كيفية تصميم الأجهزة الطبية التي يمكن التحكم فيها عن بعد

الاهتزازات تلعب دورًا مهمًا في الفيزياء الرياضية. وهي تنطوي على تبديل الطاقة بين الحركة والطاقة الكامنة في أنظمة ميكانيكية. وتستخدم الاهتزازات في العديد من التطبيقات مثل تصميم الأجهزة الطبية والتحكم في أنظمة الملاحة والتحكم في الآلات الصناعية والروبوتات، وفي دراسة الاهتزازات الميكانيكية في مواد البناء ودراسة الزلازل. وتشمل الاهتزازات في الفيزياء الرياضية أيضًا موضوعات أخرى مثل الأمواج الضوئية والنغمات الصوتية وحركات الجسيمات البسيطة.

تختلف الإلكترونيات المطبوعة عن الإلكترونيات التقليدية من حيث العملية والتصنيع والاستخدام. ومن أهم الاختلافات:

1- التصنيع: تتميز الإلكترونيات المطبوعة بأنها تنتج باستخدام طرق تصنيع مبتكرة وغير تقليدية، مثل طباعة الحبر الإلكتروني على الأسطح المستوية، وهذا يسمح بتصنيعها بكميات كبيرة وبتكلفة منخفضة.

2- الحجم والوزن: تتميز الإلكترونيات المطبوعة بأنها صغيرة الحجم وخفيفة الوزن، مما يجعلها مثالية للاستخدام في الأجهزة القابلة للارتداء والأجهزة النقالة.

3- المرونة: تتميز الإلكترونيات المطبوعة بأنها يمكن تصنيعها على مواد مرنة، مما يتيح إمكانية انحناءها وثنيها وتركيبها على سطوح منحنية ومختلفة الأشكال.

4- الاستهلاك الطاقة: تتميز الإلكترونيات المطبوعة بأنها تستهلك طاقة أقل من الإلكترونيات التقليدية، مما يمكن أن يوفر الطاقة وتطيل عمر البطارية.

5- التطبيقات: تستخدم الإلكترونيات المطبوعة في تطبيقات متنوعة، مثل الأجهزة الطبية والتحكم في الدراجات الهوائية وعربات التسوق الذاتية القيادة.

تدعم H264 معظم منصات الفيديو المشهورة مثل الإنترنت والأجهزة المحمولة والحواسيب والتلفزيونات الذكية وأجهزة إنذار السيارات والأجهزة الطبية والتحكم عن بعد وغيرها. تشمل بعض الأمثلة على الأجهزة:

– مواقع الفيديو على الإنترنت مثل يوتيوب وفيميو وديلي موشن وغيرها.
– منصات التدفق الحية مثل تويتش وميكروسوفت ميكسر وفيسبوك لايف.
– أجهزة الحاسوب واللابتوب والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية.
– التلفزيونات الذكية وأجهزة الاستقبال وأجهزة البث وأجهزة الإسقاط.
– الأجهزة الطبية ومعدات الأشعة السينية والمسح الضوئي والتصوير والتحكم عن بعد.
– الأجهزة الأمنية وتنبيهات الحرائق وأجهزة التحكم في المناخ والإضاءة والمواقف.

تلعب الهندسة الصناعية الكهربائية دورًا حاسمًا في صناعة الإلكترونيات، حيث تعمل على تصميم وتطوير وتحسين الأنظمة الكهربائية والإلكترونية التي تستخدم في العديد من التطبيقات. وتشمل هذه الأنظمة الدوائر الإلكترونية والمحركات الكهربائية والمصابيح الكهربائية والأجهزة الطبية والتحكم في الأتمتة الصناعية والأنظمة الهجينة والشبكات الكهربائية والطاقة الشمسية والطاقة الحرارية والتبريد والتكييف والكثير من التطبيقات الأخرى. وتهدف الهندسة الصناعية الكهربائية إلى تحسين كفاءة الأنظمة الكهربائية وتحسين أدائها وتخفيض تكاليف التشغيل والصيانة وتحسين السلامة والأمان. ويتطلب العمل في هذا المجال معرفة عميقة بالكهرباء والإلكترونيات والأتمتة والتحكم والبرمجة والمواد والتصميم والإنتاج والتحليل والتحكم في الجودة والتكلفة والوقت.

التيار المتردد يستخدم في الكثير من الأجهزة الكهربائية مثل التلفزيونات والأجهزة المنزلية والأجهزة الطبية والتحكم في المحركات والآلات الصناعية. تمتاز الكهرباء المترددة بأنها يمكن توليدها بكفاءة عالية ونقلها عبر بعد لمسافات بعيدة بدون فقد في الطاقة. كما أن الكهرباء المترددة تستخدم في مجالات الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية. لذلك يعتبر التيار المتردد ضروريًا لتشغيل الكثير من الأنظمة والأجهزة الكهربائية.

الترانزستور هو عبارة عن جهاز إلكتروني ثلاثي الأقطاب يستخدم للتحكم في تدفق التيار الكهربائي. يتكون الترانزستور من ثلاث طبقات من المواد الشبه موصلة، تسمى القاعدة والمصعد والكولكتور.

يتم استخدام الترانزستورات في العديد من التطبيقات، بما في ذلك الإلكترونيات الرقمية والتماثلية. في الإلكترونيات الرقمية، يتم استخدام الترانزستورات لإنشاء الدوائر المنطقية والتيار الكهربائي يتم التحكم فيها لإنتاج الإشارات المنطقية المطلوبة. بينما في الإلكترونيات التماثلية، يتم استخدام الترانزستورات لتضخيم الإشارات الكهربائية.

تعتبر الترانزستورات أحد العناصر الأساسية في الإلكترونيات ويتم استخدامها بشكل واسع في العديد من الأجهزة الإلكترونية مثل الحواسيب والهواتف الذكية والتلفزيونات والأجهزة الطبية والتحكم في الصناعات والعديد من التطبيقات الأخرى.

تطبيقات نظام التحكم الآلي هي عديدة ومتنوعة، وتشمل:

1- صناعة السيارات: إدارة سير الإنتاج وصيانة المعدات وتفقد الجودة.

2- صناعة المواد الغذائية: تحكم في درجة الحرارة والضغط والرطوبة والمزيج في عملية التصنيع.

3- صناعة الإلكترونيات: تحكم في درجة الحرارة والرطوبة في عملية التصنيع.

4- صناعة الطاقة: التحكم في توليد وتوزيع الطاقة الكهربائية.

5- الصناعات البتروكيماوية: تحكم في عمليات إنتاج المواد البتروكيماوية وتوجيهها.

6- صناعة الأتمتة الصناعية: تحكم في عمليات التصنيع والأتمتة الصناعية.

7- صنع الروبوت: تحكم في تصميم وصنع الروبوتات باستخدام الذكاء الاصطناعي.

8- الطبي: تحكم في إطلاق الأدوية وفحص الأجهزة الطبية والتحكم في المعدات الطبية.

9- الحرف اليدوية: تحكم في الإنتاج اليدوي للمنتجات الحرفية والأدوات المنزلية.

10- الجيوفيزياء: تحكم في عمليات الحفر والتنقيب على الأرض.

الدوائر الخطية هي التي تتبع قانون أوم وتتكون من عناصر منطقية (مثل المقاومات والمكثفات والملفات) وتتصف بأن إشارة المدخل تنتج إشارة الخرج بنفس التردد ولكن بمستوى طاقة مختلف. أما الدوائر غير الخطية فتتبع قوانين غير خطية ولا يمكن وصفها بالكامل باستخدام معادلات الجبر الخطي، ويشمل ذلك العناصر الإلكترونية مثل الترانزيستورات والتضخيم والتحويلات والمحولات والمكبرات الصوتية. يتم استخدام الدوائر الخطية في العديد من التطبيقات الإلكترونية مثل المكبرات الصوتية والتلفزيون والراديو، أما الدوائر غير الخطية فيستخدم في الكثير من التطبيقات مثل الأجهزة الطبية والتحكم في الحركة والتحكم الآلي.

الدوائر المتكاملة هي عبارة عن مجموعة من الأجزاء الإلكترونية المصغرة التي تعمل معًا لتحقيق وظيفة محددة. وتتميز الدوائر المتكاملة بعدة مزايا أهمها:

1. الحجم الصغير: حيث يمكن وضع عدد كبير من الأجزاء الإلكترونية على مساحة صغيرة جدًا.

2. الكفاءة العالية: حيث تعمل الدوائر المتكاملة بكفاءة عالية وتتطلب استهلاك طاقة أقل.

3. التكلفة المنخفضة: حيث يتم إنتاج الدوائر المتكاملة بكميات كبيرة مما يخفض تكلفة الإنتاج.

لذلك يستخدم الدوائر المتكاملة بشكل واسع في العديد من التطبيقات الإلكترونية مثل الحواسيب، الهواتف الذكية، الأجهزة الطبية، والتحكم في الصناعة وغيرها.

تعتبر الشبكات اللاسلكية جزءًا هامًا من تكنولوجيا الإعلام والاتصال، حيث تساعد على توفير الاتصالات السريعة والفعالة والمرنة بين الأجهزة المختلفة بدون الحاجة إلى كابلات. وبالتالي، فإن الشبكات اللاسلكية تساعد على تحسين التواصل بين الأفراد والمؤسسات، وتدعم التعلم عن بعد والعمل الجماعي، وتمكن الأفراد من الوصول إلى المعلومات والخدمات بسرعة وكفاءة. وتساعد الشبكات اللاسلكية أيضًا في تحسين الحياة اليومية، مثل استخدامها في الأجهزة المنزلية والسيارات والأجهزة الطبية والحكومية والعسكرية وغيرها. كما أن الشبكات اللاسلكية تساعد على تحسين الأمن والسلامة في المجتمعات والأعمال، من خلال استخدامها في نظام الإنذار ونظام الإنقاذ والمراقبة والإدارة. وبالتالي، فإن الشبكات اللاسلكية تعد أداة مهمة في تحسين جودة الحياة وتطوير الاقتصادات المختلفة.