IR technológia sa používa v každodennom živote a tiež v priemysle na rôzne účely. Televízory napríklad používajú znak IR senzor porozumieť signálom, ktoré sa prenášajú z diaľkového ovládača. Hlavnými výhodami infračervených senzorov je nízka spotreba energie, ich jednoduchý dizajn a pohodlné funkcie. Infračervené signály nie sú ľudským okom viditeľné. IR žiarenie v elektromagnetické spektrum možno nájsť v oblastiach viditeľného a mikrovlnného žiarenia. Vlnové dĺžky týchto vĺn sa zvyčajne pohybujú v rozmedzí od 0,7 um do 1 000 um. Infračervené spektrum možno rozdeliť do troch oblastí, napríklad na blízku infračervenú, strednú a vzdialenú. Vlnová dĺžka oblasti blízkej IR sa pohybuje od 0,75 do 3 μm, vlnová dĺžka oblasti stredného infračerveného žiarenia od 3 do 6 μm a vlnová dĺžka infračerveného žiarenia vzdialenejšej oblasti je vyššia ako 6 μm.

Čo je IR senzor / infračervený senzor?

Infračervený snímač je elektronické zariadenie, ktoré emituje za účelom snímania niektorých aspektov okolia. IR senzor dokáže merať teplo objektu aj detekovať pohyb. Tieto typy senzorov merajú iba infračervené žiarenie namiesto toho, aby emitovali tzv pasívny IR senzor . Zvyčajne v infračervenom spektre všetky objekty vyžarujú určitú formu tepelného žiarenia.

Infračervený senzor

“generátor motora s permanentným magnetom voľná energia ”

Tieto typy žiarenia sú pre naše oči neviditeľné, čo je možné zistiť pomocou infračerveného senzora. Vysielač je jednoducho IR LED ( Dióda vyžarujúca svetlo ) a detektor je jednoducho IR fotodióda, ktorá je citlivá na IR svetlo rovnakej vlnovej dĺžky ako vyžaruje IR LED. Keď infračervené svetlo dopadne na fotodiódu, odpory a výstupné napätia sa zmenia úmerne k veľkosti prijatého infračerveného svetla.

Pracovný princíp

Princíp činnosti infračerveného snímača je podobný snímaču detekcie objektov. Tento snímač obsahuje IR LED a IR fotodiódu, takže ich kombináciou je možné vytvoriť fotoprepínač, inak optočlen. Fyzikálnymi zákonmi použitými v tomto senzore sú vyžarovanie dosiek, Stephan Boltzmann a Weinsov posun.

IR LED je jeden druh vysielača, ktorý vysiela IR žiarenie. Táto LED vyzerá podobne ako štandardná LED a žiarenie, ktoré tým vzniká, nie je pre ľudské oko viditeľné. Infračervené prijímače detekujú žiarenie hlavne pomocou infračerveného vysielača. Tieto infračervené prijímače sú dostupné vo forme fotodiód. IR fotodiódy sú odlišné od bežných fotodiód, pretože detekujú iba infračervené žiarenie. Existujú hlavne rôzne druhy infračervených prijímačov, ktoré závisia od napätia, vlnovej dĺžky, balenia atď.

Ak sa použije ako kombinácia infračerveného vysielača a prijímača, musí sa vlnová dĺžka prijímača rovnať vysielaču. Tu je vysielač IR LED, zatiaľ čo prijímač je IR fotodióda. Infračervená fotodióda reaguje na infračervené svetlo generované infračervenou LED. Odpor fotodiódy a zmena výstupného napätia je úmerná získanému infračervenému svetlu. Toto je základný princíp činnosti IR snímača.

Akonáhle infračervený vysielač generuje emisiu, dorazí k objektu a časť emisie sa odrazí späť k infračervenému prijímaču. O výstupe zo snímača môže rozhodnúť IR prijímač v závislosti od intenzity odozvy.

Typy infračerveného snímača

Infračervené snímače sú rozdelené do dvoch typov, ako je aktívny IR snímač a pasívny IR snímač.

Aktívny IR senzor

Tento aktívny infračervený snímač obsahuje vysielač aj prijímač. Vo väčšine aplikácií sa ako zdroj používa dióda vyžarujúca svetlo. LED sa používa ako snímací infračervený snímač, zatiaľ čo laserová dióda sa používa ako snímací infračervený snímač.

Tieto snímače pracujú prostredníctvom energetického žiarenia, prijímaného a detegovaného prostredníctvom žiarenia. Ďalej je možné ju spracovať pomocou signálneho procesora na získanie potrebných informácií. Najlepšie príklady tohto aktívneho infračerveného snímača sú odrazivosť a snímač lúča prerušenia lúča.

Pasívny IR senzor

Pasívny infračervený senzor obsahuje iba detektory, ale neobsahuje vysielač. Tieto snímače používajú objekt ako vysielač alebo infračervený zdroj. Tento objekt vyžaruje energiu a detekuje ho cez infračervené prijímače. Potom sa použije signálny procesor na pochopenie signálu za účelom získania požadovaných informácií.

Najlepšie príklady tohto snímača sú pyroelektrický detektor, bolometer, termočlánok-termopil atď. Tieto snímače sú rozdelené do dvoch typov, ako je tepelný IR snímač a kvantový IR snímač. Tepelný infračervený senzor nezávisí od vlnovej dĺžky. Zdroj energie používaný týmito snímačmi sa ohrieva. Termické detektory sú pomalé s reakciou a časom detekcie. Kvantový infračervený snímač závisí od vlnovej dĺžky a tieto snímače zahŕňajú vysokú odozvu a čas detekcie. Tieto snímače potrebujú na konkrétne merania pravidelné chladenie.

Schéma zapojenia IR snímača

Obvod infračerveného snímača je jedným zo základných a populárnych modulov snímačov v elektronické zariadenie . Tento senzor je analogický s vizionárskymi senzormi človeka, ktoré sa dajú použiť na detekciu prekážok, a je to jedna z bežných aplikácií v reálnom čase. Tento obvod obsahuje nasledujúce komponenty

LM358 IC 2 IR pár vysielača a prijímača
Rezistory s rozsahom kiloohmov.
Variabilné odpory.
LED (svetelná dióda).

Schéma zapojenia infračerveného snímača

V tomto projekte obsahuje vysielacia sekcia infračervený senzor, ktorý vysiela kontinuálne infračervené lúče, ktoré má prijímať modul infračerveného prijímača. IR výstupný terminál prijímača sa líši v závislosti od príjmu IR lúčov. Pretože túto variáciu nemožno analyzovať ako takú, je možné tento výstup priviesť do komparačného obvodu. Tu operačný zosilňovač (operačný zosilňovač) LM 339 sa používa ako komparátorový obvod.

Keď IR prijímač neprijíma signál, potenciál na invertujúcom vstupe je vyšší ako neinvertujúci vstup komparátora IC (LM339). Výstup komparátora teda klesne, ale LED dióda nesvieti. Keď modul IR prijímača prijme signál na potenciál na invertujúcom vstupe, zníži sa. Výstup komparátora (LM 339) teda stúpne a LED začne svietiť.

Rezistor R1 (100), R2 (10k) a R3 (330) sa používajú na zabezpečenie toho, aby cez zariadenia IR LED, ako je fotodióda, alebo normálne LED, prechádzal prúd minimálne 10 mA. Rezistor VR2 (prednastavený = 5k) sa používa na nastavenie výstupných svoriek. Rezistor VR1 (prednastavený = 10k) sa používa na nastavenie citlivosti schémy zapojenia. Prečítajte si viac o infračervených senzoroch.

Obvod infračerveného senzora využívajúci tranzistor

Schéma zapojenia infračerveného senzora využívajúceho tranzistory, menovite detekcia prekážok pomocou dvoch tranzistorov, je uvedená nižšie. Tento obvod sa používa hlavne na detekciu prekážok pomocou IR LED. Tento obvod teda možno zostaviť s dvoma tranzistormi, ako sú NPN a PNP. Pre NPN sa používa tranzistor BC547, zatiaľ čo pre PNP sa používa tranzistor BC557. Pinout týchto tranzistorov je rovnaký.

Obvod infračerveného snímača pomocou tranzistorov

Vo vyššie uvedenom obvode je jedna infračervená LED vždy zapnutá, zatiaľ čo druhá infračervená LED je spojená so základnou svorkou tranzistora PNP, pretože táto IR LED slúži ako detektor. Medzi požadované komponenty tohto obvodu IR snímača patria rezistory 100 ohmov a 200 ohmov, tranzistory BC547 a BC557, LED, IR LED-2. Postup krok za krokom ako vyrobiť obvod IR snímača zahŕňa nasledujúce kroky.

Pripojte komponenty podľa schémy zapojenia pomocou požadovaných komponentov
Pripojte jednu infračervenú LED k základnej svorke tranzistora BC547
Pripojte infračervenú LED k základňovej svorke toho istého tranzistora.
Pripojte 100Ω rezistor k zvyškovým pinom infračervených LED diód.
Pripojte základnú svorku tranzistora PNP k svorke kolektora tranzistora NPN.
Pripojte rezistor LED a 220 Ω podľa zapojenia v schéme zapojenia.
Akonáhle je zapojenie obvodu hotové, dáva napájanie obvodu na testovanie.

Pracovný obvod

Akonáhle je detekovaná infračervená LED, potom odrazené svetlo z predmetu aktivuje malý prúd, ktorý bude napájať celý IR LED detektor. Toto aktivuje NPN tranzistor a PNP, preto sa LED rozsvieti. Tento obvod je použiteľný na uskutočnenie rôznych projektov, ako sú automatické žiarovky, ktoré sa aktivujú, keď sa človek priblíži k svetlu.

Okruh vlámania pomocou IR senzora

Tento obvod poplašného zariadenia proti vlámaniu sa používa pri vstupoch, dverách atď. Tento obvod vydáva zvukový signál, ktorý upozorní dotknutú osobu, kedykoľvek niekto prejde infračerveným lúčom. Ak infračervené lúče nie sú pre ľudí viditeľné, potom tento obvod funguje ako skryté bezpečnostné zariadenie.

Okruh vlámania pomocou IR senzora

Medzi požadované komponenty tohto obvodu patria hlavne NE555IC, rezistory R1 a R2 = 10 k & 560, D1 (infračervená fotodióda), D2 (infračervená LED), kondenzátor C1 (100 nF), S1 (prepínač), B1 (bzučiak) a 6 V ss. Zásobovanie.
Tento obvod je možné pripojiť usporiadaním infračervenej LED diódy, ako aj infračervených senzorov na dverách proti sebe. Aby infračervený lúč mohol správne spadnúť na snímač. Za normálnych podmienok infračervený lúč klesá vždy cez infračervenú diódu a výstupný stav na kolíku 3 zostane v nízkom stave.

Tento lúč bude prerušený, keď lúč prekročí pevný predmet. Keď sa infračervený lúč rozbije, obvod sa aktivuje a výstup sa prepne do stavu ZAPNUTÉ. Výstupná podmienka zostáva, kým sa nenaladí vypnutím spínača, čo znamená, že keď sa odpojí prerušenie lúča, alarm zostane zapnutý. Aby sa zabránilo deaktivácii alarmu inými osobami, musí byť obvod alebo prepínač resetovania vzdialený alebo mimo dohľadu infračerveného senzora. V tomto obvode je pripojený bzučiak „B1“, ktorý vydáva zvuk so zabudovaným zvukom a tento zabudovaný zvuk je možné na základe požiadavky nahradiť alternatívnymi zvonmi, inak hlasnou sirénou.

Výhody

The výhody IR snímača zahrňte nasledujúce

Používa menej energie
Detekcia pohybu je možná v prítomnosti alebo neprítomnosti svetla približne so rovnakou spoľahlivosťou.
Na detekciu nepotrebujú kontakt s objektom
Z dôvodu smeru lúčov nedochádza k žiadnemu úniku údajov
Na tieto snímače nemá vplyv oxidácia a korózia
Imunita proti hluku je veľmi silná

Nevýhody

The nevýhody IR snímača zahrňte nasledujúce

Vyžaduje sa priamy výhľad
Dosah je obmedzený
Môžu byť ovplyvnené hmlou, dažďom, prachom atď
Menej rýchlosti prenosu dát

Aplikácie IR senzorov

Infračervené snímače sú rozdelené do rôznych typov v závislosti od aplikácií. Niektoré typické aplikácie rôznych typy snímačov. Snímač otáčok sa používa na synchronizáciu otáčok viacerých motorov. The teplotný senzor sa používa na priemyselnú reguláciu teploty. PIR senzor sa používa pre systém automatického otvárania dverí a Ultrazvukový senzor sa používa na meranie vzdialenosti.

IR senzory sa používajú v rôznych Projekty založené na senzoroch a tiež v rôznych elektronických zariadeniach, ktoré merajú teplotu, ktorá je uvedená nižšie.

Radiačné teplomery

IR senzory sa používajú v radiačných teplomeroch na meranie teploty závislej od teploty a materiálu objektu a tieto teplomery majú niektoré z nasledujúcich vlastností

Meranie bez priameho kontaktu s objektom
Rýchlejšia odozva
Jednoduché merania vzorov

Monitory plameňa

Tieto typy zariadení sa používajú na detekciu svetla vyžarovaného z plameňov a na monitorovanie horenia plameňov. Svetlo vyžarované z plameňov sa šíri z typov UV do IR oblasti. PBS, PbSe, dvojfarebný detektor, pyroelektrický detektor sú niektoré z bežne používaných detektorov používaných v plameňometroch.

Analyzátory vlhkosti

Analyzátory vlhkosti používajú vlnové dĺžky, ktoré sú absorbované vlhkosťou v IR oblasti. Objekty sú ožarované svetlom, ktoré má tieto vlnové dĺžky (1,1 um, 1,4 um, 1,9 um a 2,7 um) a tiež s referenčnými vlnovými dĺžkami.

Svetlá odrazené od objektov závisia od obsahu vlhkosti a sú detekované analyzátorom na meranie vlhkosti (pomer odrazeného svetla pri týchto vlnových dĺžkach k odrazenému svetlu pri referenčnej vlnovej dĺžke). Vo fotodiódach GaAs PIN sa v obvodoch analyzátora vlhkosti používajú fotovodivé detektory Pbs.

Analyzátory plynov

IR senzory sa používajú v analyzátoroch plynov, ktoré využívajú absorpčné charakteristiky plynov v IR oblasti. Na meranie hustoty plynu sa používajú dva typy metód, a to disperzný a nedisperzný.

Disperzné: Vyžarované svetlo sa spektroskopicky rozdelí a ich absorpčné charakteristiky sa použijú na analýzu zložiek plynu a množstva vzorky.

Nedisperzný: Je to najbežnejšie používaná metóda a využíva absorpčné vlastnosti bez rozdelenia emitovaného svetla. Nedisperzné typy používajú diskrétne optické pásmové filtre, podobné slnečným okuliarom, ktoré sa používajú na ochranu očí, aby odfiltrovali nežiaduce UV žiarenie.

Tento typ konfigurácie sa bežne označuje ako nedisperzná infračervená technológia (NDIR). Tento typ analyzátora sa používa na sýtené nápoje, zatiaľ čo nedisperzný analyzátor sa používa vo väčšine komerčných IR prístrojov na úniky paliva z automobilov.

IR zobrazovacie zariadenia

IR obrazové zariadenie je jednou z hlavných aplikácií infračervených vĺn, hlavne kvôli svojej vlastnosti, ktorá nie je viditeľná. Používa sa na termokamery, prístroje na nočné videnie atď.

Napríklad voda, skaly, pôda, vegetácia a atmosféra a ľudské tkanivo vyžarujú IR žiarenie. Tepelné infračervené detektory merajú tieto žiarenia v infračervenom rozsahu a mapujú rozloženie priestorovej teploty objektu / oblasti na obrázku. Termokamery sa obvykle skladajú zo senzorov Sb (antimonit india), Gd Hg (germániom dotovaných ortuťou), Hg Cd Te (ortuť-kadmium-telurid).

Elektronický detektor sa ochladzuje na nízke teploty pomocou kvapalného hélia alebo kvapalného dusíka. Potom ochladenie detektorov zabezpečí, aby žiarivá energia (fotóny) zaznamenaná detektormi pochádzala z terénu a nie z okolitej teploty objektov v samotnom skeneri a elektronických zobrazovacích zariadení IR.

Medzi kľúčové aplikácie infračervených senzorov patria hlavne nasledujúce.

Meteorológia
Klimatológia
Foto-bio modulácia
Analýza vody
Detektory plynov
Testovanie anestéziológie
Prieskum ropy
Bezpečnosť železníc

Toto je teda všetko o infračervenom senzore obvod s funkciami a aplikáciami. Tieto snímače sa používajú v mnohých snímačoch projekty elektroniky . Veríme, že ste lepšie porozumeli tomuto IR senzoru a jeho princípu práce. Okrem toho akékoľvek pochybnosti týkajúce sa tohto článku alebo projektov, prosím, poskytnite spätnú väzbu komentárom v sekcii komentárov nižšie. Je tu pre vás otázka, môže infračervený teplomer pracovať v úplnej tme?

Fotografické úvery: