منهج صناع

الهدف من المنهج تعليم المشاركين مبادئ الكهرباء والإلكترونيات ودوائر التحكم البسيطة.

تتناول الورشات أيضا مفاهيم الطاقة البديلة وكيفية توليد الطاقة من مصادر طبيعية مختلفة كالشمس والرياح، وكيفية تخزين تلك الطاقة وإعادة استخدامها. كما تتناول الورش مفهوم ترشيد استهلاك الطاقة في الحياة اليومية عن طريق استخدام حلول بديلة اقل استهلاكاً للطاقة.

يعتمد المنهج على مجموعة من الورش التمهيدية المُبسطة تتناول موضوع الكهرباء والإلكترونيات بمواد وخامات متاحة إما في البيئة المحيطة أو في محلات متخصصة بأسعار منخفضة، ثم الانتقال بالمشاركين إلى مراحل أكثر تقدما تتناول دوائر التحكم الآلي (أردوينو، راسبري باي) وكيفية الاستفادة منها في مشاريع مختلفة.

كما تطرح الورش مفهوم إعادة تدوير واستخدام المخلفات الإلكترونية مثل الطابعات والماسحات الضوئية) (في عمل مشروعات بسيطة ومرحة تشجع الأطفال على الابتكار، تعظيم الاستفادة من الموارد المتاحة، وإعادة استغلال المخلفات الإلكترونية.

احتياجات الورش

= المتطلبات العامة

بروچيكتور
شاشة عرض
سماعات صغيرة
كاميرا USB
كاويات لحام (عدد ٤ الى ٦)
الواح طاقة شمسية صغيرة
إطار خشبي مقاس ٧٥سم * ٦٠ سم من أجل مشروح الخلية الشمسية
بطاريات ١٢ ڤولت ٧ أمبير
موتور DC 24V لمشروع السيارة الكهربائية
وحدة DC Motor Control لمشروع السيارة الكهربائية
موتورات DC صغيرة بقدرات مختلفة
موتورات Stepper مستخلصة من طابعات
بطارية سيارة ١٢ ڤولت ٩٠ أمبير (لمشروع السيارة الكهربائية)
دوائر أردوينو (١٢ دائرة)
دوائر راسبري باي (٢ دائرة)
أوزوبوت (٢)
طابعة ثلاثية الأبعاد 3D Printer (١)
سبارك كور - فوتون Spark Core - Photon (٢)
مصابيح منزلية ليد LED Lights (٦)
مصابيح ليد صغيرة 12V LED Lights (كمية مناسبة للورش. ٢ متر مثلاً)
نظام التتبع الشمسي Solar Tracking System (١)
علبة مكونات الكترونية (مقاومات، مكثفات، مفاتيح،.. الخ)

مكونات لعمل النظام الشمسي لتشغيل معمل الحاسوب

الواح طاقة شمسية 36V * 250Amp
محول جهد كهربي SMA Sunny Boy 3300
مفتاح فصل تيار مستمر ٦٠ أمبير DC Disconnector
مفتاح فصل تيار متردد ٣٠ أمبير AC Disconnector
وصلات الواح شمسية MC4
وصلات تجميع الواح شمسية MC4 Combiners
مفتاح وصلات MC4
لوح طاقة شمسية ٢٤ فولت ١٠٠ أمبير (لمشروع السيارة)

ورش صُنّاع

كهربااااااا!

مبادئ الكهرباء والإلكترونيات

يتعلم الفتية ماهية الكهرباء، كيفية توليدها من مواد بسيطة متاحة في البيت مثل عصير الليمون والقطع النقدية المعدنية المختلفة، كيفية قياس الكهرباء الناتجة باستخدام الملتيميتر، مفهوم التوصيل على التوالي والتوازي (جمع الجهد، جمع الشدة)، تمرير الكهرباء إلى المكونات المختلفة مثل المصابيح والمواتير الصغيرة (تحويل الطاقة الكهربية إلى ضوء أو حركة) مناقشة الفرق بين الكهرباء التي يتم توليدها في الورشة والكهرباء المتاحة/المستخدمة في المنزل ومحاذير التعامل معها واحتياطات الأمان العامة المتعلقة بالكهرباء والطاقة.

ينتقل المدرب بالفتية إلى المكونات الإلكترونية الأساسية والبسيطة مثل المقاومات، المكثفات، المفاتيح المختلفة، وكيفية عمل كل منها وطريقة إدماجها في دوائر بسيطة. مثلا إدماج مقاومة مع مصباح وبطارية وملاحظة أثر إضافة المقاومة على شدة إضاءة المصباح

الكتروني!

الإلكترونيات البسيطة

تتناول الورشة المكونات الإلكترونية البسيطة وتتوسع إلى تناول الدوائر المدمجة (IC) وكيفية الاستفادة منها في تصميم مشاريع بسيطة ومرحة مثل دائرة مكبر الصوت ودائرة العداد 555 المتصل بمصابيح ليد.

يقوم الفتية بتنفيذ واحدة من الدوائر المقترحة يدويا بإشراف المدرب مع تجربتها والتعليق عليها يناقش المدرب الفتية حول ما إذا كان لديهم أفكار/تعديلات على الدائرة لتحسين/تطوير طريقة عملها

عَالى الصوت

يقوم الفتية في الورشة بتجميع دائرة مبسطة لتكبير الصوت تعمل بواسطة حساس صوت صغير يمكن لصقه على أي سطح ويقوم الحساس بنقل الصوت لدائرة سيليكون مدمجة تكبر الصوت وتنقله لمخرَج صوت مجسم Stereo Audio Port وبتوصيل اي سماعة صغيرة للمَخرَج يمكن الاستماع بوضوح للصوت الذي تم تكبيره

أهداف الورشة:

شرح ماهية إشارة الصوت ومم تتكون وكيف يمكن تكبيرها
شرح طريقة عمل مكبرات الأشارة
كيف يتم استخدامها فى تكبير الصوت
تصميم مكبر صوت محمول للعمل على اجهزة الجوال
تصميم وتنفيذ دائرة مكبر الصوت

شموسة

الطاقة الشمسية

تتناول الورشة موضوع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وكيفية تحويل ضوء الشمس الى طاقة كهربية باستخدام الواح شمسية صغيرة يولد كل منها حوالي ٥ ڤولت

يتعلم الفتية كيفية قياس التيار الكهربي الناتج من الألواح باستخدام الملتيميتر

يتعلم الفتية كيفية إدماج الواح الطاقة الشمسية في دوائر بسيطة مثل دائرة مصباح ضوئي أو دائرة موتور تيار مستمر

يتعلم الفتية كيفية إضافة مكونات الكترونية على الدوائر السابقة للتحكم في شدة إضاءة المصباح أو سرعة دوران الموتور (تطبيق عملي على المفاتيح والمقاومات)

مشروع: يقوم الفتية بإشراف المدربين بعمل خلية طاقة شمسية تولد جهد قدره ١٢ ڤولت باستخدام خلايا شمسية صغيرة تدمج معاً في إطار خشبي وتغطى بلوح زجاجي. يستخدم التيار المتولد في شحن بطارية صغيرة ١٢ ڤولت ومنها يتم توليد كهرباء لإنارة المصابيح LED المنزلية

من الأهداف الهامة للورشة أيضاً تعريف الفتية ببدائل الإنارة الموفرة للطاقة مثل مصابيح LED

هوا!

طاقة الرياح

تناقش الورشة كيفية تحويل طاقة الرياح الى طاقة كهربية باستخدام مواتير تيار مستمر صغيرة مستخلصة من طابعات قديمة يتم إضافة مراوح بلاستيكية إليها لعمل توربين رياح صغير

يتعلم الفتية كيفية قياس التيار الكهربي الناتج من الألواح/التوربينات باستخدام الملتيميتر

كما يتعلم الفتية كيفية إدماج التوربينات الرياح الصغيرة في الدوائر البسيطة مثل دائرة المصباح الضوئي

بنهاية الورشة يقوم الفتية بتحويل دائرة التوربين لتقوم بشحن الهاتف المحمول عن طريق تركيب منظم تيار ومَخرج USB

أردوينو 1

يبدأ الفتية في هذه الورشة مبادئ التعامل مع دوائر التحكم الدقيقة (أردوينو)

يتعلم الفتية ماهية دوائر الأردوينو وخصائصها وإمكانياتها المختلفة. يتم عرض دائرة الأردوينو على البروچيكتور مع شرح وظيفة كل مكون/مدخل/مخرج على الدائرة بشكل مبسط

يتعلم الفتية كيفية توصيل دوائر الأردوينو بأجهزة الحاسوب وكيفية التعامل مع برنامج أردوينو سكيتش، يلي ذلك تطبيق عملي مبسط على كيفية كتابة كود برمجي قصير على برنامج سكيتش وتحميله على دائرة الأردوينو. مهمة الكود هي تشغيل وايقاف مصباح ليد صغير بشكل متقطع

أردوينو ٢ (توصيل وتشبيك)

يتعلم الفتية في هذه الورشة كيفية توصيل المكونات الإلكترونية المختلفة على دوائر الأردوينو وكيفية التحكم بها من خلال الكود

عمل دائرة لقراءة حساس حرارى و عرض النتائج على شاشة الحاسوب

استخدام الحاسوب للتحكم في تشغيل ليد

العمدة الآلي (روبوت أردوينو)

يقوم الفتية بمساعدة المدربين ببناء وتشغيل روبوت بسيط يعتمد على دائرة أردوينو ومقاومات ضوئية. فكرة الروبوت أنه يتحرك ويغير من اتجاهه بناء على شدة الضوء الذي تستقبله المقاومات الضوئية بحيث ينحرف تجاه مصدر الضوء الأقوى.

يتعلم الفتية خلال الورشة ماهية عمل المقاومات الضوئية وكيفية الإستفادة منها بطرق مختلفة Action Triggering

أنشطة جانبية

الأنشطة التالية تُنفذ بمعدل نشاط كل يومين بمعزل عن الورش. يعلم الفتية بمحتوى النشاط في الدقائق الأخيرة لورشة اليوم ويمكن لمن يهتم منهم حضور النشاط والمشاركة فيه (بشكل إختياري) ويعرض نتاج النشاط في اليوم التالي

الطباعة بماكينات الطباعة ثلاثية الأبعاد. يتعرف الفتية في هذا النشاط على تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد وكيفية طباعة مجسم صغير عن طريق برامج مثل GIMP و Blender
نظارة رؤية ليلية باستخدام هاتف ذكي + Infra Red LEDs + كارتون وورق مقوى
سيارة كهربية باستخدام بطاريات ١٢ ڤولت + لوح طاقة شمسة + موتور صغير + دائرة تحكم بسيطة
صناعة لوح طاقة شمسية يشحن بطارية و يضيئ لمبة أو شريط من ال LEDs
المكثفات الفائقة كبطاريات. توصيل مجموعة من ال Supercapacitors وعمل بطارية صغيرة يمكنها شحن هاتف ذكي (Battery Bank). الإتجاه الجديد في الصناعة هو استبدال البطاريات التقليدية (النيكل والليثيوم) ببطاريات من المكثفات الفائقة سريعة الشحن، خفيفة الوزن وأعتقادنا أن الوقت مناسب الآن مع الإنخفاض النسبي في أسعار تلك المكثفات لإطلاع الفتية والشباب على تلك التقنية
الأوزو بوتس وبرمجة الروبوتات Ozobots Robot Programming