هل يمكن للتيارات الدوامية الناتجة عن الحقول المغناطيسية المتغيرة أن تؤثر على دقة المقاييس الكهروضغطية في الأجهزة الذكية

Question

شرح السؤال:

المقاييس الكهروضغطية (Piezoelectric Sensors) تُستخدم في الهواتف الذكية، الساعات، وحتى في الأجهزة الطبية. هذه الأجهزة تعمل على أساس تحويل الضغط أو الاهتزاز إلى إشارات كهربائية. لكن عندما تُوجد هذه الأجهزة في بيئة تحتوي على تغيرات مغناطيسية سريعة — مثل قرب محركات كهربائية أو في القطارات السريعة — هل يمكن أن تؤدي التيارات الدوامية الناتجة إلى تشويش القياسات؟

Answer 1

✅ الإجابة التفصيلية:

أولًا: مبدأ عمل المقاييس الكهروضغطية:

• تعتمد على مواد تولد جهدًا كهربائيًا عند تعرضها لضغط ميكانيكي.

• تُستخدم في قياس التسارع، الصوت، القوة، والاهتزاز.

ثانيًا: تعريف التيارات الدوامية:

• تيارات كهربائية تنشأ في الموصلات نتيجة تغير في المجال المغناطيسي المحيط.

• تولد بدورها حقولًا مغناطيسية معاكسة تؤثر في الإلكترونيات القريبة.

ثالثًا: التأثير المحتمل على الدقة:

1. تشويش الإشارة المقاسة بسبب اقتران كهرومغناطيسي.

2. إدخال جهد غير مرغوب فيه داخل دارة المجس.

3. تغير في توقيت الإشارة، ما يخل بقياسات الزمن الحقيقي.

التحليل النقدي:

يُعد هذا النوع من التداخل من أكبر التحديات في تصميم الأجهزة المحمولة الحديثة. حيث إن صغر حجمها يجعلها أكثر عرضة للتأثر بالحقول المجاورة. وهنا يأتي دور التصميم الذكي للدارات، واستخدام مواد عازلة، وهندسة الحماية الكهرومغناطيسية (EMI Shielding).

تجارب وأبحاث:

• مختبر سامسونج للإلكترونيات الدقيقة (2021): أجرى اختبارًا على حساسات الضغط داخل الهاتف عند وضعه فوق محرك تيار مستمر، وأظهرت النتائج انحرافًا في الجهد بنسبة 6–10%.

• معهد دايسن للأبحاث التطبيقية: طوّر مادة هجينة تمتص التيارات الدوامية وتقلل التشويش بنسبة 85%.

ربط بالحياة اليومية:

هل لاحظت يومًا أن جهاز تتبع خطواتك يسجل حركات وهمية عند وضع الهاتف في جيبك وأنت في القطار؟ هذا غالبًا بسبب تأثير الحقول المغناطيسية المتغيرة المحيطة وتأثيرها على المقاييس الكهروضغطية في الجهاز.

المصادر:

• Samsung Microsystems Journal, 2021.

• Dyson Applied Materials Report.

• كتاب الفيزياء – الصف الثالث الثانوي – الوحدة المتعلقة بالحث الكهرومغناطيسي والتيارات الدوامية.

---