يتعلق نظام الاتصالات بهيكل نقل متحد المحور مستدق لنظام اتصالات المجال القريب، بحيث يتم توفير نظام تكون فيه كل مجموعة من وحدات تحتوي على ركيزة، حيث يتم تركيب الركيزة لجهاز إرسال التردد اللاسلكي (RF) أو مستقبل الترددات اللاسلكية، كما تحتوي كل وحدة على سكن يحيط به ويحيط به الركيزة.

 

أساسيات هيكل النقل المحوري المخروطي لنظام اتصالات المجال القريب

 

تحتوي كل وحدة على محدد مجال مستدق لاتصالات المجال القريب (NFC) يقع بين الركيزة ومنطقة المنفذ على السكن، ومحدد مجال (NFC) المستدق الذي تم تكوينه لتوجيه الطاقة الكهرومغناطيسية الناتجة عن جهاز إرسال التردد اللاسلكي إلى منطقة المنفذ، بحيث يمكن إشعاع الطاقة الكهرومغناطيسية إلى منطقة منفذ الوحدة النمطية المجاورة.

 

تقنية الاتصال قريب المدى (NFC) هي تقنية لاسلكية تسمح لجهازين بالاتصال عبر مسافة قصيرة تبلغ حوالي 10 سنتيمترات أو أقل، وكما يتم توحيد البروتوكولات المختلفة التي تستخدم (NFC) دولياً ضمن مواصفات (NFC) وتم تحديدها، ويسمح (NFC) للأجهزة المحمولة بالتفاعل مع البيئة المباشرة للمشترك وباستخدام تقنية عدم التلامس عن قرب، يمكن استخدام الأجهزة المحمولة كبطاقات ائتمان للوصول إلى وسائل النقل العام والوصول إلى مواقع آمنة والمزيد من التطبيقات.

 

تعتمد أنظمة (NFC) النموذجية على إشارات التردد المنخفض لتسهيل نقل الإشارة عبر مسافات قصيرة بهياكل مثل الملفات أو الألواح السعوية التي تحتوي على مجالات كهربائية أو مغناطيسية كبيرة، ومع ذلك فإنّ هذه الترددات المنخفضة تحد من معدل البيانات، ولزيادة معدل البيانات يجب زيادة تردد الموجة الحاملة ويجب تخصيص عرض نطاق كبير للموجة الحاملة.

 

والسماحية هي خاصية مادية تعبر عن مقياس لتخزين الطاقة لكل وحدة متر من المادة (J / V) بسبب الاستقطاب الكهربائي ½) وهي “V(m)”، والسماحية النسبية هي عامل يتناقص به المجال الكهربائي بين الشحنات أو يزيد بالنسبة للفراغ، ويُشار إلى السماحية عادة بالحرف اليوناني إبسيلون وغالباً ما يشار إلى السماحية النسبية أيضاً باسم ثابت العزل.

 

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

 

  • “NFC” هي اختصار لـ “Near-field communication”.

 

مبدأ عمل هيكل النقل المحوري المخروطي لنظام اتصالات المجال القريب

 

النفاذية المغناطيسية هي مقياس لقدرة مادة ما على دعم تكوين مجالها المغناطيسي استجابةً لمجال مغناطيسي مطبق ويُشار إلى النفاذية المغناطيسية بشكل عام بالحرف اليوناني (mu)، والعازل الكهربائي هو عازل كهربائي يمكن استقطابه بواسطة مجال كهربائي مطبق، وعندما يتم وضع عازل في مجال كهربائي لا تتدفق الشحنات عبر المادة كما يحدث من خلال موصل، ولكن يتم تعويضها قليلاً فقط عن متوسط ​​موضع توازنها ممّا يتسبب في استقطاب العازل.

 

وبسبب الاستقطاب العازل للكهرباء يتم تحويل الشحنات الموجبة نحو المجال ويتم إزاحة الشحنات السالبة في الاتجاه المعاكس، وهذا يخلق مجالاً كهربائياً داخلياً يقلل من المجال الكلي داخل العازل نفسه، وإذا كان العازل يتكون من جزيئات ضعيفة الارتباط فإنّ هذه الجزيئات لا تصبح مستقطبة فحسب بل تُعاد توجيهها أيضاً بحيث تتماشى محاور التناظر الخاصة بها مع المجال.

 

بينما يعني مصطلح “عازل” الموصلية المنخفضة يستخدم مصطلح “عازل” بشكل عام لوصف مادة ذات قابلية عالية للاستقطاب معبراً عنها برقم يسمى السماحية النسبية (إبسيلونر)، ويستخدم المصطلح عازل بشكل عام للإشارة إلى المقاومة الكهربائية، بينما يستخدم المصطلح عازل للإشارة إلى سعة تخزين الطاقة للمادة عن طريق الاستقطاب.

 

يقوم نظام اتصالات المجال القريب (NFC) النموذجي بنقل الإشارة ضمن مسافة قصيرة أي عدة مليمترات عن طريق إشارة منخفضة التردد بهيكل، مثل ملف أو لوحة سعوية بها مجال كهربائي هامشي كبير أو مجال مغناطيسي، ومع ذلك فإنّ هذه الترددات المنخفضة تحد من معدل البيانات ومن أجل زيادة معدل البيانات يجب زيادة تردد الموجة الحاملة، ويجب تخصيص عرض نطاق كبير للموجة الحاملة.

 

لا تعمل تقنيات (NFC) النموذجية بشكل جيد عند الترددات العالية لأنّ الاتصال الاستقرائي والسعوي يعمل بشكل أفضل عندما تكون المسافة وحجم الملف أو المكثف أقصر بكثير من الطول الموجي، وعلى سبيل المثال يبلغ الطول الموجي (13.56 ميجاهرتز) حوالي (22 متراً)، بينما يبلغ الطول الموجي (13.56 جيجاهرتز) حوالي (22 ملماً) فقط.

 

قد تؤدي الأنظمة إلى زيادة التردد وعرض النطاق لنظام (NFC) باستخدام كتلة تحد من المجال متحد المحور مدبب؛ للحد من المجال الكهرومغناطيسي بين جهاز الإرسال (TX) والمستقبل (Rx) لإرسال واستقبال الحقول عبر عرض نطاق كبير، كما يمكن وضع عاكس للمجال الكهربائي موصل على الجزء الخلفي من كتلة حصر المجال المحوري المخروطي؛ لزيادة كمية طاقة مجال (NFC) المنقولة إلى الوحدات المجاورة.

 

تطور عمل هيكل النقل المحوري المخروطي لنظام اتصالات المجال القريب

 

يمكن استخدام محدد مجال (NFC) متحد المحور مستدق لتوصيل إشارة تردد لاسلكي (RF) إلى منطقة معينة، حيث يمكن إشعاع مجال كهرومغناطيسي تولده إشارة التردد الراديوي لإنشاء اتصال قريب المدى مع وحدة أخرى، وعلى سبيل المثال يمكن استخدام محدد مجال (NFC (FC)) كوسيط للاتصال بين الوحدات في النظام، وقد يحتوي (NFC FC) المحوري المدبب على عنصر موصل مركزي محاط بمادة عازلة تم اختيارها ليكون لها ثابت عازل عالي أو نفاذية مغناطيسية عالية، من أجل الحد من طاقة (NFC) عن طريق تقليل الطول الموجي للطاقة المشعة.

 

كما يمكن أيضاً أن يتكون محدد مجال (NFC) المحوري المدبب من مادة فوقية، وإنّها مصنوعة من تجميع عناصر متعددة من مواد مركبة (مثل المعدن أو البلاستيك)، وتميل المواد إلى الترتيب في تكرار الهياكل التي تكون أبعادها أصغر من الطول الموجي للظاهرة التي تؤثر عليها، ولا تستمد المواد الخارقة خصائصها من خواص المواد الأساسية، بل من هياكلها المصممة حديثًا.

 

تُعد وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) أو وحدة التحكم القابلة للبرمجة هي جهاز كمبيوتر رقمي يستخدم لأتمتة العمليات الكهروميكانيكية الصناعية النموذجية، مثل التحكم في الآلات وتستخدم (PLCs) في العديد من الآلات في العديد من الصناعات، وتم تصميم (PLC) للمدخلات والمخرجات الرقمية والتناظرية ونطاقات درجات الحرارة الممتدة والحصانة ضد الضوضاء الكهربائية، ومجموعة متنوعة من الترتيبات المقاومة للاهتزاز والصدمات.

 

عادةً ما يتم تخزين البرامج التي تتحكم في تشغيل الجهاز في ذاكرة مدعومة بالبطارية أو ذاكرة غير متطايرة، و(PLC) هو مثال على نظام الوقت الحقيقي “الصعب” لأنّه يجب إنشاء نتائج المخرجات استجابة لظروف الإدخال في غضون فترة زمنية محدودة، وخلاف ذلك قد ينتج عن التشغيل العرضي.

 

توجد بطاقة خط طاقة  وبطاقة خط اتصال بيانات والعديد من بطاقات خط المعالجة، وعلى الرغم من أنّ5 خمس وحدات لبطاقات الخطوط، يمكن أن يستوعب الهيكل النموذجي عشر وحدات أو أكثر وبالرغم من وجود نظام يستخدم بطاقات الخطوط، إلّا أنّه لا تقتصر على بطاقات الخطوط. قد تستخدم أنواع مختلفة من الوحدات تقنيات الاتصال من أجل توفير اتصال موثوق به بين الوحدات القابلة للإزالة.

 

كما تقترن بطاقة خط الطاقة بمصدر طاقة وبالتالي قد تولد جهدًا واحدًا أو أكثر يمكن توزيعه عبر الناقلة والتي يمكن أن تقترن الحافلة بكل بطاقة من بطاقات الخط عبر موصل مثل كالموصل، وعادةً قد يتم تضمين ناقل جهد واحد أو أكثر في لوحة معززة أي لوحة الكترونية معززة توفر دعماً للموصلات.

 

  • “PLC” هي اختصار لـ “programmable logic controller”.
المصدر

Introduction to Analog and Digital Communications/ Simon HaykinData Communication and Computer NetworkWIRELESS COMMUNICATIONS/ Andreas F. MolischTheory and Problems of Signals and Systems/ Hwei P. Hsu, Ph.D./ JOHN M. SENIOR Optical Fiber Communications Principles and Practice Third Edition

شاهد أيضاً:   نهج التنبؤ بالطاقة الكهربائية متعدد الخطوات للمجتمعات المنزلية

اترك تعليقًا

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.