IR-tekniikkaa käytetään jokapäiväisessä elämässä ja myös teollisuudessa eri tarkoituksiin. Esimerkiksi televisioissa käytetään IR-anturi ymmärtää kaukosäätimestä lähetettävät signaalit. IR-antureiden tärkeimmät edut ovat vähäinen virrankulutus, niiden yksinkertainen muotoilu ja kätevät ominaisuudet. IR-signaaleja ei havaita ihmissilmä. Infrapunasäteily sähkömagneettinen spektri löytyy näkyvän & mikroaaltouunin alueilta. Yleensä näiden aaltojen aallonpituudet vaihtelevat 0,7 um 5 - 1 000 um. IR-spektri voidaan jakaa kolmeen alueeseen, kuten lähi-, keski- ja kaukoinfrapuna. Läheisen infrapuna-alueen aallonpituus vaihtelee 0,75 - 3 um, keski-infrapuna-alueen aallonpituus on 3 - 6 µm ja kaukaisen infrapuna-alueen infrapunasäteilyn aallonpituus on yli 6 um.

Mikä on IR- / infrapuna-anturi?

Infrapuna-anturi on elektroninen laite, joka säteilee tunnettaakseen joitakin ympäristön näkökohtia. IR-anturi voi mitata kohteen lämmön sekä havaita liikkeen. Tämäntyyppiset anturit mittaavat vain infrapunasäteilyä emittoimatta sitä, jota kutsutaan a passiivinen IR-anturi . Yleensä infrapunaspektrissä kaikki kohteet säteilevät jonkinlaista lämpösäteilyä.

Infrapuna-anturi

“kestomagneetti moottorin generaattori vapaa energiaa ”

Tämäntyyppiset säteilyt ovat näkymättömiä silmillemme, jotka voidaan havaita infrapunasensorilla. Lähetin on yksinkertaisesti IR-LED ( Valodiodi ) ja ilmaisin on yksinkertaisesti IR-valodiodi, joka on herkkä IR-valolle, jonka aallonpituus on sama kuin IR-LEDin lähettämän. Kun IR-valo putoaa fotodiodille, vastukset ja lähtöjännitteet muuttuvat suhteessa vastaanotetun IR-valon suuruuteen.

Toimintaperiaate

Infrapuna-anturin toimintaperiaate on samanlainen kuin kohteen tunnistustunnistin. Tämä anturi sisältää IR-LEDin ja IR-valodiodin, joten nämä kaksi yhdistämällä voidaan muodostaa valokytkin, muuten optoeristin. Tässä anturissa käytetyt fysiikan lait ovat lankkujen säteily, Stephan Boltzmann ja weins-siirtymä.

IR LED on eräänlainen lähetin, joka lähettää IR-säteilyä. Tämä LED näyttää samanlaiselta kuin tavallinen LED, eikä sen tuottama säteily ole näkyvissä ihmissilmälle. Infrapunavastaanottimet havaitsevat säteilyn pääasiassa infrapunalähettimen avulla. Nämä infrapunavastaanottimet ovat saatavana valodiodien muodossa. IR-fotodiodit ovat erilaisia kuin tavalliset fotodiodit, koska ne havaitsevat yksinkertaisesti IR-säteilyn. Erilaisia infrapunavastaanottimia on pääasiassa jännitteestä, aallonpituudesta, paketista jne. Riippuen.

Kun sitä käytetään IR-lähettimen ja vastaanottimen yhdistelmänä, vastaanottimen aallonpituuden on oltava sama kuin lähetin. Lähetin on tässä IR-LED, kun taas vastaanotin on IR-valodiodi. Infrapunavalodiodi on reagoiva infrapunavaloon, joka syntyy infrapuna-LEDin kautta. Valodiodin vastus ja lähtöjännitteen muutos ovat suhteessa saatuun infrapunavaloon. Tämä on IR-anturin perusperiaate.

Kun infrapunalähetin tuottaa säteilyä, se saavuttaa kohteen ja osa säteilystä heijastuu takaisin kohti infrapunavastaanotinta. Infrapunavastaanotin voi päättää anturin ulostulon vastauksen voimakkuuden mukaan.

Infrapuna-anturin tyypit

Infrapuna-anturit luokitellaan kahteen tyyppiin, kuten aktiivinen infrapuna-anturi ja passiivinen infrapuna-anturi.

Aktiivinen IR-anturi

Tämä aktiivinen infrapunatunnistin sisältää sekä lähettimen että vastaanottimen. Suurimmassa osassa sovelluksia valolähdettä käytetään lähteenä. LEDiä käytetään ei-kuvantavana infrapuna-anturina, kun taas laserdiodia käytetään kuvantavana infrapuna-anturina.

Nämä anturit toimivat energia-säteilyn kautta, vastaanotetaan ja havaitaan säteilyn kautta. Lisäksi se voidaan käsitellä käyttämällä signaaliprosessoria tarvittavien tietojen hakemiseen. Parhaita esimerkkejä tästä aktiivisesta infrapunatunnistimesta ovat heijastavuus- ja murtosäteen anturi.

Passiivinen IR-anturi

Passiivinen infrapunatunnistin sisältää vain ilmaisimia, mutta niissä ei ole lähetintä. Nämä anturit käyttävät kohdetta, kuten lähetintä tai IR-lähdettä. Tämä esine lähettää energiaa ja tunnistaa infrapunavastaanottimien kautta. Sen jälkeen signaaliprosessoria käytetään ymmärtämään signaali tarvittavien tietojen saamiseksi.

Parhaita esimerkkejä tästä anturista ovat pyroelektrinen ilmaisin, bolometri, termoelementti-lämpöpari jne. Nämä anturit luokitellaan kahteen tyyppiin, kuten lämpö-IR-anturi ja kvantti-IR-anturi. Lämpö-IR-anturi ei riipu aallonpituudesta. Näiden antureiden käyttämä energialähde lämmitetään. Lämpöilmaisimet ovat hitaita niiden vasteella ja havaitsemisajalla. Kvantti-IR-anturi riippuu aallonpituudesta, ja nämä anturit sisältävät korkean vaste- ja havaitsemisajan. Nämä anturit tarvitsevat säännöllistä jäähdytystä tiettyihin mittauksiin.

IR-anturin piirikaavio

Infrapuna-anturipiiri on yksi suosituimmista ja suosituimmista anturimoduuleista elektroninen laite . Tämä anturi on analoginen ihmisen näön aistien kanssa, jota voidaan käyttää esteiden havaitsemiseen, ja se on yksi yleisimmistä sovelluksista reaaliajassa. Tämä piiri käsittää seuraavat komponentit

LM358 IC 2 IR-lähetin ja vastaanotin pari
Vastukset, joiden alue on kilo-ohmia.
Säädettävät vastukset.
LED (valodiodi).

Infrapuna-anturin piirikaavio

Tässä projektissa lähetinosa sisältää IR-anturin, joka lähettää jatkuvia IR-säteitä vastaanotettavaksi IR-vastaanotinmoduulille. Vastaanottimen IR-lähtöliitin vaihtelee riippuen sen vastaanottamisesta IR-säteiltä. Koska tätä vaihtelua ei voida analysoida sellaisenaan, tämä lähtö voidaan syöttää vertailupiiriin. Tässä operatiivinen vahvistin LM 339: n (op-amp) käytetään vertailupiirinä.

Kun infrapunavastaanotin ei vastaanota signaalia, invertoivan tulon potentiaali menee korkeammaksi kuin vertailupiirin ei-invertoiva tulo (LM339). Täten vertailijan lähtö menee matalaksi, mutta LED ei pala. Kun infrapunavastaanotinmoduuli vastaanottaa signaalin käänteisen tulon potentiaalille, se laskee. Siten vertailijan (LM 339) lähtö menee korkealle ja LED alkaa palaa.

Vastusta R1 (100), R2 (10k) ja R3 (330) käytetään varmistamaan, että vähintään 10 mA virta kulkee IR-LED-laitteiden, kuten fotodiodin, ja normaalien LEDien läpi. Vastusta VR2 (esiasetus = 5k) käytetään lähtöliittimien säätämiseen. Vastusta VR1 (esiasetus = 10k) käytetään piirikaavion herkkyyden asettamiseen. Lue lisää IR-antureista.

IR-anturipiiri transistorilla

Transistoreita käyttävän infrapunatunnistimen kytkentäkaavio, nimittäin esteiden havaitseminen kahdella transistorilla, on esitetty alla. Tätä virtapiiriä käytetään pääasiassa esteiden havaitsemiseen IR-LEDillä. Joten tämä piiri voidaan rakentaa kahdella transistorilla, kuten NPN ja PNP. NPN: ssä käytetään BC547-transistoria, kun taas PNP: ssä käytetään BC557-transistoria. Näiden transistoreiden pinout on sama.

Infrapuna-anturipiiri transistoreilla

Yllä olevassa piirissä yksi infrapuna-LED on aina päällä, kun taas toinen infrapuna-LED on liitetty PNP-transistorin tukiasemaan, koska tämä IR-LED toimii ilmaisimena. Tämän IR-anturipiirin vaadittavat komponentit sisältävät vastukset 100 ohmia ja 200 ohmia, BC547 & BC557 -transistorit, LED-, IR-LED-2. Vaiheittainen menettely kuinka tehdä IR-anturipiiri sisältää seuraavat vaiheet.

Liitä komponentit kytkentäkaavion mukaisesti käyttämällä tarvittavia komponentteja
Liitä yksi infrapuna-LED BC547-transistorin tukiasemaan
Liitä infrapuna-LED saman transistorin tukiliittimeen.
Kytke 100Ω: n vastus infrapuna-LEDien jäljellä oleviin nastoihin.
Liitä PNP-transistorin tukiliitin NPN-transistorin kollektoriliittimeen.
Kytke LED- ja 220Ω-vastus kytkentäkaavion mukaisesti.
Kun piirin liitäntä on tehty, virransyöttö piiriin testattavaksi.

Piiri toimii

Kun infrapuna-LED on havaittu, kohteen heijastunut valo aktivoi pienen virran, joka syöttää koko IR-LED-ilmaisimen. Tämä aktivoi NPN-transistorin ja PNP: n, joten LED syttyy. Tätä virtapiiriä voidaan käyttää erilaisissa projekteissa, kuten automaattisissa lampuissa, jotka aktivoituvat, kun henkilö lähestyy valoa.

Murtohälytyspiiri IR-anturin avulla

Tätä IR-murtohälytyspiiriä käytetään sisäänkäynneissä, ovissa jne. Tämä piiri antaa summeriäänen hälyttämään asianomaista henkilöä aina, kun joku ylittää infrapunasäteen. Kun infrapunasäteet eivät ole ihmisille näkyvissä, tämä piiri toimii piilotettuna turvalaitteena.

Murtohälytyspiiri IR-anturin avulla

Tämän piirin vaadittavat komponentit sisältävät pääasiassa NE555IC: n, vastukset R1 & R2 = 10k & 560, D1 (IR-valodiodi), D2 (IR-LED), C1-kondensaattori (100nF), S1 (työntökytkin), B1 (summeri) ja 6v DC Toimittaa.
Tämä piiri voidaan kytkeä järjestämällä infrapuna-LED sekä infrapuna-anturit oveen vastakkain. Jotta infrapunasäde voi pudota anturiin oikein. Normaaleissa olosuhteissa infrapunasäteet putoavat aina infrapunadiodin yli, ja nastan 3 lähtöolosuhteet pysyvät heikossa tilassa.

Tämä säde keskeytetään, kun kiinteä esine ylittää säteen. Kun infrapunasäde hajoaa, piiri aktivoituu ja lähtö muuttuu ON-tilaan. Lähtöehto pysyy, kunnes se virittää uudelleen sulkemalla kytkimen, mikä tarkoittaa, että kun säteen keskeytys irtoaa, hälytys pysyy PÄÄLLÄ. Jotta muut eivät kytkeisi hälytystä pois päältä, piirin tai nollauskytkimen on sijaittava kaukana infrapunatunnistimen näkyvistä tai näkyvistä. Tässä piirissä B1-summeri on kytketty tuottamaan ääntä sisäänrakennetulla äänellä, ja tämä sisäänrakennettu ääni voidaan korvata vaihtoehtoisilla kelloilla, muuten kovalla sireenillä vaatimuksen perusteella.

Edut

IR-anturin edut Sisällytä seuraavat

Se kuluttaa vähemmän virtaa
Liikkeen havaitseminen on mahdollista valon läsnä ollessa tai poissa ollessa suunnilleen yhtä luotettavasti.
He eivät tarvitse kosketusta kohteeseen havaitsemista varten
Tietovuotoa ei ole säteen suunnan vuoksi
Hapetus ja korroosio eivät vaikuta näihin antureihin
Melun vastustuskyky on erittäin vahva

Haitat

IR-anturin haitat Sisällytä seuraavat

Näköyhteys vaaditaan
Kantama on rajallinen
Näihin voi vaikuttaa sumu, sade, pöly jne
Pienempi tiedonsiirtonopeus

IR-anturisovellukset

IR-anturit luokitellaan erityyppisiin sovelluksista riippuen. Joitakin tyypillisiä sovelluksia eri antureiden tyypit. Nopeusanturia käytetään useiden moottoreiden nopeuden synkronointiin. lämpösensori käytetään teolliseen lämpötilan säätöön. PIR-anturi käytetään automaattiseen ovenavausjärjestelmään ja Ultraäänianturi käytetään etäisyyden mittaamiseen.

IR-antureita käytetään eri tavoin Anturipohjaiset projektit ja myös erilaisissa elektronisissa laitteissa, jotka mittaavat lämpötilaa, josta keskustellaan jäljempänä.

Säteilylämpömittarit

IR-antureita käytetään säteilylämpömittareissa lämpötilan mittaamiseen riippuen kohteen lämpötilasta ja materiaalista, ja näillä lämpömittareilla on joitain seuraavista ominaisuuksista

Mittaus ilman suoraa kosketusta esineeseen
Nopeampi vastaus
Helppo kuviomittaus

Liekinvalvontalaitteet

Tämän tyyppisiä laitteita käytetään liekkien lähettämän valon havaitsemiseen ja liekkien palamisen seuraamiseen. Liekistä tuleva valo ulottuu UV-tyypistä IR-alueisiin. PBS, PbSe, kaksivärinen ilmaisin, pyroelektrinen ilmaisin ovat joitain yleisesti käytettyjä ilmaisimia, joita käytetään liekinvalvontalaitteissa.

Kosteusanalysaattorit

Kosteusanalysaattorit käyttävät aallonpituuksia, jotka imeytyvät IR-alueen kosteuden kautta. Kohteet säteilytetään valolla, jolla on nämä aallonpituudet (1,1 um, 1,4 um, 1,9 um ja 2,7 um) ja myös vertailuaallonpituuksilla.

Kohteista heijastuvat valot riippuvat kosteuspitoisuudesta ja analysaattori havaitsee kosteuden mittaamisen (näillä aallonpituuksilla heijastuneen valon suhde heijastuneeseen valoon vertailuaallonpituudella). GaAs PIN -valodiodeissa Pbs-valojohtavia ilmaisimia käytetään kosteusanalysaattoripiireissä.

Kaasuanalysaattorit

IR-antureita käytetään kaasuanalysaattoreissa, jotka käyttävät kaasujen absorptio-ominaisuuksia IR-alueella. Kaasun tiheyden mittaamiseen käytetään kahden tyyppisiä menetelmiä, kuten dispergoituva ja dispergoitumaton.

Hajottava: Lähetetty valo jaetaan spektroskooppisesti ja niiden absorptio-ominaisuuksia käytetään kaasun ainesosien ja näytemäärän analysointiin.

Hajottamaton: Se on yleisimmin käytetty menetelmä ja siinä käytetään absorptio-ominaisuuksia jakamatta säteilevää valoa. Hajauttamattomat tyypit käyttävät erillisiä optisia kaistanpäästösuodattimia, samanlaisia kuin aurinkolasit, joita käytetään silmien suojaamiseen ei-toivotun UV-säteilyn suodattamiseksi.

Tämän tyyppistä kokoonpanoa kutsutaan yleisesti ei-dispergoituvaksi infrapunatekniikaksi (NDIR). Tämän tyyppistä analysaattoria käytetään hiilihapollisiin juomiin, kun taas dispergoitumatonta analysaattoria käytetään useimmissa kaupallisissa IR-laitteissa autojen pakokaasupolttoaineiden vuotamiseen.

IR-kuvankäsittelylaitteet

IR-kuvalaite on yksi suurimmista IR-aaltojen sovelluksista ensisijaisesti sen ominaisuuden vuoksi, jota ei näy. Sitä käytetään lämpökuvaajiin, yönäkölaitteisiin jne.

Esimerkiksi vesi, kivet, maaperä, kasvillisuus ja ilmakehä sekä ihmisen kudos lähettävät kaikki IR-säteilyä. Lämpö-infrapuna-ilmaisimet mittaavat nämä säteilyt IR-alueella ja kartoittavat kohteen / alueen spatiaaliset lämpötilajakaumat kuvassa. Lämpökamerat koostuvat yleensä Sb (indiumantimoniitti), Gd Hg (elohopeaa seostettu germanium), Hg Cd Te (elohopea-kadmium-telluridi) antureista.

Elektroninen ilmaisin jäähdytetään mataliin lämpötiloihin käyttämällä nestemäistä heliumia tai nestemäistä typpeä. Sitten jäähdytysilmaisimet varmistavat, että ilmaisimien tallentama säteilyenergia (fotonit) tulee maastosta eikä itse skannerin ja infrapunakuvauslaitteiden esineiden ympäristön lämpötilasta.

Infrapuna-antureiden tärkeimmät sovellukset sisältävät pääasiassa seuraavat.

Meteorologia
Ilmasto
Photo-bio-modulointi
Veden analyysi
Kaasunilmaisimet
Anestesiologian testaus
Öljyn etsintä
Rautateiden turvallisuus

Näin ollen tämä on kaikki infrapuna-anturista piiri työskentelyn ja sovellusten kanssa. Näitä antureita käytetään monissa anturipohjaisissa elektroniikkaprojektit . Uskomme, että olet voinut saada paremman käsityksen tästä IR-anturista ja sen toimintaperiaatteesta. Lisäksi, jos sinulla on epäilyksiä tästä artikkelista tai projekteista, anna palautetta kommentoimalla alla olevassa kommenttiosassa. Tässä on kysymys sinulle, voiko infrapunalämpömittari toimia täydellisessä pimeydessä?

Valokuvahyvitykset: