IR传感器

介绍

红外技术解决了各种无线应用。主要区域是传感和遥控器。在电磁频谱中,红外部分被分成三个区域:近红外区域,中红外区域和远红外区域。

这些区域的波长及其应用如下所示。

  • 近红外区域 - 700nm至1400 nm - IR传感器,光纤
  • 中红外区域 - 1400nm至3000 nm - 热敏
  • 远红外区域 - 3000nm至1 mm - 热成像

红外线的频率范围高于微波和比可见光小。

对于光学传感和光学通信,在近红外区域中使用光学光学技术,因为当光线变得不太复杂时,当作为信号源而不是RF而变得较小。光学的无线通信使用IR数据传输完成短程应用程序。

红外传感器发射和/或检测红外辐射以感测其周围环境。

任何红外传感器的工作都受三个法律管辖:Planck的辐射法,斯蒂芬 - Boltzmann法和Wien的流离失所法。

普朗克的法律规定,“每个物体都会发出不等于的温度辐射0.0.k“。Stephen - Boltzmann法规定了“在所有波长下,黑色身体发出的总能量与绝对温度的第四个力量成比例”。根据Wien的位移法,“不同温度的黑色主体的辐射曲线将以与温度成反比的波长”。

用作障碍物检测器的红外传感器的基本概念是传输红外信号,该红外信号从物体的表面反弹,并且在红外接收器处接收信号。

典型的红外检测系统中使用了五种基本元素:红外源,传输介质,光学元件,红外检测器或接收器和信号处理。红外激光器和红外LED的特定波长可用作红外源。用于红外传输的三种主要类型的介质是真空,大气和光纤。光学部件用于聚焦红外辐射或限制光谱响应。

用石英,锗和硅制成的光学镜片用于聚焦红外辐射。红外接收器可以是光电二极管,光电晶体管等。一些重要的红外接收器规格是光敏性,探测和噪声等效功率。信号处理是通过放大器完成的,因为红外探测器的输出非常小。

IR传感器的类型

红外传感器可以是被动或有效的。被动红外传感器基本上是红外探测器。被动红外传感器不使用任何红外源并检测视野中障碍物发出的能量。它们有两种类型:量子和热量。热红外传感器使用红外能量作为热源,与波长无关。热电偶,热电探测器和钻孔仪是热红外探测器的常见类型。

量子型红外探测器提供更高的检测性能,并且比热型红外探测器更快。量子型检测器的光敏性是波长依赖性的。量子型检测器进一步分为两种类型:内在和外在类型。固有型量子探测器是光电导电池和光伏电池。

有源红外传感器包括两个元素:红外源和红外探测器。红外源包括LED或红外激光二极管。红外探测器包括光电二极管或光电晶体管。红外源发出的能量被物体反射并落在红外探测器上。

1. IR传感器

红外发射器

红外发射器是发出红外辐射的发光二极管(LED)。因此,它们被称为IR LED。即使IR LED看起来像正常的LED,它也是由人眼散发出来的辐射。

典型红外LED的图片如下所示。

IR LED

根据其波长,输出功率和响应时间,有不同类型的红外发射器。

可以使用红外LED,电流限制电阻和电源构造简单的红外发射器。典型IR发射器的示意图如下所示。

2.红外线发射器

当在5V供电时操作时,IR发射器消耗约3到5 mA的电流。可以调制红外发射器以产生特定的红外光频率。最常用的调制是OOK(关键键控)调制。

IR发射器可以在几种应用中找到。一些应用需要红外线,最佳红外源是红外发射器。当红外发射器与石英中使用时,可以制造太阳能电池。

IR接收者

当它们检测来自IR发射器的辐射时,红外接收器也称为红外传感器。IR接收器以光电二极管和光电晶体管的形式。红外光电二极管与普通光电二极管不同,因为它们仅检测到红外辐射。典型的IR接收器或光电二极管的图片如下所示。

IR接收者

当在红外发射器 - 接收器组合中使用时,基于波长,电压,包装等,存在不同类型的IR接收器。接收器的波长应与发射器的波长匹配。

使用光电晶体管的典型红外接收器电路如下所示。

3.红外线接收器

它由IR光电晶体管,二极管,MOSFET,电位计和LED组成。当光电晶体管接收任何红外辐射时,电流流过它,MOSFET开启。这反过来亮起充当负载的LED。电位器用于控制光电晶体管的灵敏度。

工作原则

可以使用以下图解释作为物体检测传感器作为物体检测传感器的IR传感器的原理。IR传感器由IR LED和IR光电二极管组成;它们一起被称为照片 - 耦合器或光耦合器。

4. IR传感器的工作原理

当IR发射器发射辐射时,它到达物体,一些辐射反射回IR接收器。基于IR接收器的接收强度,定义了传感器的输出。

障碍物传感电路或IR传感器电路

典型的IR传感电路如下所示。

5. IR传感器电路

它由IR LED,光电二极管,电位器,IC运算放大器和LED组成。

红外LED发出红外线。光电二极管检测红外光。IC OP - AMP用作电压比较器。电位器用于根据要求校准传感器的输出。

当由IR LED发射的光入射在击中物体之后入射在光电二极管上时,光电二极管的电阻从巨大的值下降。OP - 放大器的输入之一是由电位计设置的阈值。OP-AMP的另一个输入来自光电二极管的串联电阻。当入射辐射更多的光电二极管时,串联电阻的电压降为高。在IC中,比较阈值电压和串联电阻两端的电压。如果电阻串联到光电二极管的电压大于阈值电压的电压,则IC OP-AMP的输出高。随着IC的输出连接到LED,将其闪烁。可以通过根据环境条件调节电位计来调节阈值电压。

IR LED和IR接收器的定位是一个重要因素。当IR LED直接在IR接收器的前方保持时,该设置称为直接入射。在这种情况下,几乎从IR LED的整个辐射将落在IR接收器上。因此,红外发射器和接收器之间存在一系列视线通信。如果物体落入这条线,则通过反射辐射或吸收辐射,它妨碍辐射到达接收器。

区分黑白颜色

它是一个普遍的是,黑色吸收事件的整个辐射和白色的颜色反映了事件的整个辐射。基于该原理,可以制造传感器耦合的第二位定位。IR LED和光电二极管并排放置。当IR发射器发射红外辐射时,由于发射器和接收器之间没有直接接触线,所发射的辐射必须在击中任何物体之后反射回光电二极管。物体的表面可以分为两种类型:反射表面和非反射表面。如果物体的表面本质上是反射性的,则它是白色或其他浅色,其中大多数辐射入射在其上它会被反射回来并到达光电二极管。根据反射回的辐射的强度,电流在光电二极管中流动。

如果物体的表面在自然界中是非反射性的,则它是黑色或其他深色,它几乎吸收了所有辐射的辐射。由于没有反射辐射,因此在光电二极管上没有入射的辐射,光电二极管的电阻仍然高,允许无电流流动。这种情况类似于没有对象。

上述情况的图形表示如下所示。

6.区分黑白颜色

IR发射器和接收器的定位和包装非常重要。变送器和接收器都必须以一定的角度放置,从而正确地发生了对象的检测。该角度是传感器的方向性,即+/- 45度。

方向性如下所示。

7.方向性

为了避免对物体以外的周围物体的反射,IR发射器和IR接收器都必须正确封闭。通常,外壳由塑料制成,用黑色涂漆。

29回应

  1. 我想设计相同,但我希望这个红外传感器测量高达1merre的障碍
    我应该在电路中制作什么变化。
    请回复

  2. 你好先生请帮忙?????我想制作一个红外线传感器,在家里,请告诉我红外传感器型瓦特n伏职位?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

  3. 亲爱的先生,您提供有关障碍探测器的清晰信息。但这种类型的IR LED可以在较少的距离内套装。我只有约30厘米。对于长距离,可以使用什么类型的IR LED?请向我建议。
    谢谢

  4. 对我们来说非常有用。但它仅在短距离内工作约30厘米。超过1人,使用了什么类型的IR LED?
    谢谢

  5. 您好先生,我想制作自动门开启器电路,没有任何遥控器。它希望只检测车门应该是打开的。我该怎么做??

  6. 我想用这个for ir proximity f9r,它是2mtrs的范围,是可能的吗?如果可能的话,请帮助我。
    THNX.

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