تعتمد عملية المراقبة في انظمتها على المستشعرات

تعتمد عملية المراقبة في انظمتها على المستشعرات، نرحب بكم طلابنا الأعزاء في موقعكم أون تايم نيوز، والذي يضم نخبة من الأساتذة والمعلمين لكافة المراحل الدراسية.

حيث نعمل معا كوحدة واحدة ونبذل قصارى جهدنا لنضع بين أيديكم حلول نموذجية لكل ما يعترضكم من أسئلة لنساعدكم على التفوق والنجاح.

المِكشاف أو الحساس أو المجس أو المستشعر هو أداة استشعار، يعمل على كشف الحالة المحيطية الفيزيائية، فمنه ما يقيس درجة الحرارة، ومنه ما يقيس الضغط ومنه ما يقيس الإشعاع ومنه ما يقيس الإلكترونات أو البروتونات. حيث يقوم بتحويل الإشارات الساقطة عليه إلى نبضات كهربائية يمكن قياسها أو عدَّها بواسطة جهاز. بهذا يمكن لنا معرفة شدَّة المؤثر. كما توجد أنواع منه يمكن ربطها بأجهزة حاسوب وعن طريق البرمجة يمكن تكوين صورة عن توزُّع القياسات، كما هو الحال في التصوير بالرنين المغناطيسي الذي يكشف في الإنسان عن أورام. من المجسات أنواع كثيرة بحسب الاستخدام منها:

الحساسات الضوئية

تستخدم الحساسات الصورية لتشكيل صورة رقمية لمجال معين؛ حيث تتأثر هذه الحساسات بالفوتونات الساقطة عليها. فتولد هذه الفوتونات شَحنات في مكان سقوطها، ثم يتم الكشف عن هذه الشحنات للاستدلال على الفوتونات. تحتوي هذه الحساسات على طبقتين من أنصاف النواقل المشوبة:

إحداها من النوع (P)
الأخرى من النوع (N)

عندما تسقط الفوتونات على الصفيحة نصف الناقلة، فإنها تتسبب في تحرّر بعض الإلكترونات التي تصطدم بها إذا كانت تملك طاقة أكبر من طاقة الانتزاع أو تساويها؛ حيث يخلف الإلكترون المنتزع خلفه شحنة موجبة. ويمكننا باستخدام بعض خواص أنصاف النواقل المشوبة أن نجعل سقوط الفوتونات يسبب تشكل شحنة يمكن الكشف عنها حتى نستدل على سقوط الفوتونات.

تولّد الفوتونات بسقوطها شحنات، ومن الواضح أن الشحنة تتناسب مع عدد الفوتونات الساقطة. فإذا ما تمّ وضع آلاف الثنائيات السابقة قرب بعضها البعض بأحجام صغيرة سنحصل على معلومات عن الضوء في نقاط متقاربة تبدو للعين البشرية أنها متواصلة ولكن لتشكيل الصورة يتطلب الأمر معلومات عن الألوان وليس فقط عن كمية الضوء. لذلك يتم تحسس كل لون على حدى في كل نقطة (Pixel) حيث يختص كل حساس بلون معين.

يتطلب الأمر أربعة حساسات على الأقل للحصول على معلومات كافية عن كل Pixel. تتحسس الحساسات في التوزيع السابق الألوان (الأحمر الأخضر الأزرق) وهو أكثر أنظمة التقسيم انتشارا حيث يكون مجموع الألوان هو الأبيض.

تستخدم عدَّة طرق من أجل ترشيح الألوان، منها الفروقات في الأطوال الموجية بين الألوان حيث يكون الحساس الواحد قابلا للتنبيه بمجال صغير من الأطوال الموجية، فتكون شحنته متشكلة نتيجة لسقوط فوتونات لون واحد. ويمكن استخدام طريقة أخرى وهي تحديد الألوان التي يسمح لها بالسقوط على الحساس وذلك باستخدام غشاء يسمح بمرور لون معين فقط (طبقة باير) ويكون هذا الغشاء متطابقا مع الحساسات تحته فيمرر اللون الموافق لكل حساس تحته حيث تسمح الأغشية الزرقاء بمرور اللون الأزرق فقط والأحمر للأحمر وهكذا. وهي الطريقة الأكثر انتشارا بسبب انخفاض التكلفة وسهولة التصنيع. باستخدام إحدى الطريقتين تكون الشحنة المتشكلة ناتجة عن لون معين، وهو ما يساعد في حساب الألوان المشكِّلة لكل نقطة في الصورة بعد مركََّّبات اللون الثلاثة.

الحساسات التحريضية

تستخدم الحساسات التحريضية في تحسس الأجسام المعدنية، كما أنها شائعة الاستخدام في أدوات الآلات الصناعية.

يتكون الحساس التحريضي من أربع مكونات أساسية:

مولّد الفيض المغناطيسي (وشيعة توليد الحقل inductive field generator): لتوليد الفيض المغناطيسي وهو عبارة عن وشيعتين كمبدأ المحولة.
دارة المذبذب (Oscillator): وهي عبارة عن دارة طنين تولد أمواج ترددية راديوية لتهيئة الأشارة لدخولها إلى المضخم (كونها صغيرة).
مضخم إشارة (Trigger): يضخم الإشارة الضعيفة الآتية من المذبذب.
الخرج (Output): هو عبارة عن أداة لإظهار الحالة.

تعمل الحساسات التحريضية وفق مبدأ التحريض الكهرومغناطيسي؛ حيث تتألف وشيعة الحساس من ملفين. عند اقتراب الجسم من الحساس ينتقل الفيض المغناطيسي من الوشيعة الأولى إلى الوشيعة الثانية عبر الناقل الذي يعتبر بمثابة النواة، أي بشكل يشبه الاتصال بين الملفات الأولية والثانوية للمحولة. فيتولد نتيجة هذا الانتقال فرق جهد على طرفي الوشيعة الثانية لتدخل الإشارة إلى دارة المذبذب لتهيئتها ومن ثم إلى دارة المضخم التي تضخم إشارة الخرج النهائية.

تستجيب الحساسات للأجسام فقط عندما تكون ضمن مسافات معينة وتمر أمام سطح الحساس (sensor surface).

الحساسات اللمسية

هي عبارة عن جهاز تأشيري يحتوي على سطح خاص يستطيع ترجمة حركة وموضع أصابع اليد إلى حركة نسبية تظهر على الشاشة وهي أحد المعالم الأساسية في الحواسيب المحمولة حيث حلت عوضا عن الماوس؛ ونادراً ما تزيد مساحتها عن 40 سم². أول من اخترعها كان george-E gerpheide في عام 1988 وأول من أخذ براءة الاختراع كانت شركة أبل واستخدمتها في حاسوبها أبل باوربوك عام 1994.