ساعت تحویل پروژه

13:13|

مهندسی برق

هدف:
"یکی از بهترین تعریف هایی که از مهندسی برق شده است، این است که محور اصلی فعالیت های مهندسی برق، تبدیل یک سیگنال به سیگنال دیگر است. که البته این سیگنال ممکن است شکل موج ولتاژ یا شکل موج جریان و یا ترکیب دیجیتالی یک بخش از اطلاعات باشد.

مهندسی برق دارای 4 گرایش است که در زیر بطور اجمالی به بررسی آنها می پردازیم و در قسمت معرفی گرایشها به تفصیل در مورد هر کدام صحبت خواهم کرد.

1) مهندسی برق- الکترونیک: الکترونیک علمی است که به بررسی حرکت الکترون در دوره گاز، خلاء و یا نیمه رسانا و اثرات و کاربردهای آن می پردازد. با توجه به این تعریف، مهندس الکترونیک در زمینه ساخت قطعات الکترونیک و کاربرد آن در مدارها، فعالیت می کند. به عبارت دیگر، زمینه فعالیت مهندسی الکترونیک را می توان به دو شاخه اصلی "ساخت قطعه و کاربرد مداری قطعه" و "طراحی مدار" تقسیم کرد.

2) مهندسی برق- مخابرات: مخابرات، گرایشی از مهندسی برق است که در حوزه ارسال و دریافت اطلاعات فعالیت می کند. مهندسی مخابرات با ارائه نظریه ها و مبانی لازم جهت ایجاد ارتباط بین دو یا چند کاربر، انجام عملی فرایندها را به طور بهینه ممکن می سازد. پس هدف از مهندسی مخابرات، پرورش متخصصان در چهار زمینه اصلی این گرایش است شامل فرستنده، مرحله میانی، گیرنده و گسترش شبکه که گسترده هر کدام 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 شبکه: مشتمل بر تعمیم خط ارتباطی ساده، ادوات سویچینگ ، ارتباط بین مجموعه کاربرها و ...

3) مهندسی برق- قدرت: مهندسی قدرت را می توان "تولید نیروی الکتریکی" به روشهای گوناگون و انتقال و توزیع این نیروها با بازده و قابلیت اطمینان بالا، تعریف کرد. پس هدف از مهندسی قدرت، پرورش افرادی کارا در بخشهای تولید، انتقال و توزیع است که گستره این بخش عبارت است از:

تولید: طراحی شبکه های تولید با کمترین هزینه و بیشترین بازده.

انتقال: طراحی شبکه های انتقال، خطوط انتقال، پخش بار بر روی شبکه، قابلیت اطمینان و پایداری شبکه قدرت، طراحی رله ها و حفاظت شبکه، پخش بار اقتصادی (dispaich economic).

توزیع: طراحی شبکه های توزیع حفاظت و مدیریت آن.

4) مهندسی برق- کنترل: کنترل، در پیشرفت علم نقش ارزنده ای را ایفا می کند و علاوه بر نقش کلیدی در فضاپیماها و هدایت موشکها و هواپیما، به صورت بخش اصلی و مهمی از فرایندهای صنعتی و تولیدی نیز درآمده است. به کمک این علم می توان به عملکرد بهینه سیستمهای پویا، بهبود کیفیت و ارزانتر شدن فرآورده ها، گسترش میزان تولید، ماشینی کردن بسیاری از عملیات تکراری و خسته کننده دستی و نظایر آن دست یافت. هدف سیستم کنترل عبارت است از کنترل خروجیها به روش معین به کمک ورودیها از طریق اجزای سیستم کنترل که می تواند شامل اجزای الکتریکی، مکانیک و شیمیایی به تناسب نوع سیستم کنترل باشد.

ماهیت:

انرژی اگر بنیادی ترین رکن اقتصاد نباشد، یکی از ارکان اصلی آن به شمار می آید و در این میان برق به عنوان عالی ترین نوع انرژی جایگاه ویژه ای دارد. تا جایی که در دنیای امروز میزان تولید و مصرف این انرژی در شاخه تولید، شاخص رشد اقتصادی جوامع و در شاخه خانگی و عمومی یکی 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.

گرایش های مقطع لیسانس:

رشته مهندسی برق در مقطع کارشناسی دارای 4 گرایش الکترونیک، مخابرات، کنترل و قدرت(1) است. البته گرایش های فوق در مقطع لیسانس تفاوت چندانی با یکدیگر ندارند و هر گرایش با گرایش دیگر تنها در 30 واحد یا کمتر متفاوت است. و حتی تعدادی از فارغ التحصیلان مهندسی برق در بازار کار جذب گرایشهای دیگر این رشته می شوند. با این وجود ما برای آشنایی هر چه بیشتر شما گرایشهای فوق را به اجمال معرفی می کنیم.

گرایش الکترونیک
دکتر کمره ای استاد مهندسی برق دانشگاه تهران در معرفی این گرایش می گوید:

"گرایش الکترونیک به دو زیر بخش عمده تقسیم می شود. بخش اول میکروالکترونیک است که شامل علم مواد، فیزیک الکترونیک، 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 الکترونیکی با استفاده از قطعات ساخته شده توسط متخصصان میکروالکترونیک است.

دکتر جبه دار نیز در معرفی این گرایش می گوید:

"گرایش الکترونیک یکی از گرایشهای جالب مهندسی برق است که محور اصلی آن آشنایی با قطعات نیمه هادی، توصیف فیزیکی این قطعات، عملکرد آنها و در نهایت استفاده از این قطعات، برای طراحی و ساخت مدارها و دستگاههای است که کاربردهای فنی و روزمره زیادی دارند."

گرایش مخابرات
هدف از مخابرات ارسال و انتقال اطلاعات از نقطه ای به نقطه دیگر است که این اطلاعات می تواند صوت، تصویر یا داده های کامپیوتری باشد.

دکتر جبه دار در مورد شاخه های مختلف این گرایش می گوید:

"مخابرات از دو گرایش میدان و سیستم تشکیل می شود. که در گرایش میدان، دانشجویان با مفاهیم میدان های مغناطیسی، امواج، ماکروویو، آنتن و ... آشنا می شوند تا بتوانند مناسبترین وسیله را برای انتقال موجی از نقطه ای به نقطه دیگر پیدا کنند.

همچنین یکی از فعالیت های عمده مهندسی مخابرات گرایش سیستم، طراحی فلیترهای مختلفی است که می توانند امواج مزاحم شامل صوت یا پارازیت را از امواج اصلی تشخیص و آنها را حذف کرده و تنها امواج اصلی را از آنتن دریافت کنند.

گفتنی است که امروزه با توسعه مخابرات بی سیم، ارتباط نزدیکتری 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 یک مهندس مخابرات امروزه باید از هر دو گرایش بخوبی اطلاع داشته باشد تا بتواند یک دستگاه بی سیم را طراحی کند."

استفاده قرار نمی گیرد. بلکه در شاخه های دیگری از علوم مهندسی و حتی علوم انسانی کاربرد دارد. به عنوان نمونه کنترل فرآیند تصفیه نفت در یک پالایشگاه، کنترل عملکرد یک نیروگاه برق، سیستم کنترل ناوبری یک کشتی و یا کنترل تحولات و تغییرات جمعیتی نمونه های متنوعی از کاربرد علم کنترل می باشد.

گفتنی است که گرایش کنترل دارای زیر بخش های متنوعی مانند کنترل خطی، غیرخطی، مقاوم، تطبیقی، دیجیتالی، فازی و غیره است."

دکتر جبه دار نیز با اشاره به اینکه گرایش کنترل منحصر به مهندسی برق نمی شود، می گوید:

"در رشته های مهندسی مکانیک، مهندسی شیمی، مهندسی هوافضا، مهندسی سازه و مهندسی های دیگر نیز ما شاهد علم کنترل هستیم اما نوع سیستم کنترلی در هر رشته مهندسی متفاوت است. برای مثال در مهندسی مکانیک نوع کنترل، مکانیکی و در مهندسی شیمی براساس فرآیندهای شیمیایی است. اما در کل هدف مهندسی کنترل، طراحی سیستمی است که بتواند عملکرد یک دستگاه را در حد مطلوب حفظ کند.

دکتر جبه دار در ادامه درباره فعالیت های دیگر مهندسی کنترل می گوید:

"خودکار کردن یا اتوماتیک کردن خط تولید، یکی دیگر از فعالیت های مهندسی کنترل است. یعنی مهندس کنترل می تواند به گونه ای خط تولید را هماهنگ و کنترل کند که محصول تولید شده طبق برنامه تعیین شده و با بهترین کیفیت به دست آید."

گرایش قدرت
دکتر جبه دار در معرفی این گرایش می گوید:

"هدف اصلی مهندسین این گرایش، تولید برق در نیروگاهها، انتقال برق از طریق خطوط انتقال و توزیع آن در شبکه های شهری و در نهایت توزیع آن برای مصارف خانگی و کارخانجات است. بنابراین یک مهندس قدرت باید به روشهای مختلف تولید برق، خطوط انتقال نیرو و سیستم های توزیع آشنا باشد."

دکتر کمره ای نیز در معرفی این گرایش می گوید:

"گرایش قدرت به آموزش و پژوهش در زمینه طراحی و ساخت سیستم های مورد استفاده در تولید، توزیع، مصرف و حفاظت از برق می پردازد.

به عبارت دیگر دانشجویان این رشته در شاخه تولید با انواع نیروگاههای آبی، گازی، سیکل ترکیبی و ... آشنا می شوند. و در بخش انتقال و توزیع، روشهای مختلف انتقال برق اعم از کابلهای هوایی و زیرزمینی را مطالعه می کنند و در شاخه حفاظت نیز انواع وسایل و تجهیزات حفاظتی که در مراحل مختلف تولید، توزیع، انتقال و مصرف انرژی، انسانها و تاسیسات را در برابر حوادث مختلف محافظت می کنند، مورد بررسی قرار می دهند که از آن میان می توان به انواع رله ها، فیوزها، کلیدها و در نهایت سیستم های کنترل اشاره کرد.

یکی دیگر از شاخه های قدرت نیز ماشین های الکتریکی است که شامل ژنراتورها، ترانسفورماتورها و موتورهای الکتریکی می شود که این شاخه از زمینه های مهم صنعتی و پژوهشی گرایش قدرت است."

آینده شغلی، بازار کار، درآمد:

"امروزه با توسعه صنایع کوچک و بزرگ در کشور، فرصت های شغلی زیادی برای مهندسین برق فراهم شده است و اگر می بینیم که با این وجود بعضی از فارغ التحصیلان این رشته بیکار هستند، به دلیل این است که این افراد یا فقط در تهران دنبال کار می گردند و یا در دوران تحصیل به جای یادگیری عمیق دروس و در نتیجه کسب توانایی های لازم، تنها واحدهای درسی خود را گذرانده اند.

همچنین یک مهندس خوب باید، کارآفرین باشد یعنی به دنبال استخدام در موسسه یا وزارتخانه ای نباشد بلکه به یاری آگاهی های خود، نیازهای فنی و صنعتی کشور را یافته و با طراحی سیستم ها و مدارهای خاصی این نیازها را برطرف سازد. کاری که بعضی از فارغ التحصیلان ما انجام داده و خوشبختانه موفق نیز بوده اند."

دکتر کمره ای نیز در این زمینه می گوید:

"اگر یک فارغ التحصیل برق دارای توانایی های لازم باشد، با مشکل بیکاری روبرو نخواهد شد. در حقیقت امروزه مشکل اصلی این است که بیشتر فارغ التحصیلان توانمند و با استعداد این رشته به خارج از کشور مهاجرت می کنند و ما اکنون با کمبود نیروهای کارآمد در این رشته روبرو هستیم."

یکی از اساتید مهندسی برق دانشگاه علم و صنعت ایران نیز در مورد فرصت های شغلی فارغ التحصیلان این رشته می گوید:

"طبق نظر کارشناسان و متخصصان انرژی در کشور، با توجه به نیاز فزاینده به انرژی در جهان کنونی و همچنین نرخ رشد انرژی الکتریکی در کشور، سالانه باید حدود 1500 مگاوات به ظرفیت تولید کشور افزوده شود که این نیاز به احداث نیروگاههای جدید و همچنین فارغ التحصیلان متخصص برق و قدرت دارد.

فرصت های شغلی یک مهندس کنترل نیز بسیار گسترده است چون در هر جا که یک مجموعه عظیمی از صنعت مهندسی مثل کارخانه سیمان، خودروسازی، ذوب آهن و ... وجود داشته باشد، حضور یک مهندسی کنترل ضروری است.

و بالاخره یک مهندس مخابرات یا الکترونیک می تواند جذب وزارتخانه های پست و تلگراف و تلفن، صنایع، دفاع و سازمانهای مختلف خصوصی و دولتی شود."

توانایی های مورد نیاز و قابل توصیه
الف) توانایی علمی: "مهندسی برق نیز مانند مابقی رشته های مهندسی بر مفاهیم فیزیکی و اصول ریاضیات استوار است و هر چه دانشجویان بهتر این مفاهیم را درک کنند، می توانند مهندس بهتری باشند. در این میان گرایش الکترونیک وابستگی شدیدی به فیزیک بخصوص فیزیک الکترونیک و فیزیک نیمه هادی ها دارد. در گرایش مخابرات نیز درس فیزیک اهمیت بسیاری دارد زیرا دروس اصلی این رشته بخصوص در شاخه میدان شامل الکترومغناطیس و امواج می شود."

داشتن ضریب هوشی بالا و تسلط کافی بر ریاضیات، فیزیک و زبان خارجی از ضرورتهای ورود به این رشته است.

ب) علاقمندیها: دانشجوی برق باید ذهنی خلاق و تحلیل گر داشته باشد. همچنین به کار با وسایل برقی علاقه داشته باشد چون گاهی اوقات با دانشجویانی روبرو می شویم که در ریاضی و فیزیک قوی هستند اما در کارهای عملی ضعیف اند. چنین دانشجویانی برای رشته های مهندسی مناسب نیستند و بهتر است رشته های ذهنی و انتزاعی مثل ریاضی یا فیزیک را انتخاب کنند.

وضعیت ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر: (کارشناسی ارشد و ...)

فارغ التحصیل در مقطع کارشناسی برق که مدرک خود را در یکی از چهار گرایش الکترونیک، مخابرات، قدرت و کنترل می گیرد، می تواند در یکی از این گرایشها (اختیاری) یا رشته ای که برق زیر مجموعه ای برای آن تعریف شده، ادامه تحصیل نماید. این رشته به صورت: مهندسی برق- الکترونیک، برق- قدرت، برق- مخابرات (شامل گرایش های: میدان، سیستم، موج، رمز، مایکرونوری) برق- کنترل، مهندسی پزشکی (گرایش بیوالکتریک)، مهندسی هسته ای (دو گرایش مهندسی راکتور و مهندسی پرتو پزشکی، مهندسی کامپیوتر (معماری کامپیوتر، هوش مصنوعی و رباتیک) است. برای تحصیل در مقطع دکترای تخصصی، می توان، در هر یک از زیرشاخه های تخصصی‌تر گرایشهای یاد شده میزان مورد نیاز واحدها را اخذ کرد و رساله دکتری را در همان موضوع خاص ارائه داد. مسلم است این زیر شاخه ها، گرایشهای تخصصی تر این چهار گرایش است. امکان ادامه تحصیل در کلیه گرایشهای یاد شده در مقطعهای کارشناسی ارشد و تا حد زیادی در دوره دکتری، در داخل کشور وجود خواهد داشت. رشته برق به دلیل کاربردی بودن آن در بسیاری از علوم مهندسی دیگر، برای فارغ التحصیلان امکان تحصیل در بسیاری گرایشها و دانشها را فراهم می کند.
درسهای تخصصی مهندسی برق – الکترونیک

از درسهای پایه و اصلی موثر در مهندسی الکترونیک می توان به درسهای مدارهای الکتریکی، الکترونیک 2 و 1، مدارهای منطقی و مخابرات اشاره کرد. بعضی از درسهای تخصصی این گرایش عبارتند از:

الکترونیک 3: مبحث اول این درس مربوط به پاسخ فرکانسی است که به طور اجمال عوامل مربوط به کاهش بهره در فرکانسهای بالا و پایین (در واقع بالاتر و پایین تر از پهنای باند میانی) و روشهای به دست آوردن فرکانسهای قطع بالا و پایین را در تقویت کننده های ترانزیستوری مورد بررسی قرار می دهد. در مبحث دوم پایداری تقویت کننده های فیدبک مورد توجه قرار می گیرد.

تکنیک پالس: در درسهای مدار و الکترونیک، دانشجویان با سیگنالهای سینوسی و پاسخ مدارهای خطی و یا غیرخطی به آنها آشنا می شوند، امروزه و با توجه به رشد روزافزون فن آوری دیجیتال، کمتر مدار الکترونیکی یافت می شود که در آن فقط سیگنالهای سینوسی به کار رفته باشد. پالس در حالت کلی به سیگنالهایی گفته می شود که تغییرات جهش داشته باشند. از مهمترین این سیگنالها که در درس تکنیک پالس هم مورد بررسی قرار می گیرد، سیگنالهای پله، مربعی، مورب و نمایی هستند.

میکروپروسسور: پس از پیدایش الکترونیک دیجیتال و جنبه های جذاب و ساده طراحیهای دیجیتال و کاربردهای فراوان این نوآوری، با تکنولوژیهای SSI , MSI ، ادوات الکترونیک دیجیتال، مانند قطعات منطقی به بازار ارائه شد. شرکت تگزاس اولین میکروپروسسور 4 بیتی را با فن آوری 2SI طراحی و عرضه نمود که بعنوان بخش اصلی ماشین حساب مورد استفاده قرار گرفت و این گام اول در پیدایش و ظهور میکروپروسسورها بود.

معماری کامپیوتر: در این درس معماری داخل 8 بیتی ها و نحوه اجرای دستورالعملها در این پردازنده ها، بررسی حافظه ها و روش دستیابی میکروپروسسورها به اطلاعات حافظه، معرفی زبان اسمبلی پردازنده های 8 بیتی و ایجاد توانایی جهت نوشتن برنامه ای برای عملکردی خاص به کمک میکروپروسسورها و معرفی قطعات جانبی مورد استفاده توسط ریزپردازنده ها، مورد مطالعه قرار می گیرد.

مدارهای مخابراتی: درس مدار مخابراتی به بررسی ساختار و یا طراحی مدارهایی می پردازد که در فرکانسهای بالا کار کرده و یا به نوعی در ارسال پیام در گیرنده و فرستنده نقش دارند. در این درس ابتدا با نویزهای حرارتی، ترقه ای و ... آشنا شده و راههایی برای محدود کردن نویز پیشنهاد می شود، سپس مدارهای تشدید و تبدیل امپدانس که به منظور انتقال حداکثر توان به کار می روند مورد بحث قرار می گیرد.

فیزیک مدرن: در فصل اول این درس با پرداختن به نسبیت خاص دانسته های علمی ما کاملاً اشتباه از آب درآمده و با پرداختن به اصولی نظیر اتساع زمان، پدیده دوپلر، انقباض طول، نسبیت جرم، جرم و انرژی و ...، همه دانسته های ما را (حداقل در حیطه دانستن) نابود می کند.

فصلهای دیگر درس به موضوعاتی نظیر خواص ذره ای امواج، پدیده فتوالکتریک، نظریه کوانتومی نور، پرتوایکس، پراش ذره، ساختار اتمی، مکانیک کوانتومی و ... می پردازد.

فیزیک الکترونیک: شامل مطالعه خواص سیلیکون، بلورشناسی، روشهای ساخت قطعات و مدارهای نیمه هادی، تحلیل و طراحی این مدارها، به دست آوردن مشخصات قطعات و یکی از مهمترین زمینه های کاری و تحقیقاتی در رشته الکترونیک است. پیش نیاز این قسمت تسلط بر درس دریاضی مهندسی و معادلات دیفرانسیل و مختصری در فیزیک کوانتوم و فیزیک مدرن می باشد.

درسهای تخصصی مهندسی برق- مخابرات

از درسهای پایه و اصلی موثر در مهندسی مخابرات می توان به درسهای ریاضی مهندسی تجزیه و تحلیل سیستمها، مدارهای الکتریکی، الکترونیک و الکترومغناطیس اشاره کرد. بعضی از درسهای تخصصی عبارتند از:

مخابرات 2: شامل تجزیه و تحلیل و طراحی شبکه های مخابراتی دیجیتالی است. مطالب درسی با مروری بر تجزیه و تحلیل سیگنالها و سپس فرآیندهای تصادفی شروع شده و به دنبال آن به بررسی اجزای یک سیستم (مجموعه) مخابراتی دیجیتال در حالت کلی می پردازد و چگونگی بهینه سازی سیستم برای انتقال پیام با حداقل خطای ممکن را بررسی می کند.

میدان و امواج: درس میدان و امواج به بررسی رفتار امواج الکترومغناطیس در محیطهای مختلف طبیعت می پردازد. محیطها به قسمت های هادی و نیمه هادی و عایق تقسیم بندی شده و عوامل رفتاری امواج در این محیطها از قبیل اتلاف نیرو انعکاسی کلی یا شکست بررسی می شود.

الکترونیک 3: در گرایش الکترونیک توضیح داده شد.

مدارهای مخابراتی: در گرایش الکترونیک توضیح داده شد.

آنتن ها و انتشار امواج: این درس به بحث در مورد نحوه انتشار امواج الکترومغناطیسی می پردازد. مباحث مطرح شده در این درس به صورت نظری و عملی است، به عبارتی از نحوه تشعشع یک منبع الکترومغناطیسی ساده شروع کرده و با توسعه آن به مطالعه ساده ترین آنتن عملی می پردازد.

مایکروویو: این درس در ابتدا پس از تعریف محدود مایکروویو از نظر فرکانس 1 و تقسیم بندی امواج مایکروویو به بررسی انتقال امواج با فرکانس بالا با حداقل تلفات در محیطهای مختلف می پردازد. سپس عناصر غیرفعال مایکروویو شامل نضعیف کننده ها، تغییر فازدهنده ها و کوپلرهای جهت دار معرفی می شود.

اصول میکروکامپیوتر: این درس را به جرات می توان از جذابترین و پرکاربردترین درسهای برق دانست زیر در دنیای امروز که تمامی وسایل مکانیکی آنالوگ جای خود را به وسایل دیجیتالی می دهند، داشتن اطلاعات کافی در مورد نحوه کارپروسسورها از اولین نیازهای یک مهندس برق می باشد. با ترکیب مطالب این درس با هر کدام از درسهای دیگر می توان طرحهای بسیار جالب و پرکاربردی را طرح ریزی کرد.

درسهای تخصصی مهندسی برق- قدرت

از درسهای پایه و اصلی موثر در مهندسی قدرت می توان به دروس مدار، الکترومغناطیس، الکترونیک، ماشین و بررسی اشاره کرد. بعضی از درسهای تخصصی این گرایش عبارتند از:

ماشینهای الکتریکی 3: این درس از جمله درسهایی است که دیدی صنعتی به دانشجو می دهد. مبحث این درس را می توان به دو فصل مهم ترانفسورمرهای سه فاز و ماشینهای سنکرون تقسیم بندی نمود.

ترانسفورهای سه فاز و ماشینهای سنکرون، وسایلی الکتریکی هستند که بیشتر جنبه صنعتی دارند و کاربردهای بسیار زیاد ترانسهای سه فاز در انتقال و توزیع انرژی الکتریکی، تبدیل ولتاژ در ابتدای همه کارخانه ها و کارگاههای بزرگ صنعتی و ... بر هیچ کس پوشیده نیست. در این درس در مورد انواع آرایشهای این تراسنها، کلیه گروههای موجود و کاربرد هر نوع، بحث جامعی می شود.

ماشینهای مخصوص(ویژه): به تعبیری می توان این درس را نقطه عطف درسهای تخصصی این گرایش دانست. زیرا این درس به بررسی در مورد ماشینهای ویژه می پردازد که این ماشینها در وسایل خانگی کاربرد فراوان دارند.

الکترونیک قدرت: الکترونیک قدرت در عمل بین الکترونیک و قدرت، آشتی برقرار کرده است. به طور مثال می توان با فرمان یک ریزپردازنده که حدود 5 ولت و 200 میلی آمپر است یک کارخانه را راه اندازی کنیم. در زمینه الکترونیک قدرت المانهایی نظیر تریستور، ترانزیستور و ... کاربردهای فوق العاده زیادی دارند. از مزایای این قطعات تحمل توانهای بالا می باشد.

بررسی سیستمهای قدرت 2: این درس بیشتر در مورد انتقال انرژی و مشکلات موجود در این راه صحبت می کند. از جمله مطالب ارائه شده در این درس می توان به پخش بار اقتصادی در شبکه های قدرت، اتصال کوتاههای متقارن و نامتقارن روی شبکه قدرت و پایداری سیستمهای قدرت اشاره نمود.

تولید و نیروگاه: این درس یکی از درسهای بسیار جذاب این گرایش است، زیرا برخلاف دیگر درسها، زیاد به مسائل نظری، نمی پردازد و جنبه بسیار عملی دارد. آشنایی با انواع نیروگاهها (آبی، اتمی، بادی، بخار، ...) و همچنین بحث کلی در مورد این نیروگاهها و روشهای کاری آنها از مباحث این درس است.

رله و حفاظت: یک شبکه قدرت را باید در مقابل خطرات احتمالی (اتصال کوتاهها) محافظت کرد. از وسائلی که در این مورد استفاده می شود می توان به رله ها اشاره کرد که بسته به نوع رله به محض ایجاد یک حالت خطا و یا خرابی در شبکه وارد عمل شده، قسمتی از شبکه را جدا کرد.
 

عایق و فشار قوی: با توجه به تفاوتهای ولتاژهای فشار قوی با ولتاژهای فشار ضعیف، به طور حتم تولید، اندازه گیری و بهره برداری از این ولتاژها تفاوتهای عمده ای با ولتاژهای فشار ضعیف دارد و برای عایق بندی شبکه فشار قوی باید از عایقهای مخصوصی استفاده کرد. فصل نخست این درس به بررسی این مقوله می پردازد.

در بخش دوم این درس انواع تخلیله الکتریکی، مراحل مختلف آن در عایقها و اثرات مختلف شکست بر عایق مورد بررسی قرار می گیرد.

ترمودینامیک: شاید اولین سوالی که در مرحله اول به ذهن برسد ارتباط این درس با درسهای برق باشد. کاربرد اصلی مطالب این درس مبحث تولید نیروگاه است. زیرا هنگام آشنایی با انواع نیروگاهها (نیروگاه بخار، گازی، اتمی و ...) باید اطلاعاتی در مورد سیکل کاری آنها داشته باشیم، پس داشتن اطلاعاتی در مورد ترمودینامیک ضروری است.

اصول میکروکامپیوتر: درگرایش مخابرات توضیح داده شد.

درسهای تخصصی مهندسی برق- کنترل
از درسهای پایه و اصلی موثر در مهندسی کنترل می توان به درسهای مدار، الکترونیک، ریاضی مهندسی، تجزیه و تحلیل سیستم و کنترل خطی اشاره کرد. بعضی از درسهای تخصصی این گرایش عبارتند از:

کنترل دیجیتال و غیرخطی: کنترل دیجیتال از سال 1960 در پیشرفتهای مربوط به قابلیت تولید و کیفیت محصولات و صرفه جویی در هزینه ها، نقش مهمی داشته است. به خصوص با پیشرفتهایی که در زمینه میکروپروسسور صورت گرفته، این رشته توانسته است در بعضی موارد از کنترل آنالوگ پیشی گرفته، دقت کار را بالا ببرد.

کنترل مدرن: این درس برخلاف سایر درسها (مانند کنترل صنعتی و ...) تا حدی جنبه نظری دارد و دیدی تقریبا ریاضی به یک مهندس کنترل می دهد. آشنایی کلی با مفاهیم کنترل پذیری و مشاهده پذیری سیستمهای کنترل و مطالعه فیدبکهای حالت از مباحث این درس است.

کنترل صنعتی: این درس از درسهای تخصصی و مهم گرایش کنترل می باشد که به بررسی نحوه به کارگیری روابط ریاضی و فرمولهایی که در هر نوع پروسه ای وجود دارد می پردازد و شامل آشنایی با سیستمهای کنترل غلظت، سطح، ارتفاع و یا ئبی ورودی، خروجی مخازن حاوی مایعات صنعتی و شیمیایی (مانند مخازن موجود در صنایع، پالایشگاهها و ...)، مطالعه سیستمهای کنترل دما و رطوبت یک محفظه و یا اتاق، آشنایی با انواع کنترل کننده های صنعتی، مطالعه انواع سیستمهای نورد موجود در کارخانه ها(مانند نورد فولاد، کاغذ و...) و دیگر سیستمهای موجود در صنعت است.

ابزار دقیق: اصطلاح ابزار دقیق به ابزاری اطلاق می شود که سیگنالها را ثبت و نشان داده و یا باعث انتقال سیگنالی بین اجزای مختلف سیستم می شوند. این درس به معرفی سیستمهای کنترل و ابزار دقیق و همچنین معرفی اجزای این سیستمها می پردازد.

اصول میکروکامپیوتر: در گرایش مخابرات توضیح داده شد.

ترمودینامیک: در گرایش قدرت توضیح داده شد.

مبانی تحقیق در عملیات: این درس به طور کلی برای تمام دانشجویان مهندسی مفید است. چون مهندسی ارتباط مستقیم با هزینه و سود اقتصادی دارد. آگاهی به برنامه ریزی خطی که بحث اصلی این درس است برای هر مهندسی جنبه های مثبت زیادی دارد. با این درس می توان هزینه ها را به حداقل و سود و صرفه اقتصادی را با کمترین امکانات به حداکثر رساند. بنابراین آگاهی به این درس برای تمام کسانی که می خواهند یک طرح صنعتی انجام دهند مزایای زیادی دارد.

رشته های مشابه و نزدیک به این رشته:

در برخی از دانشگاهها رشته مهندسی پزشکی را یکی از گرایش های مهندسی برق به شمار می آورند.

رشته هایی از قبیل مهندسی علمی – کاربردی برق، کاردانی فنی برق، دبیر فنی برق – قدرت و ...

پیوند عمیقی بین این رشته و دانش کامپیوتر وجود دارد که غیرقابل انکار است.

زمین شناسی- علوم سیاسی – جامعه شناسی و علوم اجتماعی

با توجه به حجم بازار الکترونیک و بازار صنعت نیمه رسانا در دنیا و نیز کشور ما که رشد 7% و 15% دارد، لذا آینده روشنی برای این رشته پیش بینی می کنند چه از لحاظ بازار کار بر صنعت های شغلی و چه از نظر تحققات علمی.

نکات تکمیلی:

"مانع رشد صنعت الکترونیک و میکروالکترونیک در دنیا نه سرمایه است و نه فن آوری و نه بازار. البته همه اینها محدودیت ایجاد می کند ولی فعالً محدودیت اصلی که اجازه نمی دهد کار از حدی جلوتر برود عبارت است از نیروی کار کیفی."

آنچه خواندید نظر قائم مقام فنی یکی از بزرگترین مجموعه های میکروالکترونیک بلژیک است و بیانگر آن است که امروزه برای موفقیت در مهندسی برق گرایش الکترونیک باید از سطح علمی و مهارت فنی خوبی برخوردار بود.

دکتر فتوت احمدی استاد مهندسی برق دانشگاه صنعتی شریف نیز در تایید همین سخن می گوید:

"برای مثال در طراحی “IC” احتیاج به سرمایه گذاری عمده ای نیست، بلکه هوشمندی طراح و دانش فنی خوب، بسیار اهمیت دارد."

سامانه‌های جهت یاب

کاربرد سامانه‌‌های جهت یاب امروزه دیگر منحصر به سامانه‌‌های نظامی و کاربرد‌های خاص چون رادار، سونار و جهت یاب‌های رادیویی معمولی و ... نشده و مسیر خود را در سیستم‌های مخابراتی پیشرفته چون سامانه‌‌های مخابراتی سیار، سامانه‌‌های ردیابی و شناسایی نجوم و.... باز نموده است، به طوری که ترکیب سامانه‌‌های جهت یابی و مخابرات سیار باعث مزایای فراوانی از جمله افزایش تعداد استفاده کنندگان، افزایش حجم پوشش و کاهش تداخل شده است. همچنین تقاضا برای خدمات مخـابراتی موبایل روز به روز به طور گسترد‌های در حال افزایش است از این رو است که پیش بینی می‌شود که در اّیند‌های نزدیک مخابرات برای دستگاه‌‌های موبایل در هرمنطق‌های از زمین در تمامی زمانها قابل دسترسی باشد. به نظر می‌رسد که اّرایه اّنتن‌ها که بر روی کشتی‌ها، ناوها، ماهواره‌ها و همچنین ایستگاه‌‌های اصلی نصب شده اند دارای نقش بسیار مهمی درپاسخگویی به نیاز‌های مربوطه خواهند بود. مبحث آرایه بندی و متعاقب آن طراحی الگوریتم ‌‌های مختلف جهت پردازش اطلاعات حاصله از آرایه‌ها مدتی است که تحقیقات زیادی را به‌ خود اختصاص داده است. اگـر چه تاریخچه این تحقیقات به سالیان پیش بر می‌گردد اما مدتی است که بخاطر پیشرفت بشر در دستیابی به سرعت‌های بالای کلید زنی و پردازشگر‌‌هایی که قادرند در مدت زمانی اندک محاسبات زیادی را انجام دهند تحولات چشمگیری یافته است .البته هنوز هم این سرعت کافی نبوده ودر بسیاری موارد باعـث عـدم پـردازش مناسب داده‌ها می‌گـردد. جهـت یا بـی رادیویی از جمله مواردی است که بر روی آن تحقیقات زیادی در زمینه آن بعمل آمده است .

لازمه بررسی و تحلیل چنین مباحثی شناخت تکنیک آرایه‌ها و توانایی استفاده از الگوریتم‌های مناسب با شرایط مسئله است. این موضوع که ابتدا در سیستم‌های آرایه و فقی مطرح شده بود در حال حاضر نیز بهمراه مبحث شکل دهی پرتو در زمینه‌‌های مختلف خصوصا مخابرات سیار سیستم‌های SDMA  و آنتن‌‌های هوشمند مورد توجه بسیاری از مراکز تحقیقاتی قرار دارد.

بهره گیری از تکنیک پردازش آرای‌های ابتدا جهت آنتن‌ها بکار رفت اما پس از مدتی کاربرد‌‌های عظیم این تکنیک در کلیه زمینه‌ها گسترش یافت .

الگوریتم‌‌های موجود در مورد مشخص کردن جهت ورودی‌های دریافتی مدتها است که مورد توجه بوده و در روش بسیار کارای آن که همان روش‌های تخمین جهت با استفاده از تکنیک زیر فضای سیگنال است از حدود دهه 1970 آغاز شده است. اصلی ترین الگوریتم مرتبط با تکنیک‌‌های زیر فضای سیگنال، الگوریتم میوزیک است .

کاربرد سامانه‌‌های جهت یاب امروزه دیگر منحصر به سامانه‌‌های نظامی و کاربرد‌‌های خاص همچون رادار و سونار، جهت یاب‌های رادیویی نشده ومسیر خود را در سامانه‌‌های مخابراتی پیشرفته چون سیستم‌های مخابراتی‌سیار، سامانه‌‌های ردیابی وشناسایی نجوم و در موارد محدودی در بحث اکوستیک باز نموده است. بطوریکه ترکیب سامانه‌‌هایDF و مخابرات باعث مزایای بسیاری از جمله افزایش تعداد استفاده‌کنندگان، افزایش حجم پوشش و کا‌هش تداخل شده است.

یکی از کاربردهای سامانه‌های جهت یاب به تحقیقات  یکی از کارشناسان ارشد ارتش آمریکا بر میگردد که با نمونه برداری از صدای یک تانک و سپردن این نمونه صدای تانک در حافظه کامپیوتر و سپس کاشتن تعدادی میکروفن بعنوان سنسور و مقایسه خروجی آرایه با حافظه توانست زاوی‌های که این تانک به هنگام حرکت با موتور روشن با سنسنور‌ها می‌ساخت را آشکار نماید که این مهم باعث می‌شد تا بتوان تانک دشمن را با علم به زاویه آن شناسایی نموده و با داشتن مختصات آن بعنوان یک هدف نظامی به آن شلیک نمود .کاری که در گذشته با رادار انجام می‌شد در حالیکه هزینه ساخت رادار با هزینه ساخت این پروژه نظامی غیر قابل مقایسه بود. بطوریکه چنانچه رادار توسط دشمن مورد تخریب قرار می‌گرفت هزینه آن بسیار زیاد بود در حالیکه چنانچه این پروژه توسط دشمن تخریب می‌شد فقط تعدادی میکروفن از دست می‌رفت .

امروزه جدای از کاربرد‌‌های وسیعی که آرایه‌ها ی میکروفنی به ارمغان آورده‌اند می‌توان با نمونه برداری از صدا‌های حوادث یا پدیده‌ها ( شبیه صدای رعد، صدای انفجار – صدای شکستن شیشه و یا …) و سپردن این اصوات به حافظه کامپیوتر و مقایسه آنها با خروجی سـنسورها یا آرایه‌‌های کاشته شده در محل‌‌های مورد نظرمان بروز یک پدیده یا اتفاق یک حادثه یا رویداد را آشکار و متعاقب آن امور پیشگرانه را لحاظ نمود. مثلا با پردازش گر‌‌های قوی میتوان بروز رعد را از روی صدای آن تشخیص داده و در پست‌‌های توزیع برق فشار قوی در کسری از ثانیه نسبت به قطع برق اقدام نمود و سایرامور پیشگیران‌های که میتوان با استفاده از آرایه بندی به انجام رساند .

بطور کلی روش‌های تخمین جهت که تاکنون پیشنهاد شده را می‌توان به دو گروه تقسیم کرد: 1- روش‌های تخمین طیفی

2- روش‌های ساختار ویژه

در روش‌های گروه اول که مهمترین آنها روش حداکثر احتمال است با محاسبه طیف مکانی و بدست آوردن نقاط ماکزیمم محلی، تعداد و جهت منابع سیگنال تعیین می‌گردد. تخمین همزمان تعداد و جهت منابع ارسال کننده سیگنال و همچنین زمان پردازش کم این روشها از جمله نقاط قوت آنها محسوب می‌گردند ولی قدرت تفکیک پذیری کم در تشخیص منـابع نزدیک بهم و منابـع با اخـتلاف توانـی زیـاد، هـمچنـین حسـاسیت زیاد آنـها به نویز و کالیبراسیون آرایه دلایلی هستند که استفاده از آنها را محدود نموده است .

    روش‌های گروه دوم که  الگوریتمMusic  مهمترین آنها است بر پایه این خاصیت ماتریس کواریانس پایه گذاری شده اند که فضا توسط بردار‌های ویژه آن به دو زیر فضا ی سیگنال و نویز تقسیم می‌شود به گون‌های که بردار‌های آرایه در جهت منابع، عمود بر زیر فضای نویز قرار می‌گیرند .

   سادگی فرمول بندی، قدرت تفکیک زیاد و حساسیت بسیار کمتر آنها به نویز از جمله محاسن آنها است ولی  از عیوب دسته دوم می‌توان به این نکته اشاره کرد که بعضی از روش‌های این دسته فقط قابل اعمال به آرایه‌‌های خطی هستند .

برای بهینه کردن یک ارتباط بطوریکه دارای بازده بالایی باشد توجه به چندین مورد اساسی لازم به نظر می‌رسد که در زیر به  اّنها  اشاره  می‌شود :

چگونگی اسـتفاده از آرایه آنتن‌ها بطـوریکه با استفاده از پیـکر بندی‌‌های متفاوت، اثر و نتایج مربوط به سامانه‌‌های مخابراتی را بهبود بخـشد .

   مدل سـیگـنال منـاسب وکارا، برای پــردازش آرایـه درکنـار طرح‌‌های مختـلف شـکل دهی بیـم²، به همراه مسایلی همچون تاخیر مرسوم، مجموعه شکل دهنده‌‌های بیم، شرایط مرزی نـاشـی از شکـل دهی بیــم، پــردازش بـر روی فضـای بـیـم، بردار‌‌های صفر، شکل دهی به صورت دیجیتالی  و دیگر ساختار‌های  ویـژ‌های کـه همگی خـارج از بحث اصلی این پروژه است .

الگوریتـم‌‌های وفـقی بـرای تـنظـیم وزن یک آرایه، که این الگوریتمها شامـل  SMI ،  LMS، LMS نرمالیزه، ساختـار گرادیـانی،  RLS،  CMA و روش  مزدوج  گرادیان و شبکه ارتباطی عصبی است .

بکارگیری چندین روش تخمین جهت  سیگنال‌های دریافتی و مقایسه نتایج و اثر هر کدام و تجزیه و تحلیل متغیر‌‌های مختلف و محاسبه حساسیت آ‌نها و همچنین تخمین تعداد منابع .

بحث بر روی چندین روش پیش پردازشی و همچنین بررسی خطاها و تاکید برنقش طرح‌های پردازش آرایه.

قدرت تفکیک جهات سیگنال‌های دریافتی DOA)) در بسیاری از سامانه‌‌های سنسوری همچون رادارها، سونارها، مخابرات موبایل و نظارت و مراقبت الکترونیکی کاربرد فراوانی دارد. به همین لحاظ است که طی یک دهه اخیر تلاش فراوانی برای بهبود دادن مشخصه‌‌های سیستم‌های DF انجام می‌گیرد.

شاید بیش از چند صد مقاله از دهه 60 تا دهه 90 در مورد طراحی سامانه DF (طراحی آرایه و ساختار آن) ارائه شده است اما عـمده تفـاوت مقالات دهه اخیر با مقالات پیشین، در نحوه بررسی و طراحی DF، به شکل ارائه الگوریتم‌‌های پردازشگر بوده است. در این الگوریتم‌ها از توان سیگنال دریافتی مجموعهء حسگرها استفاده شده و با جداسـازی فضای سیگنال از فضای نویز توسط یک آستانه از پیـش تعریف شده، مشخصات سیـگنال‌‌های دریافتی و جهت سیگنال‌‌های دریافتی را می‌توان بدست آورد. در صورتیکه هیچ نویزی وجود نداشته باشد (SNR=∞ ) در این صورت مقادیر محاسبه شده مقادیر دقیق خواهند بود. از آنجائیکه همیشه نویز وجود دارد، مقادیر بدست آمده به طور مجانبی به مقادیر دقیق میل می‌کنند .

 روش‌های جدا سازی سیگنال از نویـز و حصول مقادیر دقیق متغیر‌‌های مورد نیاز برای الگوریتم‌‌های مختلف موجب شده است که هر کدام در موقعیت‌های مختلفی بکار گرفته شوند و حتی بعضی از این الگوریتم‌ها به دلایل مشکلاتی که فراهم نموده اند، حذف شوند .

یک مشکل جدی پردازش آرایه حل مسئله منابع کاملا وابسته است. حل نمودن مشکل منابع وابسته و همچنین منابعی که از لحاظ فاصله بهم نزدیکند باعث ایجاد یک حوزه فعال در تحقیقات شده است.

این مطالعات در حال حـاضر بر روی تعدادی از تکنیکـ‌های مـوجود از قبـیل ASPECT (مانیکاس و ترنر در سال 1991)  ‌[16-1]،DOSE (زاتمن استرانگ وایز
 1993) ، IMP (کلارک 1991)  ‌‌‌[10-1]و ML (وَکس 1985) ‌ بعنوان یک ابزار تخمین جهت سیگنال‌های دریافتی انجام می‌گیرد. این تکنیکها به شکل هندسی آرایه خطی مقید نیستند و قادر هستند که محاسبات را برای سیگنالها یی با همبستگی کامل انجام دهند. تخمین جهت دریافت با تفکیک پذیری فوق العاده DOA‌‌در بسیاری از سیستم‌هایی که از آنتن استفاده می‌کنند نظیر رادار سونار، مخابرات موبایل و سیستم‌های الکترونیکی نظارتی^‌ کاربرد دارد. در مراحل قبل تخمین جهت، یک روش کلی که موسوم به تبدیل فوریه وجود دارد و بعنوان روش متداول شکل دهی بیم معروف است و بیشترین توجه را به خود جلب کرده است. اما یکی از مسائل مهم که تکنیکـ‌های جهت دهی بیم با آن مواجه هستند، رفع مشکل دو منبع نزدیک به یکدیگر است. این ناتوانی از آنجا ناشی می‌شود که مشخصه دقت تفکیک پذیری آرایه به  نسبت سیگنال به نویز بستگی دارد. این مشکل همچنان برای تکنیک‌های جدید که برای پیدا نمودن موقعیت منابع بکار می‌روند وجود دارد (مرموز 1981) که از این تکنیک‌های جدید به تکنیک‌های تخمین جهت با دقت تفـکیک پذیـری بـالا‌‌یاد می‌شود  مهمترین روش‌‌های موجود در این بخش از تکـنیکها، عبارتند از:

روش حداکـثر احتمـال ML که مـبنای کار کـاپن (1969)‌ بـر روی تـجزیه عـدد مـوج فـرکانـس است‌  .

روش حداکثر بی نظمی ME که توسط برگ (1975)‌ بنیان نهاده شد .

تکنیک‌های زیر فضای سیگنال (اشمیت 1981) که مشهورترین الگوریتم موجود در این دسته الگوریتم MUSIC  است.

در حال حـاضر تـکنیک‌های زیر فـضـای سیگـنال به عنوان قدرتمندترین روش در نظر گرفـته شده و بر مبنای تجزیه بردار تجزیه ویژه ماتریس کوواریانـس داده‌ها (یعنی R _xx‌_‌ ) بنا شده است. عمده ترین مزیت‌های این تکنیک بر تکنیک‌های متداول و همچنین سایر تکنیک‌‌های تفکیک پذیری بالا شامل روش  MLو ME  (جانسون و مینر 1986 ) عبارتند از:

این روش‌ها قادرند تخمین‌‌هایی با قدرت بالاتر را ایجاد کنند .

ابهام‌ها تقلیل داده می‌شوند.

تخمین دقیقی برای  DOA‌ و سایر متغیر‌های سیگنال و نویز ایجاد می‌کند .

اما این تکنیک‌های مشخص شده، حساس به نمونه برداری و مدل‌های خطا و عدم  اطمینان می‌باشند، بخصوص که بر اساس دانش دقیق شکل هندسی آرایه (موقعیت آنتنها )‌، ‌فاز و بهره آنتن، کوپلینگ متقابل بین عناصر آرایه و غیره بنا شده اند.

اگر روش‌های زیر فضای  سیگنال  با متغیر‌های غلط بکار گرفته شوند عمدتا یا هیچ جوابی نمی‌دهد و یا در بهترین حالت نتایج ضعیفی را خواهد داد. بنابراین کالیبراسیون بر حسب متغیر‌های آرایه یک نیاز مقدماتی در تکنیک‌های زیر فضای سیگنال است.