Hvad er en IR-sensor: kredsløbsdiagram og dens funktion

Hvad er en IR-sensor: kredsløbsdiagram og dens funktion

IR-teknologi bruges i dagligdagen og også i industrier til forskellige formål. For eksempel bruger tv et IR-sensor for at forstå de signaler, der transmitteres fra en fjernbetjening. De største fordele ved IR-sensorer er lavt strømforbrug, deres enkle design og deres praktiske funktioner. IR-signaler kan ikke mærkes af det menneskelige øje. IR-strålingen i elektromagnetiske spektrum kan findes i regionerne i den synlige og mikrobølgeovn. Normalt varierer bølgelængderne for disse bølger fra 0,7 µm 5 til 1000 µm. IR-spektret kan opdeles i tre regioner som næsten infrarød, mellem og langt infrarød. Den nærmeste IR-områdes bølgelængde varierer fra 0,75 - 3 µm, den mid-infrarøde regions bølgelængde ligger fra 3 til 6 µm, og den fjerne IR-områdes infrarøde strålings bølgelængde er højere end 6 µm.



Hvad er en IR-sensor / infrarød sensor?

En infrarød sensor er en elektronisk enhed, der udsender for at fornemme nogle aspekter af omgivelserne. En IR-sensor kan måle varmen fra en genstand såvel som registrere bevægelsen. Disse typer sensorer måler kun infrarød stråling i stedet for at udsende den, der kaldes a passiv IR-sensor . Normalt udstråler alle objekterne i det infrarøde spektrum en eller anden form for termisk stråling.


Infrarød sensor

Infrarød sensor





Disse typer af stråling er usynlige for vores øjne, som kan detekteres af en infrarød sensor. Emitteren er simpelthen en IR-LED ( Lysdiode ) og detektoren er simpelthen en IR-fotodiode, der er følsom over for IR-lys med samme bølgelængde som den, der udsendes af IR-LED'en. Når IR-lys falder på fotodioden, ændres modstandene og udgangsspændingerne i forhold til størrelsen af ​​det modtagne IR-lys.

Arbejdsprincip

Funktionsprincippet for en infrarød sensor svarer til objektdetekteringssensoren. Denne sensor inkluderer en IR-LED og en IR-fotodiode, så ved at kombinere disse to kan de dannes som en fotokobler, ellers optokobler. De fysiske love, der anvendes i denne sensor, er stråling af planker, Stephan Boltzmann og forskydning af weins.



IR-LED er en slags sender, der udsender IR-stråling. Denne LED ligner en standard-LED, og ​​den stråling, der genereres af denne, er ikke synlig for det menneskelige øje. Infrarøde modtagere registrerer hovedsageligt strålingen ved hjælp af en infrarød sender. Disse infrarøde modtagere er tilgængelige i form af fotodioder. IR-fotodioder er forskellige sammenlignet med sædvanlige fotodioder, fordi de simpelthen registrerer IR-stråling. Forskellige typer infrarøde modtagere findes hovedsageligt afhængigt af spænding, bølgelængde, pakke osv.

Når den først er brugt som en kombination af en IR-sender og modtager, skal modtagerens bølgelængde være lig med senderen. Her er senderen IR-LED, mens modtageren er IR-fotodiode. Den infrarøde fotodiode reagerer på det infrarøde lys, der genereres gennem en infrarød LED. Modstanden for fotodiode og ændringen i udgangsspænding er i forhold til det opnåede infrarøde lys. Dette er IR-sensorens grundlæggende funktionsprincip.


Når den infrarøde sender genererer emission, ankommer den til objektet, og noget af emissionen reflekteres tilbage mod den infrarøde modtager. Sensoroutputtet kan bestemmes af IR-modtageren afhængigt af responsens intensitet.

Typer af infrarød sensor

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

Aktiv IR-sensor

Denne aktive infrarøde sensor inkluderer både senderen og modtageren. I de fleste applikationer bruges den lysemitterende diode som kilde. LED bruges som en ikke-billeddannende infrarød sensor, mens laserdioden bruges som en billeddannende infrarød sensor.

Disse sensorer arbejder gennem energistråling, modtaget og detekteret gennem stråling. Yderligere kan den behandles ved hjælp af signalprocessoren til at hente den nødvendige information. De bedste eksempler på denne aktive infrarøde sensor er reflektans og break beam-sensor.

Passiv IR-sensor

Den passive infrarøde sensor inkluderer kun detektorer, men de inkluderer ikke en sender. Disse sensorer bruger et objekt som en sender eller en IR-kilde. Dette objekt udsender energi og detekterer gennem infrarøde modtagere. Derefter bruges en signalprocessor til at forstå signalet for at opnå de krævede oplysninger.

De bedste eksempler på denne sensor er pyroelektrisk detektor, bolometer, termoelementtermopæle osv. Disse sensorer er klassificeret i to typer som termisk IR-sensor og kvante-IR-sensor. Den termiske IR-sensor afhænger ikke af bølgelængde. Energikilden, der bruges af disse sensorer, opvarmes. Termiske detektorer er langsomme med deres reaktion og detektionstid. Kvante-IR-sensoren afhænger af bølgelængden, og disse sensorer inkluderer høj responstid og detektionstid. Disse sensorer har brug for regelmæssig afkøling til specifikke målinger.

IR-sensor kredsløbsdiagram

Et infrarødt sensorkredsløb er et af de grundlæggende og populære sensormoduler i et Elektronisk apparat . Denne sensor er analog med menneskets visionære sanser, som kan bruges til at opdage forhindringer, og det er en af ​​de almindelige applikationer i realtid. Dette kredsløb omfatter følgende komponenter

  • LM358 IC 2 IR-sender og modtagerpar
  • Modstande i området kilo-ohm.
  • Variable modstande.
  • LED (lysdiode).
Infrarød sensor kredsløbsdiagram

Infrarød sensor kredsløbsdiagram

I dette projekt inkluderer sendersektionen en IR-sensor, der transmitterer kontinuerlige IR-stråler, der skal modtages af et IR-modtagermodul. En IR-udgangsterminal på modtageren varierer afhængigt af dens modtagelse af IR-stråler. Da denne variation ikke kan analyseres som sådan, kan dette output føres til et komparatorkredsløb. Her en operationel forstærker (op-amp) af LM 339 bruges som et komparatorkredsløb.

Når IR-modtageren ikke modtager et signal, går potentialet ved den inverterende indgang højere end den ikke-inverterende indgang fra komparator IC (LM339). Således går komparatorens output lavt, men LED'en lyser ikke. Når IR-modtagermodulet modtager et signal til potentialet ved den inverterende indgang, bliver det lavt. Således går udgangen fra komparatoren (LM 339) højt, og LED'en begynder at lyse.

Modstand R1 (100), R2 (10k) og R3 (330) bruges til at sikre, at mindst 10 mA strøm passerer gennem IR LED-enhederne som henholdsvis fotodiode og normale lysdioder. Modstand VR2 (forudindstillet = 5k) bruges til at justere udgangsterminalerne. Modstand VR1 (forudindstillet = 10k) bruges til at indstille følsomheden på kredsløbsdiagrammet. Læs mere om IR-sensorer.

IR-sensorkredsløb ved hjælp af transistor

Kredsløbsdiagrammet for IR-sensoren ved hjælp af transistorer, nemlig forhindringsdetektering ved hjælp af to transistorer, er vist nedenfor. Dette kredsløb bruges hovedsageligt til forhindringsdetektering ved hjælp af en IR-LED. Så dette kredsløb kan bygges med to transistorer som NPN og PNP. Til NPN anvendes BC547-transistor, mens der til PNP anvendes BC557-transistor. Pinout af disse transistorer er den samme.

Infrarød sensorkredsløb ved hjælp af transistorer

Infrarød sensorkredsløb ved hjælp af transistorer

I ovenstående kredsløb er en infrarød LED altid tændt, mens den anden infrarøde LED er allieret med PNP-transistorens basisterminal, fordi denne IR-LED fungerer som detektor. De krævede komponenter i dette IR-sensorkredsløb inkluderer modstande 100 ohm & 200 ohm, BC547 & BC557 transistorer, LED, IR LED-2. Trin for trin procedure af hvordan man laver IR-sensorkredsløbet inkluderer følgende trin.

  • Forbind komponenterne i henhold til kredsløbsdiagrammet ved hjælp af nødvendige komponenter
  • Tilslut en infrarød LED til BC547 transistorens basisterminal
  • Tilslut en infrarød LED til basisterminalen på den samme transistor.
  • Tilslut 100Ω modstanden mod de resterende ben på de infrarøde lysdioder.
  • Tilslut basisterminalen på PNP-transistoren mod kollektorterminalen på NPN-transistoren.
  • Tilslut LED & 220Ω modstand i henhold til forbindelsen i kredsløbsdiagrammet.
  • Når forbindelsen til kredsløbet er udført, giver strømforsyningen til kredsløbet til test.

Circuit Working

Når den infrarøde LED er detekteret, aktiverer det reflekterede lys fra tingen en lille strøm, der vil tilføre hele IR LED-detektoren. Dette vil aktivere NPN-transistoren og PNP'en, hvorfor LED'en tændes. Dette kredsløb er anvendeligt til at lave forskellige projekter som automatiske lamper til at aktivere, når en person nærmer sig tæt på lyset.

Tyverialarmkredsløb ved hjælp af IR-sensor

Dette IR-tyverialarmkredsløb bruges ved indgange, døre osv. Dette kredsløb giver en summerlyd, der advarer den pågældende person, når nogen krydser gennem IR-strålen. Når IR-stråler ikke er synlige for mennesker, fungerer dette kredsløb som en skjult sikkerhedsanordning.

Tyverialarmkredsløb

Tyverialarmkredsløb ved hjælp af IR-sensor

De nødvendige komponenter i dette kredsløb inkluderer hovedsageligt NE555IC, modstande R1 & R2 = 10k & 560, D1 (IR-fotodiode), D2 (IR-LED), C1-kondensator (100nF), S1 (trykknap), B1 (summer) & 6v DC Levere.
Dette kredsløb kan tilsluttes ved at placere den infrarøde LED såvel som de infrarøde sensorer på døren overfor hinanden. Så IR-stråler kan falde korrekt på sensoren. Under normale forhold falder den infrarøde stråle altid over den infrarøde diode, og outputtilstanden ved pin-3 forbliver i den lave tilstand.

Denne stråle afbrydes, når en fast genstand krydser strålen. Når IR-strålen smadrer, aktiveres kredsløbet, og output bliver til TIL-tilstand. Outputtilstanden forbliver, indtil den genindstiller ved at lukke kontakten, der betyder, at når strålens afbrydelse er frigivet, forbliver en alarm TIL. For at undgå at andre deaktiverer alarmen, skal kredsløbet eller reset-kontakten være placeret langt væk eller uden for syne fra den infrarøde sensor. I dette kredsløb er en 'B1' summer forbundet til at producere lyd med en indbygget lyd, og denne indbyggede lyd kan erstattes med en alternativ klokke, ellers høj sirene baseret på kravet.

Fordele

Det fordelene ved IR-sensor inkluderer følgende

  • Det bruger mindre strøm
  • Detektering af bevægelse er mulig i nærvær eller fravær af lys omtrent med samme pålidelighed.
  • De har ikke brug for kontakt med objektet til detektion
  • Der er ingen datalækage på grund af stråleretningen
  • Disse sensorer påvirkes ikke af oxidation og korrosion
  • Støjimmunitet er meget stærk

Ulemper

Det ulemper ved IR-sensor inkluderer følgende

  • Sigtelinje er påkrævet
  • Rækkevidde er begrænset
  • Disse kan blive påvirket af tåge, regn, støv osv
  • Mindre datatransmissionshastighed

IR-sensorapplikationer

IR-sensorer er klassificeret i forskellige typer afhængigt af applikationerne. Nogle af de typiske anvendelser af forskellige typer sensorer. Hastighedsføleren bruges til at synkronisere hastigheden på flere motorer. Det temperatur måler bruges til industriel temperaturregulering. PIR-sensor bruges til et automatisk døråbningssystem og Ultralydssensor bruges til afstandsmåling.

IR-sensorer bruges i forskellige Sensorbaserede projekter og også i forskellige elektroniske enheder, der måler temperaturen, der diskuteres nedenfor.

Strålingstermometre

IR-sensorer bruges i strålingstermometre til at måle temperaturen, afhænger af temperaturen og materialet i objektet, og disse termometre har nogle af følgende funktioner

  • Måling uden direkte kontakt med objektet
  • Hurtigere svar
  • Nem mønstermåling

Flammeskærme

Disse typer enheder bruges til at detektere lyset fra flammerne og til at overvåge, hvordan flammerne brænder. Lyset, der udsendes fra flammer, strækker sig fra UV til IR-regionstyper. PBS, PbSe, tofarvet detektor, pyroelektrisk detektor er nogle af de almindeligt anvendte detektorer, der anvendes i flammeskærme.

Fugtanalysatorer

Fugtanalysatorer bruger bølgelængder, der absorberes af fugtigheden i IR-regionen. Objekter bestråles med lys med disse bølgelængder (1,1 µm, 1,4 µm, 1,9 µm og 2,7 µm) og også med referencebølgelængder.

De reflekterede lys fra objekterne afhænger af fugtindholdet og detekteres af analysatoren for at måle fugt (forholdet mellem reflekteret lys ved disse bølgelængder og det reflekterede lys ved referencebølgelængde). I GaAs PIN-fotodioder anvendes Pbs fotokonduktive detektorer i fugtighedsanalyser kredsløb.

Gasanalysatorer

IR-sensorer anvendes i gasanalysatorer, der bruger absorptionsegenskaberne for gasser i IR-regionen. To typer metoder anvendes til at måle tætheden af ​​gas, såsom dispersiv og ikke-dispersiv.

Spredning: Et udsendt lys er spektroskopisk opdelt, og deres absorptionsegenskaber bruges til at analysere gasingredienserne og prøven.

Ikke-spredende: Det er den mest almindelige metode, og den bruger absorptionskarakteristika uden at opdele det udsendte lys. Ikke-spredende typer bruger diskrete optiske båndpasfiltre, der ligner solbriller, der bruges til øjenbeskyttelse til at filtrere uønsket UV-stråling ud.

Denne type konfiguration kaldes almindeligvis ikke-dispersiv infrarød (NDIR) teknologi. Denne type analysator bruges til kulsyreholdige drikkevarer, mens en ikke-dispersiv analysator bruges i de fleste kommercielle IR-instrumenter til lækage af udstødningsgas i biler.

IR-billeddannelsesenheder

IR-billedapparat er en af ​​de største anvendelser af IR-bølger, primært i kraft af dets egenskab, der ikke er synlig. Det bruges til termiske kameraer, nattesynsenheder osv.

For eksempel udsender vand, klipper, jord, vegetation og atmosfære og menneskeligt væv IR-stråling. De termiske infrarøde detektorer måler disse strålinger i IR-området og kortlægger den rumlige temperaturfordeling af objektet / området på et billede. Termiske billeddannere består normalt af en Sb (indium antimonit), Gd Hg (kviksølv-doteret germanium), Hg Cd Te (kviksølv-cadmium-tellurid) sensorer.

En elektronisk detektor afkøles til lave temperaturer ved hjælp af flydende helium eller flydende nitrogen. Derefter køler detektorerne, at den strålingsenergi (fotoner), der registreres af detektorerne, kommer fra terrænet og ikke fra omgivelsestemperaturen på objekter i selve scanneren og IR-billeddannende elektroniske enheder.

De vigtigste applikationer for de infrarøde sensorer inkluderer primært følgende.

  • Meteorologi
  • Klimatologi
  • Foto-bio-modulering
  • Analyse af vand
  • Gasdetektorer
  • Test af anæstesiologi
  • Efterforskning af olie
  • Skinnesikkerhed

Således er dette alt om den infrarøde sensor kredsløb med arbejde og applikationer. Disse sensorer bruges i mange sensorbaserede elektronikprojekter . Vi mener, at du måske har fået en bedre forståelse af denne IR-sensor og dens funktionsprincip. Desuden er enhver tvivl angående denne artikel eller projekter bedes du give din feedback ved at kommentere i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørgsmål til dig, kan det infrarøde termometer fungere i fuldstændig mørke?

Fotokreditter: