أنواع أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر
يُعدّ جهاز الإرسال والاستقبال بالليزر جهازًا يستخدم أشعة الليزر لنقل الإشارات، ويأتي بأشكال مختلفة، لكل نوع منها خصائص فريدة.
- جهاز الإرسال والاستقبال بالليزر بالألياف الضوئية: يستخدم هذا النوع من أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر الضوء الليزر لإرسال المعلومات عبر كابلات الألياف الضوئية. تتمتع هذه الكابلات بخصائص عاكسة، وبالتالي، يمكن لضوء الليزر السفر لمسافات طويلة مع انخفاض ضئيل في قوة الإشارة أو التوهين. تلعب كابلات الألياف الضوئية دورًا هامًا في شركات الاتصالات، حيث تساعدها على نقل البيانات في اتصالات الإنترنت عالية السرعة.
- النقل الضوئي الحر: هذا نوع آخر يتمتع بقدرة نقل الضوء الليزر عبر الهواء. سيُصدر جهاز الإرسال شعاعًا ليزرًا، بينما سيكتشف جهاز الاستقبال الموجود داخل مسار شعاع الليزر الضوء. يمكن أن تتواصل هذان الجهازين لمسافات طويلة. ومع ذلك، لا يمكن استخدام هذا النوع إلا في المناطق ذات الظروف الجوية الصافية. وعادةً ما يتم استخدامه في سيناريوهات يصعب فيها استخدام الكابلات لنقل البيانات، مثل توصيل مبنيين متباعدين جدًا عن بعضهما البعض.
- أجهزة قياس المسافات بالليزر: يتكون هذا النوع من أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر من جهاز إرسال ليزر (قد يكون مؤشرًا ليزرًا)، بعض البصريات، وكاشف يمكن أن يكون عاكس ضوئي أو كاميرا رقمية. باستخدام هذه المكونات، يمكن للجهاز قياس المسافة بين جسم ما ونفسه. يعمل عن طريق إرسال شعاع ليزر، ينعكس بعد ذلك من جسم الهدف إلى جهاز الاستقبال. عند قياس الوقت الذي يستغرقه شعاع الليزر للسفر إلى جهاز الاستقبال، يحسب مقياس المسافات المسافة بين نفسه والهدف باستخدام سرعة الضوء رياضيًا.
- المسح الضوئي بالليزر: هنا، يعمل جهاز الإرسال والاستقبال معًا كوحدة واحدة. يُسمح لشعاع الليزر بالدوران 360 درجة، ويتم قياس المسافة بين شعاع الليزر وأي عوائق في مساره. عند حدوث ذلك، يتم إنشاء خريطة تفصيلية أو نموذج للبيئة المحيطة. غالبًا ما يستخدم عمال البناء هذا في تقييماتهم البيئية.
وظائف وميزات جهاز الإرسال والاستقبال بالليزر
تتمثل الوظيفة الرئيسية لنظام جهاز الإرسال والاستقبال بالليزر في تحويل أنواع مختلفة من الإشارات لنقلها لمسافات طويلة باستخدام أشعة الليزر. قد تتضمن هذه الإشارات إشارات كهربائية، إشارات رقمية، أو إشارات ترددات راديوية. يجمع النظام بين جهاز إرسال وجهاز استقبال في عبوة واحدة مدمجة. تتمثل ميزات هذا النوع من الأنظمة فيما يلي:
- الحساسية العالية: تتمتع العديد من أجهزة الاستقبال بالليزر بحساسية عالية. يعني ذلك أنها تتمتع بالقدرة على اكتشاف وتحويل أشعة الليزر الضعيفة إلى إشارات كهربائية قابلة للقياس. تقلل الحساسية العالية في النظام من تأثير الضوضاء الخلفية على الإشارة المستقبلة. كما تُمكّن النظام من اكتشاف إشارات الليزر منخفضة المستوى.
- قدرات فك التشفير: يتمتع جهاز الاستقبال بالقدرة على فك تشفير الإشارة المستقبلة من جهاز الإرسال. يعني ذلك أن جهاز الاستقبال يمكنه استعادة المعلومات الأصلية. وعادةً ما يتم استخدام مخططات التعديل مثل تعديل تحول السعة (ASK)، تعديل تحول التردد (FSK)، أو تعديل تحول الطور (PSK) في الاتصالات بالليزر. تُستخدم هذه المخططات لترميز البيانات على ضوء الليزر.
- التكامل مع مكونات إضافية: تتمتع العديد من أنواع أجهزة الاستقبال بالليزر بالقدرة على التكامل مع مكونات أخرى لتحسين أدائها. تتضمن هذه المكونات مرشحات بصرية لتقليل الضوضاء، ومكبرات صوت لتعزيز الإشارات، وأنظمة تتبع للمساعدة في المحاذاة.
- النطاق: يمكن أن تحقق أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر نقل إشارة لمسافات طويلة. يُعدّ هذا مفيدًا بشكل خاص في التطبيقات التي تحتاج إلى اتصال مباشر. يتراوح نطاقها من 30 ميكرومتر إلى 10 كيلومتر، وفي بعض الحالات، أطول من ذلك.
- طول الموجة: تعمل هذه الأجهزة عند أطوال موجية مختلفة، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات مختلفة. تتضمن أطوال الموجة الشائعة 850 نانومتر ( للتطبيقات الداخلية قصيرة المدى)، 1300 نانومتر ( للألياف متعددة الأنماط)، و 1550 نانومتر ( للتطبيقات طويلة المدى أحادية النمط).
- شعاع مواز: يكون الشعاع الليزر الناتج موازيًا بشكل جيد. يعني ذلك أنه يسافر لمسافة طويلة مع حد أدنى من التباعد أو الانتشار. يحافظ الشعاع الموازي جيدًا على قوة إشارته وجودته، حتى لمسافات طويلة.
- تنسيقات التعديل: يتضمن جهاز الإرسال تنسيقات تعديل مختلفة لترميز المعلومات على شعاع الليزر. تتضمن هذه التنسيقات التوصيل القائم على التشغيل / إيقاف التشغيل (OOK)، تعديل موضع النبضة (PPM)، والتعديل السعوي (AM).
- تحمل البيئة: يمكن أن تتحمل أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر ظروف بيئية مختلفة مثل درجات الحرارة القصوى، والاهتزازات، والرطوبة.
سيناريوهات استخدام جهاز الإرسال والاستقبال بالليزر
تُستخدم أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر (أجهزة الإرسال بالليزر الرابطة) على نطاق واسع في مختلف الصناعات لقياسات دقيقة، ونقل البيانات، والتحكم الآلي. فيما يلي بعض سيناريوهات الاستخدام الشائعة:
- التحكم الآلي الصناعي: تُستخدم أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر على نطاق واسع في الإعدادات الصناعية لتطبيقات مثل تجنب الاصطدام، واكتشاف الأجسام، وملاحظات الموضع في الأنظمة الآلية. توفر إمكانات استشعار القرب وقياس موثوقة، تعزز السلامة والتحكم الآلي في المصانع، والمستودعات، والمراكز اللوجستية.
- التصنيع ومراقبة الجودة: في بيئات التصنيع، تُستخدم أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر لمهام القياس الدقيق، والمحاذاة، ومراقبة الجودة. يمكنها اكتشاف الانحرافات، وأداء القياسات في عمليات التجميع، وضمان محاذاة المكونات والتفاوتات الهندسية، وبالتالي تحسين جودة المنتج وتقليل الأخطاء.
- مراقبة البيئة: يمكن استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر لتطبيقات مراقبة البيئة، مثل قياس مستوى الملوثات، والجسيمات الدقيقة، أو الظروف الجوية في الهواء. يمكن دمجها في أنظمة مراقبة البيئة لتوفير بيانات دقيقة لمراقبة جودة الهواء، ومحطات الأرصاد الجوية، والأبحاث البيئية.
- المسح والإنشاء: في صناعات المسح والإنشاء، تُستخدم أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر للمسح، والتخطيط، ومراقبة موقع البناء. يمكن استخدامها لمهام مثل التحقق من الارتفاعات، ومراقبة حركة الهياكل، وإجراء القياسات القائمة على الليزر في مشاريع المسح الأرضي والبناء.
- الزراعة والزراعة: تجد أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر تطبيقات في الزراعة والزراعة لمهام القياس الدقيق والتحكم الآلي. يمكن استخدامها لمهام مثل رسم خرائط الحقول، ومراقبة المحاصيل، والتطبيقات الزراعية الدقيقة لتحسين الري، والتسميد، وممارسات الزراعة الأخرى.
- الأمن وحماية المحيط: يمكن استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر لتطبيقات الأمن وحماية المحيط عن طريق إنشاء أشعة ليزر لاكتشاف التسلل وتأمين المحيط. يمكن دمجها في أنظمة الأمن لتوفير تنبيهات وإشعارات للوصول غير المصرح به أو الاختراقات في المناطق المحمية.
- صناعة السيارات: تُستخدم أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر في تطبيقات متنوعة، مثل قياس المسافات، واكتشاف العقبات في أنظمة المركبات الآلية، وإجراء محاذاة القائمة على الليزر في تصنيع السيارات.
- الاتصالات: تُستخدم أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر على نطاق واسع في الاتصالات للاتصالات بالألياف الضوئية لنقل واستقبال إشارات الليزر عبر الألياف الضوئية لنقل البيانات، بما في ذلك اتصال الإنترنت، وخطوط الهاتف، والتلفزيون الكبلي.
كيفية اختيار جهاز الإرسال والاستقبال بالليزر
يتطلب العملاء أنواعًا مختلفة من أطوال شعاع الليزر عند اختيار أدوات جهاز الإرسال والاستقبال بالليزر لعملهم. يمكن لأجهزة الاستقبال طويلة المدى اكتشاف الأشعة لمسافات طويلة، بينما تعمل النماذج قصيرة المدى بشكل أفضل في المسافات الأقصر. سيعتمد طول الشعاع على نوع ونموذج أداة الليزر، ويجب على المستخدمين قراءة جميع المواصفات وقوائم الميزات قبل إجراء عملية الشراء.
قد يستفيد مستخدمو الأدوات العاملون في مجال البناء من نماذج الليزر المستوية لأنها يمكن أن توفر أشعة مستقيمة ومستوية للعمل عليها. يمكن أن يكون للنماذج المستوية أشعة حمراء أو خضراء ستكون قابلة للاكتشاف عبر مسافة معينة. يمكن أن يكون للنموذج المستوي ميزة التسطيح الذاتي. يجب على المستخدمين التحقق من المواصفات لمعرفة ما إذا كان نموذج مستوى الليزر يمكن أن يتسطح ذاتيًا وما هو نطاق الدقة له.
قد يختار أولئك الذين يخططون لاستخدام أدوات الليزر في المساحات الخارجية أو تحت أشعة الشمس الساطعة نموذجًا يحتوي على ميزة الرؤية أو شعاعًا ساطعًا يمكن اكتشافه عبر مسافة. قد تتضمن نماذج أشعة الليزر الخارجية ميزة حماية الغلاف التي تحمي الليزر من التأثير بحيث يمكن أن تظل دقيقة أثناء الاستخدام طويل الأمد في العمل. تحتوي بعض أجهزة الليزر أيضًا على تصنيف IP يشير إلى أنها مقاومة للماء وآمنة للاستخدام في الظروف الرطبة.
قد يختار المستخدمون أداة ليزر مدمجة قابلة للنقل وسهلة الحمل عند الانتقال من مهمة إلى أخرى. يمكن أن تأتي أدوات الليزر مع علبة حمل أو جراب للتخزين. يجب على المستخدمين أيضًا التفكير في نوع البطارية وطريقة الشحن عند شراء أداة ليزر. قد تعمل بعض الأدوات باستخدام بطاريات AA، بينما قد تستخدم أخرى بطاريات ليثيوم قابلة للشحن.
عند شراء أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر، يجب على المشترين الشراء بكميات كبيرة والنظر في خيارات المجموعة لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم الحصول على سعر مخفض. يجب عليهم أيضًا النظر في خيارات الضمان والاستفسار عن خدمة ما بعد البيع. قد تخضع أجهزة الليزر المشعة للوائح، لذلك يجب على المشترين ضمان الامتثال قبل إجراء عملية الشراء.
سؤال وجواب
س: هل يمكن استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر في الهواء الطلق؟
ج: نعم، يمكن استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر في الهواء الطلق، ولكن قد تؤثر العوامل البيئية مثل أشعة الشمس والمطر والضباب على أدائها.
س: ما هي المسافة التي يمكن نقل الإشارة عبرها باستخدام جهاز الإرسال والاستقبال بالليزر؟
ج: تعتمد المسافة على قوة الليزر والرؤية. بالنسبة لبعض أجهزة الليزر، يمكن نقل الإشارة عبر عدة كيلومترات.
س: ما هي المخاطر المتعلقة بالسلامة عند استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر؟
ج: أهم المخاطر عند استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر هي أن شعاع الليزر قد يضر بالعين. يجب اتخاذ الاحتياطات لتجنب التعرض غير المقصود لأشعة الليزر.
س: ما هي خيارات إمدادات الطاقة المتاحة لأجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر؟
ج: يمكن أن تأتي أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر مع خيارات إمدادات طاقة مختلفة. يمكن تشغيلها باستخدام البطاريات، أو محولات الطاقة، أو موصلات USB. نظرًا لأنها محمولة، يتم تشغيل معظم أجهزة الإرسال والاستقبال بالليزر باستخدام البطاريات.
null