Az infravörös technológiát a mindennapi életben használják, és az iparban is különböző célokra használják. Például a tévék használnak egy IR érzékelő a távirányítóról továbbított jelek megértése. Az IR-érzékelők fő előnyei az alacsony energiafelhasználás, egyszerű kialakításuk és kényelmes funkcióik. Az infravörös jeleket az emberi szem nem érzékeli. Az IR sugárzás a elektromágneses spektrum megtalálható a látható & mikrohullámú területeken. Ezeknek a hullámoknak a hullámhossza általában 0,7 µm 5 és 1000 µm között mozog. Az IR spektrum három régióra osztható, például közeli infravörös, középső és távoli infravörös. A közeli infravörös tartomány hullámhossza 0,75 - 3µm, a közép-infravörös régió hullámhossza 3 és 6 µm között mozog, és a távoli IR régió infravörös sugárzásának hullámhossza nagyobb, mint 6 µm.
Mi az IR-érzékelő / infravörös érzékelő?
Az infravörös érzékelő egy elektronikus eszköz, amely azért bocsát ki, hogy érzékelje a környezet bizonyos aspektusait. Az infravörös érzékelő képes megmérni egy tárgy hőjét, valamint érzékeli a mozgást. Az ilyen típusú érzékelők csak az infravörös sugárzást mérik, nem pedig azt bocsátják ki, amelyet a-nak hívnak passzív IR érzékelő . Általában az infravörös spektrumban az összes tárgy valamilyen hősugárzást sugároz.
Infravörös érzékelő
Az ilyen típusú sugárzások láthatatlanok a szemünk számára, amelyeket infravörös érzékelő képes felismerni. Az emitter egyszerűen egy IR LED ( Fénykibocsátó dióda ), és a detektor egyszerűen IR fotodióda, amely érzékeny az IR LED által kibocsátott hullámhosszúságú IR fényre. Amikor az IR fény a fotodiódára esik, az ellenállások és a kimeneti feszültségek a kapott IR fény nagyságával arányosan változnak.
Működési elv
Az infravörös érzékelő működési elve hasonló a tárgyfelismerő érzékelőhöz. Ez az érzékelő tartalmaz egy IR LED-et és egy IR fotodiódát, így e kettő kombinálásával képcsatlakozóként lehet kialakítani, különben optocsatolóként. Az ebben az érzékelőben alkalmazott fizikai törvények a deszkák sugárzása, Stephan Boltzmann és a weins elmozdulás.
Az IR LED egyfajta adó, amely IR-sugárzást bocsát ki. Ez a LED hasonlít egy szokásos LED-re, és az ebből származó sugárzás nem látható az emberi szem számára. Az infravörös vevők főleg infravörös adó segítségével érzékelik a sugárzást. Ezek az infravörös vevők fotodiódák formájában állnak rendelkezésre. Az IR fotodiódák különböznek a szokásos fotodiódáktól, mivel egyszerűen IR sugárzást érzékelnek. Különböző típusú infravörös vevők léteznek főleg a feszültségtől, a hullámhossztól, a csomagtól stb.
Ha egy IR adó és vevő kombinációjaként használják, akkor a vevő hullámhosszának meg kell egyeznie az adóval. Itt az adó IR LED, míg a vevő IR fotodióda. Az infravörös fotodióda reagál az infravörös fényre, amely egy infravörös LED-en keresztül jön létre. A fotodióda ellenállása és a kimeneti feszültség változása arányos a kapott infravörös fénnyel. Ez az IR érzékelő alapvető működési elve.
Miután az infravörös adó sugárzást generál, akkor megérkezik az objektumhoz, és az emisszió egy része visszaverődik az infravörös vevő felé. Az érzékelő kimenetét az IR vevő döntheti el a válasz intenzitásától függően.
Az infravörös érzékelő típusai
Az infravörös érzékelőket két típusba sorolják, mint például az aktív IR és a passzív IR érzékelők.
Aktív IR érzékelő
Ez az aktív infravörös érzékelő magában foglalja az adót és a vevőt is. Az alkalmazások többségében a fénykibocsátó diódát használják forrásként. A LED-et nem képalkotó infravörös érzékelőként, míg a lézerdiódát képi infravörös érzékelőként használják.
Ezek az érzékelők energiasugárzáson keresztül működnek, sugárzás révén fogadják és érzékelik. Ezenkívül a jelfeldolgozó segítségével feldolgozható a szükséges információk megszerzéséhez. Ennek az aktív infravörös érzékelőnek a legjobb példái a reflektancia és a töréssugár érzékelő.
Passzív IR érzékelő
A passzív infravörös érzékelő csak detektorokat tartalmaz, de nem tartalmaz adót. Ezek az érzékelők olyan tárgyat használnak, mint egy adó vagy infravörös forrás. Ez az objektum energiát bocsát ki és érzékel az infravörös vevőkön keresztül. Ezt követően egy jelfeldolgozót használnak a jel megértésére a szükséges információk megszerzéséhez.
Ennek az érzékelőnek a legjobb példái a piroelektromos detektor, a bolométer, a hőelem-hőelem, stb. Ezeket az érzékelőket két típusba sorolják, mint például a termikus IR-érzékelő és a kvantum-IR-érzékelő. A termikus IR-érzékelő nem függ a hullámhossztól. Az ezen érzékelők által felhasznált energiaforrás felmelegszik. A hőérzékelők reakciója és detektálási ideje lassú. A kvantum IR szenzor a hullámhossztól függ, és ezek az érzékelők nagy válasz- és érzékelési időt tartalmaznak. Ezeknek az érzékelőknek rendszeres hűtésre van szükségük a konkrét mérésekhez.
IR érzékelő áramkör diagramja
Az infravörös érzékelő áramkör az egyik legfontosabb és legnépszerűbb érzékelő modul elektronikai eszköz . Ez az érzékelő analóg az emberi látó érzékeivel, amelyek akadályok észlelésére használhatók, és a valós idejű alkalmazások egyike. Ez az áramkör a következő komponenseket tartalmazza
- LM358 IC 2 IR adó és vevő pár
- A kilo-ohmos tartományú ellenállások.
- Változtatható ellenállások.
- LED (fénykibocsátó dióda).
Infravörös érzékelő áramkör diagramja
Ebben a projektben az adó rész tartalmaz egy IR érzékelőt, amely folyamatos IR sugarakat továbbít, amelyeket egy IR vevő modul fogad. A vevő infravörös kimeneti terminálja az IR sugarak vételétől függően változik. Mivel ez a variáció önmagában nem elemezhető, ezért ezt a kimenetet egy összehasonlító áramkörbe lehet táplálni. Itt egy műveleti erősítő Az LM 339 (op-amp) összehasonlító áramkörként szolgál.
Ha az IR vevő nem vesz jelet, akkor az invertáló bemeneten a potenciál nagyobb lesz, mint az összehasonlító IC nem invertáló bemenete (LM339). Így az összehasonlító kimenete alacsony, de a LED nem világít. Amikor az infravörös vevő modul jelet vesz az invertáló bemenet potenciáljára, alacsony lesz. Így az összehasonlító kimenete (LM 339) magasra emelkedik, és a LED világítani kezd.
Az R1 (100), az R2 (10k) és az R3 (330) ellenállást arra használjuk, hogy biztosítsuk, hogy legalább 10 mA áramerősség haladjon át az infravörös LED-eszközökön, például a fotodiódán, illetve a normál LED-eken. A VR2 ellenállás (előre beállított = 5k) a kimeneti kapcsok beállítására szolgál. A VR1 ellenállás (előre beállított = 10k) az áramkör érzékenységének beállítására szolgál. További információ az IR érzékelőkről.
IR érzékelő áramkör tranzisztort használ
Az alábbiakban bemutatjuk az infravörös érzékelő tranzisztorokat használó kapcsolási rajzát, nevezetesen az akadályok detektálását két tranzisztor segítségével. Ezt az áramkört elsősorban akadályok detektálására használják IR LED segítségével. Tehát ezt az áramkört két tranzisztorral lehet felépíteni, például NPN és PNP. Az NPN esetében a BC547 tranzisztort használják, míg a PNP esetében a BC557 tranzisztort használják. Ezen tranzisztorok kivezetése megegyezik.
Infravörös érzékelő áramkör tranzisztorokkal
A fenti áramkörben az egyik infravörös LED mindig be van kapcsolva, míg a másik infravörös LED a PNP tranzisztor bázis termináljával van összekapcsolva, mert ez az IR LED detektorként működik. Ennek az infravörös érzékelő áramkörnek a szükséges komponensei között vannak 100 ohmos és 200 ohmos ellenállások, BC547 és BC557 tranzisztorok, LED, IR LED-2. A lépésenkénti eljárás hogyan lehet elkészíteni az IR érzékelő áramkört a következő lépéseket tartalmazza.
- Csatlakoztassa az alkatrészeket a kapcsolási rajz szerint a szükséges alkatrészek segítségével
- Csatlakoztasson egy infravörös LED-et a BC547 tranzisztor aljzatához
- Csatlakoztasson egy infravörös LED-et ugyanazon tranzisztor aljzatához.
- Csatlakoztassa a 100Ω ellenállást az infravörös LED-ek maradék csapjai felé.
- Csatlakoztassa a PNP tranzisztor bázis csatlakozóját az NPN tranzisztor kollektor kapcsa felé.
- Csatlakoztassa a LED & 220Ω ellenállást a kapcsolási rajz szerint.
- Miután az áramkör csatlakoztatása megtörtént, az áramellátást megadja az áramkör számára tesztelés céljából.
Áramköri munka
Miután észlelte az infravörös LED-et, akkor a dolog visszavert fénye kicsi áramot fog aktiválni, amely az IR LED-detektoron keresztül táplálkozik. Ez aktiválja az NPN tranzisztort és a PNP-t, ezért a LED bekapcsol. Ez az áramkör különböző projektek, például automatikus lámpák megvalósítására alkalmazható, amelyek akkor aktiválódnak, amikor az ember a fény közelében van.
Betörésjelző áramkör IR érzékelővel
Ezt az IR betörés riasztási áramkört a bejáratoknál, az ajtóknál stb. Használják. Ez az áramkör hangjelzést ad az érintett személy figyelmeztetésére, amikor valaki átlép az IR sugarakon. Ha az infravörös sugarakat az emberek nem láthatják, akkor ez az áramkör rejtett biztonsági eszközként működik.
Betörésjelző áramkör IR érzékelővel
Ennek az áramkörnek a szükséges komponensei főként az NE555IC-t, az R1 és R2 = 10k & 560, D1 (IR fotodióda), D2 (IR LED), C1 kondenzátort (100nF), S1 (nyomógomb), B1 (hangjelző) és 6v DC ellenállásokat tartalmazzák. Kínálat.
Ezt az áramkört össze lehet kapcsolni az infravörös LED, valamint az infravörös érzékelők elrendezésével az ajtón egymással szemben. Annak érdekében, hogy az IR-sugár megfelelően essen az érzékelőre. Normál körülmények között az infravörös sugár mindig az infravörös dióda fölé esik, és a 3-as tű kimeneti állapota alacsony állapotban marad.
Ez a sugár megszakad, ha egy szilárd tárgy átlépi a sugarat. Amikor az IR sugár összetör, az áramkör aktiválódik, és a kimenet ON állapotba kapcsol. A kimeneti állapot a kapcsoló kikapcsolásával addig marad, amíg újból nem hangolódik, ami azt jelenti, hogy amikor a sugár megszakad, akkor egy riasztás BE marad. Annak elkerülése érdekében, hogy mások kikapcsolják a riasztást, az áramkört vagy a visszaállító kapcsolót az infravörös érzékelőtől távol kell elhelyezni, vagy távol kell lennie. Ebben az áramkörben egy „B1” hangjelző van csatlakoztatva, hogy beépített hanggal hozza létre a hangot, és ezt a beépített hangot a követelmény alapján alternatív harangokkal lehet helyettesíteni.
Előnyök
A infravörös érzékelő előnyei a következőket tartalmazzák
- Kevesebb energiát fogyaszt
- A mozgás detektálása fény jelenlétében vagy hiányában közel azonos megbízhatósággal lehetséges.
- Nincs szükségük az objektummal való kapcsolatra az észleléshez
- A sugárirány miatt nincs adatszivárgás
- Ezeket az érzékelőket nem befolyásolja az oxidáció és a korrózió
- A zajvédelem nagyon erős
Hátrányok
A az IR érzékelő hátrányai a következőket tartalmazzák
- Látótávolságra van szükség
- A hatótávolság korlátozott
- Ezeket befolyásolhatja köd, eső, por stb
- Kevesebb adatátviteli sebesség
IR szenzor alkalmazások
Az infravörös érzékelők az alkalmazástól függően különböző típusokba sorolhatók. Néhány tipikus alkalmazás különböző típusú érzékelők. A fordulatszám-érzékelőt több motor fordulatszámának szinkronizálására használják. A hőmérséklet szenzor ipari hőmérséklet-szabályozásra használják. PIR érzékelő automatikus ajtónyitó rendszerhez és a Ultrahangos érzékelő távolságmérésre szolgál.
Az IR érzékelőket különféle esetekben használják Szenzor alapú projektek valamint különféle elektronikus eszközökben, amelyek mérik az alábbiakban tárgyalt hőmérsékletet.
Sugárzási hőmérők
Az infravörös érzékelőket a sugárzó hőmérőkben használják a hőmérséklet mérésére a tárgy hőmérsékletétől és anyagától függően, és ezek a hőmérők a következő jellemzőkkel rendelkeznek
- Mérés az objektummal való közvetlen érintkezés nélkül
- Gyorsabb válasz
- Könnyű mintamérés
Lángmonitorok
Az ilyen típusú eszközöket a lángokból kibocsátott fény észlelésére és a lángok égésének megfigyelésére használják. A lángok által kibocsátott fény az UV-tól az IR-régióig terjed. A PBS, a PbSe, a kétszínű detektor, a piroelektromos detektor a lángmonitorokban használt detektorok egyike.
Nedvességelemzők
A nedvességelemzők olyan hullámhosszakat használnak, amelyeket az IR régió nedvessége elnyel. Az objektumokat ilyen hullámhosszú (1,1 µm, 1,4 µm, 1,9 µm és 2,7 µm) fénnyel és referencia hullámhosszal is besugározzuk.
A tárgyakról visszaverődő fények a nedvességtartalomtól függenek, és az elemző készülék érzékeli a nedvesség mérését (ezeken a hullámhosszakon visszaverődő fény és a referencia hullámhosszon visszaverődő fény aránya). A GaAs PIN fotodiódákban a Pbs fényvezető detektorokat alkalmazzák nedvességelemző áramkörökben.
Gázelemzők
Az infravörös érzékelőket olyan gázelemző készülékekben használják, amelyek a gáz abszorpciós jellemzőit használják az IR régióban. Kétféle módszert alkalmaznak a gáz sűrűségének mérésére, például diszperzív és nem diszpergáló.
Diszperz: A kibocsátott fényt spektroszkópikusan osztják meg, és abszorpciós jellemzőiket használják a gáz összetevőinek és a minta mennyiségének elemzésére.
Nem diszperzáló: Ez a leggyakrabban alkalmazott módszer, és abszorpciós jellemzőket alkalmaz a kibocsátott fény elosztása nélkül. A nem diszpergálódó típusok diszkrét optikai sávszűrőket használnak, hasonlóan a napszemüvegekhez, amelyeket szemvédelemként használnak a nem kívánt UV-sugárzás kiszűrésére.
Az ilyen típusú konfigurációt általában nem diszperzív infravörös (NDIR) technológiának nevezik. Ezt a típusú elemzőt szénsavas italokhoz használják, míg a nem diszpergáló elemzőt a legtöbb kereskedelmi infravörös műszerhez használják az autó kipufogógáz-üzemanyag-szivárgásaihoz.
IR képalkotó eszközök
Az infravörös képkészülék az infravörös hullámok egyik fő alkalmazási területe, elsősorban nem látható tulajdonságai miatt. Hőkamerákhoz, éjjellátó készülékekhez stb.
Például a víz, a sziklák, a talaj, a növényzet és a légkör, valamint az emberi szövetek mindegyike IR-sugárzást bocsát ki. A termikus infravörös detektorok ezeket a sugárzásokat mérik az IR tartományban, és feltérképezik az objektum / terület térbeli hőmérséklet-eloszlásait egy képen. A hőkamerák általában egy Sb (indium antimonit), Gd Hg (higany-adalékolt germánium), Hg Cd Te (higany-kadmium-tellurid) érzékelőkből állnak.
Az elektronikus detektorokat alacsony hőmérsékletre hűtik folyékony hélium vagy folyékony nitrogén alkalmazásával. Ezután a Hűtés detektorok biztosítják, hogy a detektorok által felvett sugárzási energia (fotonok) a terepről származik, és ne magából a szkennerből és az IR képalkotó elektronikai eszközökből származó tárgyak környezeti hőmérsékletéből származzon.
Az infravörös szenzorok legfontosabb alkalmazásai elsősorban a következőket tartalmazzák.
- Meteorológia
- Klimatológia
- Photo-bio moduláció
- A víz elemzése
- Gázérzékelők
- Aneszteziológia tesztelése
- Kőolajkutatás
- A vasút biztonsága
Így ez az egész az infravörös érzékelőről áramkör munkával és alkalmazásokkal. Ezeket az érzékelőket számos érzékelőalapúan használják elektronikai projektek . Úgy gondoljuk, hogy jobban megértette ezt az IR-érzékelőt és annak működési elvét. Továbbá, ha bármilyen kétség merülne fel a cikkel vagy a projektekkel kapcsolatban, kérjük, adja meg visszajelzését az alábbi megjegyzés részben kommentálva. Itt egy kérdés az Ön számára, teljes sötétségben működhet-e az infravörös hőmérő?
Fotók:
