IR technologie se používá v každodenním životě a také v průmyslových odvětvích pro různé účely. Například televizory používají IR senzor porozumět signálům, které jsou přenášeny z dálkového ovladače. Hlavními výhodami infračervených senzorů jsou nízká spotřeba energie, jejich jednoduchá konstrukce a pohodlné funkce. Infračervené signály nejsou lidským okem patrné. IR záření v elektromagnetické spektrum lze nalézt v oblastech viditelného a mikrovlnného záření. Vlnové délky těchto vln se obvykle pohybují od 0,7 µm do 1 000 µm. Infračervené spektrum lze rozdělit do tří oblastí, jako je blízká infračervená, střední a vzdálená infračervená oblast. Vlnová délka blízké infračervené oblasti se pohybuje od 0,75 do 3 µm, vlnová délka střední infračervené oblasti se pohybuje od 3 do 6 µm a vlnová délka infračerveného záření vzdálené infračervené oblasti je vyšší než 6 µm.
Co je IR senzor / infračervený senzor?
Infračervený senzor je elektronické zařízení, které vyzařuje za účelem snímání některých aspektů okolí. IR senzor dokáže měřit teplo objektu i detekovat pohyb. Tyto typy senzorů měří pouze infračervené záření, místo aby ho vydávaly a pasivní IR senzor . V infračerveném spektru obvykle všechny objekty vyzařují nějakou formu tepelného záření.
Infračervený senzor
Tyto typy záření jsou pro naše oči neviditelné, což lze detekovat infračerveným senzorem. Vysílač je jednoduše IR LED ( Světelná dioda ) a detektor je jednoduše infračervená fotodioda, která je citlivá na infračervené světlo stejné vlnové délky, jaké vyzařuje IR LED. Když infračervené světlo dopadne na fotodiodu, odpory a výstupní napětí se změní v poměru k velikosti přijatého infračerveného světla.
Pracovní princip
Princip fungování infračerveného senzoru je podobný senzoru detekce objektů. Tento senzor obsahuje IR LED a IR fotodiodu, takže kombinací těchto dvou lze vytvořit fotopropojovač, jinak optočlen. Fyzikální zákony použité v tomto senzoru jsou záření prken, přemístění Stephana Boltzmanna a Weina.
IR LED je jeden druh vysílače, který vyzařuje IR záření. Tato LED vypadá podobně jako standardní LED a záření, které je tím generováno, není pro lidské oko viditelné. Infračervené přijímače detekují záření hlavně pomocí infračerveného vysílače. Tyto infračervené přijímače jsou k dispozici ve formě fotodiod. IR fotodiody jsou odlišné od běžných fotodiod, protože detekují pouze infračervené záření. Různé druhy infračervených přijímačů existují hlavně v závislosti na napětí, vlnové délce, pouzdře atd.
Jakmile se použije jako kombinace infračerveného vysílače a přijímače, musí se vlnová délka přijímače rovnat vysílači. Zde je vysílač IR LED, zatímco přijímač je IR fotodioda. Infračervená fotodioda reaguje na infračervené světlo generované infračervenou LED. Odpor fotodiody a změna výstupního napětí je úměrná získanému infračervenému světlu. Toto je základní pracovní princip infračerveného senzoru.
Jakmile infračervený vysílač generuje emise, dorazí k objektu a část emise se odrazí zpět k infračervenému přijímači. O výstupu senzoru může rozhodnout IR přijímač v závislosti na intenzitě odezvy.
Typy infračerveného senzoru
Infračervené senzory jsou rozděleny do dvou typů, jako je aktivní IR senzor a pasivní IR senzor.
Aktivní IR senzor
Tento aktivní infračervený senzor zahrnuje vysílač i přijímač. Ve většině aplikací se jako zdroj používá světelná dioda. LED se používá jako zobrazovací infračervený senzor, zatímco laserová dioda se používá jako zobrazovací infračervený senzor.
Tyto senzory pracují prostřednictvím energetického záření, přijímaného a detekovaného prostřednictvím záření. Dále jej lze zpracovat pomocí signálního procesoru k načtení potřebných informací. Nejlepším příkladem tohoto aktivního infračerveného snímače je snímač odrazivosti a paprsku přerušení paprsku.
Pasivní IR senzor
Pasivní infračervený senzor zahrnuje pouze detektory, ale neobsahuje vysílač. Tyto senzory používají objekt jako vysílač nebo infračervený zdroj. Tento objekt vyzařuje energii a detekuje pomocí infračervených přijímačů. Poté se použije signální procesor k pochopení signálu k získání požadované informace.
Nejlepším příkladem tohoto senzoru je pyroelektrický detektor, bolometr, termočlánek-termopil atd. Tyto senzory jsou rozděleny do dvou typů, jako je tepelný IR senzor a kvantový IR senzor. Tepelný infračervený senzor nezávisí na vlnové délce. Zdroj energie používaný těmito senzory je ohříván. Tepelné detektory jsou pomalé s odezvou a detekční dobou. Kvantový infračervený senzor závisí na vlnové délce a tyto senzory zahrnují vysokou dobu odezvy a detekce. Tyto senzory potřebují pro konkrétní měření pravidelné chlazení.
Schéma zapojení infračerveného senzoru
Obvod infračerveného senzoru je jedním ze základních a oblíbených senzorových modulů v elektronické zařízení . Tento senzor je analogický s vizionářskými smysly člověka, které lze použít k detekci překážek, a je to jedna z běžných aplikací v reálném čase. Tento obvod zahrnuje následující komponenty
- LM358 IC 2 pár IR vysílač a přijímač
- Rezistory v rozsahu kiloohmů.
- Variabilní rezistory.
- LED (světelná dioda).
Schéma zapojení infračerveného senzoru
V tomto projektu obsahuje vysílací sekce IR senzor, který vysílá spojité IR paprsky, které mají být přijímány modulem IR přijímače. Terminál IR výstupu přijímače se liší v závislosti na příjmu infračervených paprsků. Protože tuto variantu nelze analyzovat jako takovou, lze tento výstup přivést do komparačního obvodu. Tady operační zesilovač (operační zesilovač) LM 339 se používá jako komparátorový obvod.
Když IR přijímač nepřijímá signál, potenciál na invertujícím vstupu je vyšší než neinvertující vstup komparátoru IC (LM339). Výstup komparátoru tedy klesá, ale LED nesvítí. Když modul IR přijímače přijme signál k potenciálu na invertujícím vstupu, bude nízký. Výstup komparátoru (LM 339) tedy stoupne a LED začne svítit.
Rezistor R1 (100), R2 (10k) a R3 (330) se používají k zajištění toho, že minimálně 10 mA proud prochází IR LED zařízeními, jako je fotodioda, a normálními LED. Rezistor VR2 (přednastaveno = 5k) se používá k nastavení výstupních svorek. Rezistor VR1 (přednastaveno = 10k) se používá k nastavení citlivosti schématu zapojení. Přečtěte si více o infračervených senzorech.
Obvod infračerveného snímače pomocí tranzistoru
Schéma zapojení infračerveného senzoru využívajícího tranzistory, konkrétně detekce překážek pomocí dvou tranzistorů, je uvedeno níže. Tento obvod se používá hlavně k detekci překážek pomocí IR LED. Tento obvod lze tedy postavit se dvěma tranzistory, jako jsou NPN a PNP. Pro NPN se používá tranzistor BC547, zatímco pro PNP se používá tranzistor BC557. Pinout těchto tranzistorů je stejný.
Obvod infračerveného snímače pomocí tranzistorů
Ve výše uvedeném obvodu je jedna infračervená LED vždy zapnutá, zatímco druhá infračervená LED je spojena se základní svorkou tranzistoru PNP, protože tato IR LED funguje jako detektor. Mezi požadované součásti tohoto obvodu infračerveného snímače patří rezistory 100 ohmů a 200 ohmů, tranzistory BC547 a BC557, LED, IR LED-2. Postup krok za krokem jak vytvořit obvod infračerveného senzoru zahrnuje následující kroky.
- Připojte komponenty podle schématu zapojení pomocí požadovaných komponent
- Připojte jednu infračervenou LED k základní svorce tranzistoru BC547
- Připojte infračervenou LED ke svorce základny stejného tranzistoru.
- Připojte 100Ω rezistor ke zbytkovým pinům infračervených LED diod.
- Připojte svorku základny tranzistoru PNP ke svorce kolektoru tranzistoru NPN.
- Připojte rezistor LED a 220 Ω podle zapojení ve schématu zapojení.
- Jakmile je připojení obvodu hotové, pak je napájen obvod pro testování.
Obvod pracuje
Jakmile je detekována infračervená LED, pak odražené světlo od věci aktivuje malý proud, který bude dodávat skrz IR LED detektor. Tím se aktivuje NPN tranzistor a PNP, proto se LED rozsvítí. Tento obvod je použitelný pro vytváření různých projektů, jako jsou automatické lampy, které se aktivují, jakmile se osoba přiblíží ke světlu.
Okruh vloupání pomocí infračerveného senzoru
Tento infračervený poplachový obvod se používá u vchodů, dveří atd. Tento obvod vydává bzučák, který upozorní dotyčnou osobu, kdykoli někdo prochází infračerveným paprskem. Pokud nejsou infračervené paprsky pro člověka viditelné, funguje tento obvod jako skryté bezpečnostní zařízení.
Okruh vloupání pomocí infračerveného senzoru
Mezi požadované komponenty tohoto obvodu patří hlavně NE555IC, rezistory R1 a R2 = 10k a 560, D1 (IR fotodioda), D2 (IR LED), kondenzátor C1 (100nF), S1 (spínač), B1 (bzučák) a 6v DC Zásobování.
Tento obvod lze připojit uspořádáním infračervené LED a infračervených senzorů na dveřích naproti sobě. Aby infračervený paprsek mohl správně spadnout na senzor. Za normálních podmínek infračervený paprsek vždy klesá přes infračervenou diodu a výstupní stav na kolíku 3 zůstane v nízkém stavu.
Tento paprsek bude přerušen, jakmile paprsek překročí pevný předmět. Když se infračervený paprsek rozbije, obvod se aktivuje a výstup se přepne do stavu ZAPNUTO. Stav výstupu zůstává, dokud se nevyladí vypnutím spínače, což znamená, že když je přerušeno přerušení paprsku, pak alarm zůstane ZAPNUTÝ. Aby nedocházelo k deaktivaci alarmu jinými osobami, musí být obvod nebo resetovací spínač umístěny daleko nebo mimo dohled infračerveného senzoru. V tomto obvodu je připojen bzučák „B1“, který vydává zvuk s vestavěným zvukem, a tento vestavěný zvuk lze na základě požadavku nahradit alternativními zvonky, jinak hlasitou sirénou.
Výhody
The výhody infračerveného senzoru zahrnout následující
- Využívá méně energie
- Detekce pohybu je možná v přítomnosti nebo nepřítomnosti světla přibližně se stejnou spolehlivostí.
- Pro detekci nepotřebují kontakt s objektem
- Kvůli směru paprsku nedochází k žádnému úniku dat
- Na tyto senzory nemá vliv oxidace a koroze
- Imunita proti hluku je velmi silná
Nevýhody
The nevýhody infračerveného senzoru zahrnout následující
- Je nutná přímá viditelnost
- Dosah je omezený
- Mohou být ovlivněny mlhou, deštěm, prachem atd
- Menší rychlost přenosu dat
Aplikace IR senzorů
IR senzory jsou rozděleny do různých typů v závislosti na aplikacích. Některé typické aplikace různých typy senzorů. Snímač rychlosti se používá k synchronizaci otáček více motorů. The teplotní senzor se používá pro průmyslovou regulaci teploty. PIR senzor se používá pro systém automatického otevírání dveří a Ultrazvukový senzor se používá pro měření vzdálenosti.
IR senzory se používají v různých Projekty založené na senzorech a také v různých elektronických zařízeních, která měří teplotu, která je popsána níže.
Radiační teploměry
IR senzory se používají v radiačních teploměrech k měření teploty v závislosti na teplotě a materiálu objektu a tyto teploměry mají některé z následujících vlastností
- Měření bez přímého kontaktu s objektem
- Rychlejší reakce
- Snadné měření vzoru
Monitory plamene
Tyto typy zařízení se používají k detekci světla vyzařovaného z plamenů a ke sledování toho, jak plameny hoří. Světlo vyzařované plameny sahá od typů UV do IR oblasti. PBS, PbSe, dvoubarevný detektor, pyroelektrický detektor jsou některé z běžně používaných detektorů používaných v monitorech plamene.
Analyzátory vlhkosti
Analyzátory vlhkosti používají vlnové délky, které jsou absorbovány vlhkostí v IR oblasti. Objekty jsou ozářeny světlem, které má tyto vlnové délky (1,1 um, 1,4 um, 1,9 um a 2,7 um) a také s referenčními vlnovými délkami.
Světla odražená od objektů závisí na obsahu vlhkosti a jsou detekována analyzátorem pro měření vlhkosti (poměr odraženého světla při těchto vlnových délkách k odraženému světlu při referenční vlnové délce). Ve fotodiodách GaAs PIN se v obvodech analyzátoru vlhkosti používají fotovodivé detektory Pbs.
Analyzátory plynů
IR senzory se používají v analyzátorech plynů, které využívají absorpční charakteristiky plynů v IR oblasti. K měření hustoty plynu se používají dva typy metod, jako disperzní a nedisperzní.
Disperzní: Vyzařované světlo je spektroskopicky rozděleno a jejich absorpční charakteristiky jsou použity k analýze složek plynu a množství vzorku.
Nedisperzní: Je to nejběžněji používaná metoda a využívá absorpční charakteristiky bez dělení emitovaného světla. Nedisperzní typy používají diskrétní optické pásmové filtry, podobně jako sluneční brýle, které se používají k ochraně očí k odfiltrování nežádoucího UV záření.
Tento typ konfigurace se běžně označuje jako nedisperzní infračervená technologie (NDIR). Tento typ analyzátoru se používá pro sycené nápoje, zatímco nedisperzní analyzátor se používá ve většině komerčních infračervených přístrojů pro úniky paliva z výfukových plynů z automobilů.
IR zobrazovací zařízení
IR obrazové zařízení je jednou z hlavních aplikací infračervených vln, zejména díky své vlastnosti, která není viditelná. Používá se pro termokamery, zařízení pro noční vidění atd.
Například voda, skály, půda, vegetace a atmosféra a lidská tkáň vyzařují IR záření. Termální infračervené detektory měří tyto záření v infračerveném rozsahu a mapují rozložení prostorové teploty objektu / oblasti na snímku. Termokamery se obvykle skládají ze senzorů Sb (antimonit india), Gd Hg (germanium dopované rtutí), Hg Cd Te (rtuť-kadmium-telurid).
Elektronický detektor je chlazen na nízké teploty pomocí kapalného hélia nebo kapalného dusíku. Chlazení detektorů pak zajišťuje, že vyzařovaná energie (fotony) zaznamenaná detektory pochází z terénu, a nikoli z okolní teploty objektů v samotném skeneru a elektronických zobrazovacích zařízení IR.
Mezi klíčové aplikace infračervených senzorů patří zejména následující.
- Meteorologie
- Klimatologie
- Foto-bio modulace
- Analýza vody
- Detektory plynů
- Testování anesteziologie
- Průzkum ropy
- Bezpečnost železnice
To je tedy vše o infračerveném senzoru obvod s fungováním a aplikacemi. Tyto senzory se používají v mnoha senzorových systémech projekty elektroniky . Věříme, že jste lépe porozuměli tomuto infračervenému senzoru a jeho principu fungování. Jakékoli pochybnosti týkající se tohoto článku nebo projektů prosím poskytněte zpětnou vazbu komentářem v sekci komentářů níže. Zde je otázka pro vás, může infračervený teploměr pracovat v úplné tmě?
Fotografické kredity:
