Hva er en IR-sensor: kretsdiagram og dens virkning

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





IR-teknologi brukes i dagliglivet og også i bransjer for forskjellige formål. For eksempel bruker TV-er en IR-sensor for å forstå signalene som overføres fra en fjernkontroll. De viktigste fordelene med IR-sensorer er lavt strømforbruk, deres enkle design og praktiske funksjoner. IR-signaler merkes ikke av det menneskelige øye. IR-strålingen i elektromagnetisk spektrum kan du finne i regionene til den synlige og mikrobølgeovnen. Vanligvis varierer bølgelengdene til disse bølgene fra 0,7 um 5 til 1000 um. IR-spekteret kan deles inn i tre regioner som nær-infrarød, midt og langt infrarød. Den nærmeste IR-regionens bølgelengde varierer fra 0,75 - 3 µm, den midtinfrarøde regionens bølgelengde varierer fra 3 til 6 µm, og den fjerne IR-områdets infrarøde stråling er bølgelengden høyere enn 6 µm.

Hva er en IR-sensor / infrarød sensor?

En infrarød sensor er en elektronisk enhet som sender ut for å fornemme noen aspekter av omgivelsene. En IR-sensor kan måle varmen til en gjenstand i tillegg til å oppdage bevegelsen. Disse sensortypene måler bare infrarød stråling, i stedet for å avgi den som kalles a passiv IR-sensor . Vanligvis, i det infrarøde spekteret, utstråler alle objektene en eller annen form for termisk stråling.




Infrarød sensor

Infrarød sensor

Denne typen stråling er usynlig for øynene våre, som kan oppdages av en infrarød sensor. Emitteren er ganske enkelt en IR-LED ( Lysdiode ) og detektoren er ganske enkelt en IR-fotodiode som er følsom overfor IR-lys med samme bølgelengde som den som sendes ut av IR-LED. Når IR-lys faller på fotodioden, vil motstandene og utgangsspenningene endres i forhold til størrelsen på mottatt IR-lys.



Arbeidsprinsipp

Arbeidsprinsippet til en infrarød sensor ligner på gjenkjenningssensoren. Denne sensoren inkluderer en IR-LED og en IR-fotodiode, så ved å kombinere disse to kan de formes som en fotokobler, ellers optokobler. Fysikklovene som brukes i denne sensoren er plankestråling, Stephan Boltzmann & weins-forskyvning.

IR LED er en type sender som avgir IR-stråling. Denne LED-en ligner på en standard-LED, og ​​strålingen som genereres av dette er ikke synlig for det menneskelige øye. Infrarøde mottakere oppdager hovedsakelig strålingen ved hjelp av en infrarød sender. Disse infrarøde mottakerne er tilgjengelige i form av fotodioder. IR-fotodioder er forskjellige sammenlignet med vanlige fotodioder fordi de bare oppdager IR-stråling. Ulike typer infrarøde mottakere eksisterer hovedsakelig avhengig av spenning, bølgelengde, pakke osv.

Når den er brukt som en kombinasjon av en IR-sender og mottaker, må mottakerens bølgelengde være lik senderen. Her er senderen IR-LED, mens mottakeren er IR-fotodiode. Den infrarøde fotodioden reagerer på det infrarøde lyset som genereres gjennom en infrarød LED. Motstanden til fotodioden og endringen i utgangsspenningen er proporsjonal med det oppnådde infrarøde lyset. Dette er IR-sensorens grunnleggende arbeidsprinsipp.


Når den infrarøde senderen genererer utslipp, kommer den til objektet, og noe av utslippet reflekteres tilbake mot den infrarøde mottakeren. Sensorutgangen kan bestemmes av IR-mottakeren avhengig av intensiteten på responsen.

Typer infrarød sensor

Infrarøde sensorer er klassifisert i to typer som aktiv IR-sensor og passiv IR-sensor.

Aktiv IR-sensor

Denne aktive infrarøde sensoren inkluderer både senderen og mottakeren. I de fleste applikasjoner brukes den lysemitterende dioden som kilde. LED brukes som en ikke-bildebehandling infrarød sensor mens laserdioden brukes som en bildebehandling infrarød sensor.

Disse sensorene fungerer gjennom energistråling, mottatt og oppdaget gjennom stråling. Videre kan den behandles ved å bruke signalprosessoren for å hente den nødvendige informasjonen. De beste eksemplene på denne aktive infrarøde sensoren er reflektans og bruddstrålesensor.

Passiv IR-sensor

Den passive infrarøde sensoren inkluderer bare detektorer, men de inkluderer ikke en sender. Disse sensorene bruker et objekt som en sender eller IR-kilde. Dette objektet avgir energi og oppdager gjennom infrarøde mottakere. Etter det brukes en signalprosessor til å forstå signalet for å få den nødvendige informasjonen.

De beste eksemplene på denne sensoren er pyroelektrisk detektor, bolometer, termoelement-termopil, etc. Disse sensorene er klassifisert i to typer som termisk IR-sensor og quantum IR-sensor. Den termiske IR-sensoren er ikke avhengig av bølgelengden. Energikilden som brukes av disse sensorene varmes opp. Termiske detektorer er sakte med respons og deteksjonstid. Kvantum-IR-sensoren avhenger av bølgelengden, og disse sensorene inkluderer høy respons og deteksjonstid. Disse sensorene trenger regelmessig kjøling for spesifikke målinger.

IR-kretsdiagram

En infrarød sensorkrets er en av de grunnleggende og populære sensormodulene i en elektronisk apparat . Denne sensoren er analog med menneskets synssanser, som kan brukes til å oppdage hindringer, og det er en av de vanligste applikasjonene i sanntid. Denne kretsen består av følgende komponenter

  • LM358 IC 2 IR-sender og mottakerpar
  • Motstander i området kilo-ohm.
  • Variable motstander.
  • LED (lysdiode).
Infrarød kretsdiagram

Infrarød kretsdiagram

I dette prosjektet inkluderer senderseksjonen en IR-sensor som overfører kontinuerlige IR-stråler som skal mottas av en IR-mottaksmodul. En IR-utgangsterminal på mottakeren varierer avhengig av mottak av IR-stråler. Siden denne variasjonen ikke kan analyseres som sådan, kan denne utgangen derfor mates til en komparatorkrets. Her en operasjonsforsterker (op-amp) av LM 339 brukes som en sammenligningskrets.

Når IR-mottakeren ikke mottar et signal, går potensialet ved den inverterende inngangen høyere enn den ikke-inverterende inngangen til komparatoren IC (LM339). Dermed blir utgangen fra komparatoren lav, men LED-en lyser ikke. Når IR-mottakermodulen mottar et signal til potensialet ved den inverterende inngangen, blir det lavt. Dermed går utgangen fra komparatoren (LM 339) høyt, og LED-en begynner å lyse.

Motstand R1 (100), R2 (10k) og R3 (330) brukes for å sikre at minimum 10 mA strøm passerer gjennom IR LED-enhetene som henholdsvis fotodiode og normale lysdioder. Motstand VR2 (forhåndsinnstilt = 5k) brukes til å justere utgangsterminalene. Motstand VR1 (forhåndsinnstilt = 10k) brukes til å stille inn følsomheten til kretsdiagrammet. Les mer om IR-sensorer.

IR-sensorkrets ved bruk av transistor

Kretsskjemaet for IR-sensoren som bruker transistorer, nemlig hindringsdeteksjon ved hjelp av to transistorer, er vist nedenfor. Denne kretsen brukes hovedsakelig til hindringsdeteksjon ved hjelp av en IR-LED. Så denne kretsen kan bygges med to transistorer som NPN og PNP. For NPN brukes BC547 transistor mens BC557 transistor brukes for PNP. Pinout av disse transistorene er den samme.

Infrarød sensorkrets ved bruk av transistorer

Infrarød sensorkrets ved bruk av transistorer

I den ovennevnte kretsen er en infrarød LED alltid slått på, mens den andre infrarøde LEDen er alliert med PNP-transistorens baseterminal fordi denne IR-LED-en fungerer som detektor. De nødvendige komponentene i denne IR-sensorkretsen inkluderer motstander 100 ohm & 200 ohm, BC547 & BC557 transistorer, LED, IR LED-2. Den trinnvise prosedyren for hvordan lage IR-sensorkretsen inkluderer følgende trinn.

  • Koble komponentene i henhold til kretsskjemaet ved hjelp av nødvendige komponenter
  • Koble en infrarød LED til BC547-transistorens baseterminal
  • Koble en infrarød LED til baseterminalen til den samme transistoren.
  • Koble 100Ω motstanden mot de resterende pinnene på de infrarøde lysdiodene.
  • Koble basisterminalen til PNP-transistoren mot kollektorterminalen til NPN-transistoren.
  • Koble LED og 220Ω motstand i henhold til tilkoblingen i kretsskjemaet.
  • Når tilkoblingen av kretsen er ferdig, gir strømmen til kretsen for testing.

Kretsarbeid

Når den infrarøde LED-en er oppdaget, vil det reflekterte lyset fra saken aktivere en liten strøm som vil tilføre hele IR-LED-detektoren. Dette vil aktivere NPN-transistoren og PNP, derfor vil LED-lampen slås PÅ. Denne kretsen gjelder for å lage forskjellige prosjekter som automatiske lamper som skal aktiveres når en person nærmer seg nær lyset.

Innbruddsalarmkrets ved hjelp av IR-sensor

Denne IR-innbruddsalarmkretsen brukes ved innganger, dører, etc. Denne kretsen gir en summelyd for å varsle den berørte personen når noen krysser gjennom IR-strålen. Når IR-strålene ikke er synlige for mennesker, fungerer denne kretsen som en skjult sikkerhetsinnretning.

Innbruddsalarmkrets

Innbruddsalarmkrets ved hjelp av IR-sensor

De nødvendige komponentene i denne kretsen inkluderer hovedsakelig NE555IC, motstander R1 & R2 = 10k & 560, D1 (IR-fotodiode), D2 (IR LED), C1 kondensator (100nF), S1 (trykkbryter), B1 (summer) og 6v DC Forsyning.
Denne kretsen kan kobles til ved å arrangere den infrarøde LEDen samt infrarøde sensorer på døren motsatt hverandre. Slik at IR-stråle kan falle ordentlig på sensoren. Under normale forhold faller den infrarøde strålen alltid over den infrarøde dioden, og utgangstilstanden på pin-3 vil forbli i lav tilstand.

Denne strålen vil bli avbrutt når en solid gjenstand krysser strålen. Når IR-strålen knuser, vil kretsen aktiveres og utgangen blir til PÅ-tilstand. Utgangstilstanden forblir til den stilles inn på nytt ved å slå av bryteren som betyr at når stråleavbruddet er løsnet, forblir en alarm PÅ. For å unngå at andre deaktiverer alarmen, må kretsen eller tilbakestillingsbryteren være plassert langt unna eller utenfor syne fra den infrarøde sensoren. I denne kretsen er en ‘B1’ summer tilkoblet for å produsere lyd med en innebygd lyd, og denne innebygde lyden kan erstattes med en alternativ bjelle ellers høy sirene basert på kravet.

Fordeler

De fordelene med IR-sensor Inkluder følgende

  • Den bruker mindre strøm
  • Deteksjon av bevegelse er mulig i nærvær eller fravær av lys omtrent med samme pålitelighet.
  • De trenger ikke kontakt med objektet for deteksjon
  • Det er ingen datalekkasje på grunn av stråleretningen
  • Disse sensorene påvirkes ikke av oksidasjon og korrosjon
  • Støyimmunitet er veldig sterk

Ulemper

De ulemper med IR-sensor Inkluder følgende

  • Siktelinje er påkrevd
  • Rekkevidden er begrenset
  • Disse kan påvirkes av tåke, regn, støv osv
  • Mindre dataoverføringshastighet

IR-sensorapplikasjoner

IR-sensorer er klassifisert i forskjellige typer, avhengig av applikasjonene. Noen av de typiske applikasjonene av forskjellige typer sensorer. Hastighetssensoren brukes til å synkronisere hastigheten til flere motorer. De temperatur sensor brukes til industriell temperaturkontroll. PIR-sensor brukes til et automatisk døråpningssystem og Ultralydssensor brukes til avstandsmåling.

IR-sensorer brukes i forskjellige Sensorbaserte prosjekter og også i forskjellige elektroniske enheter som måler temperaturen som er diskutert nedenfor.

Strålingstermometre

IR-sensorer brukes i strålingstermometre for å måle temperaturen, avhengig av temperaturen og materialet til objektet, og disse termometerene har noen av følgende funksjoner

  • Måling uten direkte kontakt med objektet
  • Raskere respons
  • Enkle mønstermålinger

Flammeskjermer

Disse typene enheter brukes til å oppdage lyset som sendes fra flammene og til å overvåke hvordan flammene brenner. Lyset som sendes ut fra flammer strekker seg fra UV til IR-regiontyper. PBS, PbSe, tofarget detektor, pyroelektrisk detektor er noen av de mest brukte detektorene som brukes i flammeskjermer.

Fuktighetsanalysatorer

Fuktighetsanalysatorer bruker bølgelengder som absorberes av fuktigheten i IR-regionen. Objekter bestråles med lys som har disse bølgelengder (1,1 um, 1,4 um, 1,9 um og 2,7 um) og også med referansebølgelengder.

Lysene som reflekteres fra gjenstandene avhenger av fuktighetsinnholdet og blir oppdaget av analysatoren for å måle fuktighet (forholdet mellom reflektert lys ved disse bølgelengdene og det reflekterte lyset ved referansebølgelengden). I GaAs PIN-fotodioder brukes Pbs fotoledende detektorer i fuktighetsanalysatorkretser.

Gassanalysatorer

IR-sensorer brukes i gassanalysatorer som bruker absorpsjonsegenskapene til gasser i IR-regionen. To typer metoder brukes til å måle tettheten av gass som dispersiv og ikke-dispersiv.

Spredning: Et utsendt lys deles spektroskopisk, og deres absorpsjonsegenskaper brukes til å analysere gassingrediensene og prøvekvantiteten.

Ikke-spredende: Det er den mest brukte metoden, og den bruker absorpsjonsegenskaper uten å dele det utsendte lyset. Ikke-spredende typer bruker diskrete optiske båndpassfilter, i likhet med solbriller som brukes til øyebeskyttelse for å filtrere ut uønsket UV-stråling.

Denne typen konfigurasjon blir ofte referert til som ikke-dispersiv infrarød (NDIR) teknologi. Denne typen analysator brukes til kullsyreholdige drikker, mens en ikke-dispersiv analysator brukes i de fleste kommersielle IR-instrumenter for lekkasjer i eksosgass fra biler.

IR Imaging Devices

IR-bildeenhet er en av de viktigste applikasjonene av IR-bølger, hovedsakelig på grunn av dens eiendom som ikke er synlig. Den brukes til termiske kameraer, nattesynsenheter, etc.

For eksempel avgir vann, bergarter, jord, vegetasjon og atmosfære og menneskelig vev IR-stråling. De termiske infrarøde detektorene måler disse strålene i IR-området og kartlegger den romlige temperaturfordelingen av objektet / området på et bilde. Varmekameraer består vanligvis av sensorer Sb (indium antimonite), Gd Hg (kvikksølv-dopet germanium), Hg Cd Te (kvikksølv-kadmium-tellurid).

En elektronisk detektor blir avkjølt til lave temperaturer ved hjelp av flytende helium eller flytende nitrogen. Deretter sørger kjøling av detektorene for at strålingsenergien (fotoner) registrert av detektorene kommer fra terrenget og ikke fra omgivelsestemperaturen til objekter i selve skanneren og IR-bildebehandlingselektroniske enheter.

De viktigste applikasjonene til de infrarøde sensorene inkluderer hovedsakelig følgende.

  • Meteorologi
  • Klimatologi
  • Fotobio-modulering
  • Analyse av vann
  • Gassdetektorer
  • Testing av anestesiologi
  • Leting etter petroleum
  • Sikkerhet på jernbane

Dermed er dette alt om den infrarøde sensoren krets med arbeid og applikasjoner. Disse sensorene brukes i mange sensorbaserte elektronikkprosjekter . Vi tror at du kanskje har fått en bedre forståelse av denne IR-sensoren og dens arbeidsprinsipp. Videre, hvis du er i tvil om denne artikkelen eller prosjektene, kan du gi tilbakemelding ved å kommentere i kommentarseksjonen nedenfor. Her er et spørsmål til deg, kan det infrarøde termometeret operere i fullstendig mørke?

Fotokreditter: