בניסוי הזה נראה איך עובד שלט-רחוק,  ואיך הוא מעביר את ההוראות למכשירים שעליהם הוא שולט.

ציוד

  • שלט רחוק – למשל של טלוויזיה, מזגן וכו'
  • מצלמה – אפשר להשתמש גם במצלמה של טלפון סלולרי, אבל עדיף להשתמש במצלמה יותר איכותית, כמו מצלמת "סטילס" איכותית או מצלמת וידאו

מהלך הניסוי

את מהלך הניסוי אפשר לראות בסרטון הבא:

הערה: בשלטים מודרניים, הבהוב האור של השלט שולח סדרה של מספרים בינאריים – כלומר מספרים שמורכבים מהספרות 0 ו-1 אל המכשיר הנשלט, כך שאור משמעו 1 והעדר אור הוא 0. המכשיר מפרש את סדרת המספרים בתור הפקודה הרצוייה.

הסבר

האור והצבעים שאנחנו, בני האדם, מסוגלים לראות הם בעצם סוג של קרינה אלקטרומגנטית. בני אדם מסוגלים לראות רק טווח קטן ביותר מתוך כל הקרינה האלקטרומגנטית הקיימת. הקרינה האלקטרומגנטית נעה במרחב כמו גל – ואנו מסוגלים להבחין רק בתדירויות (כלומר מספר שיאים של גל בשנייה) מסויימות. סביבנו קיימת קרינה אלקטרומגנטית בתדירויות רבות שכוללות קרינת רדיו, קרינת מיקרוגל, קרינת אינפרה-אדום (תת-אדום), קרינה אולטרה סגולה (על-סגולה), קרינת X (רנטגן) וקרינת גאמה.

אנחנו מסוגלים לראות רק תחום צר של תדירויות, בין האינפרה-אדום לאולטרה-סגול – שנקרא 'האור הנראה'.

כשמעבירים את אור השמש הבהיר דרך מנסרה משולשת, הוא נפרד לתדירויות המרכיבות אותו (כלומר לצבעים שמהם הוא מורכב) כפי שניתן לראות באנימציה הבאה:


אור עובר במנסרה

בשנת 1800 החליט המדען ויליאם הרשל למדוד כמה כל צבע של אור במנסרה מחמם את הסביבה. להפתעתו, כששם את המדחום באזור שמעבר לאור האדום, הוא גילה שהמדחום מתחמם גם שם. מכך הוא הסיק שקיים בעולם עוד סוג של אור, שבני האדם לא מסוגלים לראות ושנמצא בטווח הצבעים שמעבר או מתחת לצבע האדום. מכך גם נובע השם אינפרה אדום משמעו "מתחת לאדום".

עם השנים הומצאו מכשירים שמסוגלים לקלוט את כל אורכי הגל הקיימים. בפועל, גם רוב המצלמות מצליחות לקלוט אור אינפרה-אדום, ולכן שימוש במצלמה מאפשר לנו לראות איך עובד השלט.

מעניין לציין

כפי שנאמר בסרט, לא רק מכשירי שלט-רחוק פולטים אור אינפרה-אדום, אלא כך עושים גם גופים חמים. בתמונה למטה, שמציגה כלב שצולם במצלמה שקולטת אור אינפרה-אדום, רואים שחלקים בפניו שנמצאים בטמפרטורות שונות פולטים עוצמות שונות של אור אינפרה-אדום.


כלב מצולם במצלמת אינפרה-אדום | כל התמונות לקוחות מוויקיפדיה

16 תגובות

  • נעמה

    שאלה

    מדוע משתמשים דווקא באור אינפרה אדום בשביל הקרניים שהשלט שולח למזגן או לטלוויזיה? למה לא משתמשים בסוג קרניים אחרת?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    סיבות בטיחותיות ופרקטיות

    מסיבות בטיחותיות ופרקטיות, אור אינפרה-אדום הוא הקרינה המועדפת:
    בטיחותיות: קרינה אולטרה סגולה ובטח כל קרינה אנרגטית יותר (בעלת אורך גל קצר יותר) כמו קרני X, מסוכנת לבריאות (גורמות נזקים לדנ"א ולכן לסרטן) – ולא היית רוצה שמכשיר בייתי ישתמש בהן.
    פרקטיות: אור נראה היה מפריע – מסנוור אחרים, מאיר בחדר היבהובים מעצבנים.
    קרינת מיקרוגל קשה ליצר, וגם בזמנו שידור של קרינת רדיו היה קשה ליצר במכשיר קטן כמו שלט. בנוסף האוויר מלא שדרים מהן בגלל שידורי הרדיו, הטלפונים הסלולארים והרשתות האלחוטיות מה שיכול ליצור הפרעות.
    כך שאת נשארת רק עם אינפרה אדום – שלא מזיק, שלא מפריע או מופרע ושקל ליצר (נורה פשוטה).
    עלי לציין שעם הזמן למדו ליצר גם מכשירים קטנים המשדרים קרינת רדיו ומיקרוגל ואכן שלטים של מכוניות, למשל, פתיחת שערי כניסה ואצלי בבית אפילו מאוורר תקרה – מבוססים על קרינת רדיו (גם חלק משלטי הטלוויזיות החכמות).
    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • נעמה

    תודה רבה!

  • דקל

    שלום,

    שלום,
    אני מאוד הסתקרנתי לדעת, מדוע השלטים המודרניים הועברו ל"שיטה הבינארית".
    כלומר, האם השיטה יעילה על השיטה הישנה?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    כל המכשירים

    כל מכשירי החשמל המודרניים הם כבר לא 'אנלוגיים' לגמרי. אפילו מכונת הכביסה והתנור, ובטח הטלווזיה מכילים סוג של מחשב / מעבד קטן בתוכם. ומחשבים כידוע 'מדברים' בשפה בינארית - אני מניח שזו הסיבה מדוע גם המידע בשלט עובר בצורה בינארית.

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • יותם

    באיזה אפנון משדר השלט.

    שלט טלוויזיה משדר בAM או בFM?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    לא זה ולא זה

    אפנון AM ו- FM מקובל בתדרי רדיו. שלט פשוט של טלוויזיה, עם נורה אינפרה אדומה, פועל בשיטה של 0/1 - on/off, יותר דומה לשדר מורס שהיה מקובל בעבר. כאשר אור - משמעו 1, רגע של חושך - משמעו 0, ללא אפנון של תדר האור (ממילא נורת לד של שלט פולטת אור בתדר קבוע).

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • אפ

    הרכבת חיישן אולטרה סגול

    שלום,
    כיצד זה אוכל להרכיב עצמונית, חיישן לזיהוי מידת מקור חום (שמש)??

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    לקנות

    דבר ראשון - זה גלאי אינפרה אדום, לא אולטרה סגול (זה הצד השני של סקלת הצבעים).
    דבר שני - פשוט לקנות, בזיל הזול - גלאי אינפרה אדום. תחפש בגוגל:
    IR detector
    לא אמור לעלות יותר משקלים בודדים.
    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • דניאל

    לגבי זמן יציאת הפקודה מהעינית

    יש לי שאלה לשאול ולקבל הסבר עליה קשה לפרט לגבי זמן יציאת האינפרא מהשלט בעקבות זמן הלחיצה על הכפתור אם תוכל לפנות אליי במייל אני נורא ישמח

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    אתה יכול לשאול כאן

    דניאל,
    אם זאת לא שאלה טכנית - אתה יכול לשאול כאן בפורום. אבל שים לב שבאופן כללי אתר דוידסון הוא אתר מדעי כללי (ולא עוסק בנושאים טכניים - אלא רק בעקרונות המדעיים).

  • דניאל

    תודה על המענה

    השאלה היא טכנית ואני מחפש מישהו שמבין ולכן חשבתי אם אתה מבין אולי תוכל לענות לי

  • בני

    כמה ביטים?

    כמה ביטים בערך מועברים?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    תשובה

    זה תלוי בחברה, לכל חברה יש מה שנקרא 'פרוטוקול תקשורת' משלה, לחברת סוני למשל – הפרוטוקול כולל 7 ביטים לכל פקודה עצמה, שאליה מתווסף 'קוד התחלה' (שני ביטים) 'קוד מכשיר' (ארבע ביטים) ו'קוד סיום' (שני ביטים). בנוסף – בסוני הפרש הזמנים בין היבהובי האור הוא המיצג אם זה 0 או 1 – כלומר הפרש זמנים ארוך=1 הפרש זמנים קצר=0.

    אתה יכול לקרוא על הפרוטוקול של סוני (Sony Control-S protocol) בהרחבה (באנגלית) כאן:
    http://www.armory.com/~spcecdt/remote/control-S.html

    ובשפה פשוטה יותר (גם באנגלית) כאן:
    http://electronics.howstuffworks.com/remote-control2.htm

    אבי

  • תום

    שאלה

    למה האור האינפרא אדום מוצג כירוק במצלמה שלכם? הרי אין לו "צבע" לפי ההגדרה שלנו (בני האדם). איך האור "חסר הצבע" *מעובד לפלט בעל צבע?
    (*הכוונה במעובדה זה הופך, אני לא יודע אם זהו תהליך פיזקאלי שגורם לכך, או תהליך עיבוד במצלמה)

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    תגובה

    שאלה טובה. אין לי תשובה על השאלה הזאת, גם אותי זה הפתיע. האינטואיציה שלי הייתה שהאור יפוענח לאדום (שזה הכי קרוב באורך גל לאינפרא-אדום). אני מניח שזה קשור לאלגוריתם פענוח ערבוב הצבעים שבמעבד המצלמה, צריך לזכור שגם במצלמה עצמה, כמו בעין, יש רק 3 גלאים של צבעים טהורים, וכל שאר הצבעים מיוצרים בצורה מלאכותית על ידי תוכנת מחשב על פי ההפעלה היחסית של שלושת גלאי הצבעים. אני מניח (כמו שכתוב בתוך הסרט) שמצלמות מיצרנים שונים יראו צבע קצת אחר. לכל יצרן יש את האלגוריתם שלו (וכל אחד טוען שהמצלמה שלו 'תופסת' יותר במדוייק את הצבעים האמיתיים של העולם).
    אבי