توفر ميكروفونات MEMS الرقمية بتعديل كثافة النبض (PDM) كفاءة وتكاملًا أفضل للنظام للمراقبة على الحافة مقارنة بالخيارات التقليدية عالية الدقة. من خلال القضاء على الحاجة إلى دوائر تضخيم مسبق معقدة وإخراج تيار رقمي مباشر، فإنها تقلل بشكل كبير من البصمة المادية واستهلاك الطاقة المطلوب للنشر الميداني.
الفكرة الأساسية في سياق مراقبة مستعمرات النحل، غالبًا ما تكون الدقة الصوتية العالية ترفًا كثيف الموارد، بينما كفاءة البيانات ضرورة. تم تصميم ميكروفونات MEMS PDM خصيصًا لهذا المقايضة، حيث تلتقط نطاق التردد الحاسم من 10 هرتز إلى 1000 هرتز اللازم لتحليل صحة المستعمرة دون استنزاف عمر البطارية الضروري لعمليات إنترنت الأشياء الطرفية طويلة الأجل.
هندسة الكفاءة
تصميم الدوائر المتكاملة
تتطلب الميكروفونات عالية الدقة عادةً مراحل تضخيم مسبق تناظرية منفصلة وضخمة لتعزيز الإشارات قبل المعالجة.
ميكروفونات MEMS PDM تدمج هذه الهندسة مباشرة في المكون. نظرًا لأنها تخرج تيارًا رقميًا، فإنك تزيل الحاجة إلى محولات تناظرية رقمية (ADCs) خارجية أو معالجة إشارات معقدة على لوحة الدائرة الخاصة بك.
يقلل هذا المستوى العالي من التكامل من الحجم المادي لجهاز المراقبة، وهو أمر بالغ الأهمية عند تركيب مستشعرات غير تدخلية داخل أو بالقرب من خلايا النحل.
تيار رقمي مباشر
تنقل واجهة PDM بيانات الصوت كتيار عالي التردد من بت واحد.
يوفر هذا الإخراج الرقمي المباشر مناعة كبيرة ضد التداخل الراديوي (RF) والكهرومغناطيسي (EMI).
في بيئة ميدانية حيث قد تكون خلايا النحل بالقرب من أبراج الإرسال الخلوي أو ضوضاء كهربائية أخرى، يضمن الإشارة الرقمية بقاء البيانات غير تالفة من المستشعر إلى المعالج.
إدارة الطاقة والموارد
محسّنة لعمر البطارية
يشير المرجع الأساسي إلى أن هذه الميكروفونات تعمل باستهلاك طاقة منخفض للغاية.
تتطلب الميكروفونات عالية الدقة عمومًا جهود انحياز أعلى ومعالجة تستهلك الكثير من الطاقة للتعامل مع نطاقات ديناميكية واسعة.
بالنسبة للأجهزة الطرفية التي تعمل بالبطاريات أو الألواح الشمسية الصغيرة، تسمح ميكروفونات MEMS PDM بالاستماع المستمر في الوقت الفعلي دون استنزاف سريع للطاقة.
التقاط التردد المستهدف
تعتمد مراقبة مستعمرات النحل على تحليل بصمات صوتية محددة، مثل "الخشخشة" للملكة أو همهمة السرب.
تقع هذه الإشارات الحيوية ضمن نطاق الاستجابة الترددية من 10 هرتز إلى 1000 هرتز.
غالبًا ما تلتقط الميكروفونات عالية الدقة ما يصل إلى 20 كيلو هرتز أو أعلى. معالجة هذه النطاق الترددي الإضافي غير ذي الصلة تهدر دورات المعالج والذاكرة. تركز ميكروفونات MEMS PDM طاقة النظام على النطاق الترددي المحدد حيث توجد رؤى بيولوجية.
فهم المقايضات
نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR)
بينما تتميز ميكروفونات MEMS PDM بالكفاءة، إلا أنها تتمتع عمومًا بنسبة إشارة إلى ضوضاء أقل مقارنة بميكروفونات الاستوديو عالية الدقة الممتازة.
إذا كان تطبيقك يتطلب عزل صوت خافت للغاية ضد خلفية صاخبة (نطاق ديناميكي عالٍ)، فقد تقدم ميكروفون PDM مستوى ضوضاء أعلى.
ضوضاء التكميم
يدفع تنسيق PDM الضوضاء إلى ترددات أعلى للحفاظ على نطاق الصوت الواضح (تشكيل الضوضاء).
يتطلب هذا أن يحتوي معالج الحافة على مرشح تقليل رقمي لإزالة تلك الضوضاء عالية التردد. على الرغم من أنها قياسية في العديد من المتحكمات الدقيقة الحديثة، إلا أنها خطوة معالجة غير مطلوبة بواسطة الميكروفونات التناظرية البحتة.
اتخاذ القرار الصحيح لهدفك
عند اختيار مستشعر لمشروع مراقبة النحل الخاص بك، ضع في اعتبارك قيودك:
- إذا كان تركيزك الأساسي هو النشر الميداني القابل للتطوير: اختر ميكروفونات MEMS PDM لقدرتها على العمل لأشهر باستخدام طاقة البطارية مع التقاط بيانات 10 هرتز - 1000 هرتز الأساسية.
- إذا كان تركيزك الأساسي هو البحث الصوتي في المختبر: اختر ميكروفونات عالية الدقة إذا كنت بحاجة إلى تسجيلات صوتية نقية للاستماع البشري أو تحليل الفروق الصوتية الدقيقة للغاية بما يتجاوز المراقبة القياسية.
اختر الأداة التي تلتقط البيانات الضرورية بأقل الموارد المطلوبة.
جدول ملخص:
| الميزة | ميكروفونات MEMS PDM | ميكروفونات عالية الدقة |
|---|---|---|
| استهلاك الطاقة | منخفض للغاية (مثالي لإنترنت الأشياء) | مرتفع (يستنزف البطارية) |
| نوع الواجهة | تيار رقمي مباشر | تناظري (يتطلب ADC / مضخم مسبق) |
| مناعة الضوضاء | عالية (مقاومة للتداخل الراديوي والكهرومغناطيسي) | منخفضة (عرضة للتداخل) |
| نطاق التردد | محسّن لـ 10 هرتز - 1000 هرتز | نطاق ترددي واسع (يصل إلى 20 كيلو هرتز +) |
| الحجم المادي | مدمج للغاية / متكامل | ضخم / يتطلب دوائر خارجية |
| حالة الاستخدام الأساسية | نشر ميداني قابل للتطوير | بحث صوتي في المختبر |
قم بتوسيع نطاق مراقبة منحلك مع HONESTBEE
قم بزيادة رؤى مستعمراتك إلى أقصى حد دون المساس بعمر البطارية أو مساحة الأجهزة. توفر HONESTBEE لمناحل النحل التجارية والموزعين أدوات تربية نحل عالية الأداء وآلات متطورة مصممة خصيصًا للصناعة الحديثة.
سواء كنت بحاجة إلى آلات صنع خلايا نحل متخصصة، أو معدات تعبئة عسل دقيقة، أو أحدث مستهلكات تربية نحل ذكية، فإننا نقدم حلول الجملة التي يتطلبها عملك. تساعدك خبرتنا على الانتقال من الطرق التقليدية إلى العمليات الفعالة القائمة على البيانات.
اتصل بـ HONESTBEE اليوم للحصول على عرض أسعار مخصص بالجملة!
المراجع
- Christos Sad, Kostas Siozios. Deep Edge IoT for Acoustic Detection of Queenless Beehives. DOI: 10.3390/electronics14152959
تستند هذه المقالة أيضًا إلى معلومات تقنية من HonestBee قاعدة المعرفة .