بعض من أفكار المشاريع الإلكترونية اليدوية لطلاب الهندسة

إذا كنت قد قُمت بالإطلاع على أسعار أنظمة الأمان وغيرها من الأجهزة الإلكترونية المُتخصصة، فأنت تعلم أنها ليست رخيصة. ولكن هل تعلم أنه يُمكنك إنشاء معظم هذه الأجهزة باستخدام عدد قليل من الأدوات والدوائر الإلكترونية ووحدة التحكم الدقيقة ومهارات الكمبيوتر الأساسية؟

أصبح بإمكان طلاب الهندسة الاستفادة من العديد من المشاريع الإلكترونية التي يُمكنهم تنفيذها بأنفسهم (DIY). تُقدم هذه المشاريع فرصة رائعة لتطبيق المفاهيم التي تم تعلمها في الفصول الدراسية في بيئة عملية وتحفيزية. ستُساعدهم هذه المشاريع على فهم المفاهيم النظرية بشكل أفضل وتعزيز مهاراتهم العملية في مجال الهندسة الإلكترونية.

لقد قمنا بتجميع قائمة من الأفكار السهلة والمُبتكرة التي تعتبر مشاريع إلكترونية مثالية لطلاب الهندسة أو أي شخص آخر يستمتع بالتلاعب بالإلكترونيات. تحقق من أفضل برامج علوم الكمبيوتر لخريجي درجة البكالوريوس.

1. قطع الدوائر الكهربائية باستخدام كلمة السر

إذا تساءلت يومًا ما إذا كان التحكم في الخطوط الكهربائية باستخدام كلمة سر أمرًا مُمكنًا، فستجد هذا المشروع مُثيرًا للاهتمام. باستخدام وحدة التحكم الدقيقة 8051 (Intel MCS-51)، يمكنك إعداد أي دائرة بحيث يتم استبدال زر التشغيل/الإيقاف بكلمة سر يتم إدخالها على لوحة مفاتيح 4×4. في هذا المثال، يتم استخدام وحدة ترحيل ذات أربع قنوات لتشغيل وإيقاف الطاقة ذات الجهد العالي لأربعة مصابيح كهربائية.

يُمكن أن يكون المفهوم الموضح في هذا المشروع بمثابة ميزة أمان رائعة لأي شخص يقوم بأعمال كهربائية، مثل المُحترفين الذين يقومون بصيانة خطوط الكهرباء من محطة فرعية؛ سيحتاج العامل إلى إدخال كلمة السر لكل خط يتم صيانته لتشغيل وإيقاف مصدر الطاقة، مما يجعل العملية أكثر أمانًا.

2. جهاز تعقب الطاقة الشمسية التلقائي

مشروع أجهزة آخر مثالي لطلاب الهندسة وهو جهاز تعقب الطاقة الشمسية التلقائي. الذي يُساعد على أن تتلقى الألواح الشمسية أقصى قدر من التعرض لأشعة الشمس لبضع ساعات كل يوم. يُمكنك إنشاء أجهزة التتبع والتي تتبع اتجاه الشمس من الصباح إلى المساء لضمان حصول اللوحة على أقصى قدر من الإشعاع طوال اليوم. يعمل هذا المشروع المُبتكر مع مُتحكم Arduino Uno، ومُوجه، وعدد قليل من المُقاومات التي تعتمد على الضوء.

3. جهاز التحكم التلقائي في ضوء الغرفة

تعد القدرة على تشغيل الأضواء أو إطفائها دون التفكير في المفتاح الفعلي أمرًا مُستقبليًا تمامًا. باستخدام مُتحكم Arduino، ووحدة التتابع 5V، وأجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية، يمكنك تشغيل الضوء تلقائيًا عندما يدخل شخص ما إلى الغرفة. يتم بعد ذلك تتبع عدد الأشخاص في الغرفة، لذلك إذا غادر الجميع، يتم إطفاء الضوء.

فضلًا عن كونه مشروعًا مُمتعًا لاختبار مهاراتك، فهو حل عملي للأشخاص الذين ينسون في كثير من الأحيان إطفاء الأضواء قبل النوم، ليتعرضوا لفواتير كهرباء ضخمة في وقت لاحق. إذا كنت قلقًا بشأن الكيفية التي يمكن بها لمصابيح الإضاءة الذكية أن تعرض شبكتك المنزلية للخطر، فإنَّ فكرة المشروع الإلكتروني هذه تُعد بديلاً جيدًا.

4. نظام القفل اللاسلكي من خلال OTP

إن استخدام نفس كلمة السر لأقفالك الرقمية ليس الطريقة الأكثر أمانًا لإبعاد المُتسللين حيث أنهم يحتاجون إلى التقاطها مرة واحدة فقط. ومع ذلك، تقدم أنظمة OTP (كلمات السر لمرة واحدة) حلاً أمنيًا ذكيًا يتجاهل كل كلمة سر بعد أن يتم استخدامها.

لإنشاء هذا المشروع، تحتاج إلى مُتحكم Arduino Uno، ووحدة Bluetooth HC-05، ومُوجه ، وVeroboard PCB. أما بقية المُكوِّنات فهي الأجزاء النموذجية للدائرة التي ستتعرف عليها من خلال الحيل الإلكترونية الأخرى.

لكي يعمل هذا المشروع الإلكتروني بشكل موثوق من هاتفك، ستحتاج إلى برمجة المُتحكم وإنشاء تطبيق Android بسيط في MIT App Inventor. عندما تحتاج إلى فتح باب آمن، سيُطلب منك إدخال كلمة سر، والتي يتم إرسالها على الفور إلى هاتفك. تحقق من أفضل مكاوي اللحام المُتاحة لجعل تجارب لحام مشاريعك الإلكترونية أكثر فعاليَّة.

5. أتمتة المنزل على أساس الكمبيوتر

إذا كنت تقضي ساعات طويلة على الكمبيوتر الخاص بك، فمن المحتمل أنك تمنيت أن تتمكن من أتمتة بعض المهام المنزلية في جميع أنحاء المنزل من خلال نقرات بسيطة بالماوس. باستخدام مُتحكم 8051، ووحدات الترحيل المرحلية، و LED، وشاشات LCD، وKeil μVision IDE، يُمكنك أتمتة معظم الأجهزة الكهربائية من حولك.

يمكن تعديل النظام بحيث يمكنك مراقبة حالة كل مكون متصل على سطح المكتب. سيوفر لك الإعداد الكثير من الوقت لأنه يمكنك التحكم في المروحة والأضواء وكاميرات الأمان والمنشآت الأخرى دون مغادرة مكتبك.

6. التحكم في الوصول إلى الباب المُستند إلى RFID

ربما يكون تأمين المبنى الخاص بك أحد أكبر اهتماماتك عندما تحتاج إلى مغادرة المنزل في الصباح، أو الذهاب في مهمات، أو أخذ عطلة. لتأمين أبوابك، يُمكنك استخدام مُتحكم 8051 مُقترن بنظام إدارة الوصول RFID.

أحد أروع جوانب هذا البروتوكول هو أنه يمكنك منح أذونات الوصول أو رفضها أثناء التنقل. إنه مشروع إلكترونيات رائع آخر لطلاب الهندسة لأنه يمكن العثور على هذه التكنولوجيا في العديد من تطبيقات الحياة الواقعية. بل قد يؤدي ذلك إلى طرح بعض الحلول لمشكلة كيفية اختراق أجهزة تحديد الهوية بموجات الراديو (RFID). تحقق من فهم تهديد VoltSchemer: ما يجب عليك معرفته حول إمكانية إذابة هاتفك الذكي.

7. مشروع الوصول إلى باب المُتقدم من خلال RFID

أحد أنظمة الوصول الأكثر أمانًا التي يمكنك تثبيتها على أبوابك هو RFID، والذي يستخدم ترددات الراديو على نطاقات قصيرة لتحديد العلامة أو البطاقة. لإعداد هذا المشروع، تحتاج إلى علامات RFID، وقارئ، وجهاز إرسال واستقبال، ومُتحكم Arduino، وبعض الهوائيات. عند الانتهاء، ستُتيح لك الآلية الوصول إلى منزلك أو غرفتك عن طريق مسح بيانات اعتماد RFID الخاصة بالبطاقة أو العلامة بحثًا عن المُطابقة.

على عكس نظام الباركود، لا تحتاج إلى سحب البطاقة بمجرد اقترابك من الباب الآمن حيث يعمل نظام RFID تلقائيًا لتوفير الوقت. إذا كنت ترغب في تجربته، يُمكنك العثور على البرنامج التعليمي الكامل لمشروع RFID على YouTube.

8. شاحن الهاتف المحمول بالطاقة الشمسية

ربما يكون شحن هاتفك الذكي أحد الإجراءات الروتينية الأكثر إزعاجًا ولكنها ضرورية في يومك. يُمكن لشاحن الهاتف المحمول بالطاقة الشمسية تغيير هذا الهاجس لأنه يُمكن أن يحررك من متاعب التنافس مع الجميع على المنافذ والكابلات. يستخدم هذا المشروع لوحة شمسية صغيرة بقدرة 6 فولت، ودائرة تصاعدية، وشاحن هاتف نموذجي.

بمجرد إعداد كل شيء، تحتاج إلى وضع اللوحة بحيث تتعرض لأشعة الشمس. تتمثل فائدة وجود مثل هذا النظام الصغير في أنه يمكنك دائمًا حمله معك. على سبيل المثال، إذا كان المبنى يحجب الشمس، فيمكنك الالتفاف حوله ومواصلة الشحن. يعد هذا مشروعًا إلكترونيًا ممتازًا آخر للطلاب، خاصةً عندما يكون الطلب على منافذ الشحن مُرتفعًا في المدارس والجامعات.

9. نظام الأمان القائم على بصمات الأصابع

تُعد مراقبة مُمتلكاتك، سواء كانت منزلك أو معداتك أو أي أشياء أخرى، إحدى أسهل الطرق للبقاء مُطمئنًا بغض النظر عن مكان وجودك. يمكن أن يكون مشروع نظام الأمان المُعتمد على بصمة الإصبع هو ما تحتاجه بالضبط إذا كنت لا تريد القلق كثيرًا بشأن سلامة أغراضك.

لتأمين الأبواب والمداخل المُهمة الأخرى، يستخدم هذا المشروع دائرة متحكم Arduino مُقترنة بشاشة LCD ومستشعر بصمة الإصبع وعدد قليل من المحركات. والأمر الرائع في الأمر هو أن الباب لن يفتح إلا إذا كانت بصمة الإصبع الممسوحة ضوئيًا تطابق أيًا من البصمات المخزنة. ومع دعم تعدد المستخدمين، يمكنك أيضًا إضافة المزيد من بصمات الأصابع لأحبائك. تحقق من الأشياء التي يجب مراعاتها قبل شراء نظام أمان المنزل الذكي.

10. الذراع الروبوتية

إذا فكرت يومًا في صنع ذراع آلية لاستخدامها في المنزل أو كاختبار لقدراتك الإبداعية، فهذا المشروع مُناسب لك. يستخدم المشروع مُتحكم Arduino وبعض المُكوِّنات البلاستيكية المطبوعة ثلاثية الأبعاد لبناء الذراع. ستحتاج أيضًا إلى تطبيق Android مُخصص يعمل كواجهة مع وحدة التحكم الدقيقة.

عند الانتهاء، ستتمكن من التحكم في المفاصل ومقبض ذراع الروبوت للوصول إلى العناصر المختلفة في غرفتك. ويمكن برمجة ذراع الروبوت لتسليم أشياء معينة، مثل المشروبات.

11. توليد الطاقة بالخطوات

يُمكنك تحويل خطواتك إلى تيار كهربائي قادر على تشغيل مصباح أو شحن بطارية صغيرة. باستخدام مُتحكم دقيق متصل بدائرة بيزو وصمام ثنائي، يمكنك بدء الخطوات بشكل متكرر لتوليد الطاقة الكهربائية. يمكن دمج هذا المشروع مع جهاز المشي المنزلي لمراقبة شدة تمرينك بواسطة الصمام الثنائي المتوهج.

إذا كان لديك المُكوِّنات والأدوات اللازمة، والتي يمكن الحصول عليها بسعر رخيص من موقع eBay، فيمكنك إكمال جميع مشاريع الإلكترونيات هذه تقريبًا في أقل من 24 ساعة. تذكر أن كل اختراق تعمل عليه يعمل على تحسين تفكيرك النقدي وبرمجتك ومهاراتك العملية، لذا فهذه هي مشاريع الأجهزة المثالية لطلاب الهندسة. يُمكنك الإطلاع الآن على أسباب اختيار Raspberry Pi Pico على النماذج الأخرى لمشاريعك الإلكترونية.