چرا ریموت کنترل های رادیویی بهتر از ریموت های مادون قرمز در فضاهای باز عمل می کنند؟

 

پاسخ کوتاه به این سؤال این است : ریموت کنترل های رادیویی (RF) در فضاهای باز به مراتب بهتر از ریموت های مادون قرمز (IR) عمل می کنند زیرا امواج رادیویی بر خلاف نور مادون قرمز نیازی به دید مستقیم ندارند از موانع عبور می کنند و تحت تأثیر نور خورشید و شرایط آب وهوایی قرار نمی گیرند.

در ادامه این مقاله به بررسی دقیق و گام به گام دلایل برتری ریموت های RF در محیط های باز می پردازیم. ابتدا به معرفی و مقایسه فناوری های IR و RF می پردازیم سپس محدودیت ها و مزایای هرکدام را در فضاهای باز بررسی می کنیم و در نهایت به جمع بندی و ارائه نکات کاربردی می پردازیم.

ریموت کنترل های مادون قرمز (IR) و رادیویی (RF) چیستند؟

ریموت کنترل ها دستگاه های کوچکی هستند که برای کنترل از راه دور دستگاه های الکترونیکی استفاده می شوند. دو فناوری اصلی در ریموت کنترل ها وجود دارد : مادون قرمز (Infrared – IR) و رادیویی (Radio Frequency – RF).

• ریموت کنترل های مادون قرمز (IR) : این نوع ریموت کنترل ها از نور مادون قرمز برای ارسال دستورات استفاده می کنند. نور مادون قرمز بخشی از طیف الکترومغناطیسی است که نامرئی بوده و طول موج آن از نور مرئی بیشتر است. ریموت های IR از یک دیود ساطع کننده ی نور (LED) مادون قرمز برای ارسال پالس های نوری کدگذاری شده استفاده می کنند. این پالس ها توسط یک گیرنده مادون قرمز در دستگاه هدف دریافت و رمزگشایی می شوند.
• ریموت کنترل های رادیویی (RF) : این نوع ریموت کنترل ها از امواج رادیویی برای ارسال دستورات استفاده می کنند. امواج رادیویی نیز بخشی از طیف الکترومغناطیسی هستند که طول موج بلندتری نسبت به نور مادون قرمز دارند. ریموت های RF از یک فرستنده رادیویی برای ارسال سیگنال های رادیویی کدگذاری شده استفاده می کنند. این سیگنال ها توسط یک گیرنده رادیویی در دستگاه هدف دریافت و رمزگشایی می شوند.

فناوری مادون قرمز (IR) چگونه کار می کند؟

فناوری مادون قرمز بر اساس ارسال و دریافت پالس های نوری مادون قرمز کار می کند. فرایند کارکرد ریموت کنترل های IR به شرح زیر است :

1. فشار دادن دکمه : وقتی یک دکمه روی ریموت کنترل IR فشار داده می شود یک مدار الکترونیکی فعال می شود.
2. کدگذاری دستور : مدار الکترونیکی دستور مربوط به دکمه فشرده شده را به یک کد دیجیتال تبدیل می کند. این کد معمولاً از یک سری پالس های روشن و خاموش (باینری) تشکیل شده است.
3. تولید نور مادون قرمز : کد دیجیتال به یک دیود ساطع کننده ی نور (LED) مادون قرمز ارسال می شود. LED مادون قرمز بر اساس کد دریافتی پالس های نوری مادون قرمز را تولید می کند. به عبارت دیگر LED به صورت سریع روشن و خاموش می شود تا کد دیجیتال را به شکل پالس های نوری ارسال کند.
4. انتقال نور مادون قرمز : پالس های نوری مادون قرمز از طریق LED ریموت کنترل به سمت دستگاه هدف (مانند تلویزیون کولر گازی و غیره) ارسال می شوند.
5. دریافت نور مادون قرمز : دستگاه هدف دارای یک گیرنده مادون قرمز (Photodiode یا Phototransistor) است که به نور مادون قرمز حساس است. گیرنده مادون قرمز پالس های نوری مادون قرمز دریافتی را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند.
6. رمزگشایی دستور : سیگنال های الکتریکی به یک مدار رمزگشا در دستگاه هدف ارسال می شوند. مدار رمزگشا سیگنال های الکتریکی را به کد دیجیتال اصلی تبدیل می کند.
7. اجرای دستور : دستگاه هدف کد دیجیتال رمزگشایی شده را به عنوان یک دستور تفسیر می کند و عمل مربوطه را انجام می دهد (مثلاً تغییر کانال تلویزیون تنظیم دما در کولر گازی و غیره).

محدودیت اصلی فناوری IR نیاز به دید مستقیم (Line of Sight) بین فرستنده و گیرنده است. به این معنی که هیچ مانعی نباید بین ریموت کنترل و دستگاه هدف وجود داشته باشد. همچنین نور مادون قرمز به راحتی توسط موانع مسدود می شود و در فواصل دورتر ضعیف می شود.

فناوری رادیویی (RF) چگونه کار می کند؟

فناوری رادیویی بر اساس ارسال و دریافت امواج رادیویی کار می کند. فرایند کارکرد ریموت کنترل های RF به شرح زیر است :

1. فشار دادن دکمه : مشابه ریموت های IR با فشار دادن دکمه روی ریموت کنترل RF یک مدار الکترونیکی فعال می شود.
2. کدگذاری دستور : مدار الکترونیکی دستور مربوط به دکمه فشرده شده را به یک کد دیجیتال تبدیل می کند.
3. تولید سیگنال رادیویی : کد دیجیتال به یک فرستنده رادیویی ارسال می شود. فرستنده رادیویی کد دیجیتال را به یک سیگنال رادیویی تبدیل می کند. این سیگنال رادیویی در یک فرکانس مشخص (مانند ۴۳۳ مگاهرتز ۲.۴ گیگاهرتز و غیره) ارسال می شود.
4. انتقال سیگنال رادیویی : سیگنال رادیویی از طریق آنتن فرستنده ریموت کنترل به اطراف منتشر می شود. امواج رادیویی برخلاف نور مادون قرمز به صورت همه جانبه منتشر می شوند و می توانند از موانع عبور کنند.
5. دریافت سیگنال رادیویی : دستگاه هدف دارای یک گیرنده رادیویی و آنتن گیرنده است. آنتن گیرنده سیگنال رادیویی منتشرشده را دریافت می کند.
6. رمزگشایی سیگنال رادیویی : سیگنال رادیویی دریافتی به یک مدار رمزگشا در دستگاه هدف ارسال می شود. مدار رمزگشا سیگنال رادیویی را به کد دیجیتال اصلی تبدیل می کند.
7. اجرای دستور : دستگاه هدف کد دیجیتال رمزگشایی شده را به عنوان یک دستور تفسیر می کند و عمل مربوطه را انجام می دهد.

مزیت اصلی فناوری RF عدم نیاز به دید مستقیم بین فرستنده و گیرنده است. امواج رادیویی می توانند از دیوارها مبلمان و سایر موانع عبور کنند. همچنین ریموت های RF معمولاً برد بیشتری نسبت به ریموت های IR دارند و کمتر تحت تأثیر نور خورشید و شرایط آب وهوایی قرار می گیرند.

چرا ریموت کنترل های IR در فضاهای باز با مشکل مواجه می شوند؟

ریموت کنترل های IR در فضاهای باز به دلایل متعددی با مشکل مواجه می شوند که مهم ترین آن ها عبارتند از :

• نور خورشید و تداخل مادون قرمز : نور خورشید حاوی مقدار زیادی نور مادون قرمز است. این نور مادون قرمز می تواند با سیگنال های مادون قرمز ریموت کنترل تداخل ایجاد کند. گیرنده مادون قرمز در دستگاه هدف نمی تواند به راحتی سیگنال های ریموت کنترل را از نور مادون قرمز محیط تشخیص دهد به خصوص در روزهای آفتابی و روشن. این تداخل باعث می شود ریموت کنترل IR در فضاهای باز به درستی کار نکند یا برد آن به شدت کاهش یابد.
• محدودیت دید مستقیم : در فضاهای باز موانع زیادی مانند درختان بوته ها دیوارها حصارها و حتی افراد می توانند بین ریموت کنترل و دستگاه هدف قرار بگیرند. از آنجایی که فناوری IR به دید مستقیم نیاز دارد وجود این موانع باعث می شود سیگنال مادون قرمز به گیرنده نرسد و ریموت کنترل کار نکند. برای مثال اگر بخواهید درب پارکینگ را با ریموت IR باز کنید و یک درخت بین شما و درب باشد احتمالاً ریموت کنترل کار نخواهد کرد.
• برد محدود : نور مادون قرمز در مقایسه با امواج رادیویی برد کوتاه تری دارد. در فضاهای باز که معمولاً فواصل بین فرستنده و گیرنده بیشتر است برد محدود ریموت های IR می تواند مشکل ساز باشد. هرچه فاصله بیشتر شود سیگنال مادون قرمز ضعیف تر می شود و احتمال دریافت صحیح آن توسط گیرنده کاهش می یابد.
• تأثیر شرایط آب وهوایی : شرایط آب وهوایی مانند باران برف مه و گردوغبار می توانند بر عملکرد ریموت های IR تأثیر منفی بگذارند. ذرات معلق در هوا می توانند نور مادون قرمز را جذب یا پراکنده کنند و باعث کاهش برد و کیفیت سیگنال شوند.

مزایای ریموت کنترل های RF در فضاهای باز

ریموت کنترل های RF به دلیل ویژگی های ذاتی امواج رادیویی در فضاهای باز به مراتب بهتر از ریموت های IR عمل می کنند. مزایای کلیدی ریموت های RF در محیط های باز عبارتند از :

• عدم نیاز به دید مستقیم : مهم ترین مزیت ریموت های RF در فضاهای باز عدم نیاز به دید مستقیم بین فرستنده و گیرنده است. امواج رادیویی می توانند از موانع مانند دیوارها درختان حصارها و حتی بدن انسان عبور کنند. این ویژگی به کاربر اجازه می دهد دستگاه را از هر نقطه ای در محدوده برد ریموت کنترل کند بدون نیاز به قرار گرفتن در خط دید مستقیم دستگاه. برای مثال می توانید درب پارکینگ را از داخل خودرو یا از پشت دیوار باز کنید.
• برد بیشتر : امواج رادیویی در مقایسه با نور مادون قرمز برد بسیار بیشتری دارند. ریموت های RF می توانند دستگاه ها را از فواصل چند ده متر تا چند صد متر کنترل کنند درحالی که برد ریموت های IR معمولاً به چند متر محدود می شود. این برد بیشتر ریموت های RF را برای کاربردهای فضای باز مانند کنترل درب پارکینگ سیستم های آبیاری روشنایی فضای باز پهپادها و قایق های کنترلی ایده آل می سازد.
• مقاومت در برابر نور خورشید و تداخل مادون قرمز : امواج رادیویی تحت تأثیر نور خورشید و نور مادون قرمز محیط قرار نمی گیرند. ریموت های RF می توانند به طور قابل اعتمادی در روزهای آفتابی و روشن و در محیط هایی با نور شدید کار کنند. این ویژگی ریموت های RF را برای استفاده در فضاهای باز که معمولاً در معرض نور مستقیم خورشید هستند بسیار مناسب می سازد.
• عملکرد بهتر در شرایط آب وهوایی مختلف : امواج رادیویی نسبت به نور مادون قرمز کمتر تحت تأثیر شرایط آب وهوایی مانند باران برف مه و گردوغبار قرار می گیرند. ذرات معلق در هوا تأثیر کمتری بر امواج رادیویی دارند و ریموت های RF می توانند عملکرد قابل قبولی در شرایط آب وهوایی نامساعد ارائه دهند.
• قابلیت نفوذ بهتر : امواج رادیویی به دلیل طول موج بلندتر نسبت به نور مادون قرمز قابلیت نفوذ بیشتری دارند. این ویژگی باعث می شود ریموت های RF بتوانند از موانع ضخیم تر عبور کنند و سیگنال را به گیرنده برسانند.

عوامل محیطی مؤثر بر عملکرد ریموت کنترل ها در فضای باز

علاوه بر نوع فناوری ریموت کنترل (IR یا RF) عوامل محیطی مختلفی می توانند بر عملکرد آن ها در فضاهای باز تأثیر بگذارند :

• نور خورشید : همان طور که گفته شد نور خورشید به خصوص نور مادون قرمز موجود در آن می تواند عملکرد ریموت های IR را به شدت مختل کند. ریموت های RF در برابر نور خورشید مقاوم تر هستند اما نور شدید خورشید می تواند باعث گرم شدن بیش از حد قطعات الکترونیکی ریموت و کاهش عمر باتری شود.
• موانع : موانع بزرگ ترین چالش برای ریموت های IR در فضاهای باز هستند. حتی موانع کوچک می توانند مانع رسیدن سیگنال مادون قرمز به گیرنده شوند. ریموت های RF به دلیل قابلیت عبور از موانع از این نظر بسیار برتر هستند. بااین حال موانع فلزی و بتنی ضخیم می توانند سیگنال های رادیویی را تضعیف کنند و برد ریموت های RF را کاهش دهند.
• شرایط آب وهوایی : شرایط آب وهوایی مختلف می توانند بر عملکرد هر دو نوع ریموت کنترل تأثیر بگذارند. رطوبت بالا می تواند باعث خوردگی قطعات الکترونیکی و کاهش عمر باتری شود. باران و برف می توانند به داخل ریموت نفوذ کرده و باعث خرابی آن شوند. باد شدید می تواند برد مؤثر ریموت را کاهش دهد به خصوص برای ریموت های RF با برد بلند. دماهای بسیار بالا یا پایین نیز می توانند بر عملکرد قطعات الکترونیکی و باتری تأثیر منفی بگذارند.
• فاصله : با افزایش فاصله بین فرستنده و گیرنده قدرت سیگنال هر دو نوع ریموت کنترل کاهش می یابد. ریموت های RF برد بیشتری دارند اما حتی در ریموت های RF نیز با افزایش فاصله احتمال کاهش برد و اختلال در عملکرد وجود دارد.

مقایسه عمر باتری ریموت کنترل های IR و RF

در مورد عمر باتری به طورکلی ریموت کنترل های IR معمولاً عمر باتری طولانی تری نسبت به ریموت کنترل های RF دارند. دلیل این امر سادگی مدار الکترونیکی و مصرف انرژی کمتر LED مادون قرمز در مقایسه با فرستنده رادیویی است.

بااین حال پیشرفت های اخیر در فناوری RF باعث شده است که ریموت کنترل های RF کم مصرف تری تولید شوند که عمر باتری قابل قبولی داشته باشند. همچنین عمر باتری به عوامل دیگری مانند کیفیت باتری میزان استفاده از ریموت کنترل نوع سیگنال ارسالی و طراحی مدار بستگی دارد.

در برخی موارد ریموت کنترل های RF از باتری های قوی تر و بزرگ تر استفاده می کنند تا عمر باتری را افزایش دهند. همچنین برخی از ریموت کنترل های RF دارای حالت های کم مصرف هستند که در زمان عدم استفاده از ریموت کنترل مصرف انرژی را کاهش می دهند.

ملاحظات امنیتی در ریموت کنترل های RF

در حالی که ریموت کنترل های RF مزایای زیادی در فضاهای باز دارند ملاحظات امنیتی نیز در مورد آن ها وجود دارد. سیگنال های رادیویی می توانند رهگیری و کپی شوند. این موضوع می تواند در کاربردهایی مانند سیستم های امنیتی و درب های پارکینگ که امنیت حیاتی است مشکل ساز باشد.

برای افزایش امنیت ریموت کنترل های RF از روش های مختلفی استفاده می شود از جمله :

• رمزگذاری (Encryption) : سیگنال های رادیویی ریموت کنترل با استفاده از الگوریتم های رمزگذاری پیچیده رمزگذاری می شوند. این امر باعث می شود رهگیری و کپی سیگنال ها بسیار دشوارتر شود.
• کدگذاری چرخشی (Rolling Code) : در این روش کد ارسالی ریموت کنترل در هر بار استفاده تغییر می کند. این امر از کپی شدن کد ثابت و استفاده مجدد از آن توسط افراد غیرمجاز جلوگیری می کند.
• احراز هویت دوطرفه (Two-way Authentication) : در این روش ریموت کنترل و دستگاه هدف قبل از اجرای دستور هویت یکدیگر را تأیید می کنند. این امر از ارسال دستورات جعلی توسط ریموت کنترل های غیرمجاز جلوگیری می کند.

در مقابل ریموت کنترل های IR از نظر امنیتی به طور ذاتی امن تر هستند. سیگنال های مادون قرمز به دید مستقیم نیاز دارند و به راحتی قابل رهگیری از فواصل دور نیستند. بااین حال امنیت ریموت های IR نیز مطلق نیست و در صورت دسترسی فیزیکی به ریموت کنترل امکان کپی کردن آن وجود دارد.

نتیجه گیری : ریموت کنترل های RF انتخاب برتر برای فضاهای باز

با توجه به بررسی های انجام شده ریموت کنترل های رادیویی (RF) به طور قطع انتخاب برتر برای استفاده در فضاهای باز هستند. مزایای کلیدی ریموت های RF در محیط های باز شامل عدم نیاز به دید مستقیم برد بیشتر مقاومت در برابر نور خورشید و شرایط آب وهوایی مختلف است. این مزایا ریموت های RF را برای طیف گسترده ای از کاربردهای فضای باز از جمله کنترل درب های پارکینگ و گاراژ سیستم های روشنایی فضای باز سیستم های آبیاری پهپادها قایق های کنترلی و بسیاری موارد دیگر ایده آل می سازد.

در مقابل ریموت کنترل های مادون قرمز (IR) به دلیل محدودیت های دید مستقیم برد کوتاه و حساسیت به نور خورشید و موانع برای استفاده در فضاهای باز مناسب نیستند. ریموت های IR بیشتر برای کاربردهای داخلی و در محیط هایی که دید مستقیم بین فرستنده و گیرنده وجود دارد مانند کنترل تلویزیون سیستم های صوتی و کولر گازی مناسب تر هستند.

بااین حال انتخاب نهایی نوع ریموت کنترل به نیازها و شرایط خاص هر کاربرد بستگی دارد. اگر برد کوتاه نیاز به دید مستقیم و عدم وجود موانع در فضای باز برای کاربرد موردنظر قابل قبول باشد ریموت های IR می توانند به عنوان یک گزینه ارزان تر و کم مصرف تر در نظر گرفته شوند. اما در اکثر موارد کاربردهای فضای باز مزایای ریموت های RF به قدری چشمگیر است که آن ها را به انتخاب اول تبدیل می کند.

پرسش و پاسخ های متداول کاربران

۱. آیا ریموت کنترل های RF گران تر از ریموت کنترل های IR هستند؟

بله به طورکلی ریموت کنترل های RF گران تر از ریموت کنترل های IR هستند. این اختلاف قیمت به دلیل پیچیدگی بیشتر مدار الکترونیکی استفاده از قطعات گران تر (مانند فرستنده و گیرنده رادیویی) و هزینه های تولید بیشتر ریموت های RF است. بااین حال با گذشت زمان و پیشرفت فناوری قیمت ریموت کنترل های RF کاهش یافته و اختلاف قیمت با ریموت های IR کمتر شده است.

۲. آیا ریموت کنترل های RF در داخل خانه هم قابل استفاده هستند؟

بله ریموت کنترل های RF به خوبی در داخل خانه هم کار می کنند. درواقع مزایای ریموت های RF (عدم نیاز به دید مستقیم و برد بیشتر) در داخل خانه نیز قابل استفاده است. شما می توانید دستگاه های الکترونیکی را از پشت دیوار یا از اتاق دیگر کنترل کنید. بااین حال برای کاربردهای ساده داخلی که دید مستقیم وجود دارد و برد کوتاه کافی است ریموت های IR همچنان می توانند گزینه مناسب و مقرون به صرفه تری باشند.

۳. آیا امواج رادیویی ریموت کنترل های RF برای سلامتی مضر هستند؟

قدرت امواج رادیویی ساطع شده از ریموت کنترل های RF بسیار کم است و به طورکلی برای سلامتی انسان مضر نیستند. ریموت کنترل های RF از استانداردهای ایمنی مربوط به تشعشعات الکترومغناطیسی پیروی می کنند و میزان تشعشعات آن ها بسیار کمتر از حد مجاز است. بااین حال افرادی که نگرانی های خاصی در مورد تشعشعات الکترومغناطیسی دارند می توانند از استفاده طولانی مدت و نزدیک از ریموت کنترل های RF خودداری کنند.