كيف يعمل جهاز التحكم عن بعد

الرئيسية » لبيبة » أجهزة و ملحقات » أجهزة قياس وتحكم » كيف يعمل جهاز التحكم عن بعد
جهاز التحكم عن بعد

صُنع جهاز التحكم عن بعد الأوّل من نوعه في العالم خلال الحرب العالمية الأولى، واعتمد على موجات الراديو لتوجيه سفن البحرية الألمانية لاعتراض أساطيل الحلفاء. وخلال الحرب العالمية الثانية تم تفجير قنبلة باستخدام جهاز تحكم عن بعد لأول مرة.

بانتهاء تلك الحروب بقيت تقنية التحكم عن بعد وبدأ التوجه لاستخدامها في الحياة اليومية بصنع أجهزة تحكم عن بعد للآلات الكهربائية تعمل بواسطة الأشعة تحت الحمراء InfraRed، أو الموجات الراديوية.1

أجهزة التحكم عن بعد المعتمدة على الأشعة تحت الحمراء

أساس عمل هذا الجهاز يعتمد على استخدام الضوء كوسيلةٍ لنقل الإشارة بين جهاز التحكم عن بعد ” المُرسل Transmitter” والآلة التي يقوم بتوجيهها “المُستقبل Receiver”. وإنّ الأشعة تحت الحمراء (IR) هي قسمٌ غير مرئيٍّ من الطيف الكهرومغناطيسي.

لفهم آلية العمل لا بد أولًا من توضيح المكونات الأساسية في جهاز التحكم عن بعد وهي:

  1. أزرار Buttons.
  2. دارة كهربائية مدمجة Integrated Circuit.
  3. نقاط تلامس الدارة مع الأزرار Button Contacts.
  4. ديود مُصْدر للضوء Light Emitting Diode LED.
    • لا تعمل بعض أجهزة التحكم عن بعد إلا بتوجيه الجهاز إلى المستقبل بشكلٍ مباشر وبعضها يعمل بمجرد توجيهه لمحيط المستقبل؛ ويعود ذلك إلى قوة الديود المرسل وقدرته على إرسال إشارة واسعة النطاق.2

آلية عمل جهاز التحكم عن بعد

عند الضغط على زر “رفع الصوت” على سبيل المثال، تتم آلية عمل الجهاز لتنفيذ الأمر وفق التالي:

  1. ضغط الزر:

    يتم عند الضغط على الزر التلامسُ مع الدارة الكهربائيّة المسؤولة عن رفع الصوت، وإغلاقها أو إكمالها سامحةً بمرور تيارٍ كهربائيٍّ تلتقطه الدارة المدمجة.

  2. الدارة المدمجة:

    تفسر الدارة المدمجة التيار على شكل شيفرة ثنائية (أصفار وواحدات)، وتقوم بإرسال أمر “رفع الصوت” إلى الديود المصدر للضوء في مقدمة الجهاز، وهذه الشيفرة تكون مختلفةً بين كل أمرٍ وآخر.

  3. الديود المصدر للضوء LED:

    يُرسل الديود في طرف جهاز التحكم عن بعد سلسلةً من النبضات الضوئية توافق أمر “رفع الصوت” الثنائي، وتتضمن هذه الإشارة عدة معلوماتٍ للمُستقبل، وهي:
    *. أمر “بدء Start”.
    *. أمر “رفع الصوت Volume up”.
    *. عنوان جهاز التحكم ليتمكن المُستقبل من تحديده.
    *. أمر”توقف Stop” يُحفَّز عند توقف المستخدم عن الضغط على الزر.
    *. شيفرة قصيرة تحدد المُستقبل المراد التحكم به وبذلك لا يعمل جهاز التحكم على آلاتٍ أخرى.

  4. المُستقبل Receiver:

    عندما يلتقط حساس الأشعة تحت الحمراء الإشارة من الجهاز ويتأكد من الأمر المعطى عن طريق عنوان الجهاز، يحول النبضات الضوئية إلى إشارةٍ كهربائيةٍ مجددًا (شيفرة ثنائية من الأصفار والواحدات يتمكن معالج المستقبل من تفسيرها)، ثم يرسلها إلى المعالج في دارة المُستقبل لتنفيذ الأمر ورفع الصوت، ويخبر أمرُ التوقف المعالجَ متى يتوقف عن رفع الصوت.

سيئات استخدام الأشعة تحت الحمراء في أجهزة التحكم

رغم أنّ جهاز التحكم عن بعد المعتمد على الأشعة تحت الحمراء يؤدّي بشكلٍ جيدٍ، لكن له حدودًا واضحة؛ وهذا بالطبع نظرًا لطبيعة هذه الأشعة، ومن مثال ذلك:

  • تملك أجهزة التحكم المعتمدة على الأشعة تحت الحمراء مدى يقارب 10 أمتار فقط.
  • تتطلب هذه الأجهزة خط نظر مباشر بين المُرسل والمُستقبل؛ هذا يعني أنها لا تعمل في حال وجود حاجزٍ بينهما.
  • الأشعة تحت الحمراء منتشرة بشكلٍ كبيرٍ مما يتيح مجالًا أوسع للتداخل بين الأشعة الصادرة عن جهاز التحكم ومصادر أخرى مثل أشعة الشمس والمصابيح وحتى الجسم البشري، وقد اتخذت عدة إجراءاتٍ لتجنب هذه المشكلة ومنها:
    • تم تصميم مستقبل الأشعة الحمراء ليستجيب لطول موجة محدد مع فلاتر لتفادي أي طول موجة آخر.
    • تمت نمذجة الضوء المنبعث من جهاز التحكم بتواترٍ معينٍ مختلف عن تواتر الأشعة الصادرة عن ضوء الشمس المشابهة لطول الموجة التي يستجيب لها المستقبل.3

جهاز التحكم عن بعد المعتمد على موجات الراديو

بدلًا من إرسال إشاراتٍ ضوئيةٍ كما في الأجهزة المعتمدة على الأشعة تحت الحمراء، تقوم هذه الأجهزة بإرسال موجاتٍ راديويةٍ توافق الأمر الثنائي الناتج عن ضغط الزر، ليقوم بعدها المُستقبل الراديوي على الجهاز المراد التحكم به باستقبال الإشارة وفك الشيفرة. ت

تستخدم آلية موجات الراديو هذه في ألعاب التحكم عن بعد والمعدات اللاسلكية مثل البلوتوث Bluetooth، Wifi، وتوظّف تحديد الهوية المعتمد على الترددات الراديوية Radio Frequency Identification (RFID) المستخدم في أنظمة منع السرقات في المتاجر، وغيرها.

المشكلة في هذا النوع من الأجهزة تكمن في التداخل مع العدد الكبير من الموجات الراديوية الصادرة من أجهزة الهواتف، WiFi، وغيرها من الأجهزة التي تبعث موجاتٍ راديوية بتردداتٍ مختلفةٍ، وقد تم تلافي هذه المشكلة عن طريق بث موجاتٍ بتردداتٍ مخصصةٍ لكل جهاز، وإضافة كود يحمل عنوانًا رقميًّا للأجهزة ضمن الإشارات.

تتميز هذه الأجهزة عن مثيلتها المعتمدة على الأشعة تحت الحمراء باتساع نطاقها، بالإضافة لقدرتها الاختراقية أي لا داعي لوجود خط نظر مباشر بين المُرسل والمُستقبل.4

أنواع أجهزة التحكم المعتمدة على الموجات الراديوية

جهاز التحكم عن بعد أحادي القناة Single-Channel Radio Control

عبارة عن مفتاح تشغيل كامل/إيقاف كامل (أي لا يمكنه التحكم بدرجات) يعمل عن بعد عن طريق الموجات الراديوية، وعلى سبيل المثال؛ عند تشغيل ضوء موجود في مكانٍ مختلفٍ عن مكان المُرسل، يكون على وحدة الإرسال أن تتضمن باعث موجات راديوية منخفض الطاقة، وبذات الوقت يحتوي المصباح على مُستقبل موجات راديوية ومرحّل كهربائي ليحول الإشارة الراديوية الواردة منخفضة الطاقة إلى تيارٍ كهربائيٍّ بطاقةٍ عاليةٍ كافية لإشعال المصباح.

جهاز التحكم عن بعد متعدد القنوات Multi-Channel Radio Control

يُستخدم لنقل إشارات أكثر فائدةً وتعقيدًا، وبدلًا من نقل إشارة تشغيل/إيقاف بدائية، يقوم بإرسال سلسلةٍ من المعطيات الرقمية المشفرة أو نبضات رقمية التي يقوم المُستقبل بتشفيرها لأداء مهمةٍ معينةٍ بدرجةٍ معينةٍ؛ مثل زيادة أو خفض سرعة سيارات التحكم عن بعد بالموجات الراديوية أو تغيير مسارها بدرجةٍ معينةٍ.5

ميزات إضافية في جهاز التحكم عن بعد

  • قدرات تحكم شاملة Universal Capabilities:

تستخدم العلامات التجارية المختلفة للأجهزة الإلكترونية شيفرات أوامر مختلفة بشكلٍ عام، ولكن تم برمجة بعض أجهزة التحكم عن بعد لتضمين عدة شيفرات أوامر لمصنعين مختلفين، وبذلك يمكن استخدام جهاز التحكم ذاته لتوجيه قرابة 15 جهازًا من علاماتٍ تجاريةٍ مختلفةٍ.

  • قدرة التعلم Learning:

تتمكن هذه الأجهزة من التقاط الإشارة من أجهزة تحكمٍ أخرى وحفظها بحيث تتمكن من إرسال الإشارة نفسها لتوجيه الأجهزة، وهذه الأجهزة تدخل تحت نطاق الأجهزة الشاملة Universal لقدرتها على التقاط شيفرات أوامر أجهزة مختلفة والقيام بدورها.

  • أوامر الماكرو Macro Commands:

الماكرو هي سلسةٌ من الأوامر التي يمكن للمستخدم برمجتها في جهاز التحكم عن بعد (وأحيانًا تكون مبرمجة مسبقًا) بحيث يقوم الجهاز بعدة مهامٍ بشكلٍ متلاحقٍ بترتيبٍ معيّنٍ عند الضغط على زرٍ واحدٍ.

  • أجهزة تحكم تعتمد على الأشعة تحت الحمراء والأمواج الراديوية معًا:

هذه الأجهزة يمكنها إرسال إشاراتٍ بنبضاتٍ ضوئيةٍ للأشعة تحت حمراء بالإضافة لإرسالها موجات راديوية، والغاية من ذلك ليس التحكم بآلاتٍ تعتمد على الموجات الراديوية (في الحقيقة لا تتمكن هذه الأجهزة من فعل ذلك)، ولكن الغاية هي توسيع نطاق عمل الجهاز وإمكانية استخدامه دون وجود خط نظرٍ مباشرٍ بين المُرسل والمُستقبل.6

المراجع