التقنية أصبحت جزءا لا يتجزأ من حياتنا اليومية، حيث نستخدمها في:

• المنازل والمدارس والمستشفيات.
• المصانع وخطوط الإنتاج.
• حركة النقل والمرور.
• الأمن والمراقبة وحفظ البيانات.

• أنظمة المراقبة.
• أنظمة التحكم.
• أنواع أنظمة التحكم: المفتوح والمغلق.
• المستشعرات وأنواعها.
• التطبيقات الذكية في حياتنا.
• أثر التقنية على البيئة والمجتمع.

• زيادة مستوى الأمان في المنازل والأماكن العامة.
• تسهيل أداء الأعمال اليومية وتقليل الجهد والوقت.
• تحسين جودة المنتجات والخدمات.
• رفع دقة اتخاذ القرارات من خلال تحليل البيانات.
• المساعدة في الحفاظ على الموارد والطاقة.

• التمييز بين نظام المراقبة ونظام التحكم.
• مقارنة التحكم المفتوح بالتحكم المغلق.
• فهم مفهوم التغذية الراجعة في أنظمة التحكم.
• التعرف على أنواع المستشعرات واستخداماتها.
• ربط المستشعرات والتقنية بمواقف من الحياة اليومية.

• المكيف يعمل تلقائيا عند ارتفاع درجة الحرارة.
• الإضاءة تشتعل عند دخول شخص إلى الممر.
• الغسالة تعمل وفق برنامج محدد يغسل وينشف الملابس.
• كاميرات المراقبة تسجل ما يحدث في المدرسة أو المنزل.

نظام المراقبة هو نظام يقوم بجمع البيانات من أجهزة أو مستشعرات، ثم إرسالها إلى نظام مركزي لعرضها أو تسجيلها أو تحليلها.

• مستشعرات تلتقط الأحداث (صورة، صوت، حركة، حرارة...).
• وحدة تجمع البيانات وترسلها.
• برنامج أو شاشة لعرض البيانات للمستخدم.
• قد يتضمن النظام منبهات أو رسائل تنبيه عند حدوث شيء مهم.

• كاميرات المراقبة في المدارس والمنازل والمحلات التجارية.
• أنظمة مراقبة المرور عبر كاميرات على الطرق.
• مراقبة خطوط الإنتاج في المصانع.
• مراقبة غرف العناية المركزة في المستشفيات.
• مراقبة المخازن ومستودعات البضائع.

• يوفر معلومات في الزمن الحقيقي عما يحدث.
• يزيد من مستوى الأمان ويقلل السرقات والحوادث.
• يساعد الإدارة على متابعة الأداء واتخاذ القرارات.
• يوفر سجلا للأحداث يمكن الرجوع إليه عند الحاجة.

كاميرات المدرسة تسجل ما يحدث في الممرات والفصول وساحات المدرسة، وتعرض الصورة على غرفة المراقبة.

• لا يصدر أوامر لتشغيل أو إيقاف الأجهزة.
• لا يغير من حالة النظام أو الجهاز المراقب.
• وظيفته الأساسية جمع البيانات وعرضها فقط.

نظام التحكم هو نظام يقوم بإدارة أو توجيه أو إعطاء أوامر للأجهزة بهدف تحقيق قيمة معينة أو سلوك محدد.

• المستشعر: يقيس التغير في البيئة (حرارة، ضوء، حركة...).
• وحدة المقارنة: تقارن بين القيمة الحالية والقيمة المطلوبة.
• وحدة التحكم: تقرر الأمر المطلوب (تشغيل، إيقاف، زيادة، تقليل...).
• المشغل (المؤثر): ينفذ الأمر مثل تشغيل المروحة أو إيقاف السخان.

مكيف هواء يستخدم نظام تحكم في درجة الحرارة:

• المستشعر يقيس درجة حرارة الغرفة.
• وحدة المقارنة تقارنها بالدرجة التي حددها المستخدم.
• وحدة التحكم ترسل أمر تشغيل أو إيقاف للمكيف.
• المكيف يعمل حتى تصل الحرارة إلى القيمة المطلوبة.

• السيارات وأنظمة الفرامل والسرعة.
• الطائرات وأنظمة التوازن والقيادة الآلية.
• المصانع وخطوط الإنتاج الآلية.
• أجهزة المنزل الذكية.
• الروبوتات وأنظمة التوجيه.
• الطب والأجهزة المخبرية.

• تقليل الأخطاء الناتجة عن العمل اليدوي.
• رفع كفاءة الأجهزة وتقليل استهلاك الطاقة.
• تحسين جودة المنتجات والخدمات.
• توفير الوقت والجهد على الإنسان.

• المكيف والثلاجة وسخان الماء.
• الغسالة الأوتوماتيكية.
• الإضاءة الذكية في المنازل.
• أنظمة إشارات المرور.
• الروبوتات التعليمية والصناعية.

المستشعر هو عين النظام التي تقيس ما يحدث، ونظام التحكم هو العقل الذي يتخذ القرار.

بدون المستشعر لا يستطيع النظام معرفة التغيرات، وبدون التحكم لا يمكن تنفيذ أي استجابة.

هو نظام تحكم لا يستخدم التغذية الراجعة، أي لا يقيس النتائج بعد التنفيذ ولا يقارنها بالقيمة المطلوبة.

• غسالة تعمل برنامجا ثابتا بغض النظر عن نظافة الملابس.
• فرن يعمل لمدة زمنية محددة دون قياس درجة الحرارة داخل الطعام.
• نظام ري يفتح الماء لمدة عشر دقائق يوميا دون قياس رطوبة التربة.

• تصميمه بسيط وسهل الفهم.
• تكلفته أقل من أنظمة التحكم المغلقة.
• يصلح للعمليات التي لا تحتاج إلى دقة عالية.

• لا يكتشف الأخطاء في النتائج النهائية.
• لا يصحح نفسه إذا تغيرت الظروف.
• قد يعطي مخرجات غير دقيقة أو غير مناسبة.

القيم المطلوبة ← عملية التحكم ← المخرجات

هو نظام تحكم يعتمد على التغذية الراجعة، حيث يتم قياس المخرجات ومقارنتها بالقيم المطلوبة ثم تعديل سلوك النظام إذا لزم الأمر.

• مكيف يحافظ على درجة حرارة الغرفة عند قيمة محددة.
• ثلاجة تحافظ على برودة الطعام داخلها.
• سخان ماء يفصل عند الوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة.

• يقدم دقة عالية في الحصول على القيم المطلوبة.
• قادر على تصحيح نفسه عند تغير الظروف المحيطة.
• يحافظ على استقرار النظام وأدائه.

• أكثر تعقيدا في التصميم والبرمجة.
• تكلفته أعلى بسبب الحاجة إلى مستشعرات إضافية.
• يحتاج إلى صيانة ومتابعة دورية لضمان دقة المستشعرات.

القيم المطلوبة ← وحدة التحكم ← الجهاز ← المخرجات ← مستشعر يقيس المخرجات ← مقارنة مع القيم المطلوبة ← تعديل جديد إذا لزم الأمر.

المستشعر هو جهاز يمكنه قياس التغير في أحد العوامل المحيطة مثل الحرارة أو الضوء أو الحركة أو الضغط، ثم إرسال هذه المعلومات إلى نظام المراقبة أو التحكم.

• لكشف التغيرات قبل حدوث مشكلات كبيرة.
• لزيادة الأمان في المنازل والمصانع والطرق.
• لجعل الأجهزة تعمل بشكل آلي وذكي.
• لجمع بيانات يمكن تحليلها واتخاذ قرارات بناء عليها.

• مستشعرات درجة الحرارة.
• مستشعرات الضوء.
• مستشعرات الصوت.
• مستشعرات الضغط.
• مستشعرات التقارب.
• مستشعرات الحركة.
• مستشعرات الدخان.

تستخدم لقياس درجة حرارة البيئة المحيطة أو الأجسام.

أمثلة:

• مستشعر حرارة المكيف.
• مستشعر حرارة في الثلاجة وسخان الماء.
• مستشعرات في الساعات الرياضية لقياس حرارة الجسم.

تستخدم للكشف عن وجود الضوء وقياس شدته.

أمثلة:

• تشغيل إضاءة الشارع تلقائيا عند حلول الظلام.
• حساس الإضاءة في كاميرات الجوال لضبط درجة السطوع.
• أنظمة الزراعة الداخلية التي تضبط شدة الإضاءة للنباتات.

تقوم بقياس مستوى الصوت أو الكشف عن الموجات الصوتية.

تستخدم في:

• مكبرات الصوت الذكية التي تتعرف على الأوامر الصوتية.
• أنظمة الأمن التي تستجيب لأصوات معينة (كسر زجاج مثلا).
• برامج المساعدة الصوتية مثل المساعدات الرقمية.

تقيس الضغط في السوائل أو الغازات.

أمثلة:

• مستوى ضغط الهواء في إطارات السيارات.
• أجهزة قياس ضغط الدم في المجال الطبي.
• أنظمة الأمان في الطائرات ومحطات الضخ.

تكشف وجود جسم قريب دون الحاجة إلى لمسه مباشرة.

تستخدم في:

• الجوال لإطفاء الشاشة عند تقريب الهاتف من الأذن.
• السيارات للمساعدة في الركن وتجنب الاصطدام.
• الروبوتات للتعرف على العوائق أمامها.

تكشف وجود الدخان في الهواء، وغالبا تستخدم مع أنظمة إنذار الحريق.

أماكن الاستخدام:

• المنازل والشقق السكنية.
• المدارس والمستشفيات.
• الفنادق والمصانع والمستودعات.

تكتشف حركة الأجسام في مجال معين.

تستخدم في:

• إضاءة الممرات التي تشتغل عند مرور شخص.
• أنظمة الإنذار ضد السرقة.
• ألعاب الفيديو وأنظمة الواقع الافتراضي.

عند دمج المستشعرات مع أنظمة التحكم نحصل على أجهزة ذكية تستطيع:

• الإحساس بما يحدث حولها.
• اتخاذ القرار المناسب.
• تنفيذ الاستجابة تلقائيا بدون تدخل الإنسان.

• حساس حرارة يتحكم في المكيف.
• حساس حركة يشغل الإضاءة في الممرات.
• حساس دخان يتصل بإنذار الحريق.
• حساسات لفتح الأبواب عند الاقتراب.
• نظام مركزي يربط جميع الأجهزة بتطبيق في الهاتف.

• تلف المستشعر نتيجة الحرارة العالية أو الرطوبة.
• تراكم الغبار عليه فيقلل من دقته.
• انقطاع الأسلاك أو ضعف البطاريات في المستشعرات اللاسلكية.
• أخطاء في معايرة المستشعر تؤدي إلى قراءات غير صحيحة.

• تنظيف المستشعر من الغبار والأوساخ.
• فحص التوصيلات الكهربائية والكيابل.
• تغيير البطاريات عند الحاجة.
• إعادة معايرة المستشعر حسب تعليمات الشركة.
• تجربة النظام بشكل دوري للتأكد من سلامة العمل.

• ما الفرق بين نظام المراقبة ونظام التحكم؟
• اذكر مثالا على نظام تحكم مغلق من منزلك.
• ما نوع المستشعر المستخدم في المكيف؟
• كيف ساعدتك التقنية في جعل حياتك أسهل وأكثر أمانا؟