IR-teknik används i vardagen och även i industrier för olika ändamål. Till exempel använder TV-apparater en IR-sensor för att förstå de signaler som sänds från en fjärrkontroll. De största fördelarna med IR-sensorer är låg strömförbrukning, deras enkla design och deras praktiska funktioner. IR-signaler märks inte av det mänskliga ögat. IR-strålningen i elektromagnetiskt spektrum finns i de synliga och mikrovågsugnen. Vanligtvis sträcker sig våglängderna för dessa vågor från 0,7 pm 5 till 1000 pm. IR-spektrumet kan delas in i tre regioner som nära infraröd, mitten och långt infraröd. Den närmaste IR-områdets våglängd sträcker sig från 0,75 - 3 µm, det mellersta infraröda områdets våglängd sträcker sig från 3 till 6 µm och den avlägsna IR-områdets infraröda strålnings våglängd är högre än 6 µm.

Vad är en IR-sensor / infraröd sensor?

En infraröd sensor är en elektronisk enhet som avger för att känna av några aspekter av omgivningen. En IR-sensor kan mäta värmen på ett föremål och upptäcka rörelsen. Dessa typer av sensorer mäter endast infraröd strålning, snarare än att avge den som kallas a passiv IR-sensor . Vanligtvis strålar alla objekt i det infraröda spektrumet någon form av termisk strålning.

Infraröd sensor

“vad betyder analog signal ”

Dessa typer av strålningar är osynliga för våra ögon, vilket kan detekteras av en infraröd sensor. Sändaren är helt enkelt en IR-LED ( Ljusdiod ) och detektorn är helt enkelt en IR-fotodiod som är känslig för IR-ljus med samma våglängd som den som sänds ut av IR-lysdioden. När IR-ljus faller på fotodioden ändras motstånden och utspänningarna i proportion till storleken på det mottagna IR-ljuset.

Arbetsprincip

Arbetsprincipen för en infraröd sensor liknar detekteringssensorn för objekt. Denna sensor inkluderar en IR-LED och en IR-fotodiod, så genom att kombinera dessa två kan de bildas som en fotokopplare, annars optokopplare. De fysiklagar som används i denna sensor är plankstrålning, Stephan Boltzmann & weinsförskjutning.

IR LED är en typ av sändare som avger IR-strålning. Denna lysdiod liknar en vanlig lysdiod och strålningen som genereras av denna är inte synlig för det mänskliga ögat. Infraröda mottagare upptäcker främst strålningen med en infraröd sändare. Dessa infraröda mottagare finns i fotodioder. IR-fotodioder är olika jämfört med vanliga fotodioder eftersom de enkelt upptäcker IR-strålning. Olika typer av infraröda mottagare finns främst beroende på spänning, våglängd, paket etc.

När den väl används som en kombination av en IR-sändare och mottagare måste mottagarens våglängd vara lika med sändaren. Här är sändaren IR-LED medan mottagaren är IR-fotodiod. Den infraröda fotodioden reagerar på det infraröda ljuset som genereras genom en infraröd LED. Motståndet hos fotodioden och förändringen i utspänningen står i proportion till det erhållna infraröda ljuset. Detta är IR-sensorns grundläggande arbetsprincip.

När den infraröda sändaren genererar strålning, kommer den till objektet och en del av strålningen reflekteras tillbaka mot den infraröda mottagaren. Sensorutgången kan bestämmas av IR-mottagaren beroende på intensiteten på svaret.

Typer av infraröd sensor

Infraröda sensorer klassificeras i två typer som aktiv IR-sensor och passiv IR-sensor.

Aktiv IR-sensor

Denna aktiva infraröda sensor inkluderar både sändaren och mottagaren. I de flesta applikationer används den ljusemitterande dioden som källa. LED används som en icke-avbildande infraröd sensor medan laserdioden används som en avbildande infraröd sensor.

Dessa sensorer arbetar genom energistrålning, mottas och upptäcks genom strålning. Vidare kan den behandlas med hjälp av signalprocessorn för att hämta nödvändig information. De bästa exemplen på denna aktiva infraröda sensor är reflektans och brytstrålesensor.

Passiv IR-sensor

Den passiva infraröda sensorn inkluderar endast detektorer men de innehåller inte en sändare. Dessa sensorer använder ett objekt som en sändare eller IR-källa. Detta objekt avger energi och upptäcker genom infraröda mottagare. Därefter används en signalprocessor för att förstå signalen för att erhålla den information som krävs.

De bästa exemplen på denna sensor är pyroelektrisk detektor, bolometer, termoelement, etc. Dessa sensorer klassificeras i två typer som termisk IR-sensor och kvant-IR-sensor. Den termiska IR-sensorn beror inte på våglängden. Energikällan som används av dessa sensorer värms upp. Termiska detektorer är långsamma med deras svar och detekteringstid. Kvant-IR-sensorn beror på våglängden och dessa sensorer inkluderar hög responstid och detekteringstid. Dessa sensorer behöver regelbundet kylas för specifika mätningar.

IR-kretsdiagram

En infraröd sensorkrets är en av de grundläggande och populära sensormodulerna i en elektronisk anordning . Denna sensor är analog med människans visionära sinnen, som kan användas för att upptäcka hinder och det är en av de vanligaste applikationerna i realtid. Denna krets består av följande komponenter

LM358 IC 2 IR-sändare och mottagarpar
Motstånd inom intervallet kilo-ohm.
Variabla motstånd.
LED (ljusdiod).

Kretsschema för infraröd sensor

I detta projekt innehåller sändarsektionen en IR-sensor som sänder kontinuerliga IR-strålar som ska tas emot av en IR-mottagarmodul. En IR-utgång på mottagaren varierar beroende på mottagning av IR-strålar. Eftersom denna variation inte kan analyseras som sådan kan denna utmatning matas till en komparatorkrets. Här en operationsförstärkare (op-amp) av LM 339 används som en jämförarkrets.

När IR-mottagaren inte tar emot en signal blir potentialen vid den inverterande ingången högre än den icke-inverterande ingången hos komparatorn IC (LM339). Således blir komparatorn låg, men lysdioden lyser inte. När IR-mottagarmodulen tar emot en signal till potentialen vid den inverterande ingången blir låg. Således går utgången från komparatorn (LM 339) hög och lysdioden börjar lysa.

Motstånd R1 (100), R2 (10k) och R3 (330) används för att säkerställa att minst 10 mA ström passerar genom IR-LED-enheter som fotodiod respektive normala lysdioder. Motstånd VR2 (förinställning = 5k) används för att justera utgångarna. Motstånd VR1 (förinställt = 10k) används för att ställa in kretsdiagrammets känslighet. Läs mer om IR-sensorer.

IR-sensorkrets med hjälp av transistor

Kretsschemat för IR-sensorn som använder transistorer, nämligen hinderavkänning med två transistorer, visas nedan. Denna krets används främst för hinderavkänning med en IR-LED. Så den här kretsen kan byggas med två transistorer som NPN och PNP. För NPN används BC547-transistor medan BC557-transistor används för PNP. Pinout av dessa transistorer är densamma.

Infraröd sensorkrets med hjälp av transistorer

I ovanstående krets är alltid en infraröd lysdiod påslagen medan den andra infraröda lysdioden är allierad med PNP-transistorns basterminal eftersom denna IR-lysdiod fungerar som detektor. De nödvändiga komponenterna i denna IR-sensorkrets inkluderar motstånd 100 ohm & 200 ohm, BC547 & BC557-transistorer, LED, IR LED-2. Steg för steg-proceduren av hur man skapar IR-sensorkretsen innehåller följande steg.

Anslut komponenterna enligt kretsschemat med hjälp av nödvändiga komponenter
Anslut en infraröd lysdiod till BC547-transistors basterminal
Anslut en infraröd lysdiod till basterminalen på samma transistor.
Anslut 100Ω motståndet mot de kvarvarande stiften på de infraröda lysdioderna.
Anslut basterminalen på PNP-transistorn mot NPN-transistorns kollektorterminal.
Anslut LED och 220Ω motstånd enligt anslutningen i kretsschemat.
När kretsanslutningen är klar ger strömförsörjningen till kretsen för testning.

Kretsarbete

När den infraröda lysdioden har upptäckts aktiverar det reflekterade ljuset från saken en liten ström som kommer att levereras genom IR-detektorn. Detta aktiverar NPN-transistorn och PNP, varför lysdioden tänds. Denna krets är tillämplig för att göra olika projekt som automatiska lampor att aktivera när en person närmar sig nära ljuset.

Inbrottslarmkrets med IR-sensor

Denna IR-inbrottslarmkrets används vid ingångar, dörrar etc. Den här kretsen ger ett summerljud för att varna den berörda personen när någon korsar hela IR-strålen. När IR-strålarna inte är synliga för människor fungerar den här kretsen som en dold säkerhetsanordning.

Inbrottslarmkrets med IR-sensor

De nödvändiga komponenterna i denna krets inkluderar huvudsakligen NE555IC, motstånd R1 & R2 = 10k & 560, D1 (IR-fotodiod), D2 (IR-LED), C1-kondensator (100nF), S1 (tryckknapp), B1 (summer) & 6v DC Tillförsel.
Denna krets kan anslutas genom att placera den infraröda lysdioden liksom de infraröda sensorerna på dörren mitt emot varandra. Så att IR-strålen kan falla ordentligt på sensorn. Under normala förhållanden tappar den infraröda strålen alltid över den infraröda dioden och utgångsförhållandet vid stift-3 förblir i lågt tillstånd.

Denna stråle avbryts när ett fast föremål passerar strålen. När IR-strålen krossar aktiveras kretsen och utgången sätts till PÅ-läge. Utgångsförhållandet kvarstår tills det ställer om igen genom att stänga av strömbrytaren som betyder, när strålavbrottet är bortkopplat förblir ett alarm PÅ. För att undvika att andra inaktiverar larmet måste krets- eller återställningsomkopplaren placeras på avstånd från eller utom synhåll från den infraröda sensorn. I den här kretsen är en 'B1' summer ansluten för att producera ljud med ett inbyggt ljud och detta inbyggda ljud kan ersättas med en alternativ klocka annars hög siren baserat på kravet.

Fördelar

De fördelar med IR-sensor inkluderar följande

Den använder mindre kraft
Detektering av rörelse är möjlig i närvaro eller frånvaro av ljus ungefär lika tillförlitligt.
De behöver inte kontakt med objektet för upptäckt
Det finns inget dataläckage på grund av strålriktningen
Dessa sensorer påverkas inte av oxidation och korrosion
Bullerimmunitet är mycket stark

Nackdelar

De nackdelar med IR-sensor inkluderar följande

Siktlinje krävs
Räckvidden är begränsad
Dessa kan påverkas av dimma, regn, damm, etc.
Mindre dataöverföringshastighet

IR-sensorapplikationer

IR-sensorer klassificeras i olika typer beroende på applikationer. Några av de typiska tillämpningarna av olika typer av sensorer. Hastighetssensorn används för att synkronisera hastigheten för flera motorer. De temperatursensor används för industriell temperaturkontroll. PIR-sensor används för ett automatiskt dörröppningssystem och Ultraljudssensor används för avståndsmätning.

IR-sensorer används i olika Sensorbaserade projekt och även i olika elektroniska enheter som mäter temperaturen som diskuteras nedan.

Strålningstermometrar

IR-sensorer används i strålningstermometrar för att mäta temperaturen beroende på temperaturen och materialet i objektet och dessa termometrar har några av följande funktioner

Mätning utan direktkontakt med objektet
Snabbare svar
Enkla mönstermätningar

Flamskärmar

Dessa typer av enheter används för att detektera ljuset som släpps ut från lågorna och för att övervaka hur lågorna brinner. Ljuset som släpps ut från lågor sträcker sig från UV-till IR-regiontyper. PBS, PbSe, tvåfärgsdetektor, pyroelektrisk detektor är några av de vanligt använda detektorerna som används i flamskärmar.

Fuktanalysatorer

Fuktanalysatorer använder våglängder som absorberas av fukten i IR-regionen. Objekt bestrålas med ljus som har dessa våglängder (1,1 µm, 1,4 µm, 1,9 µm och 2,7 µm) och även med referensvåglängder.

Lamporna som reflekteras från föremålen beror på fuktinnehållet och detekteras av analysatorn för att mäta fukt (förhållandet mellan reflekterat ljus vid dessa våglängder och det reflekterade ljuset vid referensvåglängd). I GaAs PIN-fotodioder används Pbs fotokonduktiva detektorer i fuktanalysatorkretsar.

Gasanalysatorer

IR-sensorer används i gasanalysatorer som använder absorptionsegenskaperna för gaser i IR-regionen. Två typer av metoder används för att mäta gasens densitet såsom dispersiv och icke-dispersiv.

Spridande: Ett emitterat ljus delas spektroskopiskt och deras absorptionsegenskaper används för att analysera gasingredienserna och provmängden.

Nondispersive: Det är den vanligaste metoden och den använder absorptionsegenskaper utan att dela det utsända ljuset. Icke-dispergerande typer använder diskreta optiska bandpassfilter, liknande solglasögon som används för ögonskydd för att filtrera bort oönskad UV-strålning.

Denna typ av konfiguration kallas vanligtvis icke-dispersiv infraröd (NDIR) -teknologi. Denna typ av analysator används för kolsyrade drycker, medan en icke-dispersiv analysator används i de flesta av de kommersiella IR-instrumenten för läckage av bilavgaser.

IR Imaging Devices

IR-bildanordning är en av de viktigaste applikationerna för IR-vågor, främst på grund av dess egendom som inte är synlig. Den används för värmekameror, mörkerseende, etc.

Till exempel avger vatten, stenar, jord, vegetation och atmosfär och mänsklig vävnad IR-strålning. De termiska infraröda detektorerna mäter dessa strålningar inom IR-området och kartlägger objektets / områdets rumsliga temperaturfördelningar på en bild. Värmekameror består vanligtvis av sensorer Sb (indiumantimonit), Gd Hg (kvicksilverdopad germanium), Hg Cd Te (kvicksilver-kadmium-tellurid).

En elektronisk detektor kyls till låga temperaturer med flytande helium eller flytande kväve. Då säkerställer kylning av detektorerna att strålningsenergin (fotoner) som registreras av detektorerna kommer från terrängen och inte från omgivningstemperaturen för objekt i själva skannern och IR-bildbehandlingselektroniska enheter.

De viktigaste applikationerna för infraröda sensorer inkluderar huvudsakligen följande.

Meteorologi
Klimatologi
Fotobio-modulering
Analys av vatten
Gasdetektorer
Test av anestesiologi
Undersökning av petroleum
Järnvägssäkerhet

Således är detta allt om den infraröda sensorn krets med arbete och applikationer. Dessa sensorer används i många sensorbaserade elektronikprojekt . Vi tror att du kanske har fått en bättre förståelse för denna IR-sensor och dess arbetsprincip. Vidare, eventuella tvivel angående denna artikel eller projekt, vänligen ge din feedback genom att kommentera i kommentarsektionen nedan. Här är en fråga till dig, kan den infraröda termometern fungera i fullständigt mörker?

Fotokrediter: