التحكم باستخدام الاتصالات اللاسلكية Control Using RF Communication

غالباً ما يكون مطلوباً تبديل الأجهزة الكهربائية من مسافة بعيدة دون أن تكون خط رؤية مباشر بين المرسل والمستقبل، كما أنّه يمكن استخدام نظام تحكم عن بعد لاسلكي قائم على الترددات اللاسلكية أي مرسل الترددات الراديوية وجهاز استقبال الترددات الراديوية؛ للتحكم في حمل النواتج من مكان بعيد كما يستخدم مرسل الترددات اللاسلكية تردد الراديو لإرسال الإشارات بتردد معين ومعدل باود.

ما هي إشارات التردد اللاسلكي؟

إشارات التردد اللاسلكي “RF”: هي موجات التردد الراديوي التي تم تعديلها لاحتواء المعلومات، كما تحتوي إشارات التردد اللاسلكي هذه على بعض السلوكيات التي يمكن توقعها واكتشافها ويمكنها التفاعل مع إشارات أخرى، حيث يجب استخدام الهوائيات لاستقبال إشارات الراديو.

يمكن لجهاز استقبال التردد الراديوي استقبال هذه الإشارات فقط إذا تم تكوينه لنمط الإشارة أو البيانات المحدد مسبقاً، كما يتم توفير الحل الأمثل لهذا التطبيق من خلال وحدات الإرسال والاستقبال المدمجة والتي تعمل بتردد “434 ميجاهرتز” وتكون متاحة وجاهزة، كما يستخدم نظام إرسال التردد اللاسلكي “RF” مفتاح تغيير الاتساع “ASK” مع جهاز الإرسال والمستقبل الذي يعمل عند “434 ميجاهرتز”، ويعمل استخدام وحدة “RF” الجاهزة على تبسيط بناء نظام تحكم عن بعد لاسلكي ويجعله أكثر موثوقية.

• “ASK” هي اختصار لـ “Amplitude Shift Keying”.

• “RF” هي اختصار لـ “Radio Frequency”.

مرسل الترددات اللاسلكية:

تم تصميم جهاز إرسال الترددات اللاسلكية البسيط والذي يتكون من وحدة إرسال معفاة من الترخيص “434 ميجاهرتز” ومشفّر “IC” لتشغيل وإيقاف تشغيل الأجهزة البسيطة عن بُعد، كما يتكون جزء التردد اللاسلكي من وحدة إرسال قياسية “434 ميجاهرتز”، والتي تعمل بتردد “433.92 ميجاهرتز” ويبلغ مداها حوالي “400 م” وفقاً للتصنيع، حيث تحتوي وحدة الإرسال على أربعة دبابيس “Pins”، وبصرف النظر عن البيانات ودبوس “Vcc”، هناك أرضية مشتركة “GND” للبيانات والإمداد، والأخير هو مخرج “RF ANT”.

كما أنّه من أجل إرسال إشارة فريدة يُعد المشفر أمراً بالغ الأهمية، ولهذا يتم استخدام برنامج التشفير “IC HT12E” من “Holtek”، و”HT12E” قادر على تشفير المعلومات التي تتكون من بتات عنوان “N” و”12 بتات” بيانات، كما يمكن تعيين كل إدخال عنوان أو بيانات على إحدى الحالتين المنطقيتين، حيث يتم إرسال العناوين أو البيانات المبرمجة مع بتات الرأسية عبر وسيط إرسال “RF” عند استلام إشارة إطلاق كما تُستخدم جسور اللحام “TJ1″ و”TJ2” لتعيين بتات العنوان والبيانات.

يبلغ الاستهلاك الحالي بجهد إمداد يقارب “5.4 فولت” حوالي “10 مللي أمبير”، ونظراً لأنّ الاستهلاك الحالي قليل جداً، يمكن أيضاً توفير الطاقة بواسطة خلايا الأزرار القياسية، كما يبلغ طول الهوائي الموصى به “17 سم” مقابل “433.92 ميجاهرتز”، ويمكن استخدام سلك صلب كهوائي، وكما أنّ تركيب الهوائي في أقرب مكان ممكن من “PIN 4” في “ANT” بوحدة الإرسال.

• “IC” هي اختصار لـ “Integrated Circuit”.

مستقبل الترددات اللاسلكية RF:

تكمل هذه الدائرة جهاز إرسال الترددات اللاسلكية الذي تم إنشاؤه قبل وحدة الإرسال الصغيرة “434 ميجاهرتز”، كما يلتقط جهاز الاستقبال الإشارات المرسلة باستخدام وحدة الاستقبال “434 ميجاهرتز” حيث يتم ضبط وحدة استقبال الترددات اللاسلكية المدمجة هذه على تردد “433.92 ميجاهرتز” وتماماً مثل جهاز إرسال التردد اللاسلكي.

تستقبل وحدة استقبال الترددات اللاسلكية المصغرة “434 ميجاهرتز” إشارة التشكيل “OOK” وتقوم بإزالة تشكيلها إلى إشارة رقمية لمرحلة فك التشفير التالية، كما يتكون المذبذب المحلي من هيكل الحلقة المغلقة “PLL”، ومن الناحية الفنية تكون وحدة مستقبلية لـ “ASK” تعتمد على بنية مستقبل أحادية التحويل فائقة التغاير، وتتضمن حلقة مغلقة كاملة الطور “PLL” لتوليد مذبذب محلي دقيق “LO” كما يمكن استخدامه في إشارة تعديل “OOK” أو “HCS” أو “PWM” وإزالة التشكيل إلى إشارة رقمية.

تحتوي وحدة الاستقبال على ثمانية (4 + 4) دبابيس، وبصرف النظر عن ثلاثة دبابيس أرضية “GND” واثنين من دبابيس “Vcc”، وهناك دبابيس أحدهما للبيانات الرقمية والآخر للبيانات الخطية لإنتاج البيانات والأخير هو إدخال دبوس “RF ANT”.

تتم معالجة الإشارة المشفرة التي يرسلها المرسل على جانب المستقبل بواسطة مفكك الشفرة “IC HT12F” من “Holtek”، كما يتم استخدام “VR1″ و”R1″ لتعديل تردد مذبذب وحدة فك التشفير إلى تردد المرسل، حيث يمكن تعويض أي اختلافات محتملة بسبب تفاوتات المكون أو جهد إمداد مختلف من خلال هذا الترتيب، و”HT12F” قادر على فك تشفير المعلومات التي تتكون من “N بتات” من العنوان و”12N بت” من البيانات.

تستقبل وحدة فك التشفير “HT12F IC” عناوين تسلسلية وبيانات من مشفر “HT12E” التي يتم إرسالها بواسطة وحدة إرسال التردد اللاسلكي، كما أنّ “HT12D” يقارن بيانات الإدخال التسلسلي ثلاث مرات باستمرار مع العناوين المحلية، وإذا لم يتم العثور على خطأ أو رموز غير متطابقة يتم فك رموز بيانات الإدخال ثم نقلها إلى دبابيس الإنتاج، كما أنّ دبوس “VT” مرتفع أيضاً للإشارة إلى إرسال صالح.

للتشغيل السليم يجب اختيار زوج من “HT12E” أو “HT12F ICs” بنفس عدد العناوين وتنسيق البيانات كما يتم إعداد بتات البيانات باستخدام جسور اللحام “RJ1” و”RJ2″، كما يتم إنتاج ناتج وحدة فك التشفير على رأس الدبوس “K1″، ممّا يجعل الإشارة المنطقية متاحة للدوائر التي تحتاجها، كما يتم تغذية هذا الإنتاج أيضاً إلى ناقل محرك الترحيل “T1”.

يمكن تشغيل دائرة استقبال الترددات اللاسلكية من مصدر “5VDC” قياسي، وتماماً كما هو الحال مع جهاز إرسال الترددات اللاسلكية، يجب تركيب الهوائي “17 سم” لـ “433.92 ميجاهرتز” في أقرب مكان ممكن من دبوس “RF IN ANT” لوحدة مستقبل التردد اللاسلكي “434 ميجاهرتز”.

• “OOK” هي اختصار لـ “On Off Keyed”.

• “HCS” هي اختصار لـ “Hazard Communication Standard”.

• “PWM” هي اختصار لـ “Pulse Width Modulation”.

• “LO” هي اختصار لـ “Low Oscillator”.

• “PLL” هي اختصار لـ “Phase Locked Loop”.

• “VT” هي اختصار لـ “Valid Transmission”.

مكونات دائرة RF:

تكون توصيلات الدائرة الخاصة بوحدة “RF” هي نفسها كما هو الحال في إعداد النموذج الأساسي لجهاز إرسال واستقبال الترددات الراديوية، وبالإضافة إلى إعداد وحدة التردد اللاسلكي يتم توصيل أربعة محولات في دبابيس البيانات من “D0” إلى “D3” من المشفر “IC HT12E”، ويتم توصيل مفاتيح الضغط والتشغيل هذه من خلال مقاومات سحب “10 كيلو أوم”، كما تكون دبابيس العنوان من “1” إلى “8” من “IC” المشفر متصلة بأسلاك صلبة بالأرض لتعيين عنوان المرسل “0x00”.

في وحدة الاستقبال يتم توصيل الأحمال في دبابيس البيانات من “D0” إلى “D3” لوحدة فك التشفير “IC HT12D”، ويتم استخدام مصابيح “LED” كأحمال ويتم توصيلها مباشرة بوحدة فك الترميز “IC”، ويمكن التحكم عن بعد بحد أقصى “4 مصابيح LED”، ويتم توصيل مصابيح “LED” في سلسلة بمقاومات سحب “1 كيلو أوم” على الأرض، وعند تلقي إشارة عالية تتوافق مع بت عالية عند دبوس البيانات هذا يبدأ مؤشر “LED” المعني في التوهج.

• “LED” هي اختصار لـ “Light emitting diode”.

ملاحظات دائرة إرسال الترددات اللاسلكية:

• يمكن تشغيل دائرة إرسال الترددات اللاسلكية بأمان من مصدر طاقة تيار مستمر “4.5 فولت” إلى “6 فولت”، كما يُضاف الصمام الثنائي “D1” لإحداث انخفاض بمقدار “0.65 فولت”، لكن هذا ليس بالغ الأهمية.

• تتوفر وحدة التردد اللاسلكي “434 ميجاهرتز” أي “Tx” و”Rx” من عدة مصادر، وعادةً ما يتم تسمية أطراف التوصيل على “PCB”.

• في الممارسة العملية، عادةً ما يتم تشغيل جهاز الإرسال بالبطاريات، ولكن يمكنك تشغيل جهاز الاستقبال من مصدر تيار مستمر داخلي أو خارجي أيضاً، وفي هذه الحالة قم بعمل ترتيب اختياري لمرشح الضوضاء لتنظيف قضبان الطاقة “5 فولت” لوحدة مستقبل التردد اللاسلكي “434 ميجاهرتز”.

ملاحظة:“PCB” هي اختصار لـ “Printed Circuit Board”.

ملاحظة:“Tx” هي اختصار لـ “Transmit”.

ملاحظة:“Rx” هي اختصار لـ “Receive”.