الاتصال باستخدام تقنية الأشعة تحت الحمراء

اتصالات الأشعة تحت الحمراء

يتوافق نطاق الأشعة تحت الحمراء للمغناطيس الكهربائي 430 هرتز إلى 300 جيجا هرتز ويبلغ الطول الموجي 980nm . يمكن استخدام انتشار الموجات الضوئية في هذا النطاق لنظام اتصال (لإرسال واستقبال) البيانات. يمكن أن يكون هذا الاتصال بين جهازين محمولين أو بين جهاز محمول وجهاز ثابت.

هناك نوعان من اتصالات الأشعة تحت الحمراء

• من نقطة إلى نقطة : يتطلب خط رؤية بين المرسل والمستقبل. بمعنى آخر ، يجب توجيه جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال إلى بعضهما البعض ويجب ألا يكون هناك أي عوائق بينهما. مثال هو اتصال التحكم عن بعد.
• نقطة الانتشار : لا يتطلب أي خط رؤية ويتم الحفاظ على الرابط بين جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال من خلال عكس أو ارتداد الإشارة المرسلة عن طريق الأسطح مثل الأسقف والسقف وما إلى ذلك. ومن الأمثلة على ذلك نظام الاتصال بشبكة LAN اللاسلكية

مزايا اتصالات IR:

• الأمان: يتميز الاتصال بالأشعة تحت الحمراء بالاتجاهية العالية ويمكنه تحديد المصدر حيث تصدر المصادر المختلفة إشعاعًا بترددات مختلفة وبالتالي يتم التخلص من مخاطر نشر المعلومات.
• السلامة: الأشعة تحت الحمراء ليست ضارة بالبشر. ومن ثم يمكن استخدام الاتصال بالأشعة تحت الحمراء في أي مكان.
• اتصال بيانات عالي السرعة: يبلغ معدل بيانات الاتصال بالأشعة تحت الحمراء حوالي 1 جيجابت في الثانية ويمكن استخدامه لإرسال معلومات مثل إشارة الفيديو.

أساسيات الاتصال بالأشعة تحت الحمراء:

مبدأ الاتصال IR

انتقال الأشعة تحت الحمراء

جهاز إرسال IR LED داخل دائرته ، والذي يبعث ضوء الأشعة تحت الحمراء لكل نبضة كهربائية تعطى له. يتم إنشاء هذه النبضة عند الضغط على زر في جهاز التحكم عن بُعد ، وبالتالي إكمال الدائرة ، مما يوفر تحيزًا لمصباح LED.

ينبعث مؤشر LED عند كونه متحيزًا ضوءًا بطول موجة 940 نانومتر كسلسلة من النبضات ، المقابلة للزر المضغوط. ومع ذلك ، نظرًا لوجود العديد من المصادر الأخرى لضوء الأشعة تحت الحمراء جنبًا إلى جنب مع IR LED مثل البشر ، والمصابيح الكهربائية ، والشمس ، وما إلى ذلك ، يمكن التدخل في المعلومات المرسلة. حل هذه المشكلة عن طريق التعديل. يتم تشكيل الإشارة المرسلة باستخدام تردد الموجة الحاملة 38 كيلو هرتز (أو أي تردد آخر بين 36 إلى 46 كيلو هرتز). تم تصميم IR LED للتأرجح عند هذا التردد طوال المدة الزمنية للنبض. يتم تعديل المعلومات أو الإشارات الضوئية بعرض النبضة وهي مضمنة في تردد 38 كيلو هرتز.

استقبال الأشعة تحت الحمراء

يتكون جهاز الاستقبال من جهاز كشف ضوئي يقوم بتطوير إشارة كهربائية ناتجة عند سقوط الضوء عليه. يتم ترشيح خرج الكاشف باستخدام مرشح ضيق النطاق يتجاهل جميع الترددات الموجودة أسفل أو أعلى تردد الموجة الحاملة (38 كيلو هرتز في هذه الحالة). ثم يتم إعطاء الإخراج المفلتر للجهاز المناسب مثل متحكم دقيق أو معالج دقيق يتحكم في أجهزة مثل الكمبيوتر الشخصي أو الروبوت. يمكن أيضًا توصيل خرج المرشحات بجهاز الذبذبات لقراءة النبضات.

أجزاء من نظام اتصالات الأشعة تحت الحمراء:

مرسل الأشعة تحت الحمراء - مستشعر الأشعة تحت الحمراء

يمكن استخدام المستشعرات كجزء من قياس درجة حرارة الإشعاع دون أي اتصال. لمختلف نطاقات درجة حرارة الإشعاع تتوفر فلاتر مختلفة. مستشعر الأشعة تحت الحمراء (IR) هو جهاز إلكتروني يشع أو يحدد موقع الأشعة تحت الحمراء لاستشعار جزء من محيطه. لا يمكن كشفها للعين البشرية.

يمكن اعتبار مستشعر الأشعة تحت الحمراء من نوع Polaroid الذي يتذكر بإيجاز كيفية ظهور الأشعة تحت الحمراء في المنطقة. من المعتاد جدًا تنسيق مستشعر الأشعة تحت الحمراء في مؤشرات الحركة مثل تلك المستخدمة كميزة للأنظمة الأمنية الخاصة أو التجارية. يظهر مستشعر الأشعة تحت الحمراء بشكل أساسي أنه يحتوي على طرفين موجبين وسالبين. هذه المستشعرات لا يمكن كشفها للعين البشرية. يمكنهم قياس حرارة الجسم وتحديد الحركة أيضًا. الطول الموجي للمنطقة تقريبًا من 0.75 ميكرومتر إلى 1000 ميكرومتر هو منطقة الأشعة تحت الحمراء. منطقة الطول الموجي من 0.75 ميكرومتر إلى 3 ميكرومتر تسمى الأشعة تحت الحمراء القريبة ، المنطقة من 3 ميكرومتر إلى 6 ميكرومتر تسمى الأشعة تحت الحمراء المتوسطة والمنطقة الأعلى من 6 ميكرومتر تسمى الأشعة تحت الحمراء البعيدة. تنبعث مستشعرات الأشعة تحت الحمراء بتردد 38 كيلو هرتز.

ومستشعر

ميزات مستشعر الأشعة تحت الحمراء:

• جهد الإدخال: 5VDC
• نطاق الاستشعار: 5 سم
• إشارة الخرج: الجهد التناظري
• عنصر الانبعاث: LED الأشعة تحت الحمراء

مثال على دارة توصيل الصمام الثنائي IR والصمام الضوئي

تستخدم مستشعرات الأشعة تحت الحمراء في الغالب في مقياس حرارة الإشعاع ، وأجهزة تحليل الغاز ، والتطبيقات الصناعية ، وأجهزة التصوير بالأشعة تحت الحمراء ، والتتبع ، واكتشاف جسم الإنسان ، والاتصالات والمخاطر الصحية

فيما يلي وصف موجز لمفتاح استشعار الصمام الثنائي بالأشعة تحت الحمراء والصورة:

مستشعر الدائرة الحمراء

يتم توصيل الصمام الثنائي IR من خلال مقاومة التيار المستمر. يتم توصيل الصمام الثنائي الضوئي في حالة منحازة عكسية من خلال مقسم محتمل لمقاومة متغيرة 10 كيلو بايت و 1 كيلو في سلسلة بقاعدة الترانزستور. بينما تسقط الأشعة تحت الحمراء على الصمام الثنائي الضوئي المنحاز العكسي ، فإنها تقوم بإحداث جهد في قاعدة الترانزستور.

ثم يعمل الترانزستور كمفتاح بينما يذهب المجمع إلى الأرض. بمجرد إعاقة الأشعة تحت الحمراء ، لا يكون جهد القيادة متاحًا للترانزستور وبالتالي يرتفع جامعه. يمكن استخدام هذا المنطق المنخفض إلى العالي لإدخال المتحكم الدقيق لأي إجراء حسب البرنامج.

مستقبل الأشعة تحت الحمراء / مستشعر TSOP - الميزات والمواصفات

TSOP هي سلسلة مستقبلات التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء القياسية ، وتدعم جميع رموز الإرسال الرئيسية. هذا قادر على استقبال الأشعة تحت الحمراء المعدلة عند 38 كيلو هرتز. لقد رأينا أجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء التي رأيناها تعمل حتى الآن لمسافة قصيرة تصل إلى 6 سم. TSOP حساس لتردد معين ، لذا فإن مداها يتناقض بشكل أفضل مع الصمام الثنائي للصور العادية. يمكننا تغييره حتى 15 سم.

يعمل TSOP كجهاز استقبال. لديها ثلاثة دبابيس GND و Vs و OUT. GND متصل بأرضية مشتركة ، Vs متصل بـ + 5 فولت و OUT متصل بدبوس الإخراج. يحتوي مستشعر TSOP على دائرة تحكم داخلية لتضخيم النبضات المشفرة من جهاز إرسال الأشعة تحت الحمراء. يشيع استخدامها في أجهزة استقبال التلفزيون عن بعد. كما قلت أعلاه ، تستشعر مستشعرات TSOP ترددًا معينًا فقط.

مستشعر TSOP

سمات:

• المضخم وكاشف الصور كلاهما في حزمة واحدة
• مرشح داخلي لتردد PCM
• تدريع محسّن ضد اضطراب المجال الكهربائي
• التوافق مع TTL و CMOS
• الناتج نشط منخفض
• استهلاك منخفض للطاقة
• مناعة عالية ضد الضوء المحيط
• إمكانية نقل البيانات بشكل مستمر

تحديد:

• جهد العرض -0.3-6.0 فولت
• العرض الحالي هو 5 مللي أمبير
• جهد الخرج هو -0.3-6.0 فولت
• تيار الإخراج هو 5 مللي أمبير
• نطاق درجة حرارة التخزين -25- + 85 درجة مئوية
• نطاق درجة حرارة التشغيل -25- + 85 درجة مئوية

ال اختبار TSOP هو بسيط جدا. يشيع استخدامها في أجهزة استقبال التلفزيون عن بعد. يتكون TSOP من صمام ثنائي PIN ومضخم مسبق داخليًا. قم بتوصيل مستشعر TSOP كما هو موضح في الدائرة. يتم توصيل LED من خلال مقاومة من العرض إلى الإخراج.

دائرة استشعار TSOP

وبعد ذلك عندما نضغط على زر جهاز التحكم عن بعد في التلفزيون أمام مستشعر TSOP ، إذا بدأ مؤشر LED في الوميض ، فإن مستشعر TSOP واتصاله يكون صحيحًا. النقطة التي يكون فيها خرج TSOP منخفضًا ، أي في الوقت الذي يخصص فيه إشارة الأشعة تحت الحمراء من مصدر ، مع تردد مركزي يبلغ 38 كيلو هرتز ، يكون خرجه منخفضًا.

يستخدم مستشعر TSOP في جهاز التحكم عن بعد في التلفزيون ، VCD ، ونظام الموسيقى للاستخدام اليومي. حيث يتم إرسال الأشعة تحت الحمراء عن طريق الضغط على زر على جهاز التحكم عن بعد والذي يستقبله مستقبل TSOP داخل الجهاز.

مصدر الصورة:

• مبدأ الاتصال IR بواسطة sbprojects