Kas ir IR sensors: shēmas diagramma un tā darbība

IR tehnoloģija tiek izmantota ikdienas dzīvē un arī nozarēs dažādiem mērķiem. Piemēram, televizoros tiek izmantots IR sensor saprast signālus, kas tiek pārraidīti no tālvadības pults. IR sensoru galvenās priekšrocības ir zems enerģijas patēriņš, to vienkāršais dizains un ērtās funkcijas. IR signālus cilvēka acs nemana. IR starojums elektromagnētiskais spektrs var atrast redzamās un mikroviļņu krāsns reģionos. Parasti šo viļņu viļņu garumi svārstās no 0,7 µm 5 līdz 1000 µm. IR spektru var iedalīt trīs reģionos, piemēram, tuvā infrasarkanā, vidējā un tālā infrasarkanā. Tuvā infrasarkanā reģiona viļņa garums svārstās no 0,75 - 3 μm, vidējā infrasarkanā reģiona viļņa garums ir no 3 līdz 6 μm, un tālākā IR reģiona infrasarkanā starojuma viļņa garums ir lielāks par 6 μm.

Kas ir IR sensors / infrasarkanais sensors?

Infrasarkanais sensors ir elektroniska ierīce, kas izstaro, lai nojaustu dažus apkārtnes aspektus. IR sensors var izmērīt objekta siltumu, kā arī noteikt kustību. Šāda veida sensori mēra tikai infrasarkano starojumu, nevis izstaro to, ko sauc par a pasīvais IR sensors . Parasti infrasarkanajā spektrā visi objekti izstaro kaut kādu siltuma starojumu.

Infrasarkanais sensors

Šāda veida starojums mūsu acīm nav redzams, un to var noteikt ar infrasarkano staru sensoru. Emitētājs ir vienkārši IR LED ( Gaismas diode ) un detektors ir vienkārši IR fotodiods, kas ir jutīgs pret tāda paša viļņa garuma IR gaismu, kādu izstaro IR LED. Kad IR gaisma nokrīt uz fotodiodes, pretestības un izejas spriegumi mainīsies proporcionāli saņemtās IR gaismas lielumam.

Darba princips

Infrasarkanā sensora darbības princips ir līdzīgs objekta noteikšanas sensoram. Šis sensors ietver IR LED un IR fotodiodi, tāpēc, apvienojot šos divus, var izveidot foto savienotāju, citādi optronu. Šajā sensorā izmantotie fizikas likumi ir dēļu starojums, Stefans Boltmans un weins pārvietojums.

IR LED ir viena veida raidītājs, kas izstaro infrasarkano starojumu. Šis gaismas diode izskatās līdzīga standarta LED, un tā radītais starojums nav redzams cilvēka acij. Infrasarkanie uztvērēji galvenokārt nosaka starojumu, izmantojot infrasarkano staru raidītāju. Šie infrasarkanie uztvērēji ir pieejami fotodiodu formā. IR fotodiodes ir atšķirīgas, salīdzinot ar parastajām fotodiodēm, jo ​​tās atklāj vienkārši IR starojumu. Dažāda veida infrasarkanie uztvērēji galvenokārt pastāv atkarībā no sprieguma, viļņa garuma, iepakojuma utt.

Kad to izmanto kā IR raidītāja un uztvērēja kombināciju, uztvērēja viļņa garumam jābūt vienādam ar raidītāju. Šeit raidītājs ir IR LED, turpretī uztvērējs ir IR fotodiods. Infrasarkanais fotodiods reaģē uz infrasarkano gaismu, kas rodas, izmantojot infrasarkano LED. Fotodiodes pretestība un izejas sprieguma izmaiņas ir proporcionālas iegūtajai infrasarkanajai gaismai. Tas ir IR sensora pamatprincips.

Kad infrasarkanais raidītājs rada emisiju, tas nonāk objektā, un daļa no emisijas atspoguļosies atpakaļ uz infrasarkano staru uztvērēju. Sensora izeju var izlemt infrasarkanais uztvērējs atkarībā no reakcijas intensitātes.

Infrasarkanā sensora veidi

Infrasarkanie sensori tiek klasificēti divos veidos, piemēram, aktīvais IR un pasīvais IR sensors.

Aktīvais IR sensors

Šis aktīvais infrasarkanais sensors ietver gan raidītāju, gan uztvērēju. Lielākajā daļā lietojumu gaismas avotu izmanto kā gaismas avotu. LED tiek izmantots kā bez attēlveidošanas infrasarkanais sensors, savukārt lāzera diode tiek izmantots kā attēlveidojošs infrasarkanais sensors.

Šie sensori darbojas caur enerģijas starojumu, tos uztver un atklāj ar starojumu. Turklāt to var apstrādāt, izmantojot signāla procesoru, lai iegūtu nepieciešamo informāciju. Labākie šī aktīvā infrasarkanā sensora piemēri ir atstarošanas un pārrāvuma stara sensors.

Pasīvais IR sensors

Pasīvajā infrasarkanajā sensorā ir tikai detektori, taču tajos nav raidītāja. Šie sensori izmanto objektu, piemēram, raidītāju vai IR avotu. Šis objekts izstaro enerģiju un nosaka caur infrasarkano staru uztvērējiem. Pēc tam signāla procesors tiek izmantots signāla izpratnei, lai iegūtu nepieciešamo informāciju.

Labākie šī sensora piemēri ir piroelektriskais detektors, bolometrs, termopāra termopile utt. Šie sensori tiek iedalīti divos veidos, piemēram, termiskais IR sensors un kvantu IR sensors. Termiskais IR sensors nav atkarīgs no viļņa garuma. Šo sensoru izmantotais enerģijas avots tiek uzkarsēts. Termiskie detektori ir lēni ar to reakciju un noteikšanas laiku. Kvantu IR sensors ir atkarīgs no viļņa garuma, un šie sensori ietver augstu reakcijas un noteikšanas laiku. Lai veiktu konkrētus mērījumus, šiem sensoriem nepieciešama regulāra dzesēšana.

IR sensoru shēmas shēma

Infrasarkanā sensora ķēde ir viens no pamata un populārākajiem sensoru moduļiem elektroniska ierīce . Šis sensors ir analogs cilvēka redzes maņām, ko var izmantot šķēršļu noteikšanai, un tas ir viens no izplatītākajiem lietojumiem reāllaikā. Šī shēma ietver šādus komponentus

• LM358 IC 2 IR raidītāju un uztvērēju pāri
• Kilometru omu diapazona rezistori.
• Maināmi rezistori.
• LED (gaismas diode).

Infrasarkanā sensora shēmas shēma

Šajā projektā raidītāja sadaļā ietilpst IR sensors, kas pārraida nepārtrauktus infrasarkanos starus, kas jāsaņem ar IR uztvērēja moduli. Uztvērēja IR izejas spaile mainās atkarībā no tā, kā tā saņem IR starus. Tā kā šo variāciju kā tādu nevar analizēt, šo izeju var ievadīt salīdzināšanas ķēdē. Šeit an operatīvais pastiprinātājs LM 339 (op-amp) tiek izmantots kā salīdzināšanas ķēde.

Ja infrasarkanais uztvērējs nesaņem signālu, potenciāls invertējošajā ieejā pārsniedz augstāko salīdzināmā IC neinvertējošo ieeju (LM339). Tādējādi salīdzinātāja izeja ir zema, bet gaismas diode nedeg. Kad IR uztvērēja modulis saņem signālu uz potenciālu pie invertējošās ieejas, tas ir zems. Tādējādi salīdzinātāja (LM 339) izeja ir augsta, un gaismas diode sāk mirgot.

Rezistori R1 (100), R2 (10k) un R3 (330) tiek izmantoti, lai nodrošinātu, ka vismaz 10 mA strāva iet caur IR LED ierīcēm, piemēram, fotodiodu un parastajām gaismas diodēm. Rezistors VR2 (iepriekš iestatīts = 5k) tiek izmantots, lai pielāgotu izejas spailes. Rezistoru VR1 (iepriekš iestatīts = 10k) izmanto, lai iestatītu ķēdes diagrammas jutīgumu. Lasiet vairāk par IR sensoriem.

IR sensoru shēma, izmantojot tranzistoru

IR sensora shēma, izmantojot tranzistorus, proti, šķēršļu noteikšana, izmantojot divus tranzistorus, parādīta zemāk. Šo shēmu galvenokārt izmanto šķēršļu noteikšanai, izmantojot IR LED. Tātad šo ķēdi var izveidot ar diviem tranzistoriem, piemēram, NPN un PNP. NPN izmanto BC547 tranzistoru, turpretim PNP - BC557 tranzistoru. Šo tranzistoru tapas ir vienādas.

Infrasarkanā sensora ķēde, izmantojot tranzistorus

Iepriekš minētajā ķēdē viens infrasarkanais LED vienmēr tiek ieslēgts, bet otrs infrasarkanais LED ir savienots ar PNP tranzistora bāzes spaili, jo šis IR LED darbojas kā detektors. Nepieciešamie šīs IR sensoru ķēdes komponenti ir rezistori 100 omi un 200 omi, BC547 un BC557 tranzistori, LED, IR LED-2. Soli pa solim procedūra kā izveidot infrasarkanā sensora ķēdi ietver šādas darbības.

• Pievienojiet komponentus atbilstoši shēmai, izmantojot nepieciešamos komponentus
• Pievienojiet vienu infrasarkano staru diodi BC547 tranzistora bāzes spailei
• Pievienojiet infrasarkano staru LED tā paša tranzistora bāzes spailei.
• Pievienojiet 100Ω rezistoru pret infrasarkano staru LED atlikušajiem kontaktiem.
• Pievienojiet PNP tranzistora bāzes spaili pret NPN tranzistora kolektora spaili.
• Pievienojiet LED un 220Ω rezistoru atbilstoši savienojumam shēmā.
• Kad ķēdes savienojums ir izdarīts, ķēdei tiek piešķirts strāvas padeve testēšanai.

Strāvas ķēde

Kad infrasarkanais LED ir noteikts, tad atstarotā gaisma no lietas aktivizēs nelielu strāvu, kas tiks piegādāta visā IR LED detektorā. Tas aktivizēs NPN tranzistoru un PNP, tāpēc LED ieslēgsies. Šī shēma ir piemērota dažādu projektu, piemēram, automātisko spuldžu, izgatavošanai, lai aktivizētos, kad cilvēks tuvojas gaismai.

Apsardzes signalizācijas ķēde, izmantojot IR sensoru

Šī IR apsardzes signalizācijas ķēde tiek izmantota pie ieejām, durvīm utt. Šī shēma dod skaņas signālu, lai brīdinātu attiecīgo personu ikreiz, kad kāds šķērso visu IR staru. Kad infrasarkanie stari nav redzami cilvēkiem, šī ķēde darbojas kā slēpta drošības ierīce.

Apsardzes signalizācijas ķēde, izmantojot IR sensoru

Nepieciešamajās šīs ķēdes sastāvdaļās galvenokārt ietilpst NE555IC, rezistori R1 un R2 = 10k & 560, D1 (IR fotodiods), D2 (IR LED), C1 kondensators (100nF), S1 (spiedpoga), B1 (buzeris) un 6v DC Piegāde.
Šo ķēdi var savienot, sakārtojot infrasarkano staru LED, kā arī infrasarkanos sensorus durvīs pretī viens otram. Lai infrasarkanais stars varētu pareizi nokrist uz sensora. Normālos apstākļos infrasarkanie stari vienmēr nokrīt virs infrasarkanā diode, un izejas stāvoklis pie pin-3 paliks zemā stāvoklī.

Šis stars tiks pārtraukts, kad ciets priekšmets šķērsos staru. Kad infrasarkanais stars satricina, ķēde aktivizēsies un izeja ieslēgsies stāvoklī. Izejas stāvoklis paliek līdz brīdim, kad tas tiek pārregulēts, izslēdzot slēdzi. Lai citi nevarētu deaktivizēt trauksmi, ķēdes vai atiestatīšanas slēdzim jāatrodas tālu vai ārpus infrasarkanā sensora. Šajā ķēdē ir pievienots skaņas signāls “B1”, lai radītu skaņu ar iebūvētu skaņu, un šo iebūvēto skaņu var aizstāt ar alternatīviem zvani, citādi skaļu sirēnu, pamatojoties uz prasību.

Priekšrocības

The IR sensora priekšrocības iekļaujiet sekojošo

• Tas patērē mazāk enerģijas
• Kustības noteikšana ir iespējama gaismas klātbūtnē vai bez tās aptuveni ar vienādu ticamību.
• Viņu noteikšanai nav nepieciešams kontakts ar objektu
• Staru virziena dēļ nav datu noplūdes
• Šos sensorus neietekmē oksidēšanās un korozija
• Trokšņa imunitāte ir ļoti spēcīga

Trūkumi

The IR sensora trūkumi iekļaujiet sekojošo

• Nepieciešama redzes līnija
• Diapazons ir ierobežots
• Tos var ietekmēt migla, lietus, putekļi utt
• Mazāks datu pārraides ātrums

IR sensoru lietojumi

IR sensori tiek klasificēti dažādos veidos atkarībā no lietojuma. Daži no tipiskajiem dažādu pielietojumu veidiem sensoru veidi. Ātruma sensors tiek izmantots vairāku motoru ātruma sinhronizēšanai. The temperatūras sensors tiek izmantots rūpnieciskai temperatūras kontrolei. PIR sensors tiek izmantots automātiskai durvju atvēršanas sistēmai un Ultraskaņas sensors tiek izmantots attāluma mērīšanai.

IR sensori tiek izmantoti dažādos veidos Sensoru projekti un arī dažādās elektroniskajās ierīcēs, kas mēra temperatūru, kas tiek apspriesta turpmāk.

Radiācijas termometri

IR sensori tiek izmantoti radiācijas termometros, lai mērītu temperatūru, kas atkarīga no objekta temperatūras un materiāla, un šiem termometriem ir dažas no šīm īpašībām:

• Mērīšana bez tieša kontakta ar objektu
• Ātrāka reakcija
• Viegli rakstu mērījumi

Liesmas monitori

Šāda veida ierīces tiek izmantotas liesmu izstarotās gaismas noteikšanai un liesmu degšanas novērošanai. No liesmām izstarotā gaisma sniedzas no UV līdz IR reģionu tipiem. Daži no liesmas monitoros izmantotajiem detektoriem ir PBS, PbSe, divkrāsu detektors, piroelektriskais detektors.

Mitruma analizatori

Mitruma analizatoros tiek izmantoti viļņu garumi, kurus absorbē mitrums IR reģionā. Objektus apstaro ar gaismu, kurai ir šie viļņu garumi (1,1 µm, 1,4 µm, 1,9 µm un 2,7 µm), kā arī ar viļņu garumiem.

No objektiem atstarotās gaismas ir atkarīgas no mitruma satura, un analizators tās nosaka, lai izmērītu mitrumu (atstarotās gaismas attiecība pie šiem viļņu garumiem un atstarotās gaismas attiecība uz viļņa garumu). GaAs PIN fotodiodēs mitruma analizatora ķēdēs tiek izmantoti Pbs fotovadoši detektori.

Gāzes analizatori

IR sensori tiek izmantoti gāzes analizatoros, kas izmanto gāzu absorbcijas raksturlielumus IR reģionā. Gāzes blīvuma mērīšanai tiek izmantotas divu veidu metodes, piemēram, dispersijas un nedispersijas.

Izkliedējošs: Izstarotā gaisma tiek spektroskopiski sadalīta, un to absorbcijas raksturlielumus izmanto, lai analizētu gāzes sastāvdaļas un parauga daudzumu.

Nedispersīvs: Tā ir visbiežāk izmantotā metode, un tajā tiek izmantotas absorbcijas īpašības, nedalot izstaroto gaismu. Nedispersīvie tipi izmanto atsevišķus optiskos joslas filtrus, līdzīgus saulesbrillēm, kuras izmanto acu aizsardzībai, lai filtrētu nevēlamu UV starojumu.

Šāda veida konfigurāciju parasti sauc par nedispersīvo infrasarkano staru (NDIR) tehnoloģiju. Šāda veida analizatoru izmanto gāzētiem dzērieniem, bet nedispersējošu analizatoru izmanto lielākajā daļā komerciālo IR instrumentu automobiļu izplūdes gāzu noplūdei.

IR attēlveidošanas ierīces

IR attēlu ierīce ir viens no galvenajiem IR viļņu pielietojumiem, galvenokārt pateicoties tā īpašībai, kas nav redzama. To lieto siltuma attēlveidotājiem, nakts redzamības ierīcēm utt.

Piemēram, ūdens, ieži, augsne, veģetācija un atmosfēra, kā arī cilvēka audi izstaro infrasarkano starojumu. Termiskie infrasarkanie detektori mēra šos starojumus IR diapazonā un attēlo objekta / apgabala telpiskos temperatūras sadalījumus attēlā. Siltuma attēlveidotāji parasti sastāv no Sb (indija antimonīts), Gd Hg (germānijs ar dzīvsudrabu), Hg Cd Te (dzīvsudraba-kadmija-telurīds) sensoriem.

Elektronisko detektoru atdzesē līdz zemai temperatūrai, izmantojot šķidru hēliju vai šķidru slāpekli. Tad dzesēšanas detektori nodrošina, ka detektoru reģistrētā starojuma enerģija (fotoni) nāk no reljefa, nevis no skenera un IR attēlveidošanas elektronisko ierīču objektu apkārtējās vides temperatūras.

Infrasarkano staru sensoru galvenie pielietojumi galvenokārt ir šādi.

• Meteoroloģija
• Klimatoloģija
• Foto-bio modulācija
• Ūdens analīze
• Gāzes detektori
• Anestezioloģijas pārbaude
• Naftas izpēte
• Dzelzceļa drošība

Tādējādi tas ir viss par infrasarkano sensoru ķēde ar darbu un lietojumiem. Šie sensori tiek izmantoti daudzos sensoros balstītos elektronikas projekti . Mēs uzskatām, ka jūs, iespējams, esat labāk izpratis šo IR sensoru un tā darbības principu. Turklāt, ja rodas šaubas par šo rakstu vai projektiem, lūdzu, sniedziet atsauksmes, komentējot tālāk komentāru sadaļā. Šeit ir jautājums jums, vai infrasarkanais termometrs var darboties pilnīgā tumsā?

Foto kredīti:

• Gāzes analizators imimg
• IR sensors iepirkties