أجهزة الاستشعار Sensors - الكمبيوتر وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات2 - أول اعدادي

الدرس الثاني GEO (Sensors ) Scanned with CS CamScanner أجهزة الاستشعار

الدرس الثاني أجهزة الاستشعار (Sensors) الأهداف: في نهاية الدرس، سأكون قادرًا على أن: بعد الدرس : ضع علامة (√) في المربع المناسب لـ " يمكنني أن.. - أذكر أنواع أجهزة الاستشعار المختلفة ومجالات استخدامها. - أعدد أهمية أجهزة الاستشعار في حياتنا الحديثة - أصمم مشروع بسيط يعتمد على فكر أجهزة الاستشعار. لنتفاعل معا : جيد جيد جدا بحاجة إلى مجهود أكبر جيد جيد جدًا بحاجة إلى مجهود أكبر جيد جيد جدًا بحاجة إلى مجهود أكبر كيف تعمل أجهزة الاستشعار ؟ ما الأجهزة التي شاهدتها أو استخدمتها في حياتك؟ لنتعلم في هذا الدرس سنتعرف فيه على واحد من أهم المفاهيم في عالم التكنولوجيا الحديثة، وهو أجهزة الاستشعار (Sensors) ، هذه الأجهزة البسيطة تلعب دورًا كبيرًا في حياتنا اليومية، بدءً من استخدامها في الروبوتات إلى استخدامها في هواتفنا الذكية والسيارات الحديثة وأجهزة الإنذار. سنتعلم معا كيف تعمل هذه الأجهزة وما هي أنواعها، وسنستعرض أمثلة واقعية تساعدنا في فهم كيف تعمل وكيف يتم توظيفها في الأجهزة الإلكترونية والروبوتات. أجهزة الاستشعار : هي أجهزة تستشعر التغيرات في البيئة المحيطة وتحولها إلى إشارات لتتمكن الآلات والأجهزة من فهمها واتخاذ القرارات المناسبة بناءً عليها، فهي تعتبر عين وأذن الآلات. trendthaki.com Scanned with CS CamScanner" 16 أجهزة الاستشعار

كيف تعمل أجهزة الاستشعار ؟ هل تساءلت يوما كيف يتحول الإحساس بالضوء أو بالحرارة أو بالصوت إلى أرقام في الكمبيوتر؟ تخيل أن جهاز الاستشعار هو مترجم يقوم بترجمة تلك الإحساسات (مثل الحرارة أو الضوء أو الصوت) إلى لغة يفهمها الكمبيوتر وهي لغة الأرقام، وتعمل أجهزة الاستشعار من خلال 3 خطوات رئيسية 1. الاستشعار (Sensing) : تلتقط المعلومات من البيئة المحيطة (مثل الحرارة، الضوء، الصوت). 2. تحويل الإشارات (Signal Conversion تحول هذه المعلومات إلى إشارات كهربائية يمكن أن تقرأها الأجهزة الإلكترونية. 3. الإرسال (Transmission) تُرسل الإشارات إلى جهاز آخر ليعرض النتائج أو ينفذ عملية معينة، فمثلا الترمومتر يظهر نتيجة درجة الحرارة على الشاشة الرقمية. أهمية أجهزة الاستشعار للروبوتات تخيل روبوتات بدون أجهزة استشعار ، ستكون مثل شخص يمشي مغمض العينين ومغطى الأذنين، فلا يمكنها أن تتعرف على ما يحدث حولها أو تتعرف على من حولها أو كيف تتصرف، هنا تأتي أهمية أجهزة الاستشعار، فهي تمثل "حواس" الروبوت فتساعده على الرؤية السماع الاستشعار ، وحتى لمس الأشياء من حوله. - أنواع أجهزة الاستشعار الروبوتية هناك العديد من الأنواع المختلفة لأجهزة الاستشعار التي تُستخدم في الروبوتات، ولكل نوع منها وظيفة معينة. إليك بعض الأمثلة: • • • أجهزة استشعار المسافة (Distance Sensors) : تقيس المسافة بين الروبوت والعوائق المحيطة به، فهذا يساعد الروبوت على تجنب الاصطدام Avoid Collisions). أجهزة استشعار الضوء Light Sensors : تُستخدم في الروبوتات التي تعمل في أماكن يكون فيها الضوء متغيرا، مثل الروبوتات المنزلية (Home Robots ، هذه المستشعرات تساعد الروبوت على التكيف مع تغيرات الإضاءة Changing Light Conditions) . أجهزة استشعار الصوت Sound Sensors : تُستخدم في الروبوتات التي تتفاعل مع الأصوات، مثال: الروبوتات التي يمكنها الاستجابة للأوامر الصوتية (Voice Commands) . 17 Scanned with CS CamScanner"

أجهزة استشعار الحركة (Motion Sensors) : تكتشف الحركة وتغيرات الاتجاه، تساعد هذه المستشعرات الروبوت على التنقل والتفاعل مع الأشياء المحيطة. أجهزة استشعار الخاصة Special Sensors : مثل أجهزة استشعار درجة الحرارة، والرطوبة. . • نشاط عزيزي الطالب بمساعدة معلمك وبالتعاون مع زملائك اذكر أمثلة لأجهزة إلكترونية يُستخدم بها أجهزة استشعار؟ بعض الأمثلة لأجهزة إلكترونية يُستخدم بها أجهزة استشعار : · الروبوت المكنسة الكهربائية: يستخدم أجهزة استشعار لتجنب العقبات والتنظيف تحت الأثاث. الروبوت الجراح : يستخدم أجهزة استشعار دقيقة لإجراء العمليات الجراحية. السيارات ذاتية القيادة : تعتمد بشكل كبير على أجهزة الاستشعار لرؤية الطريق واتخاذ القرارات. نشاط عزيزي الطالب بمساعدة معلمك وبالتعاون مع زملائك، ناقش مع زملائك أنواع أجهزة استشعار للمسافة؟ أنواع أجهزة استشعار المسافة وأمثلة عليها: تتنوع أنواع أجهزة استشعار المسافة المستخدمة في الروبوتات والأجهزة الذكية، ولكل نوع مميزاته واستخداماته الخاصة، إليك شرحًا تفصيليًا لأنواع هذه الأجهزة مع أمثلة توضيحية . 1- أجهزة استشعار الموجات فوق الصوتية : (Ultrasonic Sensors) مبدأ العمل: تصدر هذه الأجهزة موجات صوتية عالية التردد، ثم تستقبل الموجات العائدة بعد ارتدادها عن جسم ما، ومن خلال قياس الوقت الذي تستغرقه الموجة حتى العودة يمكن حساب المسافة إلى OO (UNO) الجسم. الأمثلة : روبوتات المكنسة الكهربائية : تستخدم هذه الأجهزة لتحديد موقع الأثاث والعوائق لتجنب الاصطدام أنظمة ركن السيارات : تساعد في قياس المسافة بين السيارة والعوائق المحيطة بها. ه مستويات السوائل : تستخدم لقياس مستوى السوائل في الخزانات والمفاعلات. 18 Scanned with CS CamScanner

2 - أجهزة استشعار الليزر (Laser Rangefinders) : . مبدأ العمل : تصدر هذه الأجهزة شعاعًا ليزريًا ثم تقيس الوقت الذي يستغرقه الشعاع للعودة بعد ارتداده عن الجسم، وتتميز بدقة عالية ومدى أطول مقارنة بالأجهزة فوق الصوتية. . الأمثلة : ° ° ° ماسحات الليزر ثلاثية الأبعاد : تستخدم في إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد للمساحات. أنظمة المسح الأرضي : تستخدم في المسح الجيولوجي والمسح الأثري. أنظمة القياس الصناعية : تستخدم في قياس الأبعاد بدقة عالية في الصناعات المختلفة. 3- أجهزة استشعار الضوء المرئي (Visible Light Sensors) : • مبدأ العمل : تستخدم هذه الأجهزة كاميرات رقمية لتحليل الصور وتحديد المسافة إلى الأجسام بناءً على حجم الصورة وتشوهها. • الأمثلة : ه كاميرات السيارات ذاتية القيادة : تستخدم لتحديد المسافة إلى ° السيارات الأخرى والمشاة وإشارات المرور . أنظمة الرؤية الصناعية تستخدم في فحص المنتجات وتحديد الأخطاء. أنظمة الواقع المعزز : تستخدم لدمج العناصر الرقمية مع العالم الحقيقي. 19 Scanned with CS CamScanner

10.0.0 C 4- أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء (Infrared Sensors) : • مبدأ العمل : تصدر هذه الأجهزة أشعة تحت حمراء ثم تستقبل الأشعة العائدة بعد ارتدادها عن الجسم ، تستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية . الأمثلة : . أجهزة التحكم عن بعد : تستخدم الأشعة تحت الحمراء للتواصل مع الأجهزة الإلكترونية. ه أجهزة قياس الحرارة اللا تلامسية : تستخدم لقياس درجة حرارة الجسم دون الحاجة إلى التلامس المباشر. 5- أجهزة استشعار التايم أوف فلايت: (Time of Flight) . مبدأ العمل : تعتمد على قياس الوقت الذي يستغرقه نبضة ضوئية للوصول إلى جسم ما والعودة إليه، تتميز بدقة عالية وسرعة عالية. . الأمثلة : نشاط أجهزة الاستشعار ثلاثية الأبعاد : تستخدم في إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد للأشياء. أنظمة تتبع الحركة : تستخدم في ألعاب الفيديو وأنظمة الواقع الافتراضي. عزيزي الطالب بمساعدة معلمك وبالتعاون مع زملائك، ناقش عوامل اختيار نوع جهاز الاستشعار المناسب؟ اختيار نوع جهاز الاستشعار المناسب يعتمد على عدة عوامل منها: . • المدى المطلوب : المسافة القصوى التي يجب على الجهاز قياسها. الدقة المطلوبة : مدى دقة القياس المطلوبة. . البيئة التشغيلية : الظروف البيئية التي سيعمل فيها الجهاز الإضاءة، الحرارة، الرطوبة). التكلفة : تكلفة الجهاز والتركيب. • باختيار الجهاز المناسب، يمكن للروبوتات والأجهزة الذكية أن تتفاعل مع بيئتها بشكل أكثر دقة وفعالية. 20 Scanned with CS CamScanner"

نشاط عزيزي الطالب بمساعدة معلمك وبالتعاون مع زملائك، اذكر أجهزة إلكترونية تستخدمها في حياتك اليومية وتعتمد في عملها على أجهزة الاستشعار ؟ التطبيقات اليومية لأجهزة الاستشعار : تستخدم أجهزة الاستشعار بشكل يومي في حياتنا، ومن أبرز هذه التطبيقات: • . • • في الهواتف الذكية : توجد أجهزة استشعار تساعد في التقاط الصور ، وضبط مستوى الإضاءة، وحتى تحديد موقع الهاتف. في السيارات الحديثة : تستخدم مستشعرات لتحديد السرعة، التحذير من الاصطدام، ومساعدة السائق في ركن سيارته. في المنازل الذكية : مستشعرات الحركة تضيء الأضواء تلقائيًا عند دخول شخص الغرفة. ميكروفون الهاتف : هو جهاز استشعار للصوت يحول الصوت الذي تلتقطه إلى إشارات كهربائية يمكن فهمها بواسطة الهاتف. . جهاز استشعار الحركة في الألعاب : عندما تميل هاتفك جهة اليمين أو اليسار أثناء لعب لعبة ما، فإن جهاز استشعار الحركة هو الذي يخبر اللعبة بأن تقوم بتغيير اتجاه الشخصية. . شاشة اللمس : هي عبارة عن مجموعة من أجهزة الاستشعار الصغيرة التي تستشعر مكان لمس إصبعك على الشاشة. نشاط عزيزي الطالب بمساعدة معلمك وبالتعاون مع زملائك - وبمساعدة معلم العلوم استخدم جهاز استشعار الحرارة . نشاط عملي: المواد المطلوبة: . جهاز استشعار للحرارة. . كوب ماء ساخن. . كوب ماء بارد الخطوات: 1. قس درجة حرارة الماء الساخن باستخدام جهاز استشعار الحرارة. .2 كرر العملية مع الماء البارد. 3. لاحظ الفرق في درجات الحرارة المعروضة على شاشة الجهاز. Scanned with CS CamScanner" 21

اختر الإجابة الصحيحة مما يلي: الأسئلة والتدريبات 1. الوظيفة الأساسية لجهاز الاستشعار هي......... أ. تخزين البيانات ب. التقاط التغيرات البيئية وتحويلها إلى إشارات ج. عرض الصور د. إنتاج الصوت 2. تساعد أجهزة الاستشعار الروبوتات على أ. تعليمها لغات جديدة ب السماح لها بالتفاعل مع بيئتها ج زيادة حجمها د. إبطاء عملياتها 3 نوع من أجهزة الاستشعار أ. أجهزة استشعار الضوء ب. أجهزة استشعار الصوت أجهزة استشعار المسافة ج. د. أجهزة استشعار الحرارة يُستخدم لتجنب العقبات. 4. الخطوة الأولى في عمل جهاز الاستشعار هي. أ. الإرسال ب. العرض ج. الاستشعار د. التحويل تُستخدم عادة في أجهزة التحكم عن بعد. أ. أجهزة استشعار فوق الصوتية ب. أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء ج. أجهزة استشعار الضوء د. أجهزة استشعار الحركة 22 .5 Scanned with CS CamScanner

6. تعتبر محددات المسافات بالليزر دقيقة لأنها تستخدم.... أ. الموجات الصوتية ب. الضوء المرئي ج موجات عالية التردد د. أشعة الليزر 7. من التطبيقات الشائعة لأجهزة الاستشعار استخدام الأشعة تحت الحمراء في أ. الهواتف الذكية ب. أجهزة التحكم عن بعد ج. المكانس الكهربائية د. المسح ثلاثي الأبعاد 8. في أي بيئة تكون أجهزة استشعار الضوء مفيدة؟ أ. . في الغرف المظلمة ب. في الأماكن ذات ظروف الإضاءة المتغيرة ج. في البيئات تحت الماء د. في المصانع الصاخبة 9 من أجهزة الاستشعار التي تُستخدم لقياس المسافة باستخدام الموجات الصوتية عالية التردد.. أ. أجهزة استشعار فوق الصوتية ب محددات المسافات بالليزر ج. أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء د. أجهزة استشعار الحركة يستخدم أجهزة استشعار لتشغيل الأضواء عند دخول شخص الغرفة. أ. الهاتف الذكي ب. السيارة الذكية ج. نظام الإضاءة الذكي في المنزل د. الساعة الذكية 23 .10 Scanned with CS CamScanner

.11 يُستخدم لقياس درجة الحرارة بدون تلامس أ. جهاز استشعار فوق الصوتية ب جهاز استشعار الأشعة تحت الحمراء ج جهاز استشعار الضوء د. جهاز استشعار الحركة 12. ........ يعتبر الغرض الرئيسي من خطوة تحويل الإشارات في أجهزة الاستشعار . أ. عرض النتائج ب. إرسال الإشارات إلى جهاز آخر ج تحويل المعلومات إلى إشارات كهربائية د. إيقاف تشغيل جهاز الاستشعار 13. ........... يساعد السيارات في تحديد المسافة إلى المركبات الأخرى. أ. أجهزة استشعار الصوت ب. أجهزة استشعار الضوء ج. أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء د. أجهزة استشعار المسافة 14. يعتبر .......... هو الاستخدام العملي لأجهزة استشعار الحركة في الألعاب. أ. تغيير مستوى الصوت ب. تعديل سطوع الشاشة ج. تتبع حركات اللاعبين د. تحسين جودة الصوت 15. من العوامل التي تحدد اختيار جهاز استشعار لتطبيق معين . أ. علامة الجهاز التجارية ب. لون الجهاز ج. البيئة والدقة المطلوبة د. حجم الجهاز 24 Scanned with CS CamScanner