Die IR-Technologie wird im täglichen Leben und auch in der Industrie für verschiedene Zwecke eingesetzt. Zum Beispiel verwenden Fernseher eine IR-Sensor um die Signale zu verstehen, die von einer Fernbedienung übertragen werden. Die Hauptvorteile von IR-Sensoren sind der geringe Stromverbrauch, das einfache Design und die praktischen Funktionen. IR-Signale werden vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen. Die IR-Strahlung in der elektromagnetisches Spektrum kann in den Bereichen der sichtbaren & Mikrowelle gefunden werden. Normalerweise liegen die Wellenlängen dieser Wellen im Bereich von 0,7 um 5 bis 1000 um. Das IR-Spektrum kann in drei Bereiche unterteilt werden, z. B. Nahinfrarot, Mittelinfrarot und Ferninfrarot. Die Wellenlänge des nahen IR-Bereichs reicht von 0,75 bis 3 um, die Wellenlänge des mittleren Infrarotbereichs reicht von 3 bis 6 um und die Wellenlänge der infraroten Strahlung des fernen IR-Bereichs ist höher als 6 um.

Was ist ein IR-Sensor / Infrarotsensor?

Ein Infrarotsensor ist ein elektronisches Gerät, das emittiert, um einige Aspekte der Umgebung zu erfassen. Ein IR-Sensor kann die Wärme eines Objekts messen und die Bewegung erfassen. Diese Arten von Sensoren messen nur Infrarotstrahlung, anstatt sie als a zu emittieren passiver IR-Sensor . Normalerweise strahlen im Infrarotspektrum alle Objekte irgendeine Form von Wärmestrahlung aus.

Infrarotsensor

“wo kann man elektronische komponenten online kaufen ”

Diese Arten von Strahlung sind für unsere Augen unsichtbar und können von einem Infrarotsensor erfasst werden. Der Emitter ist einfach eine IR-LED ( Leuchtdiode ) und der Detektor ist einfach eine IR-Fotodiode, die für IR-Licht mit der gleichen Wellenlänge wie die von der IR-LED emittierte empfindlich ist. Wenn IR-Licht auf die Fotodiode fällt, ändern sich die Widerstände und die Ausgangsspannungen proportional zur Größe des empfangenen IR-Lichts.

Arbeitsprinzip

Das Funktionsprinzip eines Infrarotsensors ähnelt dem Objekterkennungssensor. Dieser Sensor enthält eine IR-LED und eine IR-Fotodiode, so dass durch Kombination dieser beiden ein Fotokoppler gebildet werden kann, ansonsten ein Optokoppler. Die in diesem Sensor verwendeten physikalischen Gesetze sind Plankenstrahlung, Stephan Boltzmann & Wein-Verschiebung.

IR-LED ist eine Art Sender, der IR-Strahlung aussendet. Diese LED ähnelt einer Standard-LED und die von ihr erzeugte Strahlung ist für das menschliche Auge nicht sichtbar. Infrarotempfänger erfassen die Strahlung hauptsächlich mit einem Infrarotsender. Diese Infrarotempfänger sind in Form von Fotodioden erhältlich. IR-Fotodioden unterscheiden sich von herkömmlichen Fotodioden, da sie einfach IR-Strahlung erfassen. Je nach Spannung, Wellenlänge, Gehäuse usw. gibt es hauptsächlich verschiedene Arten von Infrarotempfängern.

Sobald es als Kombination aus IR-Sender und -Empfänger verwendet wird, muss die Wellenlänge des Empfängers der des Senders entsprechen. Hier ist der Sender eine IR-LED, während der Empfänger eine IR-Fotodiode ist. Die Infrarot-Fotodiode reagiert auf das Infrarotlicht, das durch eine Infrarot-LED erzeugt wird. Der Widerstand der Fotodiode und die Änderung der Ausgangsspannung sind proportional zum erhaltenen Infrarotlicht. Dies ist das grundlegende Arbeitsprinzip des IR-Sensors.

Sobald der Infrarotsender eine Emission erzeugt, erreicht er das Objekt und ein Teil der Emission wird zum Infrarotempfänger zurückreflektiert. Die Sensorausgabe kann vom IR-Empfänger in Abhängigkeit von der Intensität der Antwort festgelegt werden.

Arten von Infrarotsensoren

Infrarotsensoren werden in zwei Typen eingeteilt, z. B. aktiver IR-Sensor und passiver IR-Sensor.

Aktiver IR-Sensor

Dieser aktive Infrarotsensor umfasst sowohl den Sender als auch den Empfänger. In den meisten Anwendungen wird die Leuchtdiode als Quelle verwendet. LED wird als nicht abbildender Infrarotsensor verwendet, während die Laserdiode als abbildender Infrarotsensor verwendet wird.

Diese Sensoren arbeiten mit Energiestrahlung, die durch Strahlung empfangen und erfasst wird. Ferner kann es unter Verwendung des Signalprozessors verarbeitet werden, um die erforderlichen Informationen abzurufen. Die besten Beispiele für diesen aktiven Infrarotsensor sind Reflexions- und Bruchstrahlsensoren.

Passiver IR-Sensor

Der passive Infrarotsensor enthält nur Detektoren, jedoch keinen Sender. Diese Sensoren verwenden ein Objekt wie einen Sender oder eine IR-Quelle. Dieses Objekt sendet Energie aus und erkennt über Infrarotempfänger. Danach wird ein Signalprozessor verwendet, um das Signal zu verstehen, um die erforderlichen Informationen zu erhalten.

Die besten Beispiele für diesen Sensor sind pyroelektrischer Detektor, Bolometer, Thermoelement-Thermosäule usw. Diese Sensoren werden in zwei Typen unterteilt, wie z. B. thermischer IR-Sensor und Quanten-IR-Sensor. Der thermische IR-Sensor hängt nicht von der Wellenlänge ab. Die von diesen Sensoren verwendete Energiequelle wird erwärmt. Thermische Detektoren reagieren nur langsam und reagieren langsam. Der Quanten-IR-Sensor hängt von der Wellenlänge ab und diese Sensoren weisen eine hohe Ansprech- und Erfassungszeit auf. Diese Sensoren müssen für bestimmte Messungen regelmäßig gekühlt werden.

Schaltplan des IR-Sensors

Eine Infrarotsensorschaltung ist eines der grundlegenden und beliebtesten Sensormodule in einem elektronisches Gerät . Dieser Sensor entspricht den visionären Sinnen des Menschen, mit denen Hindernisse erkannt werden können, und ist eine der häufigsten Anwendungen in Echtzeit. Diese Schaltung umfasst die folgenden Komponenten

LM358 IC 2 IR-Sender- und Empfängerpaar
Widerstände im Bereich von Kilo-Ohm.
Variable Widerstände.
LED (Leuchtdiode).

Schaltplan des Infrarotsensors

In diesem Projekt enthält der Senderabschnitt einen IR-Sensor, der kontinuierliche IR-Strahlen sendet, die von einem IR-Empfängermodul empfangen werden. Ein IR-Ausgangsanschluss des Empfängers variiert in Abhängigkeit von seinem Empfang von IR-Strahlen. Da diese Variation nicht als solche analysiert werden kann, kann dieser Ausgang einer Komparatorschaltung zugeführt werden. Hier ein Operationsverstärker (Operationsverstärker) des LM 339 wird als Komparatorschaltung verwendet.

Wenn der IR-Empfänger kein Signal empfängt, ist das Potential am invertierenden Eingang höher als der nicht invertierende Eingang des Komparator-IC (LM339). Somit wird der Ausgang des Komparators niedrig, aber die LED leuchtet nicht. Wenn das IR-Empfängermodul ein Signal empfängt, wird das Potential am invertierenden Eingang niedrig. Somit geht der Ausgang des Komparators (LM 339) hoch und die LED beginnt zu leuchten.

Die Widerstände R1 (100), R2 (10k) und R3 (330) werden verwendet, um sicherzustellen, dass mindestens 10 mA Strom durch die IR-LED-Geräte wie Fotodiode bzw. normale LEDs fließen. Der Widerstand VR2 (voreingestellt = 5k) dient zum Einstellen der Ausgangsanschlüsse. Mit dem Widerstand VR1 (voreingestellt = 10k) wird die Empfindlichkeit des Schaltplans eingestellt. Lesen Sie mehr über IR-Sensoren.

IR-Sensorschaltung mit Transistor

Das Schaltbild des IR-Sensors unter Verwendung von Transistoren, nämlich die Hinderniserkennung unter Verwendung von zwei Transistoren, ist unten gezeigt. Diese Schaltung wird hauptsächlich zur Hinderniserkennung mit einer IR-LED verwendet. Diese Schaltung kann also mit zwei Transistoren wie NPN und PNP aufgebaut werden. Für NPN wird der BC547-Transistor verwendet, während für PNP der BC557-Transistor verwendet wird. Die Pinbelegung dieser Transistoren ist dieselbe.

Infrarotsensorschaltung mit Transistoren

In der obigen Schaltung ist immer eine Infrarot-LED eingeschaltet, während die andere Infrarot-LED mit dem Basisanschluss des PNP-Transistors verbunden ist, da diese IR-LED als Detektor fungiert. Die erforderlichen Komponenten dieser IR-Sensorschaltung umfassen Widerstände mit 100 Ohm und 200 Ohm, BC547- und BC557-Transistoren, LED, IR-LEDs-2. Die schrittweise Vorgehensweise von wie man die IR-Sensorschaltung macht umfasst die folgenden Schritte.

Verbinden Sie die Komponenten gemäß Schaltplan mit den erforderlichen Komponenten
Schließen Sie eine Infrarot-LED an den Basisanschluss des BC547-Transistors an
Schließen Sie eine Infrarot-LED an den Basisanschluss desselben Transistors an.
Verbinden Sie den 100Ω-Widerstand mit den Reststiften der Infrarot-LEDs.
Verbinden Sie den Basisanschluss des PNP-Transistors mit dem Kollektoranschluss des NPN-Transistors.
Schließen Sie die LED und den 220Ω-Widerstand gemäß dem Anschluss im Schaltplan an.
Sobald der Anschluss des Stromkreises abgeschlossen ist, wird der Stromkreis zum Testen mit Strom versorgt.

Schaltungsarbeit

Sobald die Infrarot-LED erkannt wurde, aktiviert das vom Objekt reflektierte Licht einen kleinen Strom, der den gesamten IR-LED-Detektor versorgt. Dadurch werden der NPN-Transistor und der PNP aktiviert, daher leuchtet die LED auf. Diese Schaltung eignet sich für verschiedene Projekte wie automatische Lampen, die aktiviert werden, sobald sich eine Person dem Licht nähert.

Einbruchalarmkreis mit IR-Sensor

Diese IR-Einbruchalarmschaltung wird an Eingängen, Türen usw. verwendet. Diese Schaltung gibt einen Summerton aus, um die betroffene Person zu warnen, wenn jemand den IR-Strahl durchquert. Wenn die IR-Strahlen für Menschen nicht sichtbar sind, fungiert diese Schaltung als versteckte Sicherheitsvorrichtung.

Einbruchalarmkreis mit IR-Sensor

Die erforderlichen Komponenten dieser Schaltung umfassen hauptsächlich NE555IC, Widerstände R1 und R2 = 10k und 560, D1 (IR-Fotodiode), D2 (IR-LED), C1-Kondensator (100 nF), S1 (Druckschalter), B1 (Summer) und 6 V Gleichstrom Liefern.
Diese Schaltung kann durch Anordnen der Infrarot-LED sowie der Infrarotsensoren an der Tür gegenüberliegend verbunden werden. Damit der IR-Strahl richtig auf den Sensor fallen kann. Unter normalen Bedingungen fällt der Infrarotstrahl immer über die Infrarotdiode und der Ausgangszustand an Pin-3 bleibt im niedrigen Zustand.

Dieser Strahl wird unterbrochen, sobald ein festes Objekt den Strahl kreuzt. Wenn der IR-Strahl zerschmettert, wird die Schaltung aktiviert und der Ausgang wird eingeschaltet. Der Ausgangszustand bleibt bestehen, bis er durch Schließen des Schalters wieder eingestellt wird. Wenn also die Unterbrechung des Strahls unterbrochen wird, bleibt ein Alarm eingeschaltet. Um zu verhindern, dass andere Personen den Alarm deaktivieren, muss sich der Stromkreis oder der Rücksetzschalter vom Infrarotsensor entfernt oder außer Sichtweite befinden. In dieser Schaltung ist ein B1-Summer angeschlossen, um einen Ton mit einem eingebauten Ton zu erzeugen, und dieser eingebaute Ton kann je nach Anforderung durch eine alternative Glocke ersetzt werden, ansonsten eine laute Sirene.

Vorteile

Das Vorteile des IR-Sensors das Folgende einschließen

Es verbraucht weniger Strom
Die Erfassung von Bewegungen ist in Gegenwart oder Abwesenheit von Licht ungefähr mit gleicher Zuverlässigkeit möglich.
Sie benötigen zur Erkennung keinen Kontakt mit dem Objekt
Aufgrund der Strahlrichtung tritt kein Datenverlust auf
Diese Sensoren sind nicht von Oxidation und Korrosion betroffen
Die Störfestigkeit ist sehr stark

Nachteile

Das Nachteile des IR-Sensors das Folgende einschließen

Sichtlinie ist erforderlich
Reichweite ist begrenzt
Diese können durch Nebel, Regen, Staub usw. Beeinträchtigt werden
Weniger Datenübertragungsrate

IR-Sensoranwendungen

IR-Sensoren werden je nach Anwendung in verschiedene Typen eingeteilt. Einige der typischen Anwendungen unterschiedlich Arten von Sensoren. Der Drehzahlsensor dient zur Synchronisation der Drehzahl mehrerer Motoren. Das Temperatursensor wird zur industriellen Temperaturregelung verwendet. PIR-Sensor wird für ein automatisches Türöffnungssystem und das verwendet Ultraschallsensor wird zur Entfernungsmessung verwendet.

IR-Sensoren werden in verschiedenen eingesetzt Sensorbasierte Projekte und auch in verschiedenen elektronischen Geräten, die die unten diskutierte Temperatur messen.

Strahlungsthermometer

IR-Sensoren werden in Strahlungsthermometern verwendet, um die Temperatur in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Material des Objekts zu messen, und diese Thermometer weisen einige der folgenden Merkmale auf

Messung ohne direkten Kontakt mit dem Objekt
Schnellere Antwort
Einfache Mustermessungen

Flammenmonitore

Diese Arten von Geräten werden verwendet, um das von den Flammen emittierte Licht zu erfassen und zu überwachen, wie die Flammen brennen. Das von Flammen emittierte Licht erstreckt sich vom UV- bis zum IR-Bereich. PBS, PbSe, Zweifarbendetektor und pyroelektrischer Detektor sind einige der üblicherweise in Flammenmonitoren verwendeten Detektoren.

Feuchtigkeitsanalysatoren

Feuchtigkeitsanalysatoren verwenden Wellenlängen, die von der Feuchtigkeit im IR-Bereich absorbiert werden. Objekte werden mit Licht mit diesen Wellenlängen (1,1 um, 1,4 um, 1,9 um und 2,7 um) und auch mit Referenzwellenlängen bestrahlt.

Die von den Objekten reflektierten Lichter hängen vom Feuchtigkeitsgehalt ab und werden vom Analysegerät erfasst, um die Feuchtigkeit zu messen (Verhältnis des reflektierten Lichts bei diesen Wellenlängen zum reflektierten Licht bei der Referenzwellenlänge). In GaAs-PIN-Fotodioden werden photoleitende Pbs-Detektoren in Feuchtigkeitsanalyseschaltungen verwendet.

Gasanalysatoren

IR-Sensoren werden in Gasanalysatoren verwendet, die die Absorptionseigenschaften von Gasen im IR-Bereich nutzen. Zwei Arten von Methoden werden verwendet, um die Dichte von Gas zu messen, wie z. B. dispersiv und nichtdispersiv.

Dispersiv: Ein emittiertes Licht wird spektroskopisch aufgeteilt und ihre Absorptionseigenschaften werden verwendet, um die Gasbestandteile und die Probenmenge zu analysieren.

Nichtdispersiv: Es ist die am häufigsten verwendete Methode und verwendet Absorptionseigenschaften, ohne das emittierte Licht zu teilen. Nichtdispersive Typen verwenden diskrete optische Bandpassfilter, ähnlich wie Sonnenbrillen, die zum Schutz der Augen verwendet werden, um unerwünschte UV-Strahlung herauszufiltern.

Diese Art der Konfiguration wird üblicherweise als nichtdispersive Infrarot (NDIR) -Technologie bezeichnet. Dieser Analysatortyp wird für kohlensäurehaltige Getränke verwendet, während in den meisten kommerziellen IR-Instrumenten ein nichtdispersiver Analysator für Leckagen von Autoabgas verwendet wird.

IR-Bildgebungsgeräte

Das IR-Bildgerät ist eine der Hauptanwendungen von IR-Wellen, hauptsächlich aufgrund seiner Eigenschaft, die nicht sichtbar ist. Es wird für Wärmebildkameras, Nachtsichtgeräte usw. verwendet.

Beispielsweise emittieren Wasser, Felsen, Boden, Vegetation und Atmosphäre sowie menschliches Gewebe IR-Strahlung. Die thermischen Infrarotdetektoren messen diese Strahlungen im IR-Bereich und bilden die räumlichen Temperaturverteilungen des Objekts / Bereichs auf einem Bild ab. Wärmebildkameras bestehen normalerweise aus Sb- (Indiumantimonit), Gd Hg- (Quecksilber-dotiertes Germanium) und Hg Cd Te- (Quecksilber-Cadmium-Tellurid) Sensoren.

Ein elektronischer Detektor wird mit flüssigem Helium oder flüssigem Stickstoff auf niedrige Temperaturen abgekühlt. Durch die Kühlung der Detektoren wird sichergestellt, dass die von den Detektoren aufgezeichnete Strahlungsenergie (Photonen) aus dem Gelände und nicht aus der Umgebungstemperatur von Objekten im Scanner selbst und elektronischen Geräten mit IR-Bildgebung stammt.

Die Hauptanwendungen der Infrarotsensoren umfassen hauptsächlich die folgenden.

Meteorologie
Klimatologie
Photo-Bio-Modulation
Analyse von Wasser
Gasdetektoren
Prüfung der Anästhesiologie
Exploration von Erdöl
Sicherheit der Schiene

Das ist also alles über den Infrarotsensor Schaltung mit Arbeiten und Anwendungen. Diese Sensoren werden in vielen sensorgestützten Sensoren eingesetzt Elektronikprojekte . Wir glauben, dass Sie diesen IR-Sensor und sein Funktionsprinzip besser verstanden haben. Wenn Sie Zweifel an diesem Artikel oder an Projekten haben, geben Sie bitte Ihr Feedback, indem Sie dies im Kommentarbereich unten kommentieren. Hier ist eine Frage für Sie: Kann das Infrarot-Thermometer bei völliger Dunkelheit arbeiten?

Bildnachweis: