Какво е IR сензор: Електрическа схема и неговата работа

Какво е IR сензор: Електрическа схема и неговата работа

IR технологията се използва в ежедневието, а също и в индустриите за различни цели. Например телевизорите използват IR сензор за да разберете сигналите, които се предават от дистанционното управление. Основните предимства на IR сензорите са ниската консумация на енергия, опростеният им дизайн и удобните им функции. IR сигналите не се забелязват от човешкото око. IR лъчението в електромагнитен спектър може да се намери в регионите на видимия и микровълновия. Обикновено дължините на вълните на тези вълни варират от 0.7 µm 5 до 1000 µm. IR спектърът може да бъде разделен на три области като близка инфрачервена, средна и далечна инфрачервена. Дължината на вълната на близкия IR диапазон варира от 0.75 - 3µm, дължината на вълната на средния инфрачервен регион варира от 3 до 6µm, а дължината на вълната на инфрачервеното излъчване на далечния IR район е по-висока от 6µm.



Какво е IR сензор / инфрачервен сензор?

Инфрачервеният сензор е електронно устройство, което излъчва, за да усети някои аспекти на околната среда. IR сензор може да измерва топлината на обект, както и да открива движението. Този тип сензори измерват само инфрачервеното лъчение, вместо да го излъчват, което се нарича a пасивен IR сензор . Обикновено в инфрачервения спектър всички обекти излъчват някаква форма на топлинно излъчване.


Инфрачервен сензор

Инфрачервен сензор





Този тип излъчвания са невидими за нашите очи, които могат да бъдат открити от инфрачервен сензор. Излъчвателят е просто IR светодиод ( Светодиод ) и детекторът е просто IR фотодиод, който е чувствителен към IR светлина със същата дължина на вълната като тази, излъчвана от IR LED. Когато IR светлината падне върху фотодиода, съпротивленията и изходните напрежения ще се променят пропорционално на големината на получената IR светлина.

Принцип на работа

Принципът на работа на инфрачервения сензор е подобен на сензора за откриване на обект. Този сензор включва IR светодиод и IR фотодиод, така че чрез комбинирането на тези две може да се оформи като фото-съединител, в противен случай оптодлъжник. Физическите закони, използвани в този сензор, са радиация на дъски, Стефан Болцман и изместване на вайнс.



IR LED е един вид предавател, който излъчва IR излъчвания. Този светодиод изглежда подобно на стандартен светодиод и генерираното от него лъчение не се вижда от човешкото око. Инфрачервените приемници регистрират основно излъчването с помощта на инфрачервен предавател. Тези инфрачервени приемници се предлагат под формата на фотодиоди. IR фотодиодите са различни в сравнение с обичайните фотодиоди, защото откриват просто IR лъчение. Различни видове инфрачервени приемници съществуват главно в зависимост от напрежението, дължината на вълната, пакета и т.н.

След като се използва като комбинация от IR предавател и приемник, тогава дължината на вълната на приемника трябва да е равна на предавателя. Тук предавателят е IR LED, докато приемникът е IR фотодиод. Инфрачервеният фотодиод реагира на инфрачервената светлина, която се генерира чрез инфрачервен светодиод. Съпротивлението на фотодиода и промяната в изходното напрежение е пропорционално на получената инфрачервена светлина. Това е основният принцип на работа на IR сензора.


След като инфрачервеният предавател генерира емисия, той достига до обекта и част от емисията ще се отразява обратно към инфрачервения приемник. Изходът на сензора може да бъде определен от IR приемника в зависимост от интензивността на реакцията.

Видове инфрачервени сензори

Инфрачервените сензори се класифицират в два типа като активен IR сензор и пасивен IR сензор.

Активен IR сензор

Този активен инфрачервен сензор включва както предавателя, така и приемника. В повечето приложения като източник се използва светодиодът. LED се използва като инфрачервен сензор без изображения, докато лазерният диод се използва като инфрачервен сензор за изображения.

Тези сензори работят чрез енергийна радиация, получена и открита чрез радиация. Освен това той може да бъде обработен, като се използва процесорът на сигнала за извличане на необходимата информация. Най-добрите примери за този активен инфрачервен сензор са сензорът за отражение и счупване.

Пасивен IR сензор

Пасивният инфрачервен сензор включва само детектори, но те не включват предавател. Тези сензори използват обект като предавател или IR източник. Този обект излъчва енергия и открива чрез инфрачервени приемници. След това се използва процесор на сигнала за разбиране на сигнала за получаване на необходимата информация.

Най-добрите примери за този сензор са пироелектричен детектор, болометър, термодвойка-термопила и др. Тези сензори са класифицирани в два типа като термо IR сензор и квантов IR сензор. Термичният IR сензор не зависи от дължината на вълната. Източникът на енергия, използван от тези сензори, се загрява. Термичните детектори са бавни с времето за реакция и откриване. Квантовият IR сензор зависи от дължината на вълната и тези сензори включват висока реакция и време за откриване. Тези сензори се нуждаят от редовно охлаждане за специфични измервания.

Диаграма на IR сензора

Инфрачервената сензорна схема е един от основните и популярни сензорни модули в електронно устройство . Този сензор е аналог на човешките визионерски сетива, които могат да се използват за откриване на препятствия и е едно от често срещаните приложения в реално време. Тази схема включва следните компоненти

  • LM358 IC 2 IR двойка предавател и приемник
  • Резистори с диапазон от кило ома.
  • Променливи резистори.
  • LED (Светодиод).
Диаграма на инфрачервения сензор

Диаграма на инфрачервения сензор

В този проект предавателната секция включва IR сензор, който предава непрекъснати IR лъчи, които се приемат от модул за IR приемник. IR изходният терминал на приемника варира в зависимост от приемането на IR лъчи. Тъй като тази вариация не може да бъде анализирана като такава, следователно този изход може да бъде подаден към верига за сравнение. Ето един операционен усилвател (op-amp) на LM 339 се използва като схема за сравнение.

Когато IR приемникът не получи сигнал, потенциалът на инвертиращия вход надвишава този неинвертиращ вход на компаратора IC (LM339). По този начин изходът на компаратора намалява, но светодиодът не свети. Когато модулът за IR приемник получи сигнал към потенциала на инвертиращия вход намалява. По този начин изходът на компаратора (LM 339) се повишава и светодиодът започва да свети.

Резистор R1 (100), R2 (10k) и R3 (330) се използват, за да се гарантира, че минимум 10 mA ток преминава през IR LED устройствата като фотодиод и нормални светодиоди, съответно. Резистор VR2 (предварително зададен = 5k) се използва за регулиране на изходните клеми. Резистор VR1 (предварително зададен = 10k) се използва за настройка на чувствителността на електрическата схема. Прочетете повече за IR сензорите.

Схема на IR сензор, използваща транзистор

Схемата на IR сензора, използваща транзистори, а именно откриване на препятствия с помощта на два транзистора, е показана по-долу. Тази схема се използва главно за откриване на препятствия с помощта на IR светодиод. Така че, тази схема може да бъде изградена с два транзистора като NPN и PNP. За NPN се използва транзистор BC547, докато за PNP се използва транзистор BC557. Разпределението на тези транзистори е същото.

Инфрачервена схема на сензора с транзистори

Инфрачервена схема на сензора с транзистори

В горната схема единият инфрачервен светодиод винаги е включен, докато другият инфрачервен светодиод е свързан към основния терминал на PNP транзистора, тъй като този IR светодиод действа като детектор. Необходимите компоненти на тази схема на IR сензора включват резистори 100 ома и 200 ома, транзистори BC547 и BC557, LED, IR светодиоди-2. Поетапна процедура на как да направя схемата на IR сензора включва следните стъпки.

  • Свържете компонентите според схемата, като използвате необходимите компоненти
  • Свържете един инфрачервен светодиод към базовия терминал на транзистора BC547
  • Свържете инфрачервения светодиод към базовия терминал на същия транзистор.
  • Свържете 100Ω резистор към остатъчните щифтове на инфрачервените светодиоди.
  • Свържете основния извод на PNP транзистора към колекторния извод на NPN транзистора.
  • Свържете LED и 220Ω резистор според връзката в електрическата схема.
  • След като свързването на веригата е направено, тогава се подава захранването към веригата за тестване.

Работна верига

След като инфрачервеният светодиод бъде открит, тогава отразената светлина от вещта ще активира малък ток, който ще захранва целия IR LED детектор. Това ще активира NPN транзистора и PNP, поради което светодиодът ще се включи. Тази схема е приложима за създаване на различни проекти като автоматични лампи, които да се активират, след като човек се приближи близо до светлината.

Алармена верига за кражба с помощта на IR сензор

Тази IR алармена верига се използва при входове, врати и т.н. Тази верига издава звуков сигнал, за да предупреди засегнатото лице, когато някой премине през IR лъча. Когато IR лъчите не се виждат от хората, тогава тази верига работи като скрито предпазно устройство.

Алармена верига за кражба

Алармена верига за кражба с помощта на IR сензор

Необходимите компоненти на тази схема включват предимно NE555IC, резистори R1 & R2 = 10k & 560, D1 (IR фотодиод), D2 (IR LED), C1 кондензатор (100nF), S1 (бутон за превключване), B1 (зумер) и 6v DC Доставка.
Тази схема може да бъде свързана чрез подреждане на инфрачервения светодиод, както и инфрачервените сензори на вратата, противоположни един на друг. За да може IR лъчът да попадне правилно върху сензора. При нормални условия инфрачервеният лъч винаги пада над инфрачервения диод и изходното състояние на пин-3 ще остане в ниско състояние.

Този лъч ще бъде прекъснат, след като твърд обект пресече лъча. Когато IR лъчът се разбие, веригата ще се активира и изходът се превръща в състояние ON. Условието на изхода остава, докато се пренастрои чрез затваряне на превключвателя, което означава, че когато прекъсването на лъча се откачи, алармата остава включена. За да се избегнат деактивиране на алармата, веригата или превключвателят за нулиране трябва да се намират отдалечени или далеч от полезрението на инфрачервения сензор. В тази схема е свързан зумер „B1“, за да се получи звук с вграден звук и този вграден звук може да бъде заменен с алтернативни камбани, иначе силна сирена въз основа на изискването.

Предимства

The предимства на IR сензора включват следното

  • Използва по-малко енергия
  • Откриването на движение е възможно при наличие или липса на светлина приблизително с еднаква надеждност.
  • Те не се нуждаят от контакт с обекта за откриване
  • Няма изтичане на данни поради посоката на лъча
  • Тези сензори не се влияят от окисляване и корозия
  • Имунитетът срещу шум е много силен

Недостатъци

The недостатъци на IR сензора включват следното

  • Необходима е линия на видимост
  • Обхватът е ограничен
  • Те могат да бъдат засегнати от мъгла, дъжд, прах и др
  • По-малко скорост на предаване на данни

Приложения за IR сензори

IR сензорите се класифицират в различни типове в зависимост от приложенията. Някои от типичните приложения на различни видове сензори. Сензорът за скорост се използва за синхронизиране на скоростта на множество двигатели. The температурен сензор се използва за индустриален контрол на температурата. PIR сензор се използва за система за автоматично отваряне на вратите и Ултразвуков сензор се използва за измерване на разстояние.

IR сензорите се използват в различни Сензорни проекти а също и в различни електронни устройства, които измерват температурата, която е обсъдена по-долу.

Радиационни термометри

IR сензорите се използват в радиационните термометри за измерване на температурата в зависимост от температурата и материала на предмета и тези термометри имат някои от следните характеристики

  • Измерване без пряк контакт с обекта
  • По-бърз отговор
  • Лесни измервания на шарки

Монитори на пламъка

Този тип устройства се използват за откриване на светлината, излъчвана от пламъците, и за наблюдение на това как пламъците горят. Излъчваната от пламъците светлина се простира от UV до IR области. PBS, PbSe, двуцветен детектор, пироелектричен детектор са някои от често използваните детектори, използвани в пламъчни монитори.

Анализатори на влага

Анализаторите на влага използват дължини на вълните, които се абсорбират от влагата в IR областта. Обектите се облъчват със светлина с тези дължини на вълната (1,1 µm, 1,4 µm, 1,9 µm и 2,7 µm), а също и с референтни дължини на вълните.

Светлините, отразени от обектите, зависят от съдържанието на влага и се откриват от анализатора за измерване на влагата (съотношението на отразената светлина при тези дължини на вълната към отразената светлина при референтната дължина на вълната). В GaAs PIN фотодиодите, Pbs фотопроводими детектори се използват във вериги на анализатор на влага.

Газоанализатори

IR сензорите се използват в газови анализатори, които използват абсорбционните характеристики на газовете в IR областта. Използват се два вида методи за измерване на плътността на газа като дисперсионни и недисперсионни.

Дисперсионно: Излъчената светлина се разделя спектроскопски и техните абсорбционни характеристики се използват за анализ на газовите съставки и количеството на пробата.

Недисперсионно: Това е най-често използваният метод и той използва абсорбционни характеристики, без да разделя излъчената светлина. Недисперсните видове използват дискретни оптични лентови филтри, подобни на слънчевите очила, които се използват за защита на очите за филтриране на нежеланото UV лъчение.

Този тип конфигурация обикновено се нарича недисперсна инфрачервена технология (NDIR). Този тип анализатор се използва за газирани напитки, докато недисперсионният анализатор се използва в повечето търговски инфрачервени уреди за изтичане на автомобилни отработили газове.

IR устройства за изображения

Устройството за IR изображение е едно от основните приложения на IR вълните, главно поради неговото свойство, което не се вижда. Използва се за термокамери, устройства за нощно виждане и др.

Например, водата, скалите, почвата, растителността и атмосферата и човешката тъкан излъчват IR лъчение. Термалните инфрачервени детектори измерват тези излъчвания в ИЧ диапазона и картографират пространствените разпределения на температурата на обекта / зоната върху изображение. Тепловизори обикновено съставени от Sb (индий антимонит), Gd Hg (легиран с живак германий), Hg Cd Te (живак-кадмий-телурид) сензори.

Електронният детектор се охлажда до ниски температури с помощта на течен хелий или течен азот. Тогава Охлаждането на детекторите гарантира, че лъчистата енергия (фотони), записана от детекторите, идва от терена, а не от околната температура на обектите в самия скенер и електронните устройства за IR изображения.

Основните приложения на инфрачервените сензори включват основно следното.

  • Метеорология
  • Климатология
  • Фото-био модулация
  • Анализ на водата
  • Детектори за газ
  • Тестване на анестезиология
  • Проучване на нефт
  • Безопасност на железопътния транспорт

Това е всичко за инфрачервения сензор верига с работа и приложения. Тези сензори се използват в много сензорни бази проекти за електроника . Вярваме, че може би сте разбрали по-добре този IR сензор и неговия принцип на работа. Освен това, при всякакви съмнения относно тази статия или проекти, моля, изпратете отзивите си, като коментирате в раздела за коментари по-долу. Ето въпрос към вас, може ли инфрачервеният термометър да работи в пълен мрак?

Кредити за снимки:

  • Газов анализатор от imimg
  • IR сензор от shopify