تصنيف المشغلات - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 تصنيف المشغلات

المفاهيم الأساسية

المشغلات (Actuators): أجهزة تستقبل إشارة تحكم كهربائية من وحدة المعالجة وتحولها إلى فعل فيزيائي مؤثر على البيئة.

خريطة المفاهيم

```markmap

المكونات الرئيسية للكائن الذكي

وحدة المعالجة

الوظيفة

• جمع البيانات ومعالجتها
• تحليل معلومات الاستشعار
• تنسيق إشارات التحكم للمشغلات
• تشغيل عمليات الاتصالات والطاقة

النوع الشائع

• أجهزة التحكم الدقيقة (Microcontrollers)

المستشعرات والمشغلات

الوظيفة

• التفاعل مع العالم المادي

التكوين

• قد يحتوي على مستشعرات فقط
• قد يحتوي على مشغلات فقط
• قد يحتوي على كليهما
• العدد يعتمد على نوع التطبيق

المستشعرات

#### الوظيفة

• قياس كمية فيزيائية وتحويلها إلى بيانات

#### المميزات

• توفر مجموعة واسعة من بيانات القياس
• دقة أكبر من الحواس البشرية
• يمكن تضمينها في أي كائن مادي
• يمكن توصيلها بالإنترنت (سلكياً أو لاسلكياً)

#### أمثلة تطبيقية

• في السيارة الحديثة: قياس درجة حرارة الماء والزيت، الموقع، ضغط الإطارات، السرعة
• في الزراعة: جمع بيانات من النباتات وإرسالها لنظام إنترنت الأشياء

#### تصنيف المستشعرات

##### حسب مصدر الطاقة

• نشطة: تتطلب مصدر طاقة خارجي وتنقل الطاقة وتكتشفها
• سلبية: لا تتطلب مصدر طاقة خارجي وتكتشف الطاقة فقط

##### حسب التفاعل مع البيئة

• توغلية: تكون جزءاً من البيئة التي تقيسها
• غير توغلية: تكون مكوناً خارجياً

##### حسب طريقة القياس

• تلامسية: تتطلب ملامسة مادية للجسم المقاس
• غير تلامسية: لا تتطلب ملامسة مادية

##### حسب نوع القيمة

• مطلقة: تجمع البيانات وفق مقياس مطلق
• نسبية: تجمع البيانات نسبة إلى قيمة مرجعية

##### حسب مجال التطبيق

• يمكن تصنيفها وفق التطبيق المحدد الذي تستخدم به

#### أنواع المستشعرات (حسب الكمية المقاسة)

##### مستشعرات الموضع

• يقيس موضع الجسم (مطلق أو نسبي)
• أنواعها: خطية، وزاوية، متعددة الاتجاهات
• أمثلة: مقياس الجهد، مقياس الميل، مستشعر القرب

##### مستشعرات الإشغال والحركة والإشارة

• الإشغال: تكتشف وجود الأشخاص والحيوانات
• الحركة: تكتشف الأشخاص والأشياء
• الإشارة: تتبع الشخص الخامل
• أمثلة: عين كهربائية، رادار

##### مستشعرات السرعة والتسارع

• السرعة: خطية أو زاوية، تشير لسرعة الجسم
• التسارع: يقيس تغيرات السرعة
• أمثلة: مقياس التسارع، الجاييروسكوب

##### مستشعرات القوة

• تحدد الحالة التي تُطبق بها قوة فيزيائية
• أمثلة: مقياس القوة، مقياس اللزوجة، مستشعر اللمس

##### مستشعرات الضغط

• تقيس القوة الناتجة عن ضغط السوائل أو الغاز
• أمثلة: بارومتر، بيزومتر

##### مستشعرات التدفق

• تكتشف معدل تدفق السوائل
• أمثلة: مقياس شدة الريح، مستشعر تدفق الكتلة الحرارية، عداد المياه

##### مستشعرات الصوت

• تقيس مستويات الصوت في البيئة
• أمثلة: ميكروفون، مسجل أصوات تحت الأرض، مسجل أصوات تحت الماء

##### مستشعرات الرطوبة

• تقيس كمية الرطوبة في أي حيز
• أمثلة: مقياس الرطوبة، مستشعر الرطوبة، مستشعر رطوبة التربة

##### مستشعرات الضوء

• تكتشف وجود الضوء بأنواعه ودرجاته
• أمثلة: مستشعر الأشعة تحت الحمراء، كاشف الضوء، كاشف اللهب

##### المستشعرات الإشعاعية

• تكتشف أي إشعاع في البيئة المحيطة
• أمثلة: عداد جيجر مولر، كاشف النيوترون

##### مستشعرات درجة الحرارة

• تحدد كمية الحرارة أو البرودة داخل النظام
• أنواعها: تلامسية، غير تلامسية
• أمثلة: ميزان الحرارة، مقياس السعرات الحرارية، مقياس درجة الحرارة

##### المستشعرات الكيميائية

• تحدد التركيز الكيميائي داخل النظام
• أمثلة: جهاز قياس الكحول، كاشف الدخان

##### المستشعرات الحيوية

• تكتشف الخصائص البيولوجية في الكائنات الحية
• أمثلة: مستشعر الجلوكوز في الدم، مقياس أكسجين الدم، جهاز تخطيط القلب

المشغلات (Actuators)

#### الوظيفة

• استقبال إشارة تحكم كهربائية أو أمر رقمي من وحدة المعالجة.
• تحويل الإشارة إلى تأثير فيزيائي أو عمل مفيد على النظام أو البيئة المادية.

#### التشابه مع الإنسان (Human Analogy)

##### النظام البشري

• الحواس: تستشعر البيئة وتحول المعلومات إلى نبضات كهربائية ترسل إلى الدماغ.
• الدماغ: يعالج الإشارات الكهربائية.
• الجهاز العصبي والعضلي: ينقل أوامر الدماغ لتنفيذ الحركة أو الفعل.

##### نظام إنترنت الأشياء

• المستشعرات: تقيس العالم الفيزيائي وترسل إشارات كهربائية لوحدة المعالجة.
• وحدة المعالجة (المعالج الدقيق): تعالج البيانات.
• المشغلات: تستقبل الإشارة الكهربائية من المعالج وتحولها إلى فعل مؤثر وقابل للقياس.

#### الأساس المشترك

• التفاعل بين المستشعرات والمشغلات والمعالجات يشبه الوظائف في الأنظمة البيولوجية.
• هذا التشابه هو الأساس لمجالات مثل علم الروبوتات والمؤشرات الحيوية.

#### تصنيف المشغلات

##### حسب نوع الحركة

• خطي
• دوراني
• محور واحد
• ذو محورين
• ذو ثلاثة محاور

##### حسب القوة الناتجة

• طاقة عالية
• طاقة منخفضة
• طاقة ضئيلة

##### حسب طبيعة المخرجات المستمرة

• ثنائية
• مستمرة

##### حسب مجال التطبيق (الصناعة)

• التصنيع
• المركبات
• الطب

##### حسب نوع الطاقة المستخدمة

• كهربائية
• كيميائية
• حركية

مصدر الطاقة

خاصية رئيسية

• وحدة الاتصال تستهلك أكبر قدر من الطاقة

التحدي

• الكفاءة وإدارة الطاقة (خاصة مع البطاريات)
• تفعيل أوضاع السكون
• استخدام أجهزة استهلاك منخفض للطاقة

وحدة الاتصالات

الوظيفة

• ربط الكائن الذكي بالشبكة والعالم الخارجي

النوع

• سلكية
• لاسلكية (الأكثر شيوعًا)

```

نقاط مهمة

• يمكن تصنيف المشغلات (المحركات) وفقاً لخمسة معايير رئيسية: نوع الحركة، القوة الناتجة، طبيعة المخرجات، مجال التطبيق، ونوع الطاقة المستخدمة.
• أمثلة على المشغلات:

- مشغل ميكانيكي صغير (مفتاح): يستخدم في تطبيقات متنوعة.

- نظام مشغل هيدروليكي (مكبس): يستخدم في الآلات الثقيلة.

تصنيف المشغلات

Classification of Actuators

يمكن تصنيف المحركات وفقاً لنوع الحركة الصادرة منها. أمثلة: خطي، دوراني، محوّر واحد، ذو محورين، وذو ثلاثة محاور.

يمكن تصنيف المحركات وفقاً للقوة الناتجة. أمثلة: طاقة عالية، وطاقة منخفضة، وطاقة ضئيلة.

يمكن تصنيف المحركات وفقاً لطبيعة المخرجات المستمرة. أمثلة: ثنائية، ومستمرة.

يمكن تصنيف المحركات وفقاً لنوع الصناعة التي تستخدم فيها المحركات. أمثلة: التصنيع والمركبات والطب.

يمكن تصنيف المحركات بناءً على نوع الطاقة التي تستخدمها. أمثلة: كهربائية، وكيميائية، وحركية.

شكل 1.14: مشغل صغير (مفتاح) بحركة ميكانيكية.

شكل 1.15: نظام مشغل هيدروليكي (مكبس) للآلات الثقيلة.

28

--- SECTION: تصنيف المشغلات --- تصنيف المشغلات --- SECTION: Classification of Actuators --- Classification of Actuators يمكن تصنيف المحركات وفقاً لنوع الحركة الصادرة منها. أمثلة: خطي، دوراني، محوّر واحد، ذو محورين، وذو ثلاثة محاور. يمكن تصنيف المحركات وفقاً للقوة الناتجة. أمثلة: طاقة عالية، وطاقة منخفضة، وطاقة ضئيلة. يمكن تصنيف المحركات وفقاً لطبيعة المخرجات المستمرة. أمثلة: ثنائية، ومستمرة. يمكن تصنيف المحركات وفقاً لنوع الصناعة التي تستخدم فيها المحركات. أمثلة: التصنيع والمركبات والطب. يمكن تصنيف المحركات بناءً على نوع الطاقة التي تستخدمها. أمثلة: كهربائية، وكيميائية، وحركية. --- SECTION: شكل 1.14 --- شكل 1.14: مشغل صغير (مفتاح) بحركة ميكانيكية. --- SECTION: شكل 1.15 --- شكل 1.15: نظام مشغل هيدروليكي (مكبس) للآلات الثقيلة. 28 --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: Untitled Description: A black plastic casing with metal contacts and a silver lever arm tipped with a red roller. The lever is in the 'up' position, suggesting it's not currently actuated. Context: Illustrates a mechanical actuator (switch) used in various industrial applications. **FIGURE**: Untitled Description: A detailed view of a large yellow hydraulic cylinder with a silver piston rod extending from its center. The cylinder is bolted to a yellow mounting structure. The image focuses on the robust construction and mechanical components. Context: Depicts a hydraulic actuator, a type of actuator that uses pressurized fluid to generate force and motion, common in heavy machinery.