل أفضل. يمكن لمشاريع مثل الروبوتات المتحركة المستندة إلى إزالة الألغام الإنسانية، والكشف عن العقبات وتجنبها، والملاحة باستخدام GPS، أن تكسب الطلاب التقدير في مسابقات الروبوتات الإقليمية والدولية. تتيح هذه الأنواع من مشاريع القياس للطلاب العمل مع مجموعات الروبوتات، والتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة، والنظم الميكاترونية.

تُفضل مشاريع القياس الإلكترونية لمؤشرات مستوى الوقود لأنها سهلة الصنع وتستخدم مكونات متاحة بسهولة. يمكن أن تساعد هواة الإلكترونيات والطلاب على التعرف على تحويل التناظرية إلى الرقمية، وتقسيم الجهد، وواجهة المستشعر. تستخدم مؤشرات مستوى الوقود ميزات لوحات Arduino ومتحكمات MSP الدقيقة. يمكنهم استخدام مستشعرات مثل الموجات فوق الصوتية، والمقاومة، والسعة، والتوصيل لتوفير قياسات دقيقة للوقود. تُستخدم مؤشرات مستوى التوصيل بشكل أساسي في المشاريع لأنها آمنة للاستخدام مع السوائل الموصلة مثل الماء والبنزين.

يمكن للطلاب وهواة الإلكترونيات العثور على مجموعات مشاريع القياس الإلكترونية الجاهزة للصنع عبر الإنترنت. تشمل مجموعات المشاريع المكونات الأساسية مثل المتحكمات الدقيقة، ولوحات الاختبار، والأسلاك، والمقاومات لبناء نموذج عمل كامل. وعادةً ما تأتي مع أدلة لتوجيه المستخدمين خطوة بخطوة حتى يتمكن حتى أولئك الذين لديهم معرفة أساسية بالإلكترونيات والدوائر من إكمال المشروع.

وظائف وميزات مشاريع القياس الإلكترونية

عادةً ما تحتوي مجموعة مشاريع الأدوات الإلكترونية على العديد من المكونات. تتيح هذه المجموعات للأشخاص التعرف على الدوائر والإلكترونيات. فهي تحتوي على قطع مثل الأسلاك، والموصلات، والترانزستورات، والمقاومات، ولوحات الدوائر. تساعد الأدوات على فهم كيفية عمل الأدوات الإلكترونية وتسهل بنائها. تُعد طريقة رائعة للمبتدئين للتعرف على الأدوات الإلكترونية باستخدام مجموعات المشاريع هذه ودلائل مشاريع الأدوات الإلكترونية.

لإجراء هذه المشاريع، يحتاج المرء إلى أدوات مشاريع إلكترونية مثل لحام، وقواطع الأسلاك، وملاقط، ومفكات براغي. مفيد جدًا استخدام مقياس متعدد للتحقق من الجهد، والتيار، ومقاومة الدوائر. إنشاء هذه التجارب الإلكترونية يساعد على تحسين مهارات حل المشكلات مع التعرف على الأدوات الإلكترونية.

تشمل الميزات العامة:

• المكونات: تحتوي معظم المجموعات على جميع الأدوات اللازمة لإكمال المشروع. توفر الدلائل التي تأتي مع المجموعات تعليمات دقيقة حول كيفية استخدام المكونات وربطها.
• رسوم الأسلاك: تأتي أفكار مشاريع القياس الإلكترونية مع رسوم واضحة تُظهر كيفية ربط الأجزاء. تسهل الرسوم اتباع التعليمات.
• تعليمات خطوة بخطوة: تحتوي الدلائل على توجيه خطوة بخطوة، حيث يتم إكمال كل مرحلة قبل الانتقال إلى المرحلة التالية.
• دلائل اختبار واستكشاف الأخطاء: تحتوي معظم الدلائل على معلومات حول كيفية حل المشكلات. فهي تساعد على تحسين الفهم والتعلم.
• الأدوات محمولة وخفيفة الوزن.
• أدوات تعمل بالبطارية: يمكن تشغيل معظم الأدوات على بطاريات قابلة للشحن للسماح للمستخدمين بالعمل على المشاريع في أي مكان.
• مكونات قابلة للاستهلاك: تتطلب العديد من المشاريع أجزاء مميزة ومنفصلة يمكن تكرارها. من خلال العمل على هذه المشاريع، يكتسب المرء الخبرة في تصميم الدوائر ووظائفها.

تطبيقات مشاريع القياس الإلكترونية

• مشاريع القياس للصناعات الكيميائية:

  تُستخدم هذه المشاريع على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية. يُستخدم التفلون، وهو غير قابل للتآكل وله معامل احتكاك منخفض، في تصنيع الأدوات التي تساعد في قياس، وتحديد، ومراقبة لمعرفة السيولة، والخصائص الفيزيائية والكيميائية للسائل. لديه القدرة على تحمل الضغوط ودرجات الحرارة العالية. تُعد أدوات التفلون ضرورية لصناعة الكيماويات، حيث يجب تقييم وقياس السوائل والغازات الساخنة والقابلة للتآكل.

• مشاريع الهندسة:

  توفر مشاريع الهندسة الإلكترونية منصة مثالية للمهندسين لتعلم وتطوير المهارات التي تلعب دورًا مهمًا في استكشاف الأدوات الإلكترونية. يمكن أن يكون مشروع مثل تطوير نظام وقوف السيارات الإلكتروني التلقائي بداية جيدة. في هذا المشروع، يتم تصميم دائرة إلكترونية لتوجيه السيارات، والكشف عن المساحات المتاحة من خلال المستشعرات، ثم وقوف السيارات إما يدويًا أو تلقائيًا. يمكن أن يساعد هذا المشروع المهندسين على تعلم تصميم الدوائر، ونظم التحكم، والبرمجة، والمهارات العملية مثل اللحام، واختبار الدوائر، واستكشاف الأخطاء. يعمل العمل على هذا المشروع أيضًا على تطوير المهارات المطلوبة للعمل في مجال الإلكترونيات مثل التفكير النقدي، وحل المشكلات، والإبداع.

• مشاريع القياس الطبي:

  في أي قطاع رعاية صحية، تُعد الأدوات الطبية ضرورية. فهي تسهل التشخيص، والعلاج، والمراقبة، والتقييم. الفئات الرئيسية الأربع للأجهزة الطبية هي أجهزة العناية الحرجة، والأجهزة التشخيصية، والأجهزة الجراحية، والأجهزة الطبية القابلة للارتداء. الأجهزة الطبية القابلة للارتداء هي أجهزة إلكترونية قابلة للارتداء يمكن لشخص ما ارتداؤها. تستخدم تقنية إنترنت الأشياء للمساعدة في مراقبة الإحصائيات الحيوية. توفر أجهزة العناية الحرجة الطبية دعمًا حرجًا من خلال مراقبة المرضى وعلاجهم. الأجهزة مثل أجهزة القلب والرئة أو مضخات الحقن هي أمثلة على هذه الأنواع من الأدوات الإلكترونية. ثم هناك الأجهزة التشخيصية مثل أجهزة الأشعة السينية وأجهزة تخطيط كهربية القلب التي تساعد في إجراءات التشخيص غير الغازية. تساعد الأدوات الجراحية الأطباء أثناء الإجراءات الجراحية في مهام مثل القطع، والخياطة، أو التخثر. تشمل هذه الأدوات سكاكين جراحية، وملاقط، ومجموعة واسعة من الأدوات الجراحية الإلكترونية المتطورة الأخرى.

• مشاريع الإلكترونيات الصناعية:

  عندما يتم إكمال مشروع إلكتروني بسيط، يمكن توسيعه لتحسينه وجعله أكثر تصنيعًا. على سبيل المثال، يمكن تعديل نظام ري بسيط بمراقبة وتحكم في الوقت الفعلي لجعله أكثر كفاءة وأتمتة. يمكن أن يساعد استخدام الهاتف الذكي أو الكمبيوتر الشخصي في ري النباتات على مراقبة رطوبة التربة والظروف البيئية. أصبح ري النباتات ممكنًا الآن حتى عندما يكون المستخدمون بعيدين عن المنزل. يستخدم هذا المشروع الإلكتروني المعدل مستشعر DHT11 لقياس درجة الحرارة والرطوبة. يستخدم متحكم ESP32 أو ESP8266 الذي يمكن للمستخدم برمجته في Arduino IDE. إليك كيفية عمله: ستكون بيانات مستشعر DHT11 متاحة على تطبيق Blynk، والذي يمكن رؤيته في الوقت الفعلي. بناءً على القراءات، يمكن للمستخدمين التحكم في مضخة المياه ومراقبة رطوبة التربة باستخدام مستشعر رطوبة سعوي.

كيفية اختيار مشاريع القياس الإلكترونية

عند اختيار مشاريع القياس للمبتدئين، يجب على المشترين مراعاة العديد من العوامل قبل اتخاذ قرار نهائي. قد يضعون في الاعتبار اتجاهات السوق، ومستوى خبرة القوى العاملة، والمستهلك المستهدف. إليك بعضها:

• مستوى المهارة والخبرة

  من المهم أن تبدأ بمشاريع تتناسب مع مستوى المهارة الحالي. يمكن للمبتدئين البدء بمشاريع أساسية مثل مقاييس الجهد والتيار التناظرية. مع نمو المهارات والمعرفة في مجال القياس الإلكتروني، يمكن للمرء التعامل مع مشاريع أكثر تعقيدًا مثل أنظمة اكتساب البيانات وحلول الأتمتة. توفر مشاريع القياس الإلكتروني تطبيقًا عمليًا للمفاهيم النظرية. يجب معالجة المشاريع التي تتطلب مهارات عملية بعد اكتساب معرفة نظرية كافية ومهارات عملية. يجب أن ينمو المرء في التعقيد اعتمادًا على المهارات النظرية والعملية.

• فرص التعلم

  يجب اختيار المشاريع بشكل استراتيجي لضمان تحقيق أقصى فرص للتعلم. يجب إعطاء الأولوية للمشاريع التي تغطي مجموعة واسعة من المفاهيم والمبادئ والتكنولوجيا الإلكترونية. يجب العمل على مشاريع تتطلب تقنيات استكشاف الأخطاء لتحسين المعرفة والمهارات الموجودة. يجب تبني المشاريع التي توفر فرصة للعمل مع أدوات القياس المختلفة، والاختبارات، والقياسات. يمكن إجراء هذه المشاريع في بيئة تنظيمية يتم فيها إعطاء الأولوية لمراقبة الجودة والاختبار.

• موارد المشروع

  يجب توفر الموارد مثل المكونات، والأدوات، والمعدات للمشروع. هذه ضرورية لإكمال أي مشروع. تشمل الموارد أيضًا الوثائق والدعم لتطوير المنتج. هذا الدعم ضروري لمساعدة المرء على فهم المنتج وتقديم أي مساعدة في استكشاف الأخطاء. تتطلب المشاريع الأكثر تعقيدًا مستوى أعلى من الدعم والتوثيق. هناك مورد آخر وهو دعم المجتمع من خلال المنتديات عبر الإنترنت حيث يجتمع الأشخاص ذوو التفكير المماثل ويتحدثون عن الإلكترونيات.

• مشروع قابل للتوسع

  يجب أن تكون المشاريع قابلة للتوسع والسماح بإضافة المزيد من القياسات إلى المشروع. يجب أن يكون الوحدوية موجودًا أيضًا في المشروع، مما يمكّن من دمج المزيد من الوحدات والميزات بسهولة. يمكن اختيار المشاريع بناءً على قابليتها للتوسع ووحدويتها حيث يمكن ترقيتها لتلبية متطلبات المستخدمين المتقدمين. من الضروري مراعاة متطلبات المستخدم حتى يمكن بناء مشروع لتلبية هذه المواصفات.

• ملاءمة المشروع

  يجب البحث عن صلة المشروع باتجاهات الصناعة الحالية وتأكيدها. يجب دراسة وتحليل مشاريع القياس الإلكترونية الأساسية ذات الصلة، كبداية. يجب إعطاء الأولوية للمشاريع ذات الطلب الحالي في السوق أو التقنيات الناشئة. يمكن أن تكون الصناعات التي تعاني من نقص في مهارات القياس هدفًا لمشاريع القياس. ستؤثر صلة المشروع بالاحتياجات والطلبات المحددة لقطاع ما على نجاح أي مشروع. مراقبة اتجاهات الصناعة حول القياس الإلكتروني هو مكان رائع للبدء.

س & ج

س1. ما هي بعض مشاريع الهندسة الإلكترونية الجيدة؟

ج1. تشمل مشاريع الهندسة الإلكترونية الجيدة بناء مصدر طاقة خاص بك، ومستقبل لاسلكي، وجهاز تحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء للتلفزيون، وجهاز تصويت إلكتروني، ونظام حضور قائم على RFID، ومُرسل FM.

س2. ما هي أحدث اتجاهات القياس الإلكتروني؟

ج2. تشمل الاتجاهات الحالية الذكاء الاصطناعي، وإنترنت الأشياء الصناعي (IIoT)، وإنترنت الأشياء (IoT)، و5G، والتحليلات المتقدمة.

س3. ما هو مثال على أداة إلكترونية؟

ج3. بعض أمثلة الأدوات الإلكترونية هي المذبذبات، ومقاييس متعددة، ومولدات إشارات، ومحللي الطيف.

س4. ما هي تطبيقات القياس الإلكتروني؟

ج4. تشمل تطبيقات القياس الإلكتروني الاختبار والقياس، والأتمتة الصناعية، ومراقبة البيئة، والبحث والتطوير.