מהו חיישן IR: דיאגרמת מעגלים ועבודתו

טכנולוגיית IR משמשת בחיי היומיום וגם בתעשיות למטרות שונות. לדוגמה, טלוויזיות משתמשות ב- חיישן IR כדי להבין את האותות המועברים משלט רחוק. היתרונות העיקריים של חיישני IR הם צריכת חשמל נמוכה, העיצוב הפשוט שלהם והתכונות הנוחות שלהם. העין האנושית לא מורגשת לאותות IR. קרינת ה- IR ב הספקטרום האלקטרומגנטי ניתן למצוא באזורים הגלויים והמיקרוגל. בדרך כלל אורכי הגל של גלים אלה נעים בין 0.7 מיקרומטר 5 עד 1000 מיקרומטר. ניתן לחלק את ספקטרום ה- IR לשלושה אזורים כמו אינפרא אדום קרוב, אמצעי ואינפרא אדום רחוק. אורך הגל של אזור ה- IR הקרוב נע בין 0.75 - 3 מיקרומטר, אורך הגל של האמצע אינפרא אדום נע בין 3 ל -6 מיקרומטר ואורך הגל של קרינת האינפרא אדום של אזור ה- IR הוא גבוה מ- 6 מיקרומטר.

מהו חיישן IR / חיישן אינפרא אדום?

חיישן אינפרא אדום הוא מכשיר אלקטרוני, הנפלט על מנת לחוש כמה היבטים בסביבה. חיישן IR יכול למדוד את חום האובייקט וכן לזהות את התנועה. סוגים אלה של חיישנים מודדים רק קרינת אינפרא אדום, במקום לפלוט אותה המכונה a חיישן IR פסיבי . בדרך כלל, בספקטרום האינפרא אדום, כל האובייקטים מקרינים צורה כלשהי של קרינה תרמית.

חיישן אינפרא אדום

סוגים אלה של קרינות בלתי נראים לעינינו, אותם ניתן לגלות על ידי חיישן אינפרא אדום. הפולט הוא פשוט נורית IR ( דיודה פולטת אור ) והגלאי הוא פשוט פוטו-דיודה IR רגישה לאור IR באורך גל זהה לזה הנפלט על ידי נורית ה- IR. כאשר אור IR נופל על הפוטודיודה, ההתנגדות ומתחי המוצא ישתנו ביחס לגודל האור המתקבל.

עקרון עבודה

עקרון העבודה של חיישן אינפרא אדום דומה לחיישן זיהוי האובייקטים. חיישן זה כולל נורית אינפרא אדום ופוטו-דיודה אינפרא-אדום, ולכן על ידי שילוב שני אלה ניתן ליצור כמצמד תמונות אחרת, מצמד אופטי. חוקי הפיזיקה המשמשים בחיישן זה הם קרינת קרשים, סטפן בולצמן ותזוזת וינס.

נורית ה- IR היא סוג של משדר הפולט קרינת IR. נורית זו נראית דומה לנורת LED רגילה והקרינה שנוצרת על ידי זה אינה נראית לעין האנושית. מקלטי אינפרא אדום מזהים בעיקר את הקרינה באמצעות משדר אינפרא אדום. מקלטים אינפרא אדום אלה זמינים בצורת פוטודיודות. פוטודיודות IR אינן שונות בהשוואה לפוטודיודות רגילות מכיוון שהן מגלות קרינת IR פשוט. סוגים שונים של מקלטי אינפרא אדום קיימים בעיקר בהתאם למתח, אורך הגל, החבילה וכו '.

ברגע שהוא משמש כשילוב של משדר ומקלט IR, אז אורך הגל של המקלט חייב להיות שווה למשדר. כאן, המשדר הוא IR LED ואילו המקלט הוא פוטודיודה IR. פוטודיודת האינפרא אדום מגיבה לאור האינפרא אדום שנוצר באמצעות נורית אינפרא אדום. ההתנגדות של פוטו דיודה והשינוי במתח המוצא הוא פרופורציונלי לאור האור האינפרא אדום. זהו עקרון העבודה הבסיסי של חיישן ה- IR.

ברגע שמשדר האינפרא אדום מייצר פליטה, הוא מגיע לאובייקט וחלק מהפליטה תשתקף חזרה לכיוון מקלט האינפרא אדום. מקלט ה- IR יכול להחליט על פלט החיישן בהתאם לעוצמת התגובה.

סוגי חיישן אינפרא אדום

חיישני אינפרא אדום מסווגים לשני סוגים כמו חיישן IR פעיל וחיישן IR פסיבי.

חיישן IR פעיל

חיישן אינפרא אדום פעיל זה כולל את המשדר וגם את המקלט. ברוב היישומים, הדיודה פולטת האור משמשת כמקור. LED משמש כחיישן אינפרא אדום שאינו הדמיה ואילו דיודת הלייזר משמשת כחיישן אינפרא אדום הדמיה.

חיישנים אלה פועלים באמצעות קרינת אנרגיה, מתקבלים ומתגלים באמצעות קרינה. יתר על כן, ניתן לעבד אותו באמצעות מעבד האות כדי להביא את המידע הדרוש. הדוגמאות הטובות ביותר לחיישן אינפרא אדום פעיל זה הן חיישן החזר וקורה.

חיישן IR פסיבי

החיישן האינפרא אדום הפסיבי כולל גלאים בלבד אך הם אינם כוללים משדר. חיישנים אלה משתמשים באובייקט כמו משדר או מקור IR. אובייקט זה פולט אנרגיה ומגלה דרך מקלטים אינפרא אדום. לאחר מכן, מעבד אותות משמש להבנת האות להשגת המידע הנדרש.

הדוגמאות הטובות ביותר לחיישן זה הן גלאי פירו-אלקטרי, בולומטר, צמד תרמי, וכו 'חיישנים אלה מסווגים לשני סוגים כמו חיישן IR תרמי וחיישן IR קוונטי. חיישן ה- IR התרמי אינו תלוי באורך הגל. מקור האנרגיה המשמש את חיישנים אלה מחומם. גלאים תרמיים איטיים עם תגובתם וזמן הגילוי שלהם. חיישן ה- IR הקוונטי תלוי באורך הגל וחיישנים אלה כוללים זמן תגובה וזיהוי גבוהים. חיישנים אלה זקוקים לקירור קבוע למדידות ספציפיות.

תרשים מעגל חיישן IR

מעגל חיישני אינפרא אדום הוא אחד ממודולי החיישן הבסיסיים והפופולריים ב- מכשיר חשמלי . חיישן זה מקביל לחושי הראייה של האדם, שניתן להשתמש בהם כדי לזהות מכשולים וזה אחד היישומים הנפוצים בזמן אמת. מעגל זה כולל את הרכיבים הבאים

• LM358 IC 2 משדר ומקלט IR
• נגדים בטווח הקילו-אוהם.
• נגדים משתנים.
• נורית LED (דיודת פולטות אור).

תרשים מעגל חיישנים אינפרא אדום

בפרויקט זה, קטע המשדר כולל חיישן IR, המשדר קרני IR רציפות שיתקבלו על ידי מודול מקלט IR. מסוף פלט IR של המקלט משתנה בהתאם לקליטתו של קרני IR. מכיוון שלא ניתן לנתח וריאציה זו ככזו, לכן ניתן להעביר פלט זה למעגל משווה. הנה מגבר תפעולי (מגבר אופ) של LM 339 משמש כמעגל השוואה.

כאשר מקלט ה- IR אינו מקבל אות, הפוטנציאל בכניסה ההפוכה גבוה יותר מאותו קלט שאינו הופך של השווה IC (LM339). לפיכך תפוקת המשווה נמוכה, אך נורית ה- LED אינה זוהרת. כאשר מודול מקלט ה- IR מקבל אות לפוטנציאל בכניסה ההפוכה נמוך. לפיכך תפוקת המשווה (LM 339) הולכת גבוהה והנורית מתחילה להאיר.

הנגד R1 (100), R2 (10k) ו- R3 (330) משמשים כדי להבטיח שזרם מינימלי של 10 mA יעבור דרך מכשירי ה- LED LED כמו פוטודיודה ונוריות נורמליות בהתאמה. נגד VR2 (קבוע מראש = 5k) משמש להתאמת מסופי הפלט. הנגד VR1 (קבוע מראש = 10k) משמש להגדרת הרגישות של דיאגרמת המעגל. קרא עוד על חיישני IR.

מעגל חיישן IR באמצעות טרנזיסטור

תרשים המעגל של חיישן ה- IR המשתמש בטרנזיסטורים כלומר זיהוי מכשולים באמצעות שני טרנזיסטורים מוצג להלן. מעגל זה משמש בעיקר לזיהוי מכשולים באמצעות נורית IR. אז ניתן לבנות את המעגל הזה עם שני טרנזיסטורים כמו NPN ו- PNP. עבור NPN משתמשים בטרנזיסטור BC547 ואילו עבור PNP משתמשים בטרנזיסטור BC557. הזיהוי של הטרנזיסטורים האלה זהה.

מעגל חיישנים אינפרא אדום באמצעות טרנזיסטורים

במעגל שלעיל, נורית אינפרא אדום אחת תמיד מופעלת ואילו נורית האינפרא אדום השנייה קשורה למסוף הבסיס של טרנזיסטור PNP מכיוון שנורית ה- IR הזו פועלת כגלאי. הרכיבים הנדרשים במעגל חיישן IR זה כוללים נגדים 100 אוהם ו 200 אוהם, טרנזיסטורים BC547 ו- BC557, נוריות LED, IR -2. ההליך שלב אחר שלב של כיצד ליצור את מעגל חיישן ה- IR כולל את השלבים הבאים.

• חבר את הרכיבים בהתאם לתרשים המעגל באמצעות רכיבים נדרשים
• חבר נורית אינפרא אדום אחת למסוף הבסיס של הטרנזיסטור BC547
• חבר נורית אינפרא אדום למסוף הבסיס של אותו טרנזיסטור.
• חבר את הנגד 100Ω לכיוון הפינים השיוריים של נוריות האינפרא-אדום.
• חבר את מסוף הבסיס של הטרנזיסטור PNP לכיוון מסוף הקולט של הטרנזיסטור NPN.
• חבר את הנגד LED & 220Ω בהתאם לחיבור בתרשים המעגל.
• לאחר חיבור המעגל ואז נותן את אספקת החשמל למעגל לבדיקה.

מעגל עובד

לאחר זיהוי נורית האינפרא-אדום, אז האור המוחזר מהדבר יפעיל זרם קטן שיסופק בכל גלאי ה- LED. זה יפעיל את הטרנזיסטור של ה- NPN ואת ה- PNP ולכן הנורית תידלק. מעגל זה מתאים לייצור פרויקטים שונים כמו מנורות אוטומטיות להפעלה ברגע שאדם מתקרב קרוב לאור.

מעגל אזעקת פריצה באמצעות חיישן IR

מעגל אזעקת פורץ IR זה משמש בכניסות, דלתות וכו '. מעגל זה מעניק צליל זמזם כדי להתריע בפני האדם המודאג בכל פעם שמישהו עובר לאורך קרן ה- IR. כאשר קרני ה- IR אינן נראות לבני אדם, אז מעגל זה פועל כמכשיר בטיחות נסתר.

מעגל אזעקת פריצה באמצעות חיישן IR

הרכיבים הנדרשים במעגל זה כוללים בעיקר NE555IC, נגדים R1 & R2 = 10k & 560, D1 (פוטודיודה IR), D2 (IR LED), קבלים C1 (100nF), S1 (מתג דחיפה), B1 (זמזם) ו- 6V DC לְסַפֵּק.
ניתן לחבר את המעגל הזה על ידי סידור נורית האינפרא אדום וכן את חיישני האינפרא אדום על הדלת שממול זה לזה. כך שקרן IR יכולה ליפול על החיישן כראוי. בתנאים רגילים, קרן האינפרא אדום צונחת תמיד מעל דיודת האינפרא אדום ומצב הפלט בסיכה 3 יישאר במצב נמוך.

קרן זו תופרע ברגע שאובייקט מוצק יחצה את הקרן. כאשר קרן ה- IR מתנפצת, המעגל יופעל והפלט יעבור למצב ON. מצב הפלט נשאר עד שהוא מכוון מחדש על ידי כיבוי המתג שמשמעותו, כאשר הפרעה של הקרן מנותקת אזעקה נשארת פועלת. כדי למנוע מאחרים להשבית את האזעקה, על המעגל או מתג האיפוס להיות ממוקם רחוק או מחוץ לטווח הראייה מהחיישן האינפרא אדום. במעגל זה, זמזם 'B1' מחובר להפקת צליל עם צליל מובנה וניתן להחליף את הצליל המובנה הזה בפעמונים חלופיים אחרת צפירה חזקה על בסיס הדרישה.

יתרונות

ה היתרונות של חיישן IR כלול את הבאים

• הוא משתמש בפחות כוח
• איתור תנועה אפשרי בנוכחות או בהיעדר אור בערך באותה מידה.
• הם אינם זקוקים למגע עם האובייקט לצורך זיהוי
• אין דליפת נתונים בגלל כיוון הקרן
• חיישנים אלה אינם מושפעים מחמצון וקורוזיה
• חסינות רעש חזקה מאוד

חסרונות

ה חסרונות חיישן IR כלול את הבאים

• נדרש קו ראייה
• הטווח מוגבל
• אלה יכולים להיות מושפעים מערפל, גשם, אבק וכו '
• פחות קצב העברת נתונים

יישומי חיישני IR

חיישני IR מסווגים לסוגים שונים בהתאם ליישומים. חלק מהיישומים האופייניים של שונים סוגי חיישנים. חיישן המהירות משמש לסינכרון המהירות של מנועים מרובים. ה חיישן טמפרטורה משמש לבקרת טמפרטורה תעשייתית. חיישן PIR משמשת למערכת פתיחת דלתות אוטומטית ול- חיישן קולי משמש למדידת מרחק.

חיישני IR משמשים במגוון רחב פרויקטים מבוססי חיישנים וגם במכשירים אלקטרוניים שונים המודדים את הטמפרטורה שנדון להלן.

מדחומי קרינה

חיישני IR משמשים במדי חום קרינה למדידת הטמפרטורה תלויים בטמפרטורה ובחומר של האובייקט ולמדחומים אלה יש כמה מהתכונות הבאות.

• מדידה ללא מגע ישיר עם האובייקט
• תגובה מהירה יותר
• מדידות דפוס קלות

מסכי להבה

סוגים אלה של מכשירים משמשים לאיתור האור הנפלט מהלהבות ולמעקב אחר האש בוערת. האור הנפלט מלהבות נמתח מסוגי UV לאזור IR. PBS, PbSe, גלאי שני צבעים, גלאי פירואלקטרי הם חלק מהגלאים הנפוצים המשמשים לצגי להבה.

מנתחי לחות

מנתחי לחות משתמשים באורכי גל הנספגים על ידי הלחות באזור IR. אובייקטים מוקרנים באור בעל אורכי גל אלה (1.1 מיקרומטר, 1.4 מיקרומטר, 1.9 מיקרומטר ו -2.7 מיקרומטר) וגם באורכי גל ייחוס.

האורות המשתקפים מהאובייקטים תלויים בתכולת הלחות ומזוהים על ידי המנתח כדי למדוד לחות (היחס בין האור המוחזר באורכי הגל הללו לבין האור המוחזר באורך גל הייחוס). בפוטודיודות PIN של GaAs, גלאים פוטו-מוליכים של PBS משמשים במעגלי מנתח לחות.

מנתחי גז

חיישני IR משמשים במנתחי גז המשתמשים במאפייני הספיגה של גזים באזור ה- IR. נעשה שימוש בשני סוגים של שיטות למדידת צפיפות הגז כמו פיזור ואינו מפזר.

פיזור: אור שנפלט מחולק בספקטרוסקופיה ומאפייני הקליטה שלהם משמשים לניתוח מרכיבי הגז וכמות הדגימה.

לא מתפזר: זוהי השיטה הנפוצה ביותר והיא משתמשת במאפייני ספיגה מבלי לחלק את האור הנפלט. סוגים לא מפזרים משתמשים במסנני מעבר פס אופטיים נפרדים, בדומה למשקפי שמש המשמשים להגנה על העין לסינון קרינת UV לא רצויה.

סוג זה של תצורה מכונה בדרך כלל טכנולוגיית אינפרא-אדום (NDIR) לא-דיספרסיבית. סוג זה של מנתח משמש למשקאות מוגזים, ואילו מנתח לא מפזר משמש ברוב מכשירי ה- IR המסחריים, לצורך דליפות דלק גז פליטה.

מכשירי הדמיה IR

מכשיר תמונה IR הוא אחד היישומים העיקריים של גלי IR, בעיקר מכוח המאפיין שלו שאינו גלוי. הוא משמש לצילום תרמי, מכשירי ראיית לילה וכו '.

לדוגמה, מים, סלעים, אדמה, צמחיה ואטמוספירה, ורקמות אנושיות כולן פולטים קרינת IR. גלאי האינפרא אדום התרמי מודדים את הקרינות הללו בטווח ה- IR וממפים את התפלגויות הטמפרטורה המרחביות של האובייקט / האזור על גבי תמונה. צילומי תרמית המורכבים בדרך כלל מחיישני Sb (אינדיום אנטי-אמוניט), Gd Hg (גרמניום מסומם בכספית), Hg Cd Te (כספית-קדמיום-טלוריד).

גלאי אלקטרוני מקורר לטמפרטורות נמוכות באמצעות הליום נוזלי או חנקן נוזלי. ואז קירור הגלאים מבטיח כי האנרגיה הקורנת (פוטונים) שנרשמה על ידי הגלאים מגיעה מהשטח ולא מהטמפרטורה הסביבתית של עצמים בתוך הסורק עצמו ומכשירים אלקטרוניים הדמיית IR.

היישומים העיקריים של חיישני האינפרא אדום כוללים בעיקר את הדברים הבאים.

• מֵטֵאוֹרוֹלוֹגִיָה
• קלימטולוגיה
• אפנון פוטו-ביו
• ניתוח מים
• גלאי גז
• בדיקת הרדמה
• חקר נפט
• בטיחות הרכבת

לפיכך, זה הכל על חיישן האינפרא אדום מעגל עם עבודה ויישומים. חיישנים אלה משמשים בהתבסס על חיישנים רבים פרויקטים אלקטרוניים . אנו מאמינים שאולי הבנתם טוב יותר את חיישן ה- IR הזה ואת עקרון העבודה שלו. יתר על כן, כל ספק בנוגע למאמר או לפרויקטים אלה, אנא הוסף משוב על ידי תגובה בסעיף ההערות למטה. הנה שאלה עבורך, האם מדחום האינפרא אדום יכול לפעול בחושך מוחלט?

נקודות זיכוי:

• מנתח גז מאת imimg
• חיישן IR על ידי shopify