حلقة الحث الصوتي

نظام حلقة الحث الصوتي ( يسمى أيضًا حلقة الحث بتردد الصوت أو AFIL ، أو حلقة السمع ^{[ 1 ]} ) هو جهاز مساعد للسمع للأفراد الذين يعانون من ضعف في نطاق السمع. ^{[ 2 ]}

تم اختراع أول نظام اتصال بحلقة الحث المغناطيسي الحاصل على براءة اختراع بواسطة جوزيف بولياكوف (جد السير مارتن بولياكوف ) في بريطانيا العظمى عام 1937. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

يُعرف ملف الالتقاط في السماعة الطبية باسم ملف الاستقبال (أو ملف T ) لأن شكله الأولي كان يلتقط المجال المغناطيسي من ملفات داخل الهاتف . وقد أُضيفت هذه الملفات كجزء من طريقة تمكين إجراء محادثة ثنائية الاتجاه عبر زوج واحد من الأسلاك. مكّن ملف الاستقبال مستخدم السماعة الطبية من سماع المكالمة الهاتفية بوضوح دون التقاط ضوضاء الخلفية.

ومن هذا، كان التطور الطبيعي هو توليد مجالات كهرومغناطيسية تمثل الصوت، والتي يمكن أن يستقبلها الملف الاستقبالي.

تتكون حلقة السمع من حلقة أو أكثر من الكابلات الموضوعة حول منطقة محددة، عادةً ما تكون غرفة أو مبنى. يُولّد الكابل مجالًا كهرومغناطيسيًا في جميع أنحاء المساحة المحيطة بالحلقة، والذي يمكن التقاطه بواسطة سماعة أذن مزودة بملف تليفوني ، أو معالج غرسة قوقعية ، أو جهاز استقبال حلقة سمعية محمول يدويًا مخصص للأفراد الذين لا يملكون سماعات أذن متوافقة مع الملف التليفوني.

تحمل الحلقات تيارات ترددات صوتية أساسية ، دون استخدام إشارة حاملة . وتكمن فائدتها في أنها تسمح بنقل مصدر الصوت المطلوب - سواءً كان عرضًا موسيقيًا أو حديث موظف التذاكر - إلى المستمع ضعيف السمع بوضوح ودون أي ضوضاء مشتتة أخرى في البيئة المحيطة. ^{[ 6 ]} تشمل مواقع التركيب النموذجية قاعات الحفلات الموسيقية، وأكشاك بيع التذاكر، والمباني العامة ذات الحركة المرورية العالية ( لإعلانات الصوت )، وقاعات المحاضرات، وأماكن العبادة، وقاعات المحاكم، وغرف الاجتماعات، والمنازل. ^{[ 7 ]}  

أبسط أشكال التداخل المغناطيسي الصوتي هو سلك واحد يمر عبر غرفة، ويتم تشغيله بواسطة مضخم طاقة كما هو الحال مع مكبر الصوت . ويتم وصف اقتران المجالات المغناطيسية رياضياً بواسطة قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي .

يُعاني نظام AFIL الأساسي الذي يستخدم مُضخّمًا للأغراض العامة من بعض العيوب. ويتطلب مُضخّم دائرة القيادة بعض الدوائر الإضافية للتغلب على هذه العيوب. إن استخدام أي شيء آخر غير مُضخّم دائرة القيادة المصمم بشكل صحيح ليس غير مُرضٍ فحسب، بل قد يؤدي إلى تركيب دائرة قادرة على توليد توافقيات عند تشغيلها بشكل مُشوّه، مما يُسبب تداخلًا لاسلكيًا . يجب منع ذلك، سواءً من أجل جودة الصوت أو لأسباب قانونية، حيث يُعد التسبب في مثل هذا التداخل في هذه الظروف أمرًا غير قانوني. في أوروبا، يُطبّق توجيه التوافق الكهرومغناطيسي ، كما يُعد توريد أو تركيب معدات إلكترونية وكهربائية غير مناسبة أمرًا غير قانوني أيضًا. ^{[ 8 ]}

ثمة عامل ثانٍ يتمثل في أن العديد من أشكال ضعف السمع تتطلب الحفاظ على مستويات الصوت ثابتة نسبيًا. يحتوي مُشغّل الحلقة الفعال على نظام تحكم تلقائي في مستوى الصوت لضغط الإشارة، مما يوفر سعة حلقة ثابتة لنطاق واسع من مستويات المصدر. ومن المرجح أن يُلبي هذا الشرط متطلبات الحد من التداخل في الوقت نفسه. ولتحقيق ذلك، يجب أن يُصدر مُشغّل الحلقة خرجًا ثابتًا لنطاق إدخال لا يقل عن 30 ديسيبل . 

تتمثل المشكلة الثالثة في محاثة كابل الحلقة وتأثيرها على الترددات الصوتية العالية. وللتغلب على هذه المشكلة، تعمل العديد من مشغلات الحلقة كمضخمات تيار بدلاً من مضخمات جهد. ومن خلال ضبط خصائص المضخم بين وضع الجهد ووضع التيار، يتم تحسين الأداء العام للحصول على نطاق ترددي جيد مع أدنى حد من التشويش. وهناك خيارات أخرى لتقليل تأثير محاثة الكابل، بما في ذلك استخدام كابل متعدد النوى حيث يتم توصيل الموصلات على التوازي.

قد تتسبب الهياكل الفولاذية وغيرها من الأعمال المعدنية في المباني بمشاكل تتمثل في تقليل شدة المجال بشكل غير متساوٍ عبر منطقة الحلقة، مما يؤدي إلى تشوهات في التردد. في معظم الحالات، يمكن إيجاد حل باستخدام مجموعات من الحلقات ذات فرق الطور بينها، بالإضافة إلى تصحيح التردد وزيادة قوة الإشارة.

تُنتج حلقات الحث الصوتي مستويات عالية نسبياً من المجال المغناطيسي . لذا، يجب تصميم وتركيب المعدات الأخرى لتعمل بشكل صحيح ضمن هذا المجال.

السبب الأكثر شيوعًا للمشاكل هو حلقات التأريض ، حيث تتصل أجهزة مختلفة ببعضها البعض بواسطة أسلاك الإشارة، ولكنها تُغذى من مقابس كهربائية مختلفة في أجزاء مختلفة من الغرفة أو المبنى. يؤدي اجتماع تأريض التيار الكهربائي الرئيسي وتأريض الإشارة إلى تكوين حلقة استقبال تُنتج إشارة تداخل تتناسب مع مساحة حلقة التأريض. ^{[ 9 ]} تُستخدم خطوات متنوعة لمنع التداخل في أجهزة الصوت والفيديو، منها تغذية مصادر الإشارة وأجهزة الإخراج من نفس دائرة التيار الكهربائي الرئيسي لمنع تكوّن حلقة التأريض؛ وقد تُستخدم كابلات محمية أو عوازل إشارة.

يتمثل أحد أهداف متطلبات قوة المجال في معايير حلقات التضخيم الصوتي (AFILs) في جعل مستوى الصوت المُدرَك من الحلقة مماثلاً لمستوى الصوت المُدرَك من الميكروفون في السماعة الطبية. وهذا هو أساس متوسط ​​قوة المجال البالغ 100 مللي أمبير/متر المستخدم في وضع معايير الأداء الحالية حول العالم. ^{[ 10 ]}

يُعدّ معيار IEC 60118-4 (المعروف سابقًا باسم BS 6083 الجزء 4 البريطاني  ، أو EN  60118-4) المواصفة الرئيسية للاستخدام الدولي حاليًا. ^{[ 11 ]} يحدد هذا المعيار متوسط ​​شدة المجال على المدى الطويل مع مراعاة ذروات البرنامج ومستوى الضوضاء الخلفية واستجابة التردد.

تحدد المواصفة القياسية IEC 62489-1 كيفية قياس أداء مكونات نظام حلقة السمع. وتوصي هذه المواصفة بأجهزة مراقبة ثابتة ومحمولة للتحقق من التشغيل السليم لحلقة السمع.

المعيار البريطاني BS 7594 (الصادر عن المعهد البريطاني للمعايير ، والمستخدم على نطاق واسع في بريطانيا) هو دليل إرشادي غير إلزامي لتصميم وتركيب حلقات الحث. يتضمن هذا المعيار شرحًا نظريًا شاملًا، بالإضافة إلى إرشادات لمن يفكرون في تركيب حلقات الحث المغناطيسي في المباني التي قد يكونون مسؤولين عنها. كما يحتوي على إرشادات قيّمة تتعلق بالمعدات الأخرى الموجودة ضمن نطاق الحلقة. ويتضمن أيضًا معايرة أجهزة قياس شدة المجال المغناطيسي.

في المملكة المتحدة، وباعتبارها وسيلة مساعدة لذوي الإعاقة، فإن توفيرها، حيثما كان ذلك ممكناً بشكل معقول، مطلوب بموجب قانون المساواة لعام 2010 ، وكان مطلوباً سابقاً بموجب قانون مكافحة التمييز ضد ذوي الإعاقة لعام 1995 ، ^{[ 12 ]} وهي متوفرة في "المقاعد الخلفية لجميع سيارات الأجرة في لندن، والتي تحتوي على ميكروفون صغير مدمج في لوحة القيادة أمام السائق؛ وفي 18000 مكتب بريد في المملكة المتحدة؛ وفي معظم الكنائس والكاتدرائيات"، وفقاً للبروفيسور ديفيد جي. مايرز. ^{[ 7 ]}

في الولايات المتحدة، انتشر استخدام تقنية بديلة تعتمد على إرسال FM إلى أجهزة استقبال تُعلق حول الرقبة على نطاق أوسع نظرًا لمزاياها الاقتصادية. في المقابل، تتطلب أنظمة حلقات السمع استثمارًا أوليًا أكبر من قِبل مُشغّل المنشأة، لكنها توفر راحة أكبر وتتجنب الوصمة الاجتماعية والمخاوف الصحية التي تُصاحب ملحقات نظام FM بالنسبة لمن يستخدمون أجهزة السمع. ^{[ 7 ]}

يستخدم نظام بديل آخر، يستخدم بشكل أساسي في المسارح، إشعاع الأشعة تحت الحمراء غير المرئي ؛ ويمكن لسماعات الرأس المتوافقة التقاط طاقة الأشعة تحت الحمراء المعدلة لإعادة إنتاج الصوت.

في عام 2022، نشرت Bluetooth SIG مواصفات Bluetooth LE لملف تعريف الصوت الخاص بالوصول السمعي والبث العام لتدفقات الصوت إلى أجهزة استقبال متعددة، والتي يتم تسويقها باسم Auracast ؛ تم تضمين هذه الوظيفة في بعض سماعات الأذن اللاسلكية التي تم إصدارها منذ عام 2023، بالإضافة إلى أجهزة استقبال متخصصة لسماعات الرأس السلكية.