جهاز الإرسال والاستقبال بالأشعة تحت الحمراء

أنواع أجهزة إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء

أجهزة إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء هي أدوات تُستخدم لإرسال واستقبال إشارات الأشعة تحت الحمراء. وغالبًا ما تُستخدم معًا، حيث يُصدر كل منها إشارات يمكن للآخر اكتشافها. تعمل الأداةتان معًا لتحويل الإشارات الصوتية إلى ضوء الأشعة تحت الحمراء، والذي يمكن أن يلتقطه جهاز استقبال متوافق لفك تشفير الصوت ثم إرساله إلى مكبرات الصوت أو مكبر صوت. يمكن أن تساعد هذه الأداة في تقليل عدد الأسلاك التي تربط نظام الترفيه المنزلي.

تتوفر أنواع مختلفة من أجهزة إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء، اعتمادًا على تطبيقها ونوع الصناعة. وتشمل ما يلي:

• زوج LED الأشعة تحت الحمراء وصمام الضوء/الترانزستور الضوئي:

  يتكون هذا الزوج الأساسي من LED للأشعة تحت الحمراء يعمل كجهاز إرسال وصمام ضوء أو ترانزستور ضوئي يعمل كجهاز استقبال. في الإعدادات الصناعية، غالبًا ما تُستخدم للتواصل البسيط بالأشعة تحت الحمراء، أو اكتشاف الوجود، أو عد الأجسام.

• جهاز إرسال واستقبال تحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء:

  تُعرف أزواج أجهزة الإرسال والاستقبال هذه بشكل شائع للتحكم في أجهزة التلفزيون وأجهزة تكييف الهواء وغيرها من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية. يقوم ترميز النبض التعديلي (PCM) لجهاز الإرسال بتشفير الأمر، ويقوم جهاز الاستقبال بفك تشفيره للتحكم في الجهاز.

• جهاز إرسال واستقبال بيانات بالأشعة تحت الحمراء:

  تُستخدم هذه الوحدات، مثل وحدة Vishay IRDA، لنقل البيانات لاسلكيًا (عادةً قصيرة المدى) بين الأجهزة مثل الهواتف المحمولة والطابعات وأجهزة نقاط البيع. تتبع معيار IrDA لتشكيل ونقل البيانات بسرعات تصل إلى 4 ميجابايت في الثانية.

• مستشعرات انقطاع شعاع الأشعة تحت الحمراء:

  يتكون هذان الزوجان من جهاز إرسال/استقبال من وحدة واحدة تُصدر شعاعًا بالأشعة تحت الحمراء وأخرى تستقبله. عندما يقطع جسم أو شخص الشعاع، يثير هذا الانقطاع إنذارًا أو إشارة. تُستخدم في أمن المدخلات، وعد المركبات، وحماية المحاصيل.

• مستشعرات الحركة بالأشعة تحت الحمراء (PIR):

  يمكن لمستشعرات الأشعة تحت الحمراء السلبية (PIR) اكتشاف الحركة عن طريق استشعار التغيرات في درجة الحرارة التي يسببها شخص أو جسم متحرك. يتم تركيبها في موضع ثابت وتُستخدم على نطاق واسع للتحكم في الإضاءة، وأنظمة الأمن، وإدارة المباني الموفرة للطاقة.

• أجهزة إرسال الأشعة تحت الحمراء الصناعية:

  يمكن لهذه أجهزة إرسال الأشعة تحت الحمراء الثقيلة قياس درجة الحرارة والضغط وتركيز الغاز في ظروف صناعية قاسية. مجهزة بميزات مثل غلاف مقاوم للانفجار واتصال لاسلكي (Wi-Fi/Bluetooth). FLIR Systems هي شركة بارزة تُصنع أجهزة إرسال الأشعة تحت الحمراء الصناعية.

• أجهزة إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء بعيدة المدى:

  تتطلب بعض التطبيقات إرسال الأشعة تحت الحمراء بعيدة المدى، مثل كاميرات الأمن الخارجية أو مشاهدة الاستاد. يمكن لوحدات طويلة المدى تمديد نطاق الإرسال باستخدام العدسات، أو مكبرات الصوت، أو كاشفات ضوئية عالية الحساسية. تُعد Optoelectronics و Laser IR شركتين متخصصتين في أنظمة الاتصال بالأشعة تحت الحمراء بعيدة المدى.

الوظيفة والميزات

تُخدم أجهزة إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء لغرض نقل الإشارات لاسلكيًا باستخدام موجات الضوء تحت الحمراء. تُستخدم بشكل أساسي للتواصل بين الأجهزة، وتشمل ميزاتها نطاق الإشارة، وزاوية الشعاع، وتقنيات التعديل.

ترسل أجهزة إرسال الأشعة تحت الحمراء إشارات الأشعة تحت الحمراء التي يمكن أن يلتقطها أجهزة الاستقبال لنقل البيانات مثل الصوت وأشكال المعلومات الأخرى. مثال على ذلك هو جهاز إرسال الأشعة تحت الحمراء للسماعات، والذي يرسل إشارات تلتقطها السماعات لإنشاء صوت من المصدر، والذي عادةً ما يُرسل عبر كبل، ويصل ضوء الأشعة تحت الحمراء إلى الأذنين.

لكي يعمل نظام إرسال واستقبال، يجب أن يكون هناك خط رؤية واضح بين الاثنين. يرسل جهاز الإرسال ضوء الأشعة تحت الحمراء الذي يكتشفه جهاز الاستقبال ويستخدمه لالتقاط الإشارات وتحويلها إلى صوت أو أي وسيلة تُستخدم لنقل البيانات.

يمكن العثور على ميزات متنوعة في هذه الأنظمة، مثل القدرة على التحكم في قوة الإشارة ونطاقها، والتعديلات على ضوء الأشعة تحت الحمراء، مثل الموجات النبضية والمعدلة.

• نطاق الإشارة: يمكن أن يختلف نطاق جهاز إرسال الأشعة تحت الحمراء اعتمادًا على عوامل مثل الطاقة، ومستويات الإضاءة المحيطة، وحساسية جهاز الاستقبال. النطاقات النموذجية تتراوح بين 5-10 أمتار، ولكن بعض أجهزة الإرسال عالية الطاقة يمكنها إرسال إشارات تصل إلى 150 مترًا.
• تقنيات التعديل: غالبًا ما تُستخدم تقنيات التعديل مثل تعديل عرض النبضة (PWM) أو ترميز النبض التعديلي (PCM) لترميز الإشارات لنقل قوي على مسافات أطول.
• زاوية الشعاع: يمكن أن تحدد زاوية شعاع أجهزة إرسال ضوء الأشعة تحت الحمراء منطقة التغطية. يمكن أن يوفر الشعاع الضيق نطاقًا أطول، بينما يوفر الشعاع العريض تغطية أكبر.
• مصدر الطاقة: يمكن تشغيل أجهزة الإرسال بواسطة البطاريات أو الكهرباء الرئيسية. اعتمادًا على الاستخدام، توفر طرازات تعمل بالبطارية قابلية النقل، بينما توفر الأجهزة التي تعمل بالتيار المتردد تشغيلًا مستمرًا.
• عامل الشكل: تأتي أجهزة الإرسال بأشكال مختلفة، مثل الوحدات المستقلة، ومهايئات USB لتوصيلها بأجهزة الكمبيوتر أو الأجهزة الأخرى، ووحدات إرسال/استقبال متكاملة.
• تردد الإرسال: يمكن أن يؤثر تردد إرسال ضوء الأشعة تحت الحمراء على التداخل والتوافق مع الأنظمة الأخرى؛ على سبيل المثال، قد يُستخدم تردد 30 كيلو هرتز في حالة معينة ويكون منخفضًا بما يكفي لتجنب التداخل من الأجهزة الأخرى، أو قد يكون العكس صحيحًا.
• البيئة: يمكن أن تؤثر مستويات الإضاءة المحيطة، ودرجات الحرارة القصوى، وظروف الغلاف الجوي على أداء جهاز الإرسال، خاصةً في التطبيقات الخارجية.

السيناريوهات

تُستخدم أجهزة إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء في مختلف الصناعات. يتم تسليط الضوء على بعض تطبيقاتها أدناه:

• أجهزة التحكم عن بعد

  تُستخدم أجهزة إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في أجهزة التحكم عن بعد للأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية مثل أجهزة التلفزيون وأنظمة الصوت وأجهزة تشغيل أقراص DVD وأجهزة الألعاب. يرسل جهاز الإرسال إشارات عبر الأشعة تحت الحمراء للتحكم في الطاقة، وضبط مستوى الصوت، وتغيير القناة، ووظائف التشغيل على هذه الأجهزة من مسافة بعيدة.

• نقل الصوت لاسلكيًا

  في أنظمة الصوت، يمكن استخدام أجهزة إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء لإرسال إشارات لاسلكيًا إلى مكبرات الصوت أو السماعات. تسمح هذه التكنولوجيا للمستخدمين بالاستماع إلى الموسيقى أو مقاطع الفيديو أو محتوى الصوت الآخر دون أن يكونوا مقيدين بالكابلات.

• أتمتة المنزل

  تُستخدم أجهزة إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في أنظمة أتمتة المنزل. يمكن دمج أجهزة استقبال الأشعة تحت الحمراء في أجهزة متنوعة، مما يتيح التحكم من خلال أجهزة تحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء. يمكن لأصحاب المنازل التحكم في الإضاءة، وظلال النوافذ، وأنظمة المسرح المنزلي، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)، من بين الأجهزة الأخرى.

• اتصال البيانات بالأشعة تحت الحمراء

  في الماضي، كانت تقنية الأشعة تحت الحمراء تُستخدم على نطاق واسع لنقل البيانات قصيرة المدى بين الأجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والطابعات والهواتف الذكية وأجهزة الوسائط المحمولة. بينما حلت تقنية Bluetooth وWi-Fi محل الأشعة تحت الحمراء إلى حد كبير لنقل البيانات، لا تزال بعض الأجهزة القديمة تستخدم الأشعة تحت الحمراء للتواصل.

• المعدات الطبية

  تُستخدم أجهزة إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء في الأجهزة الطبية. تُستخدم في أجهزة العلاج الطبيعي لتوفير العلاج بالحرارة بالأشعة تحت الحمراء، وتحسين الدورة الدموية وتخفيف آلام العضلات. تُراقب مستشعرات الأشعة تحت الحمراء أيضًا العلامات الحيوية للمرضى مثل درجة الحرارة ومعدل ضربات القلب.

• أنظمة الأمن

  يمكن استخدام أجهزة استقبال الأشعة تحت الحمراء مع الوصول عن بعد لتفعيل أو تعطيل أنظمة الأمن. بالإضافة إلى ذلك، تلعب مستشعرات الأشعة تحت الحمراء دورًا حاسمًا في اكتشاف الوصول غير المصرح به، واكتشاف الحركة، وأمن المحيط. تستخدم هذه المستشعرات أشعة الأشعة تحت الحمراء لتنشيط إنذارات أو تنبيهات عند عبور شخص ما شعاعًا أو التدخل في مسار المستشعر.

• السينما

  في الأماكن الكبيرة مثل القاعات والسينمات، يمكن لأجهزة إرسال الأشعة تحت الحمراء بث إشارات صوتية يمكن للأشخاص الذين يرتدون سماعات رأس لاسلكية ضبطها. هذه التكنولوجيا مفيدة لضعاف السمع، حيث تسمح لهم بتلقي محتوى الصوت مباشرة إلى سماعاتهم.

اختيار جهاز إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء

عند شراء جهاز إرسال واستقبال للأشعة تحت الحمراء للأغراض التجارية، يجب على المرء مراعاة التوافق والتأكد من أن الجهاز الذي تم اختياره يعمل مع المعدات المستهدفة. يحتاج المرء إلى معرفة ماركة ونوع الأجهزة التي يخطط للتحكم فيها باستخدام جهاز إرسال/استقبال الأشعة تحت الحمراء.

الشيء التالي الذي يجب مراعاته عند شراء جهاز إرسال واستقبال للأشعة تحت الحمراء هو النطاق. يجب على المرء تقييم النطاق الذي يخطط لاستخدام جهاز الإرسال والاستقبال فيه، ويجب أن يبحث عن أجهزة ذات نطاق كافٍ لتلبية احتياجاته. هناك عامل آخر يجب على المرء مراعاته عند شراء جهاز إرسال واستقبال للأشعة تحت الحمراء هو تخطيط الغرفة أو المساحة التي سيتم استخدام الأجهزة فيها. يمكن أن تعيق العوائق مثل الجدران والأثاث والنباتات إشارات الأشعة تحت الحمراء، لذلك يحتاج المرء إلى التأكد من أن نطاق الجهاز كافٍ للتغلب على أي عوائق في الطريق.

يحتاج المرء أيضًا إلى مراعاة البيئة التي سيتم استخدام جهاز إرسال/استقبال الأشعة تحت الحمراء فيها. يمكن أن تتداخل إشارات الأشعة تحت الحمراء مع ضوء الشمس، والأضواء الفلورية، ومصادر الإضاءة المحيطة الأخرى، لذلك يجب على المرء التأكد من أن الظروف مناسبة لنقل الأشعة تحت الحمراء. يحتاج المشترون أيضًا إلى مراعاة ميزات مثل وظيفة التعلم، والتي تسمح لجهاز إرسال الأشعة تحت الحمراء بتعلم الأوامر من أجهزة التحكم عن بعد التي يخطط لاستبدالها. هذه الميزة تجعل من السهل برمجة جهاز إرسال الأشعة تحت الحمراء بالأوامر التي يحتاج إلى استخدامها.

يجب على المشترين أيضًا مراعاة سعر خيارات جهاز إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء المختلفة. يجب عليهم مقارنة تكاليف وميزات طرازات مختلفة للتأكد من أنهم يحصلون على صفقة عادلة. من المهم أيضًا قراءة مراجعات من عملاء آخرين للحصول على نظرة ثاقبة حول أداء أجهزة إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء وموثوقيتها وسهولة استخدامها. يمكن أن يساعد تقييم مصادر مختلفة في اتخاذ قرار مستنير واختيار الأجهزة التي تلبي التوقعات.

عند شراء أجهزة إرسال واستقبال للأشعة تحت الحمراء بكميات كبيرة، يجب على المشترين التجاريين الاتصال بالموردين للاستفسار عن أي خصومات أو أسعار خاصة لطلبات الجملة. يجب عليهم أيضًا التحقق من ضمان وسياسة إرجاع أجهزة إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء في حالة وجود عيوب في الأجهزة أو عدم عملها كما هو متوقع. يمكن أن يوفر اختيار مورد موثوق به مع ضمان جيد وسياسة إرجاع راحة البال وحماية الاستثمار. ضع في اعتبارك توافق جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال مع الأنظمة الحالية، مثل شبكات Wi-Fi، والهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية، أو الأجهزة الأخرى التي يخطط المشترون لاستخدامها معها. قد تتكامل بعض أجهزة إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء بسلاسة مع أنظمة محددة، لذلك يجب على المشترين التأكد من توافقها مع أجهزتهم.

الأسئلة والأجوبة

س: هل يمكن للمستخدم توصيل عدة أجهزة استقبال بجهاز إرسال واحد؟

ج: نعم، من الممكن توصيل أجهزة استقبال متعددة بجهاز إرسال واحد، ولكن فقط إذا كان جهاز الإرسال يدعم البث المتعدد. يتيح ذلك إرسال إشارات إلى أجهزة استقبال متعددة في وقت واحد. وإلا، سيحتاج المستخدم إلى فاصل الأشعة تحت الحمراء.

س: هل يمكن استخدام موسع الأشعة تحت الحمراء عبر كابل Cat6؟

ج: نعم، يمكن لموسع الأشعة تحت الحمراء العمل عبر كابلات Cat6. في الواقع، ترسل العديد من أنظمة موسع الأشعة تحت الحمراء (IR) إشارة الأشعة تحت الحمراء عبر أنواع مختلفة من الكابلات، بما في ذلك كابلات Cat 6. يمكن أن تربط الكابلات وحدات الإرسال والاستقبال للسماح بتمديد إشارة الأشعة تحت الحمراء من جهاز التحكم إلى الموقع.

س: ما هو نطاق جهاز إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء؟

ج: يعتمد النطاق على العديد من العوامل، مثل مقاومة العوائق السريعة بين الاثنين، ولكن غالبًا ما يصل إلى 5 أمتار، وأكثر مع خط رؤية واضح.

س: هل تعمل أجهزة إرسال الأشعة تحت الحمراء عبر الجدران؟

لا. لا يمكن لإشارات الأشعة تحت الحمراء المرور عبر الجدران. عند استخدام نظام إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء، يجب أن يكون جهاز الإرسال في خط رؤية جهاز الاستقبال. ستنتقل الإشارة فقط لمسافة تصل إلى خمسة أمتار إذا كانت خالية من العوائق.

س: ما هو تردد جهاز إرسال الأشعة تحت الحمراء؟

ج: تتراوح نطاقات تردد الأشعة تحت الحمراء (IR) بين 850 نانومتر و100 نانومتر. في هذا النطاق، هناك فئتان رئيسيتان: الأشعة تحت الحمراء البعيدة (8-15 ميكرون)، حيث توجد إشعاع الحرارة، والأشعة تحت الحمراء القريبة (0.7 – 1.0 مم)، حيث توجد الليزر والأشعة فوق البنفسجية.