الکتروتکنیک-برق صنعتی

گرایش‌های مقطع کارشناسی در ایران 

رشته مهندسی برق در مقطع کارشناسی دارای ۶ گرایش الکترونیک، مخابرات، کنترل، قدرت، سیستم های دیجیتال و مهندسی پزشکی بیوالکتریک است. در برخی دانشگاه‌ها ٬ گرایش‌ دانشجو پس از گذراندن ۳ تا ۵ ترم مشخص می‌شود.

این رشته در دانشگاه‌های ایران به پنج گرایش تقسیم می‌شود که عبارت‌اند از:

مهندسی قدرت

مهندسی مخابرات

مهندسی کنترل

مهندسی الکترونیک

مهندسی پزشکی (بیوالکتریک)

به تازگی در دانشگاه های صنعتی شریف و دانشگاه تهران گرایش سیستم‌های دیجیتال (که در تقسیم‌بندی پنج‌گانه ٬ زیرمجموعه‌ای از گرایش الکترونیک محسوب می‌شود) به ۵ گرایش فوق اضافه شده‌است و در دانشگاه امیرکبیر نیز٬ گرایش الکترونیک در دوره کارشناسی را به دو زیرگرایش الکترونیک دیجیتال و میکروالکترونیک تقسیم کرده‌اند.

همچنین در دانشگاه صنعت آب و برق٬ گرایش شبکه‌های انتقال و توزیع ایجاد‌شده‌است که ترکیبی از گرایش قدرت و مباحث مربوط به شبکه سراسری برق و مدیریت توزیع و مصرف می‌باشد.

در برخی از دانشگاه‌های جهان، دانشکدهٔ کامپیوتر هم جزیی از دانشکدهٔ برق می‌باشد.

دروس پایه و مشترک

از جملهٔ دروس مشترک میان تمامی گرایش‌های مهندسی برق موارد زیر را می‌توان ذکر کرد:

فیزیک مکانیک

فیزیک الکتریسیته

فیزیک مدرن

ریاضی عمومی ۱ و ۲

معادلات دیفرانسیل

محاسبات عددی

ریاضیات مهندسی

مدارهای الکتریکی ۱ و ۲

الکترونیک ۱و ۲

الکترومغناطیس

مدارهای منطقی

تجزیه و تحلیل سیگنال‌ها و سیستم‌ها

ماشین‌های الکتریکی ۱ و ۲

مخابرات ۱

کنترل خطی

بررسی سیستم‌های قدرت ۱

اندازه‌گیری الکتریکی

نظر شخصی خودم برق یعنی ریاضی - بیشتر دروس برق از ریاضی گرفته شده اند

گرایش قدرت 

مهندسین قدرت سیستم‌های انتقال و توزیع برق را طراحی می‌کنند.

مهندسی قدرت با ٬تولید ٬انتقال و توزیع انرژی الکتریکی و ساخت برخی دستگاه‌های مربوط به آن نظیر ترانسفورمرها ٬ ژنراتورهای الکتریکی ٬ موتورهای الکتریکی و تجهیزات الکترونیکی مورد نیاز سروکار دارد.

این گرایش، به عنوان قدیمی ترین گرایش در رشته مهندسی برق، خود به چندین زیرگرایش تقسیم می‌شود.

در مبحث انتقال و توزیع، روش‌های مختلف انتقال برق اعم از کابل‌های هوایی و زیرزمینی، اصول مهندسی فشار قوی و همچنین مدیریت شبکه توزیع و توزیع بهینه را مطالعه می‌کنند.برای مثال ٬می‌توان با بهینه‌سازی شبکه‌های برق‌رسانی ٬ تا حد زیادی از تلفات در شبکه جلوگیری نمود که این‌کار موضوع این گرایش از مهندسی قدرت است.

مبحث حفاظت نیز به بررسی انواع وسایل و تجهیزات حفاظتی‌ای می‌پردازد که در مراحل مختلف تولید، توزیع، انتقال و مصرف انرژی، و تاسیسات الکتریکی و نیز انسان‌ها را در برابر حوادث مختلف محافظت می‌کنند.

گرایش ماشین‌های الکتریکی شامل ژنراتورها، ترانسفورمرها و موتورهای الکتریکی می‌شود که این شاخه از زمینه‌های مهم صنعتی و پژوهشی گرایش قدرت است.

گرایش الکترونیک قدرت به طراحی و بهره‌بردای از تجهیزات الکترونیکی ویژه سیستم‌های قدرت می‌پردازد.این تجهیزات باید با ولتاژ و جریان‌های بالا سازگار باشند. ماشین‌های الکتریکی ۳، بررسی سیستم‌های قدرت ۲، حفاظت سیستم، رله و حفاظت، اصول مهندسی عایق و فشار قوی، تولید و نیروگاه، طراحی و توسعه شبکه و مدیریت توزیع از اصلی‌ترین دروس این گرایش می‌باشند.

گرایش الکترونیک

مدارهای پیچیده الکترونیکی

الکترونیک علمی است که به بررسی حرکت الکترون در خلاء در مواد رسانا و یا نیمه رسانا و اثرات و کاربردهای آن می‌پردازد. با توجه به این تعریف، مهندس الکترونیک در زمینه ساخت قطعات الکترونیک و کاربرد آن در مدارها، فعالیت می‌کند. البته متاسفانه به علت عدم توانایی رقابت در بازار با برند های مشهور موجود، در ایران درسطح وسیع، تولید قطعات الکترونیکی صورت نمی‌گیرد.

به عبارت دیگر، زمینه فعالیت مهندسی الکترونیک را می‌توان به دو شاخه اصلی «ساخت قطعات و کاربرد مداری قطعه» و «طراحی مدارهای الکتریکی» تقسیم کرد.

تکنیک پالس، الکترونیک ۳، میکروپروسسور، معماری کامپیوتر، مدارهای مخابراتی، فیزیک مدرن و فیزیک الکترونیک از جمله دروس اصلی گرایش الکترونیک محسوب می‌شوند.

گرایش مخابرات

یک رادار مخابراتی

هدف از مخابرات ارسال و انتقال اطلاعات از نقطه‌ای به نقطه دیگر است که این اطلاعات می‌تواند صوت، تصویر یا داده‌های کامپیوتری باشد.

مخابرات، گرایشی از مهندسی برق است که در حوزه ارسال و دریافت اطلاعات از روش‌های موجی و مخابراتی فعالیت می‌کند. مهندسی مخابرات با ممکن ساختن ایجاد ارتباط پرسرعت ٬امن و آسان بین دو یا چند کاربر در مکان‌های مختلف ، زندگی انسان را متحول ساخته است.از آثار گسترش مهندسی مخابرات می‌توان به رادیو و تلویزیون٬ اینترنت و ماهواره‌های ارتباطی و یا تحقیقاتی(مخابرات فضایی) اشاره کرد.

مهندسی مخابرات از دو قسمت عمده‌ی مخابرات میدان و سیستم‌های مخابراتی تشکیل می‌شود.

گرایش مخابرات میدان

در مبحث میدان، مهندسان با ارسال ‌٬انتشار و دریافت امواج الکترومغناطیسی از طریق یک کانال مخابراتی (که می‌تواند فضای آزاد در مخابرات بی‌سیم و یا یک فیبر نوری در مخابرات فیبر نوری باشد) و فرستنده و گیرنده (که می‌تواند یک آنتن ماهواره در مخابرات ماهواره‌ای و یا یک مدار الکترونیکی در مخابرات فیبر نوری باشد) سروکار دارند. به عبارت دیگر ٬ می‌توان گفت مهندسین میدان به‌طور عمده با جنبه‌ی فیزیکی چگونگی انتقال امواج حاوی اطلاعات ٬ از نقطه‌ای به نقطه‌ی دیگر روبه‌رو هستند.بدین‌ترتیب مهندسی مخابرات میدان ٬ رابطه زیادی با فیزیک کاربردی (در قسمت الکترومغناطیس) دارد.

گرایش سیستم‌های مخابراتی 

مساله پردازش و بهینه‌سازی این سیگنال اطلاعات ــ جدای از اینکه شکل فیزیکی این سیگنال چگونه است ــ موضوع مهندسی سیستم‌های مخابراتی است. در گرایش مخابرات سیستم٬ به طور عمده با سیگنال اطلاعات به صورت یک تابع ریاضی برخورد می‌کنند.در این مبحث ، مهندسان با ریاضیات مربوط به نظریه اطلاعات و نیز پردازش سیگنال برای آماده‌سازی آن جهت ارسال از طریق مورد نظر(آنتن٬ فیبر نوری٬ موج‌بر و ...) ٬و در کل ٬ طراحی و بهبود سامانه‌های مخابراتی جهت دستیابی به سرعت و امنیت و قابلیت اطمینان بیشترسروکار دارند. برای مثال می‌توان به بهینه‌سازی و مقاوم سازی سیگنال دربرابر نویز و رمزگذاری اطلاعات جهت امنیت ارسال و بهینه‌سازی آن اشاره کرد. بدین‌ترتیب مهندسی سیستم‌های مخابراتی ٬ رابطه زیادی با ریاضیات کاربردی دارد.

گرایش کنترل

اگر بخواهیم یک تعریف کلی از کنترل ارائه دهیم، می‌توانیم بگوییم که هدف این علم، کنترل متغیرهای اساسی سیستم (که متغیرهای خروجی می‌تواند تنها بخشی از این متغیرها باشد) بر مبنای برخی ملاکهای مطلوب می‌باشد. این ملاکها می‌تواند سرعت یک موشک، دمای یک اتاق، زاویه‌ی چرخش بازوی ربات و... باشد. به عنوان یک مثال ساده می‌توان کنترل زمان اوج گیری یک هواپیمای جنگنده را در نظر گرفت.در این مثال٬ زاویه پره‌های هواپیما، میزان سوخت تزریقی و سایر متغیرهای تاثیرگذار بایستی با روش‌های ریاضی محاسبه و سیستم کنترل‌کننده به دقت طراحی شود تا بتوان زمان عکس‌العمل سیستم را کاهش داد و آن را در برابر اثرات نویز محیط ( مانند وزش باد یا ...) مقاوم کرد.

کنترل، در پیشرفت علوم دیگر نقش ارزنده‌ای را ایفا می‌کند. به طور کلی می‌توان گفت مهندسی کنترل حلقه اتصال میان مهندسی برق و رشته‌های دیگر می‌باشد. امروزه مهندسی کنترل به صورت بخش اصلی و مهمی از فرآیندهای صنعتی و تولیدی درآمده‌است.

به کمک این علم می‌توان به عملکرد بهینه سیستم‌های پویا، بهبود کیفیت و ارزان‌تر شدن فرآورده‌های تولیدی، گسترش میزان تولید، ماشینی کردن بسیاری از عملیات تکراری و خسته‌کننده دستی و نظایر آن دست یافت. هدف سیستم کنترل‌کننده عبارت است از کنترل خروجی‌ها(مانند زاویه‌ی حمله‌ی موشک هدایت‌شونده) به روش معین به کمک ورودی‌ها(مانند سیگنال دریافتی از رادار موشک) از طریق اجزای سیستم کنترل که می‌تواند شامل اجزای الکتریکی، مکانیکی و شیمیایی به تناسب نوع سیستم کنترل باشد.

یکی از مفاهیم پرکاربرد در این رشته مفهوم پسخورد (فیدبک) می‌باشد. پسخورد در واقع اندازه گیری متغیرهای خروجی و استفاده از این متغیرهای اندازه گیری شده برای اصلاح متغیر ورودی سیستم می‌باشد.برای مثال ٬ در یک سیستم سرمایشی٬ یک سنسور٬ که در واقع یک دماسنج است٬ دمای اتاق را اندازه‌گیری می‌کند تا سیستم بتواند از دما مطلع شده و از کاهش یا افزایش بیش از اندازه دما جلوگیری کند. با استفاده از سیستمهای دارای پسخورد می‌توان بسیاری از فرآیندهای صنعتی را به صورت خودکار کنترل کرد. اتوماسیون صنعتی بخشی از رشته کنترل می‌باشد که بر پایه سیستمهای فیدبک‌دار توانسته‌است صنعت مدرنی را پایه