مهندسی برق
تاريخ :
۱۳۹۰/۱۱/۱
تعریف و تنوع رشته های برق
یكی از بهترین تعریف هایی كه از مهندسی برق شده است، این است كه محور اصلی فعالیت های مهندسی برق، تبدیل یك سیگنال به سیگنال دیگر است. كه البته این سیگنال ممكن است شكل موج ولتاژ یا شك موج جریان و یا تركیب دیجیتالی یك بخش از اطلاعات باشد.
مهندسی برق دارای 4 گرایش است كه در زیر بطور اجمالی به بررسی آنها می پردازیم و در قسمت معرفی گرایش ها به تفصیل در مورد هر كدام صحبت خواهم كرد.
رشته مهندسی برق در مقطع كارشناسی دارای 4 گرایش الكترونیك، مخابرات، كنترل و قدرت (1) است. البته گرایش های فوق در مقطع لیسانس تفاوت چندانی با یكدیگر ندارند و هر گرایش با گرایش دیگر تنها در 30 واحد یا كمتر متفاوت است. و حتی تعدادی از فارغ التحصیلان مهندسی برق در بازار كار جذب گرایشهای دیگر این رشته می شوند. با این وجود ما برای آشنایی هر چه بیشتر شما گرایش های فوق را به اجمال معرفی می كنیم.
1. مهندسی برق- الكترونیك
الكترونیك علمی است كه به بررسی حركت الكترون در دوره گاز، خلاء و یا نیمه رسانا و اثرات و كاربردهای آن می پردازد. با توجه به این تعریف، مهندس الكترونیك در زمینه ساخت قطعات الكترونیك و كاربرد آن در مدارها، فعالیت می كند. به عبارت دیگر، زمینه فعالیت مهندسی الكترونیك را می توان به دو شاخه اصلی زیر تقسیم می شود:
- ساخت قطعه و كاربرد مداری قطعه
- طراحی مدار
دكتر كمره ای استاد مهندسی برق دانشگاه تهران در معرفی این گرایش می گوید:
گرایش الكترونیك به دو زیر بخش عمده تقسیم می شود. بخش اول میكروالكترونیك است كه شامل علم مواد، فیزیك الكترونیك، طراحی و ساخت قطعات از ساده ترین آنها تا پیچیده ترین آنها است و بخش دوم نیز مدار و سیستم نامیده می شود و هدف آن طراحی و ساخت سیستم ها و تجهیزات الكترونیكی با استفاده از قطعات ساخته شده توسط متخصصان میكروالكترونیك است.
دكتر جبه دار نیز در معرفی این گرایش می گوید:
"گرایش الكترونیك یكی از گرایش های جالب مهندسی برق است كه محور اصلی آن آشنایی با قطعات نیمه هادی، توصیف فیزیكی این قطعات، عملكرد آنها و در نهایت استفاده از این قطعات، برای طراحی و ساخت مدارها و دستگاه های است كه كاربردهای فنی و روزمره زیادی دارند."
2. مهندسی برق- مخابرات
مخابرات، گرایشی از مهندسی برق است كه در حوزه ارسال و دریافت اطلاعات فعالیت می كند. مهندسی مخابرات با ارائه نظریه ها و مبانی لازم جهت ایجاد ارتباط بین دو یا چند كاربر، انجام عملی فرایندها را به طور بهینه ممكن می سازد. پس هدف از مهندسی مخابرات، پرورش متخصصان در چهار زمینه اصلی این گرایش است شامل فرستنده، مرحله میانی، گیرنده و گسترش شبكه كه گسترده هر كدام عبارتند از:
فرستنده: شامل آنتن، نحوه ارسال و ...
مرحله میانی: شامل خط انتقال و محاسبات مربوط و ...
گیرنده: شامل آنتن، نحوه دریافت، تشخیص و ...
گسترش شبكه: مشتمل بر تعمیم خط ارتباطی ساده، ادوات سویچینگ ، ارتباط بین مجموعه كاربرها و ...
هدف از مخابرات ارسال و انتقال اطلاعات از نقطه ای به نقطه دیگر است كه این اطلاعات می تواند صوت، تصویر یا داده های كامپیوتری باشد.
دكتر جبه دار در مورد شاخه های مختلف این گرایش می گوید:
"مخابرات از دو گرایش میدان و سیستم تشكیل می شود. كه در گرایش میدان، دانشجویان با مفاهیم میدان های مغناطیسی، امواج، ماكروویو، آنتن و ... آشنا می شوند تا بتوانند مناسبترین وسیله را برای انتقال موجی از نقطه ای به نقطه دیگر پیدا كنند.
همچنین یكی از فعالیت های عمده مهندسی مخابرات گرایش سیستم، طراحی فلیترهای مختلفی است كه می توانند امواج مزاحم شامل صوت یا پارازیت را از امواج اصلی تشخیص و آنها را حذف كرده و تنها امواج اصلی را از آنتن دریافت كنند.
گفتنی است كه امروزه با توسعه مخابرات بی سیم، ارتباط نزدیكتری بین دو گرایش میدان و سیستم ایجاد شده است. برای نمونه در گوشی تلفن همراه ما هم تجهیزات مربوط به مدارهای مخابراتی و هم تجهیزات مربوط به فرستنده و هم آنتن گیرنده را داریم. از همین رو یك مهندس مخابرات امروزه باید از هر دو گرایش بخوبی اطلاع داشته باشد تا بتواند یك دستگاه بی سیم را طراحی كند.
3. مهندسی برق- قدرت
مهندسی قدرت را می توان "تولید نیروی الكتریكی" به روش های گوناگون و انتقال و توزیع این نیروها با بازده و قابلیت اطمینان بالا، تعریف كرد. پس هدف از مهندسی قدرت، پرورش افرادی كارا در بخشهای تولید، انتقال و توزیع است كه گستره این بخش عبارت است از:
تولید: طراحی شبكه های تولید با كمترین هزینه و بیشترین بازده.
انتقال: طراحی شبكه های انتقال، خطوط انتقال، پخش بار بر روی شبكه، قابلیت اطمینان و پایداری شبكه قدرت، طراحی رله ها و حفاظت شبكه، پخش بار اقتصادی (dispaich economic).
توزیع: طراحی شبكه های توزیع حفاظت و مدیریت آن.
4. مهندسی برق- كنترل
كنترل، در پیشرفت علم نقش ارزنده ای را ایفا می كند و علاوه بر نقش كلیدی در فضا پیماها و هدایت موشكها و هواپیما، به صورت بخش اصلی و مهمی از فرایندهای صنعتی و تولیدی نیز درآمده است. به كمك این علم می توان به عملكرد بهینه سیستم های پویا، بهبود كیفیت و ارزانتر شدن فرآورده ها، گسترش میزان تولید، ماشینی كردن بسیاری از عملیات تكراری و خسته كننده دستی و نظایر آن دست یافت. هدف سیستم كنترل عبارت است از كنترل خروجی ها به روش معین به كمك ورودی ها از طریق اجزای سیستم كنترل كه می تواند شامل اجزای الكتریكی، مكانیك و شیمیایی به تناسب نوع سیستم كنترل باشد.
ویژگی مهندسی برق و کنترل
انرژی اگر بنیادی ترین ركن اقتصاد نباشد، یكی از اركان اصلی آن به شمار می آید و در این میان برق به عنوان عالی ترین نوع انرژی جایگاه ویژه ای دارد. تا جایی كه در دنیای امروز میزان تولید و مصرف این انرژی در شاخه تولید، شاخص رشد اقتصادی جوامع و در شاخه خانگی و عمومی یكی از معیارهای سنجش رفاه محسوب می شود.
دانش آموختگان این رشته می توانند در زمینه های طراحی، ساخت، بهره برداری، نظارت، نگهداری، مدیریت و هدایت عملیات سیستم ها عمل نمایند.
اگر بخواهیم یك تعریف كلی از كنترل ارائه دهیم، می توانیم بگوییم كه هدف این علم، كنترل خروجی های یك سیستم بر مبنای ورودی های آن و با توجه به شرایط ویژه و نكات مورد نظر طراحی آن سیستم می باشد.
دكتر كمره ای در ادامه معرفی علم كنترل می گوید:
"علم كنترل فقط در مهندسی برق مورد استفاده قرار نمی گیرد. بلكه در شاخه های دیگری از علوم مهندسی و حتی علوم انسانی كاربرد دارد. به عنوان نمونه كنترل فرآیند تصفیه نفت در یك پالایشگاه، كنترل عملكرد یك نیروگاه برق، سیستم كنترل ناوبری یك كشتی و یا كنترل تحولات و تغییرات جمعیتی نمونه های متنوعی از كاربرد علم كنترل می باشد.گفتنی است كه گرایش كنترل دارای زیر بخش های متنوعی مانند كنترل خطی، غیرخطی، مقاوم، تطبیقی، دیجیتالی، فازی و غیره است."
دكتر جبه دار نیز با اشاره به اینكه گرایش كنترل منحصر به مهندسی برق نمی شود، می گوید:
در رشته های مهندسی مكانیك، مهندسی شیمی، مهندسی هوافضا، مهندسی سازه و مهندسی های دیگر نیز ما شاهد علم كنترل هستیم اما نوع سیستم كنترلی در هر رشته مهندسی متفاوت است. برای مثال در مهندسی مكانیك نوع كنترل، مكانیكی و در مهندسی شیمی براساس فرآیندهای شیمیایی است. اما در كل هدف مهندسی كنترل، طراحی سیستمی است كه بتواند عملكرد یك دستگاه را در حد مطلوب حفظ كند.
دكتر جبه دار در ادامه درباره فعالیت های دیگر مهندسی كنترل می گوید:
"خودكار كردن یا اتوماتیك كردن خط تولید، یكی دیگر از فعالیت های مهندسی كنترل است. یعنی مهندس كنترل می تواند به گونه ای خط تولید را هماهنگ و كنترل كند كه محصول تولید شده طبق برنامه تعیین شده و با بهترین كیفیت به دست آید."