Tehnologia IR este utilizată în viața de zi cu zi și, de asemenea, în industrii în scopuri diferite. De exemplu, televizoarele folosesc un Senzor IR pentru a înțelege semnalele care sunt transmise de la o telecomandă. Principalele avantaje ale senzorilor IR sunt consumul redus de energie, designul simplu și caracteristicile convenabile. Semnalele IR nu sunt vizibile de ochiul uman. Radiația IR din spectru electromagnetic poate fi găsit în regiunile vizibile și cu microunde. De obicei, lungimile de undă ale acestor unde variază de la 0,7 µm 5 la 1000 µm. Spectrul IR poate fi împărțit în trei regiuni, cum ar fi infraroșu apropiat, mijloc și infraroșu îndepărtat. Lungimea de undă a regiunii IR apropiate variază între 0,75 - 3µm, lungimea de undă a regiunii cu infraroșu mediu variază de la 3 la 6µm, iar lungimea de undă a radiației infraroșii a regiunii IR îndepărtate este mai mare de 6µm.
Ce este un senzor IR / senzor infraroșu?
Un senzor cu infraroșu este un dispozitiv electronic, care emite pentru a simți unele aspecte ale împrejurimilor. Un senzor IR poate măsura căldura unui obiect, precum și detecta mișcarea. Aceste tipuri de senzori măsoară doar radiația infraroșie, mai degrabă decât să o emită, ceea ce se numește a senzor IR pasiv . De obicei, în spectrul infraroșu, toate obiectele radiază o formă de radiație termică.
Senzor infraroșu
Aceste tipuri de radiații sunt invizibile pentru ochii noștri, care pot fi detectate de un senzor cu infraroșu. Emițătorul este pur și simplu un LED IR ( Dioda electro luminiscenta ) și detectorul este pur și simplu o fotodiodă IR care este sensibilă la lumina IR cu aceeași lungime de undă ca cea emisă de LED-ul IR. Când lumina IR cade pe fotodiodă, rezistențele și tensiunile de ieșire se vor modifica proporțional cu magnitudinea luminii IR primite.
Principiul de funcționare
Principiul de funcționare al unui senzor cu infraroșu este similar cu senzorul de detectare a obiectelor. Acest senzor include un LED IR și o fotodiodă IR, deci prin combinarea acestor două se poate forma ca foto-cuplaj, altfel optocuplator. Legile fizicii utilizate în acest senzor sunt radiația scândurilor, deplasarea lui Stephan Boltzmann și Weins.
LED-ul IR este un fel de emițător care emite radiații IR. Acest LED arată similar cu un LED standard, iar radiația generată de acesta nu este vizibilă pentru ochiul uman. Receptoarele cu infraroșu detectează în principal radiațiile folosind un transmițător cu infraroșu. Aceste receptoare cu infraroșu sunt disponibile sub formă de fotodioduri. Fotodiodele IR sunt diferite în comparație cu fotodiodele obișnuite, deoarece detectează pur și simplu radiațiile IR. Diferite tipuri de receptoare cu infraroșu există în principal în funcție de tensiune, lungime de undă, pachet etc.
Odată ce este utilizat ca combinație a unui emițător și receptor IR, atunci lungimea de undă a receptorului trebuie să fie egală cu emițătorul. Aici, emițătorul este LED IR, în timp ce receptorul este fotodiodă IR. Fotodioda în infraroșu răspunde la lumina infraroșie generată printr-un LED cu infraroșu. Rezistența foto-diodei și modificarea tensiunii de ieșire sunt proporționale cu lumina infraroșie obținută. Acesta este principiul fundamental de funcționare al senzorului IR.
Odată ce emițătorul cu infraroșu generează emisie, atunci ajunge la obiect și o parte din emisie se va reflecta înapoi către receptorul infraroșu. Ieșirea senzorului poate fi decisă de receptorul IR în funcție de intensitatea răspunsului.
Tipuri de senzori cu infraroșu
Senzorii cu infraroșu sunt clasificați în două tipuri, cum ar fi senzorul IR activ și senzorul IR pasiv.
Senzor IR activ
Acest senzor activ în infraroșu include atât emițătorul, cât și receptorul. În majoritatea aplicațiilor, dioda emițătoare de lumină este utilizată ca sursă. LED-ul este utilizat ca senzor cu infraroșu fără imagistică, în timp ce dioda laser este utilizată ca senzor cu infraroșu pentru imagistică.
Acești senzori funcționează prin radiații de energie, primite și detectate prin radiații. Mai mult, poate fi procesat folosind procesorul de semnal pentru a prelua informațiile necesare. Cele mai bune exemple ale acestui senzor infraroșu activ sunt senzorul de reflectanță și fascicul de rupere.
Senzor IR pasiv
Senzorul infraroșu pasiv include numai detectoare, dar nu includ un transmițător. Acești senzori folosesc un obiect precum un transmițător sau o sursă IR. Acest obiect emite energie și detectează prin intermediul receptorilor infraroșii. După aceea, un procesor de semnal este utilizat pentru a înțelege semnalul pentru a obține informațiile solicitate.
Cele mai bune exemple ale acestui senzor sunt detectorul piroelectric, bolometrul, termocuplul-termopil etc. Acești senzori sunt clasificați în două tipuri, cum ar fi senzorul IR termic și senzorul IR cuantic. Senzorul IR termic nu depinde de lungimea de undă. Sursa de energie utilizată de acești senzori este încălzită. Detectoarele termice sunt lente cu timpul de răspuns și de detectare. Senzorul IR cuantic depinde de lungimea de undă, iar acești senzori includ un timp ridicat de răspuns și detectare. Acești senzori au nevoie de răcire regulată pentru măsurători specifice.
Diagrama circuitului senzorului IR
Un circuit de senzori în infraroșu este unul dintre modulele de bază și populare ale senzorilor dintr-un dispozitiv electronic . Acest senzor este similar cu simțurile vizionare ale omului, care pot fi utilizate pentru a detecta obstacolele și este una dintre aplicațiile obișnuite în timp real. Acest circuit cuprinde următoarele componente
- LM358 IC 2 perechi de emițătoare și receptoare IR
- Rezistențe din gama de kilohmi.
- Rezistențe variabile.
- LED (diodă emițătoare de lumină).
Diagrama circuitului senzorului infraroșu
În acest proiect, secțiunea emițător include un senzor IR, care transmite raze IR continue pentru a fi recepționate de un modul receptor IR. Un terminal de ieșire IR al receptorului variază în funcție de primirea razelor IR. Deoarece această variație nu poate fi analizată ca atare, prin urmare această ieșire poate fi alimentată către un circuit de comparare. Aici un amplificator operațional (op-amp) al LM 339 este utilizat ca circuit de comparare.
Când receptorul IR nu primește un semnal, potențialul la intrarea inversorului depășește acea intrare non-inversantă a comparatorului IC (LM339). Astfel, ieșirea comparatorului scade, dar LED-ul nu aprinde. Când modulul receptor IR primește un semnal către potențialul de intrare inversă scade. Astfel, ieșirea comparatorului (LM 339) crește și LED-ul începe să aprindă.
Rezistorul R1 (100), R2 (10k) și R3 (330) sunt utilizate pentru a se asigura că un curent minim de 10 mA trece prin dispozitivele cu LED-uri IR, cum ar fi fotodiodă și respectiv LED-uri normale. Rezistorul VR2 (presetat = 5k) este utilizat pentru a regla terminalele de ieșire. Rezistorul VR1 (presetat = 10k) este folosit pentru a seta sensibilitatea diagramei circuitului. Citiți mai multe despre senzorii IR.
Circuit senzor IR folosind tranzistor
Diagrama circuitului senzorului IR folosind tranzistoare și anume detectarea obstacolelor folosind doi tranzistori este prezentată mai jos. Acest circuit este utilizat în principal pentru detectarea obstacolelor folosind un LED IR. Deci, acest circuit poate fi construit cu două tranzistoare precum NPN și PNP. Pentru NPN, tranzistorul BC547 este utilizat în timp ce, pentru PNP, este utilizat tranzistorul BC557. Pinout-ul acestor tranzistori este același.
Circuit senzor infraroșu folosind tranzistoare
În circuitul de mai sus, un LED cu infraroșu este întotdeauna pornit, în timp ce celălalt LED cu infraroșu este asociat cu terminalul de bază al tranzistorului PNP, deoarece acest LED IR acționează ca detector. Componentele necesare ale acestui circuit senzor IR includ rezistențe 100 ohmi și 200 ohmi, tranzistoare BC547 și BC557, LED-uri, LED-uri IR-2. Procedura pas cu pas a cum se face circuitul senzorului IR include pașii următori.
- Conectați componentele conform schemei de circuite utilizând componentele necesare
- Conectați un LED cu infraroșu la terminalul de bază al tranzistorului BC547
- Conectați un LED cu infraroșu la terminalul de bază al aceluiași tranzistor.
- Conectați rezistorul de 100Ω la pinii reziduali ai LED-urilor cu infraroșu.
- Conectați terminalul de bază al tranzistorului PNP la terminalul colector al tranzistorului NPN.
- Conectați rezistorul LED și 220Ω conform conexiunii din schema circuitului.
- Odată ce conexiunea circuitului este realizată, atunci se furnizează sursa de alimentare a circuitului pentru testare.
Circuitul funcționează
Odată ce LED-ul cu infraroșu este detectat, atunci lumina reflectată de pe obiect va activa un curent mic care se va alimenta în tot detectorul cu LED-uri IR. Acest lucru va activa tranzistorul NPN și PNP, prin urmare LED-ul se va aprinde. Acest circuit este aplicabil pentru realizarea diferitelor proiecte, cum ar fi lămpile automate, care se activează odată ce o persoană se apropie de lumină.
Circuit de alarmă antiefracție cu senzor IR
Acest circuit de alarmă antiefracție IR este utilizat la intrări, uși etc. Acest circuit dă un sunet sonor pentru a alerta persoana în cauză ori de câte ori cineva traversează raza IR. Când razele IR nu sunt vizibile pentru oameni, atunci acest circuit funcționează ca un dispozitiv de siguranță ascuns.
Circuit de alarmă antiefracție cu senzor IR
Componentele necesare ale acestui circuit includ în principal NE555IC, rezistențele R1 și R2 = 10k și 560, D1 (fotodiodă IR), D2 (LED IR), Condensator C1 (100nF), S1 (comutator push), B1 (Buzzer) și 6v DC Livra.
Acest circuit poate fi conectat prin aranjarea LED-ului infraroșu, precum și a senzorilor infraroșii de pe ușa opusă unul față de celălalt. Astfel, raza IR poate cădea corect pe senzor. În condiții normale, raza infraroșie cade întotdeauna peste dioda infraroșie, iar starea de ieșire la pin-3 va rămâne în stare scăzută.
Această rază va fi întreruptă odată ce un obiect solid traversează raza. Când raza IR se sparge, circuitul se va activa și ieșirea se transformă în starea ON. Starea de ieșire rămâne până când se reglează prin închiderea comutatorului, ceea ce înseamnă că atunci când întreruperea razei este detașată, atunci o alarmă rămâne ACTIVATĂ Pentru a evita ca alții să dezactiveze alarma, circuitul sau comutatorul de resetare trebuie să fie amplasat la distanță sau să nu fie vizibil de senzorul infraroșu. În acest circuit, un buzzer „B1” este conectat pentru a produce sunet cu un sunet încorporat, iar acest sunet încorporat poate fi înlocuit cu o clopot alternativă, altfel sirenă puternică, în funcție de cerință.
Avantaje
avantajele senzorului IR include următoarele
- Folosește mai puțină energie
- Detectarea mișcării este posibilă în prezența sau absența luminii aproximativ cu o fiabilitate egală.
- Nu au nevoie de contact cu obiectul pentru detectare
- Nu există scurgeri de date din cauza direcției razei
- Acești senzori nu sunt afectați de oxidare și coroziune
- Imunitatea la zgomot este foarte puternică
Dezavantaje
dezavantaje ale senzorului IR include următoarele
- Linia de vedere este necesară
- Gama este limitată
- Acestea pot fi afectate de ceață, ploaie, praf etc.
- Rată de transmisie a datelor mai mică
Aplicații senzor IR
Senzorii IR sunt clasificați în diferite tipuri, în funcție de aplicații. Unele dintre aplicațiile tipice ale diferitelor tipuri de senzori. Senzorul de viteză este utilizat pentru sincronizarea vitezei mai multor motoare. senzor de temperatura este utilizat pentru controlul temperaturii industriale. Senzor PIR este utilizat pentru un sistem automat de deschidere a ușii și Senzor cu ultrasunete este utilizat pentru măsurarea distanței.
Senzorii IR sunt utilizați în diverse Proiecte bazate pe senzori și, de asemenea, în diferite dispozitive electronice care măsoară temperatura, care este discutată mai jos.
Termometre cu radiații
Senzorii IR sunt utilizați în termometre de radiații pentru a măsura temperatura depinde de temperatură și de materialul obiectului, iar aceste termometre au unele dintre următoarele caracteristici
- Măsurare fără contact direct cu obiectul
- Răspuns mai rapid
- Măsurători ușoare ale modelului
Monitoare de flacără
Aceste tipuri de dispozitive sunt utilizate pentru detectarea luminii emise de flăcări și pentru a monitoriza modul în care ard flăcările. Lumina emisă de flăcări se extinde de la tipurile de regiuni UV la IR. PBS, PbSe, detector bicolor, detector piroelectric sunt unele dintre detectoarele utilizate în mod obișnuit utilizate în monitoarele de flacără.
Analizoare de umiditate
Analizoarele de umiditate utilizează lungimi de undă care sunt absorbite de umiditatea din regiunea IR. Obiectele sunt iradiate cu lumină având aceste lungimi de undă (1,1 µm, 1,4 µm, 1,9 µm și 2,7 µm) și, de asemenea, cu lungimi de undă de referință.
Luminile reflectate de obiecte depind de conținutul de umiditate și sunt detectate de analizor pentru a măsura umezeala (raportul dintre lumina reflectată la aceste lungimi de undă și lumina reflectată la lungimea de undă de referință). În fotodiodele PIN GaAs, detectoarele fotoconductive Pbs sunt utilizate în circuitele analizorului de umiditate.
Analizoare de gaze
Senzorii IR sunt utilizați în analizori de gaze care utilizează caracteristicile de absorbție a gazelor din regiunea IR. Două tipuri de metode sunt utilizate pentru a măsura densitatea gazului, cum ar fi dispersiv și nedispersiv.
Dispersiv: O lumină emisă este împărțită spectroscopic și caracteristicile de absorbție ale acestora sunt utilizate pentru a analiza ingredientele gazelor și cantitatea de probă.
Nedispersiv: Este metoda cea mai frecvent utilizată și folosește caracteristici de absorbție fără a împărți lumina emisă. Tipurile nedispersive folosesc filtre optice de bandă discrete, similare cu ochelarii de soare care sunt folosiți pentru protecția ochilor pentru a filtra radiațiile UV nedorite.
Acest tip de configurație este denumit în mod obișnuit tehnologie cu infraroșu nondispersiv (NDIR). Acest tip de analizor este utilizat pentru băuturile carbogazoase, în timp ce un analizor nedispersiv este utilizat în majoritatea instrumentelor IR comerciale, pentru scurgerile de combustibil ale gazelor de eșapament auto.
Dispozitive de imagistică IR
Dispozitivul de imagine IR este una dintre aplicațiile majore ale undelor IR, în principal datorită proprietății sale care nu este vizibilă. Se folosește pentru aparate de fotografiat termice, dispozitive de vedere nocturnă etc.
De exemplu, apa, rocile, solul, vegetația și atmosfera și țesutul uman au toate caracteristici care emit radiații IR. Detectoarele cu infraroșu termic măsoară aceste radiații în domeniul IR și mapează distribuțiile de temperatură spațială ale obiectului / zonei pe o imagine. Imagere termice compuse de obicei dintr-un senzor Sb (antimonit de indiu), Gd Hg (germaniu dopat cu mercur), Hg Cd Te (mercur-cadmiu-telurură).
Un detector electronic este răcit la temperaturi scăzute folosind heliu lichid sau azot lichid. Apoi, prin răcirea detectoarelor se asigură că energia radiantă (fotoni) înregistrată de detectoare provine din teren și nu din temperatura mediului ambiant al obiectelor din scanerul însuși și din dispozitivele electronice de imagine IR.
Aplicațiile cheie ale senzorilor infraroșii includ în principal următoarele.
- Meteorologie
- Climatologie
- Modulare foto-bio
- Analiza apei
- Detectoare de gaze
- Testarea anesteziei
- Explorarea petrolului
- Siguranța căii ferate
Astfel, asta este tot despre senzorul infraroșu circuit cu lucru și aplicații. Acești senzori sunt folosiți în multe senzori proiecte electronice . Credem că este posibil să înțelegeți mai bine acest senzor IR și principiul său de funcționare. În plus, orice îndoieli cu privire la acest articol sau proiecte vă rugăm să ne dați feedback comentând în secțiunea de comentarii de mai jos. Iată o întrebare pentru dvs., poate funcționa termometrul cu infraroșu în întuneric complet?
Credite foto:
