IR tehnologija koristi se u svakodnevnom životu, a također i u industrijama za različite svrhe. Na primjer, televizori koriste IR senzor za razumijevanje signala koji se prenose s daljinskog upravljača. Glavne prednosti IR senzora su mala potrošnja energije, njihov jednostavan dizajn i njihove prikladne značajke. Ljudsko oko ne primjećuje IR signale. IR zračenje u Elektromagnetski spektar mogu se naći u predjelima vidljivog i mikrovalne pećnice. Obično se valne duljine tih valova kreću od 0,7 µm 5 do 1000 µm. IR spektar možemo podijeliti u tri regije poput bliske infracrvene, srednje i daleke infracrvene. Valna duljina bliske IR regije kreće se od 0,75 - 3 μm, valna duljina srednje infracrvene regije kreće se od 3 do 6 μm, a valna duljina infracrvenog zračenja dalekog IR područja veća je od 6 μm.
Što je IR senzor / infracrveni senzor?
Infracrveni senzor je elektronički uređaj koji emitira kako bi osjetio neke aspekte okoline. IR senzor može mjeriti toplinu predmeta kao i detektirati kretanje. Ove vrste senzora mjere samo infracrveno zračenje, umjesto da ga emitiraju ono što se naziva a pasivni IR senzor . Obično u infracrvenom spektru svi predmeti zrače nekim oblikom toplinskog zračenja.
Infracrveni senzor
Ovakve vrste zračenja su našim očima nevidljive, a mogu se otkriti infracrvenim senzorom. Emiter je jednostavno IR LED ( Dioda koja emitira svjetlo ), a detektor je jednostavno IR fotodioda koja je osjetljiva na IR svjetlost iste valne duljine kao i onu koju emitira IR LED. Kad IR svjetlost padne na fotodiodu, otpori i izlazni naponi promijenit će se proporcionalno veličini primljenog IR svjetla.
Princip rada
Princip rada infracrvenog senzora sličan je senzoru za otkrivanje predmeta. Ovaj senzor uključuje IR LED i IR fotodiodu, tako da se kombiniranjem ove dvije slike mogu oblikovati kao foto-spojnica, inače optički sprežnik. Fizički zakoni koji se koriste u ovom senzoru su zračenje dasaka, Stephan Boltzmann i weins pomicanje.
IR LED je jedna vrsta odašiljača koji emitira IR zračenje. Ova LED dioda izgleda slično kao standardna LED dioda, a zračenje koje ona generira nije vidljivo ljudskom oku. Infracrveni prijemnici uglavnom otkrivaju zračenje pomoću infracrvenog odašiljača. Ovi infracrveni prijemnici dostupni su u obliku fotodioda. IR fotodiode se razlikuju u usporedbi s uobičajenim fotodiodama jer jednostavno otkrivaju IR zračenje. Različite vrste infracrvenih prijemnika uglavnom postoje ovisno o naponu, valnoj duljini, paketu itd.
Jednom kada se koristi kao kombinacija IR odašiljača i prijemnika, tada valna duljina prijemnika mora biti jednaka odašiljaču. Ovdje je odašiljač IR LED, dok je prijemnik IR fotodioda. Infracrvena fotodioda reagira na infracrvenu svjetlost koja se generira putem infracrvene LED diode. Otpor foto-diode i promjena izlaznog napona proporcionalni su dobivenoj infracrvenoj svjetlosti. Ovo je temeljno načelo rada IR senzora.
Jednom kada infracrveni odašiljač generira emisiju, on dolazi na objekt i dio emisije će se odraziti prema infracrvenom prijamniku. Izlaz senzora može odrediti IR prijemnik, ovisno o intenzitetu odziva.
Vrste infracrvenog senzora
Infracrveni senzori klasificirani su u dvije vrste poput aktivnog IR senzora i pasivnog IR senzora.
Aktivni IR senzor
Ovaj aktivni infracrveni senzor uključuje i odašiljač, kao i prijemnik. U većini aplikacija kao izvor koristi se dioda koja emitira svjetlost. LED se koristi kao infracrveni senzor koji nema slike, dok se laserska dioda koristi kao infracrveni senzor za slikanje.
Ti senzori djeluju kroz zračenje energije, primljeno i otkriveno zračenjem. Nadalje, može se obraditi pomoću procesora signala za dohvaćanje potrebnih podataka. Najbolji primjeri ovog aktivnog infracrvenog senzora su senzori refleksije i prekida svjetlosti.
Pasivni IR senzor
Pasivni infracrveni senzor uključuje samo detektore, ali ne uključuju odašiljač. Ti senzori koriste objekt poput odašiljača ili IR izvora. Ovaj objekt emitira energiju i detektira putem infracrvenih prijemnika. Nakon toga se za razumijevanje signala koristi procesor signala kako bi se dobili potrebni podaci.
Najbolji primjeri ovog senzora su piroelektrični detektor, bolometar, termoelement-termopil itd. Ovi senzori su klasificirani u dvije vrste poput termalnog IR senzora i kvantnog IR senzora. Toplinski IR senzor ne ovisi o valnoj duljini. Izvor energije koji koriste ti senzori se zagrijava. Termički detektori su spori s vremenom odziva i detekcije. Kvantni IR senzor ovisi o valnoj duljini i ti senzori uključuju visoko vrijeme odziva i detekcije. Ovi senzori trebaju redovno hlađenje za određena mjerenja.
Dijagram kruga IR senzora
Infracrveni senzorski krug jedan je od osnovnih i popularnih senzorskih modula u elektronički uređaj . Ovaj je senzor analogan ljudskim vizionarskim osjetilima, koji se mogu koristiti za otkrivanje prepreka i jedna je od uobičajenih primjena u stvarnom vremenu. Ovaj krug sadrži sljedeće komponente
- LM358 IC 2 para IR odašiljača i prijemnika
- Otpornici raspona kilo-oma.
- Promjenjivi otpornici.
- LED (dioda koja emitira svjetlost).
Dijagram kruga infracrvenog senzora
U ovom projektu odjeljak odašiljača uključuje IR senzor koji prenosi kontinuirane IR zrake koje prima IR modul prijemnika. IR izlazni terminal prijemnika varira ovisno o primanju IR zraka. Budući da se ova varijacija ne može analizirati kao takva, stoga se ovaj izlaz može napajati u krug usporedbe. Ovdje operacijsko pojačalo (op-amp) LM 339 koristi se kao krug za usporedbu.
Kada IR prijamnik ne primi signal, potencijal na invertirajućem ulazu ide veći od onog neinvertirajućeg ulaza komparatora IC (LM339). Stoga izlaz komparatora postaje nizak, ali LED ne svijetli. Kad modul IR prijemnika primi signal potencijalu na invertirajućem ulazu padne. Tako izlaz komparatora (LM 339) postaje visok i LED počinje svijetliti.
Otpornici R1 (100), R2 (10k) i R3 (330) koriste se kako bi se osiguralo da kroz IR LED uređaje poput fotodiode i normalnih LED dioda prolazi najmanje 10 mA struje. Otpornik VR2 (unaprijed postavljeno = 5k) koristi se za podešavanje izlaznih stezaljki. Otpornik VR1 (unaprijed postavljeno = 10k) koristi se za podešavanje osjetljivosti sheme sklopa. Pročitajte više o IR senzorima.
Krug IR senzora pomoću tranzistora
Shema spoja IR senzora pomoću tranzistora, naime otkrivanje prepreka pomoću dva tranzistora, prikazana je u nastavku. Ovaj se krug uglavnom koristi za otkrivanje prepreka pomoću IR LED-a. Dakle, ovaj se krug može graditi s dva tranzistora poput NPN i PNP. Za NPN se koristi tranzistor BC547, dok se za PNP koristi tranzistor BC557. Pinout ovih tranzistora je isti.
Krug infracrvenog senzora pomoću tranzistora
U gornjem je krugu uvijek uključena jedna infracrvena LED, dok je druga infracrvena LED povezana s osnovnim terminalom PNP tranzistora, jer ova IR LED djeluje kao detektor. Potrebne komponente ovog kruga IR senzora uključuju otpornike od 100 ohma i 200 ohma, tranzistore BC547 i BC557, LED, IR LED-2. Koračni postupak od kako napraviti krug IR senzora uključuje sljedeće korake.
- Spojite komponente prema shemi spojeva pomoću potrebnih komponenata
- Spojite jednu infracrvenu LED na osnovni terminal tranzistora BC547
- Spojite infracrvenu LED diodu na osnovni terminal istog tranzistora.
- Spojite otpor od 100Ω prema preostalim pinovima infracrvenih LED dioda.
- Spojite osnovni terminal PNP tranzistora prema kolektorskom terminalu NPN tranzistora.
- Spojite otpornik LED i 220Ω prema priključku na shemi spojeva.
- Jednom kad je veza kruga gotova, daje se napajanje kruga za ispitivanje.
Krug radi
Jednom kada se infracrvena LED detektira, odbijena svjetlost od stvari aktivirat će malu struju koja će se napajati kroz IR LED detektor. Ovo će aktivirati NPN tranzistor i PNP, pa će se LED uključiti. Ovaj je krug primjenjiv za izradu različitih projekata poput automatskih svjetiljki za aktiviranje kad se osoba približi svjetlosti.
Protuprovalni alarmni krug pomoću IR senzora
Ovaj krug alarma za protuprovalnu zaštitu koristi se na ulazima, vratima itd. Ovaj krug daje zvučni signal kako bi upozorio dotičnu osobu kad god netko prijeđe kroz IR zraku. Kad IR zrake nisu vidljive ljudima, tada ovaj sklop djeluje kao skriveni sigurnosni uređaj.
Protuprovalni alarmni krug pomoću IR senzora
Potrebne komponente ovog kruga uglavnom uključuju NE555IC, otpornike R1 & R2 = 10k & 560, D1 (IR fotodioda), D2 (IR LED), C1 kondenzator (100nF), S1 (prekidač), B1 (zujalica) i 6v DC Opskrba.
Ovaj se krug može povezati postavljanjem infracrvene LED diode, kao i infracrvenih senzora na vrata, nasuprot jedna drugoj. Tako da IR zraka može pravilno pasti na senzor. U normalnim uvjetima, infracrvena zraka uvijek pada preko infracrvene diode, a izlazni uvjeti na pin-3 ostat će u niskom stanju.
Ova će se zraka prekinuti kad čvrsti objekt pređe zraku. Kad se IR zrak sruši, krug će se aktivirati i izlaz će se uključiti. Izlazni uvjet ostaje sve dok se ne ponovno namjesti zatvaranjem prekidača, što znači da, kada se prekid zrake odvoji, alarm ostaje UKLJUČEN. Da biste izbjegli da drugi deaktiviraju alarm, sklop ili prekidač za resetiranje moraju se nalaziti udaljeni ili izvan vidokruga infracrvenog senzora. U ovom je krugu spojen zvučni signal 'B1' koji proizvodi zvuk s ugrađenim zvukom i taj ugrađeni zvuk može se zamijeniti alternativnim zvonima, inače glasnom sirenom na temelju zahtjeva.
Prednosti
The prednosti IR senzora uključuju sljedeće
- Koristi manje energije
- Otkrivanje pokreta moguće je u prisutnosti ili odsutnosti svjetlosti približno s jednakom pouzdanošću.
- Za otkrivanje im nije potreban kontakt s objektom
- Nema curenja podataka zbog smjera zraka
- Na ove senzore ne utječe oksidacija i korozija
- Imunitet na buku je vrlo jak
Mane
The nedostaci IR senzora uključuju sljedeće
- Potreban je vidokrug
- Doseg je ograničen
- Na njih može utjecati magla, kiša, prašina itd
- Manja brzina prijenosa podataka
Primjene IR senzora
IR senzori klasificirani su u različite vrste, ovisno o primjeni. Neke od tipičnih primjena različitih vrste senzora. Osjetnik brzine koristi se za sinkronizaciju brzine više motora. The senzor temperature koristi se za industrijsku kontrolu temperature. PIR senzor koristi se za sustav automatskog otvaranja vrata i Ultrazvučni senzor koristi se za mjerenje udaljenosti.
IR senzori se koriste u raznim Projekti zasnovani na senzorima a također i u raznim elektroničkim uređajima koji mjere temperaturu o čemu se govori u nastavku.
Termometri za zračenje
IR senzori koriste se u zračnim termometrima za mjerenje temperature ovisno o temperaturi i materijalu predmeta, a ti termometri imaju neke od sljedećih karakteristika
- Mjerenje bez izravnog kontakta s objektom
- Brži odgovor
- Jednostavno mjerenje uzoraka
Monitori plamena
Te se vrste uređaja koriste za otkrivanje svjetlosti koja se emitira iz plamena i za praćenje kako plamen gori. Svjetlost koja se emitira iz plamena širi se od UV do IR područja. PBS, PbSe, dvobojni detektor, piroelektrični detektor neki su od najčešće korištenih detektora koji se koriste u monitorima plamena.
Analizatori vlage
Analizatori vlage koriste valne duljine koje apsorbira vlaga u IR području. Objekti su ozračeni svjetlošću ovih valnih duljina (1,1 µm, 1,4 µm, 1,9 µm i 2,7 µm), a također i referentnim valnim duljinama.
Svjetla koja se reflektiraju od predmeta ovise o sadržaju vlage i analizator ih otkriva za mjerenje vlage (omjer reflektirane svjetlosti na ovim valnim duljinama i reflektirane svjetlosti na referentnoj valnoj duljini). U GaAs PIN fotodiodama, fotokonduktivni detektori Pbs koriste se u krugovima analizatora vlage.
Analizatori plina
IR senzori koriste se u analizatorima plinova koji koriste apsorpcijske karakteristike plinova u IR regiji. Za mjerenje gustoće plina koriste se dvije vrste metoda, poput disperzivne i nedisperzivne.
Disperzivno: Emitirana svjetlost spektroskopski je podijeljena i njihove apsorpcijske karakteristike koriste se za analizu sastojaka plina i količine uzorka.
Nedisperzivno: To je najčešće korištena metoda koja koristi apsorpcijske karakteristike bez dijeljenja emitirane svjetlosti. Nedisperzivni tipovi koriste diskretne optičke propusne filtre, slične sunčanim naočalama koje se koriste za zaštitu očiju za filtriranje neželjenog UV zračenja.
Ova vrsta konfiguracije obično se naziva nedisperzivna infracrvena (NDIR) tehnologija. Ova vrsta analizatora koristi se za gazirana pića, dok se nedisperzivni analizator koristi u većini komercijalnih IR instrumenata za istjecanje goriva iz automobilskih ispušnih plinova.
Uređaji za IR snimanje
IR uređaj za snimanje jedna je od glavnih primjena IC valova, prvenstveno zbog svog svojstva koje nije vidljivo. Koristi se za termovizijske slike, uređaje za noćni vid itd.
Na primjer, voda, kamenje, tlo, vegetacija i atmosfera i ljudsko tkivo emitiraju IR zračenje. Termalni infracrveni detektori mjere ta zračenja u IR području i mapiraju prostornu raspodjelu temperature objekta / područja na slici. Termovizijske slike obično se sastoje od senzora Sb (indij-antimonit), Gd Hg (germanij dopiran živom), Hg Cd Te (senzori žive-kadmij-telurida).
Elektronički detektor hladi se na niske temperature pomoću tekućeg helija ili tekućeg dušika. Tada Hlađenje detektora osigurava da energija zračenja (fotoni) koju bilježe detektori dolazi s terena, a ne iz temperature okoline predmeta unutar samog skenera i elektroničkih uređaja za IR snimanje.
Ključne primjene infracrvenih senzora uglavnom uključuju sljedeće.
- Meteorologija
- Klimatologija
- Foto-bio modulacija
- Analiza vode
- Detektori plina
- Ispitivanje anesteziologije
- Istraživanje nafte
- Sigurnost željeznice
Dakle, ovo je sve o infracrvenom senzoru sklop s radom i aplikacijama. Ti se senzori koriste u mnogim senzorima elektronički projekti . Vjerujemo da ste možda bolje razumjeli ovaj IR senzor i njegovo načelo rada. Nadalje, bilo kakve nedoumice u vezi s ovim člankom ili projektima dajte svoje povratne informacije komentiranjem u odjeljku za komentare u nastavku. Evo pitanja za vas, može li infracrveni termometar raditi u potpunom mraku?
Foto bodovi:
