⭕تاریخچه و معرفی گرایشهای رشته مهندسی برق
با نگاهی اجمالی به صنعت در می‌یابیم که در ابتدا ( از رنسانس تا قرن بیستم) تمام ابزارها و صنایع، مکانیکی بوده اند و مهندسی عموما به طراحی و ساخت این وسایل مکانیکی اطلاق می‌شد؛ اما با به کارگیری الکتریسیته در صنایع، از حجم ابزارها و دستگاه‌ها کاسته شد و صنایع پیچیده تر شد.
رشته ی برق در آغاز با مکانیک همراه بود و الکترومکانیک خوانده می‌شد؛ اما با رشد و پیشرفت چشم گیر، این رشته راه خود را از مکانیک جدا کرد و به عنوان رشته ای مستقل مطرح شد. به جرأت می‌توان ادعا کرد که علم و صنعت پیشرو در نیم قرن اخیر، رشته ی مهندسی برق بوده است.
با توجه به وسعت صنعت برق و پیشرفت زیاد آن، این رشته خود به چند گرایش تقسیم شده است. کامپیوتر به عنوان وسیله ای الکترونیکی، از مصنوعات و تولیدات رشته ی برق است. در گذشته، مسایل مربوط به کامپیوتر در رشته ی برق مطرح می‌شد؛ اما با گسترش و تعمیق روز افزون آن، اینک از رشته ی برق جدا شده و به عنوان رشته ای مستقل مطرح است.
رشته ی برق در مقطع کارشناسی به چهار گرایش: مخابرات، کنترل، قدرت و الکترونیک تقسیم می‌شود. دانشجویان در ابتدا بدون تعیین متقاضیان هر گرایش پس از گذراندن درس های پایه و اصلی، با توجه به معدل درس های گذرانده شده و ظرفیت و توان علمی هر دانشکده به انتخاب گرایش می‌پردازند. تفاوت این گرایشها چیزی در حدود 20 واحد درسی است زیرا در مسایل کاربردی هر چهار نوع تخصص مورد نیاز است و این تفکیک در مسایل علمی اعتباری ندارد.
1. گرایش مخابرات:
شبکه ی مخابراتی مثل سلسله ی اعصاب انسان جامعه ی جهانی را تشکیل میدهد. تخصص در زمینه ی شناخت، نحوه ی عملکرد و چگونگی نگهداری و بهره برداری، تجزیه و تحلیل و طراحی سیستم های مخابراتی، از شناخت و اهمیت بسزایی برخوردار است. هدف اصلی رشته ی مخابرات، انتقال اطلاعات است. این اطلاعات به سه شکل صوتی، تصویری و داده (DATA) است. در میان تمام گرایش های برق، گرایش مخابرات بیشترین خصلت ریاضی را دارد و تمام تئوری‌ها در قالب ریاضیات پیشرفته در آن مطرح می‌شود. دو درس "آمار و احتمالات" و "الکترومغناطیس" از درس های بنیادی این رشته اند.
2. گرایش کنترل:
همان طور که از نام گرایش بر می‌آید، هدف این علم، کنترل رفتار سیستم های مختلف با توجه به ورودی های داده شده است. در تمامی سیستم ها، مساله ی کنترل اتوماتیک تغییر رفتار سیستم برای نزدیک کردن پاسخ های آن به مقادیر مطلوب، همواره مورد نظر است. مثل کنترل دمای یک کوره، کنترل دور الکتروموتور، کنترل موشک، کنترل هواپیما و سفینه، کنترل ارتفاع آب و کنترل جریان و ولتاژ یک سیستم و نظایر این ها. در این علم، با روش های کنترل یک سیستم سر و کار داریم؛ نه با خود سیستم. ضروری است یک دانشجوی کنترل از پایه ی ریاضی و دانش کامپیوتری قوی برخوردار باشد.
3. گرایش قدرت:
موضوع اصلی این گرایش تولید، انتقال، توزیع و تبدیل انرژی الکتریکی است. مهندسی سیستم های قدرت و ماشین های الکتریکی، دو شاخه کلاسیک این گرایش هشتند که در آنها مسایلی نظیر بررسی، طراحی، بهره برداری، کنترل و حفاظت سیستم های قدرت و اجزای آن مورد مطالعه قرار گرفته، اصول کاری و طراحی انواع ماشین های الکتریکی آموزش داده می‌شود.
بررسی قواعد و قوانین حاکم بر موتورها و ژنراتورها در زمره ی مطالبی است که یک مهندس قدرت برای کار در زمینه های فوق باید از آن اطلاع کافی داشته باشد. از دیگر وظایف یک مهندس قدرت، آشنایی با روش های توزیع و پخش جریان در یک کارخانه، ساختمان یا یک منطقه یا یک شهر است. از آن چه گفته شد، عملی بودن و کاربردی بودن درس های مربوط به این گرایش معلوم می‌شود و می‌توان حدس زد که بازار کار وسیعی دارد.
4. گرایش الکترونیک:
الکترونیک، علم و تکنولوژی عبور ذرات باردار در یک گاز یا یک خلاء یا یک نیمه هادی است. به عبارتی، مطالعه اثرات مطلوب مورد نظر را انجام میدهد. الکترونیک نوین، به وجود آورنده ی سیستمها و ابزارهای پیچیده ای است که در بسیاری از مصارف زندگی روزمره و شاخه های مختلف صنعت، پزشکی و مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مباحث درسی در رشته ی الکترونیک به دو دسته ی کلی، دیجیتال و آنالوگ قابل تقسیم است. در مباحث دیجیتال همه ی دیتاها به صورت کد (0 یا 1) بیان می‌شود که کد صفر معرف ولتاژ صفر و کد 1 معرف ولتاژ 5+ ولت است. ولی در مباحث آنالوگ اطلاعات می‌توانند دانه های ولتاژی مختلفی را در بر داشته باشند (محدودیتی ندارد). مباحث دیجیتال مهندسی برق الکترونیک را به رشته کامپیوتر نزدیک کرده است.
پرداختن به فیزیک و تکنولوژی، ساخت نیمه هادی‌ها و طراحی مدارهای مجتمع میکروالکترونیک، در مقطع فوق لیسانس گرایش الکترونیک صورت می‌گیرد؛ ولی از آنجا که تکنولوژی، ساخت بسیار پیشرفته ای دارند که مستلزم هزینه و سرمایه گذاری زیادی است، در درس ساختار و زبان ماشین، اصول ساختمان داخلی کامپیوتر و نحوه ی کار آنها و چگونگی برنامه نویسی به زبان ماشین آموزش داده می‌شود. اینک با تجمع آی سی های مختلف و برنامه نویسی آن ها، میکروپروسسورها که قلب کامپیوتر هستند، ساخته می‌شود. گرایش الکترونیک به گرایش سخت افزار نزدیک می‌شود و دانشجویان برق می‌توانند با انتخاب درس های اختیاری به مسایل الکترونیکی کامپیوتر بپردازند.
درس های مهم در این رشته:
به جرات می‌توان گفت که مهندسی برق از آن دسته رشته هایی است که ریاضیات کاربرد بسیار زیادی در آنها دارد. فیزیک نیز به دلیل ماهیت رشته، کاربردی وسیع در این رشته دارد.
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 چهار گرایش است که در زیر بطور اجمالی به بررسی آنها می پردازیم و در قسمت معرفی گرایشها به تفصیل در مورد هر کدام صحبت خواهیم کرد.
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.
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 گستره 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 و کاربرها
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 ۴ گرایش الکترونیک، مخابرات، کنترل و قدرت(۱) است. البته گرایش های فوق در مقطع لیسانس تفاوت چندانی با یکدیگر ندارند و هر گرایش با گرایش دیگر تنها در ۳۰ 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.”
گرایش مهندسی کنترل
“اگر بخواهیم یک تعریف کلی از کنترل ارائه دهیم، می توانیم بگوییم که هدف این علم، کنترل خروجی های یک سیستم بر مبنای ورودی های آن و با توجه به شرایط ویژه و نکات مورد نظر طراحی آن سیستم می باشد.”
دکتر کمره ای در ادامه معرفی علم کنترل می گوید: “علم کنترل فقط در مهندسی برق مورد 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 ۱۵۰۰مگاوات 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
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.
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.
تخصصی مهندسی برق – الکترونیک
از درسهای پایه و اصلی موثر در مهندسی الکترونیک می توان به درسهای مدارهای الکتریکی، الکترونیک ۲ و ۱، مدارهای منطقی و مخابرات اشاره کرد. بعضی از درسهای تخصصی این گرایش عبارتند از:
الکترونیک ۳: 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 ۴ بیتی را با فن آوری ۲SI 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 ۸ 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 ۸ 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 ۲: 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 ۳: 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 ۱ 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 ۳:
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 ۵ ولت و ۲۰۰ 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 ۲:
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.
درس های 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 ۱۹۶۰ 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.
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.
با توجه به حجم بازار الکترونیک و بازار صنعت نیمه رسانا در دنیا و نیز کشور ما که رشد ۷% و ۱۵% 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.”
آن چه 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 برای مثال در طراحی یک سیستم ، هوشمندی طراح و دانش فنی خوب، بسیار اهمیت دارد.
