اقرأ في هذا المقال
- أساسيات نظام الاتصالات النشط عن بعد
- مبدأ عمل نظام الاتصالات النشط عن بعد
- تطور عمل نظام الاتصالات النشط عن بعد
في نظام الاتصالات النشط عن بعد يتكون الجهاز من وحدة اتصال تتألف من هيكل داعم ومصدر طاقة جزئي يشمل المادة المودعة على هيكل الدعم، ويتم ترسيب مادة ثانية على الهيكل الداعم ومعزولة كهربائياً عن المادة الأولى، حيث يتم اختيار المادة الأولى والمادة الثانية للحصول على فرق جهد جهد عند ملامستها لسائل موصل لتوفير الطاقة لتنشيط الجهاز.
أساسيات نظام الاتصالات النشط عن بعد
يعتمد نظام الاتصالات النشط عن بعد على وحدة تحكم تكون مرتبطة بهيكل الدعم ومتصلة كهربائيًا بالمادة الأولى والمادة الثانية للتحكم في التوصيل بين المادة الأولى والمادة الثانية، بحيث يؤدي التغيير في التوصيل بين المادة الأولى والمادة الثانية إلى تغيير التوقيع الحالي للجهاز، وبالتالي ترميز المعلومات في التوقيع الحالي وووحدة اتصال مع وحدة التحكم والمرتبطة بهيكل الدعم؛ لتلقي إشارة على الأقل من مصدر خارجي أو إرسال إشارة إلى المصدر الخارجي.
تم اعتماد الأجهزة التي تشتمل على دوائر إلكترونية للاستخدام في مجموعة متنوعة من التطبيقات الطبية المختلفة، كما تتطلب هذه الأجهزة عادةً مصدر طاقة داخلي للتشغيل ومن أمثلة هذه الأجهزة القابلة للهضم الكبسولات الإلكترونية القابلة للهضم والتي تجمع البيانات أثناء مرورها عبر الجسم، وتنقل البيانات إلى نظام استقبال خارجي.
تشتمل الكبسولة القابلة للبلع على نظام كاميرا ونظام بصري لتصوير منطقة مهمة على نظام الكاميرا وينقل جهاز الإرسال إخراج الفيديو لنظام الكاميرا ويستقبل نظام الاستقبال إخراج الفيديو المرسل، كما تشمل الأمثلة الأخرى جهاز التصوير القابل للهضم والذي يحتوي على مصدر طاقة داخلي ومستقل والذي يحصل على الصور من تجاويف أو تجاويف الجسم.
مكونات الدائرة الإلكترونية للجهاز محاطة بغلاف خامل غير قابل للهضم مثل مبيت زجاجي يمر عبر الجسم داخلياً، وتشمل الأمثلة الأخرى الجهاز الطبي كبسولة مسجل البيانات القابلة للهضم ويتم وضع الدوائر الإلكترونية للجهاز الذي تم الكشف عنه مثل المستشعر والمسجل والبطارية في كبسولة مصنوعة من مواد خاملة.
المشكلة التي تطرحها هذه الأجهزة الحالية هي أنّ مصدر الطاقة داخلي للجهاز وأنّ مصادر الطاقة هذه ضخمة ومكلفة لإنتاجها، ومن المحتمل أن تكون ضارة بالبيئة المحيطة في حالة تسرب مصدر الطاقة أو تلفه، بالإضافة إلى ذلك فإنّ وجود هوائيات ممتدة من الجهاز يمثل مصدر قلق فيما يتعلق بتلف الهوائيات أو التسبب في حدوث مشكلة عند استخدام الجهاز، لذلك فإنّ المطلوب هو نظام مناسب مزود بدائرة كهربائية يلغي الحاجة إلى مصدر طاقة داخلي وهوائيات.
مبدأ عمل نظام الاتصالات النشط عن بعد
يشتمل النظام على دوائر كهربائية ومكونات يمكن وضعها في بيئات معينة تشتمل على سائل موصل ومثل هذه البيئة هو داخل حاوية تحتوي على سائل موصل، مثل كيس مغلق بمحلول ويشتمل النظام على مواد غير متشابهة موضوعة على الإطار، بحيث عندما يتلامس مائع موصل مع المواد غير المتشابهة ويتم إنشاء فرق جهد الجهد.
يتم استخدام فرق جهد الجهد وبالتالي الجهد لتشغيل منطق التحكم الذي يتم وضعه داخل الإطار، كما تتدفق الأيونات أو التيار من المادة الأولى غير المتشابهة إلى المادة غير المتشابهة الثانية، عبر منطق التحكم ثم عبر السائل الموصّل لإكمال الدائرة، ويتحكم منطق التحكم في التوصيل بين المادتين المختلفتين وبالتالي يتحكم أو يعدل توصيل النظام.
يكون مصدر أو مصدر الطاقة الكامل هو المصدر الذي يتكون من مواد إلكترود نشطة وإلكتروليتات ومواد غير نشطة مثل مجمعات التيار والتعبئة، والمواد الفعالة هي أي زوج من المواد ذات إمكانات كهروكيميائية مختلفة ولا تقتصر المواد المناسبة على المعادن، وفي بعض الجوانب يتم اختيار المواد المزدوجة من معادن وغير فلزية كزوج مكون من معدن (مثل Mg) وملح (مثل Cui)، وبالنسبة للمواد الإلكترود النشطة فإنّ أي اقتران للمواد أي المعادن أو الأملاح أو مركبات الإقحام مع إمكانات كهروكيميائية مختلفة بشكل مناسب الجهد ومقاومة منخفضة بينية مناسبة.
يمكن استخدام مجموعة متنوعة من المواد المختلفة كمواد تشكل الأقطاب الكهربائية، ويتم اختيار مواد الإلكترود لتوفير جهد عند ملامستها للموقع الفسيولوجي المستهدف، ويكون الجهد الذي توفره مواد الإلكترود عند ملامسة معادن مصدر الطاقة مع الموقع الفسيولوجي المستهدف (0.001 فولت) أو أعلى بما في ذلك (0.01 فولت) أو أعلى.
تطور عمل نظام الاتصالات النشط عن بعد
يقوم مرشح تمرير النطاق العالي بتمرير الترددات في النطاق (10 كيلو هرتز) إلى (34 كيلو هرتز) أثناء تصفية الضوضاء من الترددات خارج النطاق، وقد يختلف هذا النطاق عالي التردد وقد يشمل على سبيل المثال أي نطاقاً من (3 كيلوهرتز) إلى (300 كيلوهرتز)، ويتم بعد ذلك تضخيم ترددات المرور بواسطة مضخم التشغيل قبل أن يتم تحويلها إلى إشارة رقمية بواسطة المحول للإدخال في معالج الطاقة العالية كما هو في (DSP) والذي يقترن كهربائيًا بسلسلة الإشارة عالية التردد.
يظهر مرشح تمرير النطاق المنخفض وهو يمرر ترددات أقل في نطاق (0.5 هرتز) إلى (150 هرتز) أثناء تصفية الترددات خارج النطاق، وقد يختلف نطاق التردد وقد يشمل على ترددات أقل من (300 هرتز) ويتم تضخيم إشارات التردد المار بواسطة المضخم، ويظهر أيضاً مقياس التسارع المقترن كهربائياً بمضاعف الإرسال الثاني والمضاعف يضاعف الإشارات من مقياس التسارع بالإشارات المضخمة من المضخم.
ثم يتم تحويل الإشارات متعددة الإرسال إلى إشارات رقمية بواسطة المحول والذي يقترن أيضاً كهربائيًا بمعالج الطاقة المنخفضة، كما يمكن تنفيذ مقياس التسارع الرقمي مثل الذي تم تصنيعه بواسطة الأجهزة التناظرية بدلاً من مقياس التسارع، ويمكن تحقيق مزايا مختلفة باستخدام مقياس التسارع الرقمي.
نظراً لأنّ الإشارات التي ينتجها مقياس التسارع الرقمي إشارات بالفعل بتنسيق رقمي يمكن لمقياس التسارع الرقمي تجاوز المحول والاقتران كهربائياً بالمتحكم الدقيق منخفض الطاقة، وفي هذه الحالة لن يكون مُضاعِف الإرسال مطلوباً، كما قد يتم تكوين الإشارة الرقمية لتشغيل نفسها عند اكتشاف الحركة ممّا يؤدي إلى مزيد من الحفاظ على الطاقة.
بالإضافة إلى ذلك يمكن تنفيذ عد الخطوات المستمر وقد يشتمل مقياس التسارع الرقمي على مخزن مؤقت يرد أولاً يصرف أولاً (FIFO)؛ للمساعدة في التحكم في تدفق البيانات المرسلة إلى المعالج منخفض الطاقة، وقد يتم تخزين البيانات مؤقتاً في (FIFO) حتى الامتلاء وفي ذلك الوقت قد يتم تشغيل المعالج لإيقاظه من وضع الخمول دولة واستلام البيانات، ويحافظ المعالج منخفض الطاقة لجهاز الاستقبال على حالة الخمول والتي تتطلب الحد الأدنى من السحب الحالي، وقد يكون المعالج عالي الطاقة رقمياً.
قد تقترن ذاكرة فلاش كهربائياً بمعالج منخفض الطاقة، ممّا قد يوفر كفاءة أفضل في استخدام الطاقة، كما يظهر عنصر الاتصال اللاسلكي مقترناً كهربائياً بمعالج عالي الطاقة، وقد يتضمن (BLUETOOTH) وجهاز الإرسال والاستقبال للاتصالات اللاسلكية، كما يقترن عنصر الاتصال اللاسلكي كهربائياً بمعالج عالي الطاقة، ويقترن عنصر الاتصال اللاسلكي كهربائياً بمعالج عالي الطاقة ومعالج منخفض الطاقة.
وعلاوة على ذلك يمكن تنفيذ عنصر الاتصال اللاسلكي للحصول على مصدر الطاقة الخاص به، بحيث يمكن تشغيله وإيقاف تشغيله، وبشكل مستقل عن المكونات الأخرى لجهاز الاستقبال على سبيل المثال بواسطة معالج دقيق.
- “FIFO” هي اختصار لـ “First In First Out”.
- “DSP” هي اختصار لـ “Digital signal processing”.
