١٥ شوّال ١٤٤٦ هـ
- kojima295
- 14 أبريل
- 3 دقائق قراءة
صباح الخير!
...
حسنًا — دعونا نعود مباشرة إلى حيث توقفنا بالأمس!
سنتحدث اليوم عن مستشعر نبض القلب.
الخطوة الأولى هي تصميم الدائرة الإلكترونية.
هناك العديد من المكوّنات الإلكترونية المختلفة في العالم.
لكن اليوم، سنركز على مكوّنين مذهلين: "الـ LED" و"الترانزستور الضوئي (Phototransistor)".
كل واحد منهما لا يكلف سوى بضعة سنتات — نعم، فقط سنتات قليلة!
ومع ذلك، هذه المكوّنات الصغيرة قادرة على أداء أشياء مذهلة!
لنأخذ لحظة لنقدّر كم هي عظيمة فعلًا!
...
ربما تعرف هذا مسبقًا — عند توصيل الكهرباء بمصباح LED، فإنه يضيء.
لكن، ما هو الترانزستور الضوئي بالضبط؟
حسنًا، إنه يعمل بالعكس تمامًا!
بدلًا من أن يضيء عند توصيل الكهرباء، فإنه يستجيب للضوء — عندما يصله الضوء، يُولّد إشارة كهربائية.
فما علاقة هذا بمستشعر نبض القلب؟
سؤال رائع — وهذا بالضبط ما سنكتشفه الآن!
...
والآن — مفاجأة! — سنقفز فجأة إلى ورقة علمية!
ربما لا يفهم معظمكم ما يُقال فيها في هذه اللحظة.
لكن الجزء الرائع هو...
بعد أيام قليلة فقط، ستكونون قادرين على فهمها فعلاً!
هل تصدّقون ذلك!؟
جدّياً — هذا سيحدث!
...
إليكم الورقة.
قد تبدو مخيفة الآن، لكنها ستصبح واضحة قريبًا.
هذه الورقة من شركة "Analog Devices"، وهي شركة تكنولوجية معروفة في الولايات المتحدة.
بدءًا من الآن، سنقوم بتحليلها — جزءًا تلو الآخر.
وتذكير بسيط…
في غضون أيام قليلة، ستفهمون كل شيء!
نعم — أنتم قادرون على ذلك حقًا!
...
سنترك الآن قسمي "الملخص" و"المقدمة".
ما يهمنا حقًا هو قسم "تشغيل المستشعر البصري (Optical Sensor Operation)".
هذا هو الجزء الرئيسي الذي سنركز عليه.
حسنًا — لنبدأ القراءة!
هنا يبدأ الحماس.
ابقوا منتبهين — على وشك أن نكشف كيف يعمل كل شيء بالفعل!
انظروا إلى الشكل 1: "مبدأ قياسات النبض الضوئية المنعكسة."
هل ترون الجزء المُسمّى "PHOTODETECTOR"؟
هذا ما يُطلق عليه الترانزستور الضوئي!
إنه المكوّن الأساسي الذي يلتقط التغيرات الطفيفة في الضوء المنعكس من بشرتك — تلك التغيرات التي تحدثها نبضات قلبك.
رائع، أليس كذلك؟
حسنًا — الآن لنغُص بشكل أعمق!
سنقوم بتفصيل الأمور خطوة بخطوة، لتفهموا تمامًا كيف يعمل كل شيء.
استعدوا — الأمور ستصبح شيقة جدًا!
تخيّل هذا:
تضع إصبعك فوق الـ LED وكاشف الضوء (المستشعر الضوئي).
والآن، عندما تمرّر الكهرباء إلى الـ LED — فإنه يضيء.
فماذا يحدث بعد ذلك؟
هذا الضوء يصطدم بإصبعك، أليس كذلك؟
هذا الضوء يصل إلى الأوعية الدموية التي تقع مباشرة تحت سطح الجلد.
ثم… يحدث شيء مذهل!
الضوء ينعكس من الأوعية الدموية.
لماذا؟ لأن الدم يمتص ويعكس ألوانًا معيّنة من الضوء!
عندما تسلط لونًا معينًا من الضوء عبر جلدك، فإن جزءًا منه ينعكس من الأوعية الدموية — خصوصًا إذا كان هذا اللون من الألوان التي يتفاعل معها الدم.
والآن إليك الجزء المثير:
أوعيتك الدموية تتمدد وتنقبض قليلاً مع كل نبضة قلب.
هذا التغيّر الطفيف — هو نبضك!
واو — الأمور بدأت تصبح معقّدة قليلًا، أليس كذلك؟
لا تقلق! هنا تبدأ المتعة الحقيقية.
لكن قبل أن نكمل، دعونا نهدأ قليلًا وننظّم ما تعلمناه حتى الآن.
لنقم بتقسيمه خطوة بخطوة.
عندما يتدفق المزيد من الدم في الأوعية، تصبح المسافة بين الأوعية وسطح الجلد أقصر.
ونتيجة لذلك، ينعكس المزيد من الضوء.
وعندما يتدفق القليل من الدم فقط، تصبح المسافة بين الأوعية وسطح الجلد أطول.
ونتيجة لذلك، تقل كمية الضوء المنعكس.
وذلك لأن الضوء لا يصل كثيرًا إلى السطح عندما تكون الأوعية أعمق.
لكن عندما ينبض قلبك — ويتدفق المزيد من الدم — تتمدد الأوعية وتقترب من الجلد.
ونتيجة لذلك، ينعكس المزيد من الضوء إلى المستشعر.
وهذا الضوء المنعكس تلتقطه وحدة الترانزستور الضوئي.
الترانزستور الضوئي يحوّل الضوء إلى إشارة كهربائية.
・كلما استقبل ضوءًا أكثر — كانت الإشارة أقوى.
・وكلما استقبل ضوءًا أقل — كانت الإشارة أضعف.
وهذا كل شيء!
ضوء يدخل — إشارة تخرج!
لكن علينا أن نجعل هذه الإشارة الكهربائية قوية بما يكفي لكي يفهمها المتحكم الدقيق (الميكروكنترولر).
وتُسمّى عملية تقوية الإشارة هذه "التضخيم" (Amplification).
ببساطة — نقوم بتضخيم الإشارة حتى يستطيع المتحكم قراءتها بوضوح!
حسنًا — غدًا، سندخل عالم التضخيم!
لكن يا رفاق… لا أستطيع الانتظار كل هذا الوقت!!
أراكم غدًا! 😆
Kommentare