ما هو المستشعر السلبي؟

المؤلف: لي آي
المصدر: Ulink Media

ما هو المستشعر السلبي؟

يُطلق على المستشعر السلبي أيضًا اسم مستشعر تحويل الطاقة. ومثل إنترنت الأشياء، لا يحتاج إلى مصدر طاقة خارجي، أي أنه مستشعر لا يحتاج إلى مصدر طاقة خارجي، بل يمكنه أيضًا الحصول على الطاقة من خلاله.

نعلم جميعًا أن المستشعرات تُصنف إلى مستشعرات لمس، ومستشعرات صور، ومستشعرات درجة حرارة، ومستشعرات حركة، ومستشعرات موضع، ومستشعرات غاز، ومستشعرات ضوء، ومستشعرات ضغط، وذلك وفقًا لاختلاف الكميات الفيزيائية للإدراك والكشف. بالنسبة للمستشعرات السلبية، تُعتبر طاقة الضوء، والإشعاع الكهرومغناطيسي، ودرجة الحرارة، وطاقة حركة الإنسان، ومصدر الاهتزاز التي تكتشفها المستشعرات مصادر طاقة كامنة.

من المفهوم أن المستشعرات السلبية يمكن تقسيمها إلى الفئات الثلاث التالية: مستشعر سلبي للألياف الضوئية، ومستشعر سلبي للموجات الصوتية السطحية، ومستشعر سلبي يعتمد على مواد الطاقة.

• مستشعر الألياف الضوئية

مستشعر الألياف الضوئية هو نوع من المستشعرات يعتمد على بعض خصائص الألياف الضوئية، طُوّر في منتصف سبعينيات القرن الماضي. وهو جهاز يُحوّل الحالة المُقاسة إلى إشارة ضوئية قابلة للقياس. يتكون من مصدر ضوء، ومستشعر، وكاشف ضوء، ودائرة معالجة إشارة، وألياف ضوئية.

يتميز بحساسية عالية، ومقاومة قوية للتداخل الكهرومغناطيسي، وعزل كهربائي جيد، وتكيف بيئي قوي، وقياس عن بُعد، واستهلاك منخفض للطاقة، ويتطور باستمرار في تطبيقات إنترنت الأشياء. على سبيل المثال، يُعدّ هيدروفون الألياف الضوئية نوعًا من مستشعرات الصوت التي تعتمد على الألياف الضوئية كعنصر حساس، ومستشعر درجة الحرارة بالألياف الضوئية.

• مستشعر الموجة الصوتية السطحية

مستشعر الموجات الصوتية السطحية (SAW) هو مستشعر يستخدم جهاز الموجات الصوتية السطحية كعنصر استشعار. تنعكس المعلومات المقاسة من خلال تغيير سرعة أو تردد الموجة الصوتية السطحية في جهاز الموجات الصوتية السطحية، وتُحوّل إلى مستشعر إخراج إشارة كهربائية. وهو مستشعر معقد ذو مجموعة واسعة من المستشعرات، ويشمل بشكل رئيسي مستشعر ضغط الموجة الصوتية السطحية، ومستشعر درجة حرارة الموجة الصوتية السطحية، ومستشعر الجينات البيولوجية، ومستشعر الغازات الكيميائية، والمستشعر الذكي، وغيرها.

بالإضافة إلى مستشعر الألياف الضوئية السلبية عالي الحساسية، يمكنه قياس المسافة، وخصائص استهلاك الطاقة المنخفض، ويستخدم مستشعر الموجات الصوتية السطحية السلبية تخمين تغير التردد، وبالتالي فإن تغيير الفحص إلى القياس الخارجي يمكن أن يكون دقيقًا للغاية. في الوقت نفسه، يتميز بحجمه الصغير، ووزنه الخفيف، واستهلاكه المنخفض للطاقة، مما يسمح له بالحصول على خصائص حرارية وميكانيكية جيدة، ويبشر بعصر جديد من أجهزة الاستشعار اللاسلكية الصغيرة. يستخدم على نطاق واسع في محطات الطاقة الفرعية، والقطارات، والفضاء الجوي، وغيرها من المجالات.

• مستشعر سلبي يعتمد على مواد الطاقة

كما يوحي الاسم، تستخدم المستشعرات السلبية القائمة على مواد الطاقة الطاقةَ الشائعة في الحياة لتحويل الطاقة الكهربائية، مثل الطاقة الضوئية والحرارية والميكانيكية وغيرها. تتميز هذه المستشعرات بنطاق ترددي واسع، وقدرة عالية على مقاومة التداخل، وتقليل التشويش على الجسم المقيس، وحساسية عالية، وتُستخدم على نطاق واسع في مجالات القياس الكهرومغناطيسي، مثل الجهد العالي، والبرق، وقوة المجال الإشعاعي العالية، والموجات الدقيقة عالية القدرة، وغيرها.

الجمع بين أجهزة الاستشعار السلبية والتقنيات الأخرى

في مجال إنترنت الأشياء، يزداد استخدام المستشعرات السلبية انتشارًا، وقد طُبعت أنواع مختلفة منها. على سبيل المثال، ظهرت مستشعرات مدمجة مع تقنيات NFC وRFID، وحتى تقنيات Wi-Fi وBluetooth وUWB و5G وغيرها من التقنيات اللاسلكية. في الوضع السلبي، يستقبل المستشعر الطاقة من إشارات الراديو في البيئة عبر الهوائي، وتُخزّن بيانات المستشعر في ذاكرة غير متطايرة، تُحفظ عند انقطاع التيار الكهربائي.

مستشعرات إجهاد النسيج اللاسلكية السلبية القائمة على تقنية RFID، تجمع بين تقنية RFID والمواد النسيجية لتشكيل جهاز مزود بوظيفة استشعار الإجهاد. يعتمد مستشعر إجهاد النسيج RFID على وضع الاتصال والتحريض لتقنية علامة UHF RFID السلبية، ويعتمد على الطاقة الكهرومغناطيسية للعمل، ويتميز بإمكانيات التصغير والمرونة، ويصبح خيارًا محتملًا للأجهزة القابلة للارتداء.

في نهايةالمطاف

إنترنت الأشياء السلبي هو التوجه المستقبلي لتطوير إنترنت الأشياء. وباعتباره حلقة وصل بينه، لم تعد متطلبات أجهزة الاستشعار تقتصر على الأجهزة الصغيرة منخفضة استهلاك الطاقة. بل سيُصبح إنترنت الأشياء السلبي أيضًا اتجاهًا تطويريًا يستحق مزيدًا من التطوير. ومع التطور والابتكار المستمرين في تكنولوجيا أجهزة الاستشعار السلبي، سيتسع نطاق تطبيقها.