مهندسة الكهرباء

كتاب الماتلاب للمهندسين

إليكم اخوتنا الأعزاء كتاباً رائعاً يمثل مدخلاً ممتازاً لكم لعالم البرمجة والتحكم باستخدام البرنامج الهندسي الأقوى: ماتلاب MATLAB.

برنامج ماتلاب يمثل بيئة برمجية ممتازة تساعد المهندس والطالب والباحث في شتى المناحي الهندسية التقنية، وتبقى المشكلة الأساسية هي قلة المراجع العربية المهتمة بتوضيح تعلم أساسيات برنامج ماتلاب وكيفية التعامل مع بيئته البرمجية الضخمة.

يسرنا أن نقدم لكم كتاب “الماتلاب للمهندسين” من تأليف المهندس المتميز عدنان شاهين (مؤسس شبكة تعليم التفاعلية على الانترنت)، وهو يعد من الكتب المتميزة بمجالها باللغة العربية.

الكتاب يقع في 311 صفحة وهو يضم الأبحاث والفصول التالية:
الجزء الأول : أساسيات البرمجة في الماتلاب
1. التعامل مع المصفوفات
2. البرمجة غير المرئية
3. الرسم ثنائي البعد
4. التوابع الرياضية الخاصة في الماتلاب
5. تطبيقات هندسية وأمثلة عملية
الجزء الثاني: برمجة واجهات المستخدم الرسومية
1. مدخل إلى واجهات المستخدم الرسومية
2. تصميم الواجهات الرسومية برمجيا
3. تهيئة واجهة المستخدم الرسومية وبرمجتها
4. ماهو Guide ؟
5. برمجة واجهة المستخدم الرسومية GUI
الجزء الثالث: التحكم بالمنافذ والربط مع المتحكمات
1. التحكم بالمنفذ التفرعي
2. التحكم بالمنفذ التسلسلي
3. النافذة اللاتزامنية من طرف المتحكمات UART
4. أمثلة
5. التحكم بالأردوينو
6. امثلة عملية
الجزء الرابع : تحليل الدارات الكهربائية
1. تحليل دارات التيار المستمر
2. تحليل دارات التيار المتناوب
3. دراسة الحالات العابرة في الدارات الكهربائية
4. نظرية الحالات المتغيرة
5. رباعيات الأقطاب
الجزء الخامس : أساسيات المحاكاة في الماتلاب
1. تعريف المكتبة أو الأداة Simulink
2. نمذجة ومحاكاة نماذج بسيطة لأنظمة هندسية
3. تمثيل و محاكاة الدارات الكهربائية
الجزء السادس : نمذجة ومحاكاة الآلات الكهربائية
1. التحويلات ثلاثية الطور

• تحويل كلارك
• تحويل بارك

2. نمذجة ومحاكاة المحولات الكهربائية
3. معادلات السيالة والتشابك المغناطيسي بين الملفات في المحول
4. الدارة المكافئة لمحولة أحادية الطور
5. نمذجة المحولة ثلاثية الطور
يمكنكم تحميل الكتاب من الرابط التالي: اضغط هنا

 http://www.mediafire.com/download/kbo5tw15zrsjb23/%D8%A7%D9%84%D9%85%D8%A7%D8%AA%D9%84%D8%A7%D8%A8+%D9%84%D9%84%D9%85%D9%87%D9%86%D8%AF%D8%B3%D9%8A%D9%86.pdf

توليد الموجات الكهرومغناطيسية

توليد الموجات الكهرومناطيسية

يتم توليد الموجات EM عن طريق :

1. الموجات من مصدر متناوب 
2. موجات ناتجة عن ملف ومكثف كهربائي 
3. الموجات الناتجة بالكهرباء الاجهادية 

ولك بعض التطبيقات لهذه التقنية 

التيار الكهربي الثابت و التردد : 

منذ إكتشاف الإنسان للكهرباء عن طريق توليدها من مصادر متعددة إلا أنها تتولد عن طريق الحث المغناطيسي Magnetic inductance و الذي يجعل التيار الكهربائي Electric Current يتولد و يسير عبر الأسلاك . 

و هناك نوعين من التيارات الكهربية ، الأول هو تيار كهربي ثابت Direct Current (DC) و أحد مصادرة الهامة هي البطاريات الجافة مثل الذي تقوم بإستخدامها في الأجهزة الصغيرة و متواجدة بأشكال عديدة و أحجام عديدة . أو البطاريات السائلة مثل بطارية حمض الكبريتيك و ألواح الرصاص التي تستخدم في السيارات . و هذا التيار يعتبر حالة خاصة من النوع الأخر التيار المتردد و في هذه الحالة تردد يساوي صفر .

النوع الثاني تيار كهربائي متغير Alternative Current (AC) و هو التيار الكهربائي المتولد عبر مولدات الكهرباء سواء الضخمة في محطات الكهرباء أو حتى في المولدات Generators الصغيرة التي تركب على عجلات الدرجات و هي تعطي تيار كهربائي متراوح من عدة ألاف من الفولتات إلى عدة فولتات فقط . و أشهر إستخدامتنا لها هو التيار الكهربائي المنزلي و الذي يبلغ جهدة 220 فولت في كثير من البلدان مثل مصر و يبلغ في بلدان أخرى 110 فولت منها أمريكا و اليابان و هناك بعض البلدان تحتوي على النوعين مثل السعودية . 

التيار الكهربائي المتغير له تردد و عادة يكون للتيار ذو جهد 220 فولت يبلغ 50 هيرتز و بالنسبة للبالغ جهدة 110 فولت يبلغ 60 هيرتز .

الهيرتز هي وحدة قياس التردد و تبلغ دورة واحدة في الثانية .

إذن أول نوع من الترددات الكهرومغناطيسية نعرفه جيدا هو تردد الكهرباء المنزلية 60 هيرتز أو 50 هيرتز . 

الأصوات و قدرة الإنسان على السمع : 

صوت الإنسان و نظامه السمعي يقع بين ترددات 20 هيرتز إلى 20 ألف هيرتز ( 20 كيلو هيرتز ) .. و هذا هو النظام السمعي في الإنسان السليم بطريقة مثالية و لكن عناية الله رحمت الكثيرين بأن قدرتهم السمعية ليس بكامل النطاق Band ، لأنه لو كان هناك من يسمع الترددات من 20 هيرتز ، مرورا بالترددات 50 و 60 هيرتز ، لما إستطاع النوم ، بسبب أنه يسمع مرور التيار الكهربائي عبر الأسلاك و في المصابيح الكهربية ، فهذه الترددات تقع في النطاق السمعي للإنسان السليم .

و فد إخترع الإنسان أجهزة كثيرة جدا تستخدم نطاقات مختلفة طبقا لإستخدامتها ، مثلا جهاز الهاتف يعمل من 400 هيرتز لإلى 4000 هيرتز و ذلك حرصا على نقل البيانات الهامة من خلال المحادثة التليفونية بغض النظر عن جودة نقل الصوت للمتحدثين . في حين أن أجهزة الترفيه المنزلية و ما تسمى بالهاي فاي High Fidelity (Hi-Fi) أي أجهزة عالية الأمانه فهي تعمل على النطاق السمعي الكامل من 20 هيرتز إلى 20 كيلوهيرتز .

أجهزة الراديو : 

من المعروف أن المعادن و الفلزات موصلة جيدة للكهرباء خصوصا الذهب و النحاس ، و إن الهواء عازل جيد جدا للكهرباء .

و لذلك تسير الكهرباء في أسلاك معدنية و أغلبها نحاسية و في بعض التطبيقات الهامة يتم عمل الموصلات بالذهب لعدم فقد تيار كهربي من خلال مقاومة Impedance الموصل ، و من ضمن هذه التطبيقات المعالجات Microprocessors الخاصة بأجهزة الحاسب الآلي . 

و لكن وجد العلماء بأنه كلما زاد التردد كلما صعب تسيير التيار في الأسلاك و أصبحت مقاومة الأسلاك كبيرة له حتى يصل أنه يسير على سطح السلك المعدني بدلا من أن يسير داخله و بزيادته أكثر يصبح الهواء موصل للتيار الكهربي أفضل من الأسلاك المقاومة لهذا التيار ذو التردد العالي و هذه الظاهرة تسمى Skin Effect أي الظاهرة الجلدية ، كون التيار يسير على جلد السلك بدلا من قلبه . و تم الإستفاده من هذه الظاهرة بإختراع الراديو و بأجهزة الاسلكي المختلفة و سميت نطاق تلك الموجات بموجات الراديو Radio Waves و تعددت نطاقتها بدأ من نطاق الراديو AM ( Amplitude Modulation ) و هي أولى نطاقات موجات الراديو و هي ذو طول موجي طويل جدا و هناك علاقة عكسية بين الطول الموجي و التردد و الثابت لهم هو سرعة الضوء .

الطول الموجي X التردد = سرعة الضوء 

تبلغ سرعة الضوء 3 x 108 متر في الثانية 

ثم النطاقات الخاصة بالموجات القصيرة ( قصيرة الطول ، مما يعني أن ترددها أعلى ) Short Wave (SW) .

و لأن هذه الكهرباء لا تسير في أسلاك فلكي تلتقط تم إختراع الهوائيات Antenna و هناك قواعد هندسية للهوائيات ، حيث أن هناك علاقة بين الطول الموجي و طول الهوائي ، فكلما كان الطول الموجي كبير يحتاج هوائي كبير أيضا . 

و أيضا كون لا تسير في أسلاك عادية ، تم تصميم الأسلاك Coaxial و هي تلك الأسلاك التي ليس لها قلب و أنما عبارة عن شبكة معدنية حول سلك الموصل لقطب الأرضي . كما السلك الشهير الخاص بهوائي التليفزيون .

أجهزة التليفزيون : 

تعمل القنوات التليفزيونية على ترددات راديو أعلى من تلك التي يعمل عليها أجهزة الراديو السمعية ، 

و له عدة نطاقات مثل VHF ( Very High Frequency ) و UHF ( Ultra High Frequency ) .

و كما سبق التنويه بأنه كلما زاد التردد ، قصر الطول الموجي مما يتيح إستخدام Antenna أصغر و مع إستخدام أسلاك خاصة . 

فهوائي UHF أصغر حجما من VHF . 

و تبلغ الترددات في هذه النطاقات على مستوى الميجا هيرتز . و لهذا لديها القدرة على السير مسافات أطول في الهواء . 

أجهزة الميكروويف و الستالايت :

سميت أجهزة الميكروويف بهذا الإسم كون الطول الموجي لهذه الموجات أصبح في حدود الميكرومتر كون الترددات أصبحت عالية في مستوى الجيجا هيرتز . و هذه الموجات لها القدرة على السير مسافات أطول و لهذا تم إستخدامها في أجهزة الستالايت .

و يقع نطاق الترددات بالجيجا هيرتز من إبتداء من 1 جيجا إلى عشرات الجيجا هيرتز و يستخدم بدايات النطاق في أجهزة التليفون المحمول و أجهزة الميكروويف المنزلية و أجهزة ربط شبكات الكمبيوتر اللاسلكية WiFi و غيرها و ينتهي بإستخدامات الأقمار الإصطناعية .

و من صفاتها أيضا أنها تسير في خطوط مستقيمة و لا تنتشر مثل الموجات الأطول منها السابق ذكرها و تحتاج أنواع هوائي صغيرة جدا . و لهذا تم إستخدام هوائي صغير لها على شكل إبرة صغيرة ، و لأن أيضا ترددها عالي جدا فلا تسير في أسلاك على الإطلاق ، فيتم إستخدام ما يسمى موجهات الموجه Wave Guide و هي ألواح األمونيوم على شكل معين مثل البوق ، و لهذا فإن مستقبلات الموجات القادمة من الأقمار الإصطناعية عبارة عن طبق لتجميع و عكس تلك الموجات التي تأتي على شكل خطوط مستقيمة و توجيها لبؤرة الإستقبال و التي بها موجهه الموجه الألمونيوم و منه لإبرة الإستقبال Antenna و التي يقع خلفها مباشرة جهاز لنقل الترددات من نطاق لأخر و هو مايسمى ب LNB ( Low Noise Breakdown ) فهو ينقل الإشارات من نطاق تردداته بالجيجا هيرتز لنطاق بالميجا هيرتز قابل لنقله عبر الإسلاك حتى جهاز الإستقبال و يقوم بفك الإشارات للقنوات المختلفة .

الضوء و الألوان : 

النظام البصري للإنسان يستطيع رؤية الألوان من اللون الأحمر إلى اللون البنفسجي . و هي موجات كهرومغناطيسية ذو أطوال موجية و ترددات مختلفة أقلها تردد هو اللون الأحمر و أكثرها هو البنفسجي . 

و الضوء عبارة عن مجموع تلك الأطياف . و لذلك فهذا النطاق يسمى بالنطاق المرئي و لا يستطيع انسان رؤية ما قبل هذا النطاق ولا بعده .و يبلغ طوله الموجي بالنانوميتر . 

و الليزر هو نوع من أنواع الضوء غير أنه أحادي و مركز Monochromatic light 

و يقع التردد قبل اللون الأحمر بما يسمى بالموجات قبل الحمراء Infrared و هي موجات تسير في خطوط مستقيمة بسبب ترددها العالي في نطاق الجيجا هيرتز و أعلى من تلك التي تستخدم في الستالايت و أجهزة المحمول و قصيرة جدا و يمكن إعتراضها بأي شئ و لو بكتاب مثلا فلا يمكنها أن تخترقه .

و هناك التردد فوق اللون البنفسجي Ultra Violet ، و هو تردد عالي عن نطاق الألوان و أحد مصادرة أشعة الشمس و من هنا تبدأ خطورة الموجات الكهرومغناطيسية على الإنسان ، حيث تقل طولها الموجي و يمكنها إختراق جسم الإنسان .

الأشعة السينية و أشعة جاما : 

تم الإستفادة من كون الترددات العالية التي تعلو عن الفوق بنفسيجية بإمكانية إختراقها لجسم الإنسان بأنه تم إختراع التصوير بالأشعة السينية X-Ray و هي موجات ذو طول موجي قصير جدا جدا و خطرة على الإنسان و لهذا يفضل الإبتعاد عنها قدر الإمكان .

و أخطر الموجات الكهرومغناطيسية هي أشعة جاما و التي تعتبر قاتلة .

تلك كانت أنواع الموجات الكهرومغناطيسية و أنواع التطبيقات المستخدمه لها في حياتنا اليومية . 

تطوير جهاز rectenna لتحويل موجات الراديو إلى الكهرباء

ابتكر باحثين شركة Nihon Dengyo Kosaku جهاز يسمى "rectenna" الذي يقوم بتحويل موجات الراديو التي تتحرك في الهواء الي كهرباء ويستخدم عادة لتحويل التيار المتردد في للكشف عن إشارات الراديو مع الهوائي.

 والجهاز يمكن أن يقوم بتحويل كل الإشارات اللاسلكية والبث الأرضي الرقمي على الرغم من أن المبلغ الذي يحول بالطبع يعتمد على كمية من موجات الراديو في المنطقة المجاورة ويأتي في اثنين من الأحجام واحدة لتحويل الإشارات اللاسلكية والآخر عن الأرضية ويتم إصدار WIFI صغيرة بنسبة 20م.

والكهرباء المنتجة من قبل إصدار WIFI هي microwatts بمسافة 10cm وليس الكثير بالطبع ولكن إلى ما يكفي من قوة جهاز استشعار صغير أو علامة وقادرة على توليد نحو 1.2mV و0.06W في حين لا يحول الجهاز طاقة كثيرة والأجهزة الجديدة التي تم إنشاؤها التي يمكن أن تستفيد من كميات صغيرة من الطاقة قادرة على إنتاج الطاقة أكثر من ذلك بكثير في حالة واحدة كانت قادرة على انتاج 6mW السلطة على مسافة 3 أو 4 كيلومترات من برج المراقبة.

والجهاز قد يكون مفيد لالتقاط موجات الراديو في المنزل واستخدام الكهرباء المنتجة للأضواء LED أو مراقبة السلطة وأجهزة الاستشعار لإيقاظ الأدوات الأخرى عندما يقوم شخص ما يريد استخدامها لانها تتميز بخفض التكلفة.

طريقة عمل سوفتر وير لاي جهاز سامسنج

لعمل سوفتر وير لاي جهاز سامسنج (نظام اندرويد)
هناك طريقتان :

الطريقة الاولى لعمل فورمات لاي جهاز سامسونج بنظام اندرويد :

بهذه الطريقة نقوم بعمل سوفت وير لاي جهاز سامسونج حيث عند الانتهاء يعود الجهاز كما كان من ضبط المصنع خاليا من الصور و الرسائل و ايميل gmail

و هذه الطريقة تسمى طريقة الارقام و لعمل سوفت وير { format } على هذه الطريقة نتبع الخطوات التاليه :

1. نقوم بالذهاب الى عنصر phon
2.  نقوم بكتابة المفتاح التالي { #3855*2767* } و عند كتابة المفتاح التالي و كتابة الرمز # لا يمكننا الرجوع لانه سوف يتم عمل سوفت وير تلقائي للجهاز و بهذه الخطوه يتم مسح كل شيء بالجهاز من صور و رسائل و ايميل ال gmail
   و هذه الطريقة تاخذ نحو ال 3 دقائق الى حد اقصى و بعد 3 دقائق يعود الجهاز كما كان من ضبط المصنع
   ملاحظه :
   عند الانتهاء من الخطوات السابقة نقوم بالانتظار الى وقت تشغيل الجهاز و قد تلاحظ بان الجهاز قد قام بعمل restart لوحده فلا تقلق اذا لاحظت هذا الشيء
   و بعد الانتهاء من الخطوات السابقة هكذا نكون قد قمنا بعمل سوفت وير لجهاز السامسونج الذي يعمل بنظام الاندرويد عن طريق الخطوة الاولى

   الطريقة الثانيه لعمل سوفت وير لاي جهاز سامسونج يعمل اندرويد :

    

   و هذه طريقة لاخرى لعمل سوفت وير لاي جهاز سامسوج يعمل بنظام اندرويد و هذه الطريقة تسمى ب { recovery mode } و بهذه الطريقة نقوم بعمل سوف وير لجهاز سامسونج ولكن هذه الطريقة لا تقوم بمسح جميع ذاكرة الهاتف حيث لا تقوم بمسح جميع الصور و لكن تقوم بمسح ايميل ال gmail  و الرسائل
   و لعمل سوفت وير عبر هذه الطريقة نقوم بالاتباع للخطوات التاليه :
3. نقوم باغلاق الهاتف كليا
4. نقوم بالضغط على زر power و زر الصوت للاعلى و على زر home  معا .ملاحظة : لنقوم بالتنقل عبر الخيارات التي سوف تظهر لك بعد الخطوة 2 عبر زر الصوت للاعلى و الاسفل حيث زر الصوت الاعلى نقوم بالتنقل به للاعلى و زر الصوت للاسفل نقوم بالتنقل للاسفل
5. نقوم باختيار امر web data /factor reset و نقوم بالضغظ على زر power 4- نختار امر Delete all user data و نضغط على زر power .

وبعد ذلك نقوم حذف الكاش عبر الخطوة التاليه :

نذهب الى امر web kash و هو الخيار القبل الاخير من الاسفل الموجود بالقائمة و نقوم باختياره عبر الضغط على زر power   و بعد الانتهاء نقوم بعمل restart للجهاز و هكذا نكون قد قمنا بعمل سوفت وير عبر الطريقة الثانيه