الكهربائية المستخدمة

تتضمن الدوائر الكهربائية المستخدمة في التحكم بأنظمة الإضاءة الذكية عادةً مجموعة من الحساسات والمفاتيح والبرامج والمحولات والتحويلات الكهربائية. ويتم استخدام هذه المكونات بشكل مختلف وفقًا للتطبيق المحدد وهدف التحكم في الإضاءة. ومن بين الأمثلة على الدوائر الكهربائية المستخدمة في التحكم بأنظمة الإضاءة الذكية:

– دائرة الحساسات الضوئية والحركة، والتي تستخدم لتحديد متى يجب تشغيل الإضاءة وإيقافها عندما لا يكون هناك حركة أو وجود شخص في المنطقة.
– دائرة التحكم في الأبعاد اللونية للإضاءة، والتي تسمح بتحديد درجات اللون ودرجة السطوع للإضاءة وتحكم فيها لخلق أجواء مختلفة في المنزل أو المكتب أو المصنع.
– دائرة التوصيل اللاسلكي والتحكم عن بعد، والتي تتيح للمستخدم التحكم في الإضاءة عن بُعد عبر تطبيقات الهاتف الذكي أو الأجهزة الأخرى المتصلة بالإنترنت.
– دائرة تحويل التيار الكهربائي، والتي تستخدم لتحويل التيار المستمر أو المتردد إلى مستوى تيار يمكن تحكمه به بسهولة والتحكم في إخراج الجهد الكهربائي بشكل دقيق.

تصميم الدوائر الكهربائية المستخدمة في أنظمة التحكم الآلي يتم بواسطة مهندسي الأتمتة والتحكم. يتضمن عملية التصميم عدة خطوات مهمة، ومنها:

1. تحليل المتطلبات: يتم في هذه الخطوة تحديد المتطلبات والمواصفات للنظام الآلي، مثل الوظائف التي يجب أن يقوم بها النظام والمدخلات والمخرجات المطلوبة.

2. تصميم المخطط البلوكي: يتم في هذه الخطوة تحديد وتوزيع المكونات الرئيسية للنظام، مثل المتحكم البرمجي (PLC) أو المتحكم المنطقي المبرمج (PLC) والمحركات والمستشعرات.

3. تصميم الدوائر الكهربائية: يتم في هذه الخطوة تصميم الدوائر الكهربائية التي تربط المكونات الرئيسية في النظام مع بعضها البعض. يتم تحديد أنواع الأسلاك والمكونات الكهربائية المستخدمة، مثل المقاومات والمكثفات والصمامات والمفاتيح.

4. رسم الدوائر الكهربائية: يتم في هذه الخطوة رسم الدوائر الكهربائية على ورقة تصميم أو باستخدام برامج التصميم الكهربائي المساعدة. يتم تحديد مواضع المكونات والاتصالات بينها وتوصيلات الطاقة والأرض.

5. اختبار وتشغيل الدوائر: بعد تصميم الدوائر الكهربائية، يتم اختبارها للتأكد من عملها بشكل صحيح وفقًا للمتطلبات المحددة. يتم التحقق من توصيلات الأسلاك وعمل المكونات الكهربائية والتأكد من عدم وجود أخطاء في الدوائر.

6. توثيق الدوائر: يتم في هذه الخطوة إعداد وثائق توثيقية للدوائر الكهربائية، مثل رسومات الدوائر وقوائم المكونات والمخططات الكهربائية. تساعد هذه الوثائق في صيانة النظام وتحديثه في المستقبل.

بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يتم تصميم الدوائر الكهربائية وفقًا للمعايير الكهربائية المعمول بها في الصناعة، مثل معايير NEC وIEC. يجب أيضًا الأخذ في الاعتبار عوامل السلامة والحماية اللازمة للعاملين والمعدات.

تختلف الأنظمة الكهربائية المستخدمة في السكك الحديدية حول العالم حسب المناطق الجغرافية والتاريخية والاقتصادية والتقنية. ومع ذلك ، يمكن تقسيمها إلى نوعين رئيسيين:

1. الأنظمة الكهربائية المستمرة (DC): تستخدم الأنظمة المستمرة على نطاق واسع في الولايات المتحدة وبعض الدول الأوروبية. وتتميز هذه الأنظمة بأنها تستخدم جهد كهربائي ثابت تتراوح قيمته بين 600-3000 فولت. وتستخدم هذه الأنظمة عادة في السكك الحديدية الخفيفة والمتوسطة.

2. الأنظمة الكهربائية المتناوبة (AC): تستخدم الأنظمة المتناوبة على نطاق واسع في أوروبا وآسيا وأفريقيا وأستراليا. وتتميز هذه الأنظمة بأنها تستخدم جهد كهربائي متغير يتراوح قيمته بين 15-25 كيلو فولت. وتستخدم هذه الأنظمة عادة في السكك الحديدية الثقيلة.

ومن بين الأنظمة الكهربائية المتناوبة هناك:

– الأنظمة الكهربائية المتناوبة 50 هرتز: تستخدم في أوروبا وآسيا وأفريقيا وأستراليا.

– الأنظمة الكهربائية المتناوبة 60 هرتز: تستخدم في الولايات المتحدة وكندا واليابان والفلبين.

– الأنظمة الكهربائية المتناوبة المزدوجة: تستخدم في بعض الدول التي تربط بينها سكك حديدية مختلفة الأنظمة الكهربائية.

بشكل عام ، يمكن القول إن الأنظمة الكهربائية المستمرة تعتبر أكثر تكلفة وصيانة من الأنظمة الكهربائية المتناوبة ، ولكنها توفر أداءً أفضل في القوة والتحكم في السرعة. وعلى الجانب الآخر ، تكون الأنظمة الكهربائية المتناوبة أكثر كفاءة وأقل تكلفة في الصيانة.

تستخدم النظم الحاسوبية في تحليل الدوائر الكهربائية لمساعدة المهندسين والفنيين على فهم سلوك الدوائر وتحديد القيم المثالية للمكونات الكهربائية المستخدمة فيها. تشمل طرق استخدام النظم الحاسوبية لتحليل الدوائر الكهربائية ما يلي:

1- استخدام برامج التحليل الكهربائية: تتيح هذه البرامج إدخال قيم المكونات الكهربائية في الدائرة وتحليل سلوكها بما في ذلك التيار والجهد والقدرة والمقاومة والسعة والحث.

2- استخدام برامج المحاكاة: تسمح هذه البرامج للمستخدم بإدخال تقديرات لقيم المكونات الكهربائية وتحاكي تفاعلات الدوائر. يمكن للمستخدم تغيير قيم المكونات إلى أن تحقق النتائج المرجوة.

3- استخدام برامج الرسوم البيانية: تسمح هذه البرامج للمستخدم بعمل مخططات ورسوم بيانية للدوائر الكهربائية وتوضيح سلوكها.

4- استخدام البرمجيات الخاصة: من الممكن أن تكون الدوائر الكهربائية المستخدمة في مجالات معينة، مثل الطاقة الشمسية أو السيارات الكهربائية، تحتاج إلى البرمجيات الخاصة التي يتم تطويرها لتلبية الاحتياجات الفريدة لهذه المجالات.

تختلف الدوائر الكهربائية المستخدمة في أنظمة الروبوتات والأتمتة باختلاف تصاميم الروبوتات وأنواعها. ومن بين هذه الدوائر الكهربائية المستخدمة:

1. محركات DC: تستخدم لتحريك أجزاء الروبوت (مثل الذراعين والرؤوس والعجلات) وتتكون من العديد من الأسلاك والمكونات الأخرى.

2. محركات خطوة: تستخدم لتحريك محاور الروبوت بشكل دقيق ويتم التحكم فيها بواسطة متحكمات الحركة ودوائر التحكم.

3. متحكمات الحركة: تسمح بالتحكم في حركة الروبوت بواسطة إرسال إشارات تحكمية إلى المحركات المختلفة.

4. وحدات تحكم الأتمتة: تستخدم لتحكم وإدارة المهام المتكررة والمعقدة التي يقوم بها الروبوت.

5. محولات الطاقة: تستخدم لتحويل الجهد الكهربائي من مصدر الطاقة إلى الجهد الذي يحتاجه الروبوت.

6. الحساسات: تستخدم لتحديد المواقع والحركات وقياس الضغط والحرارة.

7. البطاريات: تستخدم لتزويد الروبوت بالطاقة اللازمة للحركة والعمل.

تختلف الدوائر الكهربائية المستخدمة في أنظمة السيارات والطائرات وفقًا للتقنيات والمكونات المستخدمة في كل نوع. ومع ذلك، تشمل بعض الدوائر الشائعة في السيارات والطائرات ما يلي:

1. نظام الإضاءة: يتضمن هذا النظام الدوائر الكهربائية المستخدمة في المصابيح الأمامية والخلفية والأضواء الداخلية للسيارة أو الطائرة.

2. نظام الشحن: يستخدم هذا النظام دوائر كهربائية لشحن بطارية السيارة أو الطائرة أثناء التشغيل.

3. نظام الإشعال: يتضمن هذا النظام الدوائر الكهربائية المستخدمة في الشموع الإشعال والبواجي ونظام الإشعال.

4. نظام تكييف الهواء: يتضمن هذا النظام الدوائر الكهربائية المستخدمة في مروحة التبريد والمحركات الكهربائية المستخدمة في التحكم في درجة الحرارة.

5. نظام الصوت: يتضمن هذا النظام الدوائر الكهربائية المستخدمة في نظام الصوت والراديو والسماعات.

6. نظام التحكم بالمحرك: يتضمن هذا النظام الدوائر الكهربائية المستخدمة في تحكم المحرك وتحويل الطاقة الكهربائية إلى حركة دورانية.

7. نظام الإنذار: يستخدم هذا النظام دوائر كهربائية لتنبيه المستخدمين عندما يتم اكتشاف خلل في السيارة أو الطائرة.

تختلف الدوائر الكهربائية المستخدمة في الأنظمة الكهربائية بالطاقة الشمسية وفقاً لنوع النظام وحجمه. ومن أهم الدوائر الكهربائية المستخدمة في هذه الأنظمة:

1- دائرة التحويل (Inverter): وهي الدائرة المسؤولة عن تحويل التيار الكهربائي الذي يتم توليده بواسطة الخلايا الشمسية من التيار المستمر (DC) إلى التيار المتناوب (AC) الذي يستخدمه المنازل والأجهزة الكهربائية.

2- دائرة المراقبة والتحكم (Control Circuit): وهي الدائرة التي تستخدم لرصد ومراقبة أداء النظام الكهربائي الشمسي وتعديله، وتحكم في التشغيل والإيقاف ونظام الشحن وفصل البطاريات والحماية من الأضرار.

3- دائرة البطاريات (Battery Circuit): وهي الدائرة التي تستخدم لتخزين الطاقة الكهربائية التي تتم توليدها بواسطة الخلايا الشمسية، وتوفيرها للأجهزة الكهربائية والمنازل خلال فترات عدم توليد الطاقة، مثل الليالي أو الفترات الغير مشمسة.

4- دائرة التوزيع (Distribution Circuit): وهي الدائرة التي تستخدم لتوصيل الطاقة الكهربائية من النظام الشمسي إلى الأجهزة والأنظمة المختلفة في المنزل أو المحطة الكهربائية. ويتم ذلك من خلال استخدام الكابلات والمفاتيح والأجهزة الكهربائية المناسبة.

تختلف الدوائر الكهربائية المستخدمة في نظم الاستشعار الكهربائي حسب نوع الاستشعار والتطبيق. ومن بين الدوائر الكهربائية المستخدمة في نظم الاستشعار الكهربائي:

1- دوائر الاستشعار المغناطيسي: تستخدم هذه الدوائر لقياس التغييرات في المجال المغناطيسي وتشمل الأقطاب المتحركة والأقطاب الدائمة والملفات اللولبية.

2- دوائر الاستشعار الضوئي: تستخدم هذه الدوائر لرصد التغيرات في الإشارات الضوئية وتتكون من مستقبل الضوء ومصدر الضوء والثنائيات الضوئية.

3- دوائر الاستشعار الحراري: تستخدم هذه الدوائر لقياس درجة الحرارة وتشمل مقاومات الحرارة والمستشعرات الحرارية والثيرموكوبل.

4- دوائر الاستشعار الأيونية: تستخدم هذه الدوائر لرصد وجود الجزيئات الغازية وتحوي على مستشعرات المتخصصة في الأيونات مثل مستشعرات الأكسجين والأزوت وغيرها.

5- دوائر الاستشعار الصوتي: تستخدم هذه الدوائر لرصد التغييرات في الإشارات الصوتية وتتضمن الميكروفونات والمتكاملات الصوتية.

6- دوائر الاستشعار الكهربائي: تستخدم هذه الدوائر لرصد التغيرات في الإشارات الكهربائية وتتضمن المقاومات الكهربائية والثنائيات الكهربائية وغيرها.

التحويلات الكهربائية المستخدمة في دوائر الطاقة تشمل:

1- التحويلات الكهربائية المستخدمة في تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر، والعكس أيضًا. يتم ذلك باستخدام محولات الطاقة (Power Transformers) والوحدات الإمداد بالطاقة (Power Supplies).

2- التحويلات الكهربائية المستخدمة في تحويل الجهد. يتم ذلك باستخدام محولات الجهد (Voltage Transformers) ومحولات العزل (Isolation Transformers).

3- التحويلات الكهربائية المستخدمة في تحويل التيار. يتم ذلك باستخدام محولات التيار (Current Transformers) ومحولات الحمل (Load Transformers).

4- التحويلات الكهربائية المستخدمة في تحويل الطاقة من شكل إلى آخر، مثل تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية أو ميكانيكية. يتم ذلك باستخدام محركات كهربائية (Electric Motors) ومولدات كهربائية (Electric Generators) ومكبرات الصوت (Amplifiers) وحتى أجهزة الإضاءة (Lighting Devices).

هذه هي بعض التحويلات الكهربائية الأساسية المستخدمة في دوائر الطاقة. وتوجد أيضًا تحويلات أخرى متعددة الاستخدامات والتطبيقات في العديد من المجالات الكهربائية المختلفة.

تستخدم البلاستيك في صناعة الأجهزة الإلكترونية بعدة طرق، ومن بينها:

1. صناعة الهياكل: يتم استخدام البلاستيك في صناعة الهياكل الخارجية للأجهزة الإلكترونية مثل التلفزيونات والحواسيب المحمولة والهواتف الذكية.

2. الأجزاء الداخلية: يتم استخدام البلاستيك في صناعة الأجزاء الداخلية للأجهزة الإلكترونية مثل الحافظات والعوازل والأنبوبات والكوابل الضوئية.

3. العدسات: يتم استخدام البلاستيك في صناعة العدسات الخاصة بالكاميرات والهواتف الذكية وأجهزة القياس الأخرى.

4. الأغطية والأغطية الواقية: يتم استخدام البلاستيك في صناعة الأغطية والأغطية الواقية للأجهزة الإلكترونية لحمايتها من الصدمات والخدوش والضرر الخارجي.

5. الأسلاك والكابلات: يتم استخدام البلاستيك في صناعة الأسلاك والكابلات المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية، حيث تحميها من الصدمات والتعرض للماء والغبار.

6. الأعلاف الكهربائية: يتم استخدام البلاستيك في صناعة الأعلاف الكهربائية المستخدمة لتوصيل الطاقة الكهربائية في الأجهزة الإلكترونية.

وفي كثير من الأحيان يتم استخدام المواد البلاستيكية المقاومة للحرارة والكيماويات والتآكل لضمان حماية جيدة للأجهزة الإلكترونية.