الإشارات التناظرية والرقمية

في هذه المقالة سنتطرق إلى نوعين من الإشارات الكهربائية هما  :

الإشارات التناظرية أو التماثلية (analog signal) : هي الإشارات التي تتغير مع الزمن بشكل مستمر ويكون لها قيمة في أي لحطة زمنية ضمن نطاق وجودها. مثل هذه الإشارات لايمكن إرسالها عبر النظام الرقمي إلا بعد معالجتها وتهيئتها للإرسال  ويسمى هذا النوع أيضًا إشارات ذات قيم محدد.

الإشارات الرقمية (digital signal ): وهي الإشارات التي تتغير مع الزمن بشكل غير مستمر (عند قيم زمنية محددة ) ومثل هذه الإشارات يسهل إرسالها في النظام الرقمي مباشرة ويسمى هذا النوع أيضًا إشارات ذات قيم عشوائية (١).

تتشكل هذه الإشارات من مصدرالمعلومات – قسم الإرسال – الوسط الناقل (سلكي – لاسلكي ) – قسم الإستقبال

طريقة عمل الإشارات الرقمية والتماثلية :

تبدأ عملية الإشارة الرقمية بتشفير الإشارة التناظرية الأصلية يتم ذلك عن طريق قياس الإشارة التناظرية بفترات منتظمة وتحويلها إلى قيم رقمية تُعبّر عنها، ويتم تقسيم الإشارة التناظرية إلى فترات زمنية صغيرة تُعرف باسم“عينات” وتتمثل العينة في قيمة رقمية تُعبّر عن مستوى الإشارة التناظرية في هذه الفترة الزمنية المحددة، بعد ذلك يُحدد عدد القيم الرقمية المستخدمة لتمثيل كل عينة وهذا يعتمد على دقة التمثيل المطلوبة ومدى القيم التي يمكن أخذها بواسطة الإشارة.

يتم ترميز الإشارة الرقمية باستخدام مجموعة محددة من الترميزات مثل (PAM) أو  (FSK) أو  (NRZ)

  تبدأ عملية إنشاء الإشارة التناظرية من مصدر المعلومات مثلًا ، إذا أردنا نقل إشارة صوتية يتم استخدام الميكروفون لتحويل الصوت إلى إشارة تناظرية قبل نقل الإشارة، قد يكون هناك حاجة لتكبيرها باستخدام مكبر للإشارة وهذا يساعد على زيادة قوة الإشارة وتجاوز أي تشويش أو ضياع للإشارة أثناء النقل.

  يتم تحويل الإشارة التناظرية إلى مستوى مناسب للنقل أو المعالجة هذا يتطلب استخدام جهاز يقوم بتحويل الإشارة إلى مستوى مناسب، مثل محول تناظري–رقمي (ADC) .

لكي نفهم طريقة إنتقال الإشارات وعملها فلنأخذ مثال على الإشارات التناظرية و الرقمية :

الإشارات التناظرية و الرقمية في لوحة التحكم (Arduino Uno)  :

في Arduino Uno، يتم استخدام إشارات تناظرية ورقمية للتفاعل مع الأجهزة الخارجية والحساسات يتم تحويل الإشارات التناظرية إلى رقمية باستخدام محول التناظري-الرقمي (ADC) المدمج في Arduino Uno. الإشارات التناظرية تمثل قيم متغيرة بشكل مستمر، بينما الإشارات الرقمية تمثل قيم ثابتة بشكل متقطع

يحتوي الـ Arduino Uno على مداخل رقمية و مداخل تناظرية :

• المداخل التناظرية (Analog Inputs)  : A0 – A1 – A2 – A3 – A4 – A5
• المداخل الرقمية (Digital Inputs/Outputs): 0-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13

يمكن استخدام المداخل التناظرية والرقمية في Arduino للتفاعل مع الحساسات وتحقيق وظائف مختلفة مثل قياس الضوء ودرجة الحرارة .

وهناك بعض الأمثلة على الحساسات التناظرية و الحساسات الرقمية :

الحساسات التناظرية (Analog Sensors):

1. حساس درجة الحرارة (Temperature Sensor)
2. حساس الضوء (Light Sensor)
3. حساس الصوت (Sound Sensor)
4. حساس الرطوبة (Humidity Sensor)

الحساسات الرقمية (Digital Sensors):

1. حساس الحركة (Motion Sensor)
2. حساس الاقتراب (Proximity Sensor)
3. حساس اللمس (Touch Sensor)
4. حساس الغاز (Gas Sensor)

——————————————

المراجع:

(١) كتاب أساسيات الإتصالات – مقدمة في الإتصالات- مناهج المؤسسة العامة للتدريب التقني والمهني