IR tehnologija se uporablja v vsakdanjem življenju in tudi v industriji za različne namene. Na primer, televizorji uporabljajo IR senzor za razumevanje signalov, ki se prenašajo z daljinskega upravljalnika. Glavne prednosti IR senzorjev so majhna poraba energije, njihova preprosta zasnova in njihove priročne funkcije. Človeško oko IR signalov ne opazi. IR sevanje v elektromagnetni spekter je mogoče najti v regijah vidnega in mikrovalovnega. Običajno se valovne dolžine teh valov gibljejo od 0,7 µm 5 do 1000 µm. IR spekter lahko razdelimo na tri regije, kot so bližnje infrardeče, srednje in daljne infrardeče. Valovna dolžina bližnjega IR območja se giblje od 0,75 do 3 μm, valovna dolžina srednjega infrardečega območja je od 3 do 6 μm, valovna dolžina infrardečega sevanja daljnega IR pa je višja od 6 μm.
Kaj je IR senzor / infrardeči senzor?
Infrardeči senzor je elektronska naprava, ki oddaja, da zazna nekatere vidike okolice. IR senzor lahko meri toploto predmeta in zazna gibanje. Te vrste senzorjev merijo samo infrardeče sevanje, namesto da bi ga oddajali, kar se imenuje a pasivni IR senzor . Običajno v infrardečem spektru vsi predmeti oddajajo neko obliko toplotnega sevanja.
Infrardeči senzor
Te vrste sevanja so za naše oči nevidne, kar lahko zazna infrardeči senzor. Oddajnik je preprosto IR LED ( Svetleča dioda ) in detektor je preprosto IR fotodioda, ki je občutljiva na IR svetlobo enake valovne dolžine, kot jo oddaja IR LED. Ko IR svetloba pade na fotodiodo, se bodo odpornosti in izhodne napetosti spremenile sorazmerno z velikostjo prejete IR svetlobe.
Načelo dela
Princip delovanja infrardečega senzorja je podoben senzorju za zaznavanje predmetov. Ta senzor vključuje IR LED in IR fotodiodo, tako da se lahko s kombiniranjem teh dveh tvorita kot foto sklopka, sicer optični sklopnik. Fizični zakoni, uporabljeni v tem senzorju, so sevanje desk, Stephan Boltzmann in premik weinsa.
IR LED je ena vrsta oddajnika, ki oddaja IR sevanje. Ta LED je podobna običajni LED in sevanje, ki ga ustvarja, človeško oko ne vidi. Infrardeči sprejemniki sevanje večinoma zaznajo z infrardečim oddajnikom. Ti infrardeči sprejemniki so na voljo v obliki fotodiod. IR fotodiode se v primerjavi z običajnimi fotodiodami ne razlikujejo, ker preprosto zaznajo IR sevanje. Različne vrste infrardečih sprejemnikov obstajajo predvsem glede na napetost, valovno dolžino, paket itd.
Ko se uporablja kot kombinacija IR oddajnika in sprejemnika, mora biti valovna dolžina sprejemnika enaka oddajniku. Tu je oddajnik IR LED, medtem ko je sprejemnik IR fotodioda. Infrardeča fotodioda se odziva na infrardečo svetlobo, ki jo ustvarja infrardeča LED. Odpornost foto diode in sprememba izhodne napetosti je sorazmerna z dobljeno infrardečo svetlobo. To je temeljno načelo delovanja IR senzorja.
Ko infrardeči oddajnik ustvari emisijo, prispe na objekt in nekaj sevanja se bo odsevalo nazaj proti infrardečemu sprejemniku. Izhod senzorja lahko določi IR sprejemnik, odvisno od intenzivnosti odziva.
Vrste infrardečega senzorja
Infrardeči senzorji so razdeljeni v dve vrsti, kot sta aktivni IR senzor in pasivni IR senzor.
Aktivni IR senzor
Ta aktivni infrardeči senzor vključuje tako oddajnik kot sprejemnik. V večini aplikacij se kot vir uporablja svetleča dioda. LED se uporablja kot infrardeči senzor brez slike, medtem ko se laserska dioda uporablja kot infrardeči senzor za slikanje.
Ti senzorji delujejo z energijskim sevanjem, sprejeto in zaznano s sevanjem. Nadalje ga je mogoče obdelati z uporabo procesorja signalov za pridobivanje potrebnih informacij. Najboljši primeri tega aktivnega infrardečega senzorja so senzor odbojnosti in lomnega žarka.
Pasivni IR senzor
Pasivni infrardeči senzor vključuje samo detektorje, ne vključuje pa oddajnika. Ti senzorji uporabljajo predmet, kot je oddajnik ali IR vir. Ta predmet oddaja energijo in jo zaznava prek infrardečih sprejemnikov. Po tem se za razumevanje signala za pridobitev zahtevanih informacij uporablja signalni procesor.
Najboljši primeri tega senzorja so piroelektrični detektor, bolometer, termoelement itd. Ti senzorji so razvrščeni v dve vrsti, kot so toplotni IR senzor in kvantni IR senzor. Termični IR senzor ni odvisen od valovne dolžine. Vir energije, ki ga uporabljajo ti senzorji, je ogrevan. Termični detektorji so počasni s svojim odzivom in časom zaznavanja. Kvantni IR senzor je odvisen od valovne dolžine, ti senzorji pa vključujejo visok odziv in čas zaznavanja. Ti senzorji potrebujejo redno hlajenje za določene meritve.
Shema vezja IR senzorja
Infrardeče senzorsko vezje je eden osnovnih in priljubljenih senzorskih modulov v elektronska naprava . Ta senzor je analogen človeškim vizionarskim čutom, ki se lahko uporabljajo za odkrivanje ovir in je ena od pogostih aplikacij v realnem času. To vezje vsebuje naslednje komponente
- LM358 IC 2 IR oddajnika in sprejemnika
- Upori v območju kilo-ohmov.
- Spremenljivi upori.
- LED (svetleča dioda).
Shema vezja infrardečega senzorja
V tem projektu oddajni odsek vključuje IR senzor, ki oddaja neprekinjene IR žarke, ki jih sprejema IR sprejemniški modul. IR izhodni terminal sprejemnika se razlikuje glede na sprejem IR-žarkov. Ker te spremembe ni mogoče analizirati kot take, se lahko ta izhod napaja v primerjalno vezje. Tukaj operacijski ojačevalnik (op-amp) LM 339 se uporablja kot primerjalno vezje.
Ko IR sprejemnik ne sprejme signala, je potencial na invertirajočem vhodu večji od tistega, ki se ne obrača na primerjalni IC (LM339). Tako je moč primerjalnika nizka, LED pa ne sveti. Ko sprejemniški modul IR sprejme signal, da se potencial na vhodu obrne nizko. Tako se izhod primerjalnika (LM 339) poveča in LED začne žareti.
Upori R1 (100), R2 (10k) in R3 (330) se uporabljajo za zagotovitev, da skozi IR LED naprave, kot sta fotodioda in običajne LED, prehaja tok najmanj 10 mA. Upor VR2 (prednastavitev = 5k) se uporablja za nastavitev izhodnih sponk. Upor VR1 (prednastavitev = 10k) se uporablja za nastavitev občutljivosti vezja. Preberite več o IR senzorjih.
Vezje IR senzorja z uporabo tranzistorja
Shema vezja IR senzorja s tranzistorji, in sicer zaznavanje ovir z dvema tranzistorjema, je prikazana spodaj. To vezje se v glavnem uporablja za odkrivanje ovir z uporabo IR LED. Torej je to vezje mogoče zgraditi z dvema tranzistorjema, kot sta NPN in PNP. Za NPN se uporablja tranzistor BC547, medtem ko se za PNP uporablja tranzistor BC557. Pinout teh tranzistorjev je enak.
Infrardeči senzorski krog z uporabo tranzistorjev
V zgornjem vezju je ena infrardeča LED vedno vklopljena, druga infrardeča LED pa je povezana z osnovnim terminalom PNP tranzistorja, ker ta IR LED deluje kot detektor. Zahtevane komponente tega vezja IR senzorja vključujejo upore 100 ohmov in 200 ohmov, tranzistorje BC547 in BC557, LED, IR LED-2. Postopni postopek za kako narediti vezje IR senzorja vključuje naslednje korake.
- Priključite komponente v skladu z vezjem z uporabo zahtevanih komponent
- Na osnovni terminal tranzistorja BC547 priključite eno infrardečo LED
- Priključite infrardečo LED na osnovni terminal istega tranzistorja.
- Upor 100Ω priključite na preostale nožice infrardečih LED.
- Osnovni priključek PNP tranzistorja priključite na kolektorski terminal NPN tranzistorja.
- Priključite upor LED in 220Ω v skladu s povezavo v vezju.
- Ko je povezava vezja končana, nato napaja vezje za testiranje.
Delo vezja
Ko zazna infrardečo LED, bo odbojna svetloba od stvari aktivirala majhen tok, ki bo napajal celotni IR LED detektor. To bo aktiviralo NPN tranzistor in PNP, zato se bo LED vklopila. To vezje se uporablja za izdelavo različnih projektov, kot so samodejne svetilke, ki se aktivirajo, ko se oseba približa svetlobi.
Protivlomni alarmni krog z uporabo IR senzorja
Ta IR alarmni krog se uporablja pri vhodih, vratih itd. To vezje oddaja zvočni signal, da opozori zadevno osebo, kadar koli nekdo prečka celoten IR žarek. Kadar IR žarki niso vidni človeku, potem to vezje deluje kot skrita varnostna naprava.
Protivlomni alarmni krog z uporabo IR senzorja
Zahtevane komponente tega vezja vključujejo predvsem NE555IC, upore R1 & R2 = 10k & 560, D1 (IR fotodioda), D2 (IR LED), C1 kondenzator (100nF), S1 (potisno stikalo), B1 (brenčalo) in 6v DC Dobava.
To vezje lahko povežete tako, da na vratih nasproti postavite tako infrardečo LED kot tudi infrardeče senzorje. Tako lahko IR žarek pravilno pade na senzor. V normalnih pogojih infrardeči žarek vedno pade nad infrardečo diodo in izhodni pogoji na pin-3 ostanejo v nizkem stanju.
Ta žarek bo prekinjen, ko ga bo čez prečkala trdna snov. Ko se IR žarek razbije, se bo vezje aktiviralo in izhod se bo preklopil v stanje ON. Izhodno stanje ostane, dokler se ne unovi z zaustavitvijo stikala, kar pomeni, da ko se prekinitev žarka loči, ostane alarm vklopljen. Da preprečite, da bi drugi deaktivirali alarm, mora biti vezje ali stikalo za ponastavitev oddaljeno od vidnega polja infrardečega senzorja. V tem vezju je priključen zvočni signal ‘B1’, ki proizvaja zvok z vgrajenim zvokom, ki ga je mogoče nadomestiti z alternativnimi zvonovi, sicer glasno sireno, ki temelji na zahtevi.
Prednosti
The prednosti IR senzorja vključujejo naslednje
- Porabi manj energije
- Zaznavanje gibanja je mogoče v prisotnosti ali odsotnosti svetlobe približno enako zanesljivo.
- Za odkrivanje ne potrebujejo stika s predmetom
- Zaradi smeri žarka ne pušča podatkov
- Ti senzorji ne vplivajo oksidacije in korozije
- Odpornost na hrup je zelo močna
Slabosti
The pomanjkljivosti IR senzorja vključujejo naslednje
- Potreben je vidni pas
- Doseg je omejen
- Nanje lahko vpliva megla, dež, prah itd
- Manj hitrosti prenosa podatkov
Aplikacije IR senzorjev
IR senzorji so razvrščeni v različne vrste, odvisno od uporabe. Nekatere tipične aplikacije različnih vrste senzorjev. Senzor hitrosti se uporablja za sinhronizacijo hitrosti več motorjev. The temperaturni senzor se uporablja za industrijsko regulacijo temperature. PIR senzor se uporablja za sistem samodejnega odpiranja vrat in Ultrazvočni senzor se uporablja za merjenje razdalje.
IR senzorji se uporabljajo v različnih Projekti na osnovi senzorjev in tudi v različnih elektronskih napravah, ki merijo temperaturo, ki je opisana v nadaljevanju.
Sevalni termometri
IR senzorji se uporabljajo v sevalnih termometrih za merjenje temperature, odvisno od temperature in materiala predmeta, in ti termometri imajo nekatere od naslednjih lastnosti
- Meritev brez neposrednega stika s predmetom
- Hitrejši odziv
- Enostavne meritve vzorcev
Nadzorniki plamena
Te vrste naprav se uporabljajo za zaznavanje svetlobe, ki jo oddaja plamen, in za spremljanje, kako gori plamen. Svetloba, ki jo oddaja plamen, sega od UV do IR območja. PBS, PbSe, dvobarvni detektor, piroelektrični detektor so nekateri najpogosteje uporabljeni detektorji, ki se uporabljajo v plamenskih monitorjih.
Analizatorji vlage
Analizatorji vlage uporabljajo valovne dolžine, ki jih absorbira vlaga v IR območju. Predmeti so obsevani s svetlobo s temi valovnimi dolžinami (1,1 µm, 1,4 µm, 1,9 µm in 2,7 µm) in tudi z referenčnimi valovnimi dolžinami.
Luči, ki se odbijajo od predmetov, so odvisne od vsebnosti vlage in jih analizator zazna za merjenje vlage (razmerje odbite svetlobe na teh valovnih dolžinah do odbite svetlobe na referenčni valovni dolžini). Pri GaAs PIN fotodiodah se fotokonduktivni detektorji Pbs uporabljajo v vezjih analizatorja vlage.
Analizatorji plina
IR senzorji se uporabljajo v analizatorjih plinov, ki uporabljajo absorpcijske lastnosti plinov v območju IR. Za merjenje gostote plina se uporabljata dve vrsti metod, kot sta disperzivna in nedisperzivna.
Razpršeno: Izpuščena svetloba se spektroskopsko deli in njihove absorpcijske lastnosti se uporabljajo za analizo sestavin plina in količine vzorca.
Nedisperzivno: Je najpogosteje uporabljena metoda in uporablja absorpcijske lastnosti brez delitve oddane svetlobe. Nedisperzivni tipi uporabljajo diskretne optične pasovne filtre, podobne sončnim očalom, ki se uporabljajo za zaščito oči za filtriranje neželenega UV sevanja.
Ta vrsta konfiguracije se običajno imenuje nedisperzivna infrardeča tehnologija (NDIR). Ta vrsta analizatorja se uporablja za gazirane pijače, nedisperzivni analizator pa se uporablja v večini komercialnih IR instrumentov za uhajanje avtomobilskih izpušnih plinov.
IR slikovne naprave
IR-slikovna naprava je ena glavnih aplikacij IR-valov, predvsem zaradi svoje lastnosti, ki ni vidna. Uporablja se za termovizijske naprave, naprave za nočno gledanje itd.
Na primer, voda, kamenje, tla, vegetacija in ozračje ter človeško tkivo oddajajo IR sevanje. Termalni infrardeči detektorji merijo ta sevanja v območju IR in preslikajo prostorsko porazdelitev temperature predmeta / območja na sliki. Termične slike so običajno sestavljene iz senzorjev Sb (indij antimonit), Gd Hg (germanij, dopiran z živim srebrom), Hg Cd Te (živosrebrni kadmij-telurid).
Elektronski detektor se s tekočim helijem ali tekočim dušikom ohladi na nizke temperature. Nato detektorji za hlajenje zagotovijo, da energija sevanja (fotoni), ki jo zabeležijo detektorji, prihaja s terena in ne iz temperature okolice predmetov znotraj samega skenerja in IR elektronskih naprav.
Ključne aplikacije infrardečih senzorjev vključujejo predvsem naslednje.
- Meteorologija
- Klimatologija
- Foto-bio modulacija
- Analiza vode
- Detektorji plina
- Testiranje anesteziologije
- Raziskovanje nafte
- Varnost železnice
Tako je to vse o infrardečem senzorju vezje z delom in aplikacijami. Ti senzorji se uporabljajo v mnogih senzorjih elektronski projekti . Verjamemo, da ste morda bolje razumeli ta IR senzor in njegovo načelo delovanja. Poleg tega, če imate kakršen koli dvom v zvezi s tem člankom ali projekti, nam pošljite povratne informacije s komentarjem v spodnjem oddelku za komentarje. Tukaj je vprašanje za vas, ali lahko infrardeči termometer deluje v popolni temi?
Zasluge za fotografije:
