web analytics
الاردوينو

التحكم عن بعد باستخدام الأشعة تحت الحمراء IR

يعتبر الاتصال بالأشعة تحت الحمراء (IR) تقنية لاسلكية واسعة الاستخدام وسهلة التطبيق تحتوي على العديد من التطبيقات المفيدة. أبرز الأمثلة في الحياة اليومية هي أجهزة التحكم عن بعد للتلفزيون / الفيديو وأجهزة استشعار الحركة ومقاييس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء.

هناك الكثير من مشاريع اردوينو المثيرة للاهتمام والتي تستخدم أيضًا اتصالات الأشعة تحت الحمراء. مع جهاز إرسال واستقبال الأشعة تحت الحمراء بسيط ، يمكنك جعل الروبوتات التي يتم التحكم فيها عن بعد ، وأجهزة الاستشعار عن بعد ، ومراقبة معدل ضربات القلب ، وأجهزة التحكم عن بعد الخاصة بالتلفزيون ، وغير ذلك الكثير.

بعض انواع واشكال حساس الاشعة تحت الحمراء:

في هذا الدرس ،  سوف نشرح طريقة عمل الأشعة تحت الحمراء. ثم نوضح لكم كيفية إعداد جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء ووحدة تحكم عن بعد على Arduino. نوضح لكم أيضًا كيفية استخدام أي جهاز تحكم عن بُعد يعمل بالأشعة تحت الحمراء (مثل جهاز التلفزيون الخاص بك) للتحكم في الأشياء المتصلة بـ Arduino.

الآن دعونا ندخل في التفاصيل , الأشعة تحت الحمراء هي شكل من أشكال الضوء يشبه الضوء الذي نراه في كل مكان حولنا. الفرق الوحيد بين ضوء الأشعة تحت الحمراء والضوء المرئي هو التردد والطول الموجي. تقع الأشعة تحت الحمراء خارج نطاق الضوء المرئي ، لذلك لا يمكن للبشر رؤيتها لذا يجب استخدام الكاميرا كاميرا الهاتف مثلاً اذا احببت ان تشاهدها. ولأن الأشعة تحت الحمراء هي نوع من الضوء ، يتطلب اتصال الأشعة تحت الحمراء خط رؤية مباشر من جهاز الاستقبال إلى جهاز الإرسال. لا يمكن نقلها عبر الجدران أو المواد الأخرى مثل WiFi أو البلوتوث. يبدو جهاز الإرسال تمامًا مثل مصباح LED  ، إلا أنه ينتج ضوءًا في طيف الأشعة تحت الحمراء بدلاً من الطيف المرئي. 

والصورة التالية تمثل الحساس الموجود في وحدة الارسال تستخدم لارسال اشارات تحت الحمراء:

مصدر الصورة : متجر aliexpress

يتم استخدام نفس النوع من LED في لوحات استقبال مرسل IR للاردوينو و يمكنك رؤيتها في مقدمة جهازالاستقبال الخاص بـ لوحة المفاتيح اعلاه وبعض الانواع لها لوحة خاصة مثل:

مصدر الصورة : متجر aliexpress

جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء هو ثنائي ضوئي ومكبر صوت مسبق يحول ضوء الأشعة تحت الحمراء إلى إشارة كهربائية. الثنائيات استقبال IR تبدو عادة مثل الصور اعلاه.

آلية العمل

ينبعث ضوء الأشعة تحت الحمراء من الشمس والمصابيح الكهربائية وأي شيء آخر ينتج الحرارة. هذا يعني أن هناك الكثير من ضوضاء الأشعة تحت الحمراء في كل مكان حولنا. لمنع هذه الضوضاء من التداخل مع إشارة الأشعة تحت الحمراء ، يتم استخدام تقنية تضمين الإشارة (signal Modulation Technique).

[xyz-ips snippet=”inside-article”]

في تشكيل او تضمين إشارات الأشعة تحت الحمراء ، يقوم المشفر على جهاز التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء بتحويل إشارة ثنائية إلى إشارة كهربائية معدلة. يتم إرسال هذه الإشارة الكهربائية إلى LED الإرسال. يحول مؤشر LED للتحويل الإشارة الكهربائية المعدلة إلى إشارة ضوئية تحت الحمراء معدلة. ثم يقوم جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء بإزالة تشكيل إشارة الأشعة تحت الحمراء وتحويلها إلى ثنائي قبل تمرير المعلومات إلى وحدة التحكم الدقيقة وهنا نقصد الاردوينو في درسنا.

إشارة الأشعة تحت الحمراء المعدلة هي عبارة عن سلسلة من نبضات ضوئية تعمل بالأشعة تحت الحمراء يتم تشغيلها وإيقاف تشغيلها عند تردد عال يعرف بتكرار الموجة الحاملة. إن التردد الحامل الذي تستخدمه معظم المرسلات هو kHz 38 ، لأنه نادر في الطبيعة وبالتالي يمكن تمييزه عن الضوضاء المحيطة. وبهذه الطريقة ، سيعرف جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء أن إشارة 38 كيلوهرتز قد تم إرسالها من المرسل ولا يتم التقاطها من البيئة المحيطة.

يقوم الصمام الثنائي للمستقبل بالكشف عن جميع ترددات ضوء الأشعة تحت الحمراء ، ولكنه يحتوي على مرشح تمرير النطاق ويسمح فقط من خلال الأشعة تحت الحمراء عند 38 كيلوهرتز. ثم يقوم بتضخيم الإشارة المعدلة مع مضخم مسبق وتحويلها إلى إشارة ثنائية قبل إرسالها إلى وحدة تحكم دقيقة.

بروتوكولات نقل الأشعة تحت الحمراء

يتم تعريف النمط الذي يتم فيه تحويل إشارة الأشعة تحت الحمراء المعدلة إلى ثنائي بواسطة بروتوكول الإرسال. هناك العديد من بروتوكولات الإرسال IR. تعد Sony و Matsushita و NEC و RC5 بعض البروتوكولات الأكثر شيوعًا. عمومًا بروتوكول NEC هو أيضا النوع الأكثر شيوعا في مشاريع اردوينو ، لذلك سأستخدم كمثال ليوضح لك كيف يحول جهاز الاستقبال إشارة الأشعة تحت الحمراء المعدلة إلى ثنائي واحد (binary one) .

يبدأ المنطق “1” بنبضة عالية يبلغ طولها 562.5 µs تبلغ 38 kHz IR متبوعة بنبض LOW طويل يبلغ 1،687.5 µs. تُنقل المنطقي “0” بنبضة عالية يبلغ طولها 562.5 followeds تليها نبضة LOW طويلة 562.5 µs. هكذا يقوم بروتوكول NEC بتشفير وفك البيانات الثنائية إلى إشارة معدلة!. تختلف البروتوكولات الأخرى فقط في مدة نبضات HIGH و LOW الفردية.

برمجة حساس استقبال الاشعة تحت :

في كل مرة تضغط فيها على زر في جهاز التحكم عن بعد ، يتم إنشاء رمز سداسي. هذه هي المعلومات التي يتم تعديلها وإرسالها عبر IR إلى جهاز الاستقبال. من أجل فك أي مفتاح تم الضغط عليه والتعرف عليه ، يحتاج المتحكم المستلم إلى معرفة الرمز الذي يتوافق مع كل مفتاح على جهاز التحكم عن بعد.

[xyz-ips snippet=”inside-article”]

ترسل أجهزة التحكم عن بُعد رموزًا مختلفة عند الضغط على المفاتيح ، لذا ستحتاج إلى تحديد الشفرة التي تم إنشاؤها لكل مفتاح على جهاز التحكم عن بُعد الخاص بك. إذا تمكنت من العثور على ورقة البيانات ، فيجب إدراج رموز مفاتيح الأشعة تحت الحمراء. إذا لم يكن كذلك ، هناك رسم تخطيطي بسيط لاردوينو والذي سيقرأ معظم أجهزة التحكم عن بعد المعروفة ويطبع الشفرات السداسية العشرية إلى الشاشة التسلسلية عند الضغط على أحد المفاتيح. سأوضح لك كيفية إعداد ذلك ، ولكن نحتاج أولاً إلى توصيل جهاز الاستقبال بـ Arduino

استخدام الأشعة تحت الحمراء للتحكم في الأشياء

هناك عدة أنواع مختلفة من أجهزة استقبال الأشعة تحت الحمراء ، بعضها قائم بذاته ، وبعضها مثبت على لوحة جانبية كما بينا ذلك سابقا. تحقق من ورقة البيانات لمستقبلك IR الخاص حيث قد يتم ترتيب المسامير بشكل مختلف عن جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء. وجهاز التحكم عن بعد الذي أستخدمه هنا هو (HX1838). ومع ذلك ، سيكون لمعظم مستقبلات الأشعة تحت الحمراء ثلاثة دبابيس: إشارة ، أرضي ، و Vcc.

التعرف على اطراف الحساس المستقبل:

سنعرض لكم الآن عرضًا بسيطًا عن كيفية استخدام جهاز التحكم عن بُعد للأشعة تحت الحمراء للتحكم في دبابيس الإخراج في Arduino. في هذا المثال ، سنضيء مصباح LED عند الضغط على زر معين. يمكنك بسهولة تعديل الكود للقيام بأشياء مثل التحكم في محركات السيرفو ، أو تنشيط المرحلات باستخدام أي زر اضغط من جهاز التحكم عن بعد. تحتوي هذه الدائرة على مستقبل الأشعة تحت الحمراء متصل بـ Arduino ، مع مصباح LED أحمر متصل بـ الطرف 12 ومصباحLED آخر باللون الازرق متصل بالرقم 13 والحساس متصل مع الطرف  8 ويمكنك ربط المصابيح مع مقاومتين 1 كيلوم اوم.  كما هو موضح في المخطط التالي:


الكود

سنستخدم مكتبة IRremote لجميع أمثلة الكودات أدناه. يمكنك تنزيل ملف ZIP للمكتبة من هنا . ولتثبيت المكتبة من ملف ZIP ، افتح Arduino IDE ، ثم انتقل إلى Sketch> Include Library> Add .ZIP Library ، ثم حدد ملف IRremote ZIP الذي قمت بتنزيله .

الكود أدناه للتحكم رقميًا لشتغيل المصباح الاحمر لمدة 3 ثواني عند الضغط على الزر “4” ، وتشغيل المصباح الازرق لمدة 5 ثواني عند الضغط على الزر “3”. تأكد من أن توصيلاتك صحيحة تماما ، ثم قم بتوصيل الاردوينو بجهاز الكمبيوتر باستخدام USB ثم قم بتحميل هذا الكود إلى لوحة الاردوينو أو أي لوحة تملكها:

/* www.tocircuit.com
 Prepared by Fawzi Al-azraq 
 admin@tocircuit.com
 */

#include <IRremote.h>

int IR_Sensor = 8;
IRrecv irrecv(IR_Sensor);
decode_results results;
int red_LED = 12;
int blue_LED = 13;


void setup(){
  irrecv.enableIRIn();
  irrecv.blink13(true);
  pinMode(red_LED, OUTPUT);
  pinMode(blue_LED, OUTPUT);
}

void loop(){
    if (irrecv.decode(&results)){

        switch(results.value){
          case 0xFF38C7: 
          digitalWrite(red_LED, HIGH);
          delay(3000);
          digitalWrite(red_LED, LOW);
          }

        switch(results.value){
          case 0xFF18E7:
          digitalWrite(blue_LED, HIGH);
          delay(5000);
          digitalWrite(blue_LED, LOW);
          }

        irrecv.resume(); 
    }
}

لقد قمنا حتى الآن بتغطية خصائص الأشعة تحت الحمراء وكيفية حدوث الاتصال بين جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال. وتعرفنا على كيفية التحكم في خرج Arduino باستخدام جهاز التحكم عن بُعد. الآن استمتع بالتعامل مع هذه التقنية للتحكم في كل شيئ حولك.


كل شخص لديه مهارة ويمكن ان يعلمها للآخرين ، والجميع بحاجه إلى تعلم مهارات جديده. تطبيق TutorBay يمكنك ان تجد دروس مجانية ويمكنك من اعطاء الدروس الخصوصية للآخرين ويجلب لك دخل إضافي بإعطاء المعرفة للآخرين. لتحميل تطبيق TutorBay انقر على الصورة ادناه


يمكنك ايضًا القراءة عن:


تعليق واحد

اترك تعليقاً

أنت تستخدم إضافة Adblock

برجاء دعمنا عن طريق تعطيل إضافة Adblock