Teknologi IR digunakan dalam kehidupan seharian dan juga di industri untuk tujuan yang berbeza. Sebagai contoh, TV menggunakan Sensor IR untuk memahami isyarat yang dihantar dari alat kawalan jauh. Manfaat utama sensor IR adalah penggunaan kuasa rendah, reka bentuk ringkas & ciri mudahnya. Isyarat IR tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Sinaran IR di spektrum elektromagnetik boleh didapati di kawasan yang kelihatan & gelombang mikro. Biasanya, panjang gelombang gelombang ini berkisar antara 0,7 µm 5 hingga 1000µm. Spektrum IR dapat dibahagikan kepada tiga wilayah seperti inframerah dekat, pertengahan, dan inframerah jauh. Panjang gelombang kawasan IR berhampiran adalah 0,75 - 3µm, panjang gelombang wilayah inframerah antara 3 hingga 6µm & panjang gelombang sinaran inframerah jauh IR lebih tinggi daripada 6µm.

Apa itu Sensor IR / Sensor Inframerah?

Sensor inframerah adalah alat elektronik, yang memancarkan untuk merasakan beberapa aspek di sekitarnya. Sensor IR dapat mengukur kepanasan objek serta mengesan pergerakannya. Jenis sensor ini hanya mengukur radiasi inframerah, dan bukannya memancarkannya yang disebut a sensor IR pasif . Biasanya, dalam spektrum inframerah, semua objek memancarkan beberapa bentuk sinaran termal.

Sensor inframerah

“port komputer riba dan fungsinya ”

Jenis radiasi ini tidak dapat dilihat oleh mata kita, yang dapat dikesan oleh sensor inframerah. Pemancar hanyalah LED IR ( Diod pemancar cahaya ) dan pengesan hanyalah fotodioda IR yang sensitif terhadap cahaya IR dengan panjang gelombang yang sama dengan yang dipancarkan oleh LED IR. Apabila lampu IR jatuh pada photodiode, rintangan dan voltan keluaran akan berubah berkadaran dengan besarnya cahaya IR yang diterima.

Prinsip Kerja

Prinsip kerja sensor inframerah serupa dengan sensor pengesanan objek. Sensor ini termasuk IR LED & IR Photodiode, jadi dengan menggabungkan kedua-duanya dapat dibentuk sebagai pengganding foto atau optocoupler. Undang-undang fizik yang digunakan dalam sensor ini adalah radiasi papan, Stephan Boltzmann & perpindahan weins.

IR LED adalah salah satu jenis pemancar yang memancarkan sinaran IR. LED ini kelihatan serupa dengan LED standard dan sinaran yang dihasilkan olehnya tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Penerima inframerah terutamanya mengesan sinaran menggunakan pemancar inframerah. Penerima inframerah ini boleh didapati dalam bentuk fotodiod. Fotodiod IR tidak serupa dengan fotodioda biasa kerana hanya mengesan sinaran IR. Pelbagai jenis penerima inframerah terdapat terutamanya bergantung pada voltan, panjang gelombang, pakej, dll.

Setelah digunakan sebagai gabungan pemancar & penerima IR, maka panjang gelombang penerima mesti sama dengan pemancar. Di sini, pemancarnya adalah LED IR sedangkan penerima adalah fotodioda IR. Fotodiod inframerah responsif terhadap cahaya inframerah yang dihasilkan melalui LED inframerah. Rintangan diod foto & perubahan voltan keluaran adalah setara dengan cahaya inframerah yang diperoleh. Ini adalah prinsip kerja asas sensor IR.

Setelah pemancar inframerah menghasilkan pelepasan, maka ia sampai ke objek & sebahagian pelepasan akan memantulkan kembali ke arah penerima inframerah. Output sensor dapat ditentukan oleh penerima IR bergantung pada intensiti tindak balas.

Jenis Sensor Inframerah

Sensor inframerah dikelaskan kepada dua jenis seperti sensor IR aktif dan sensor IR pasif.

Sensor IR Aktif

Sensor inframerah aktif ini merangkumi pemancar dan juga penerima. Dalam kebanyakan aplikasi, diod pemancar cahaya digunakan sebagai sumber. LED digunakan sebagai sensor inframerah bukan pencitraan sedangkan dioda laser digunakan sebagai sensor inframerah pencitraan.

Sensor ini berfungsi melalui sinaran tenaga, diterima & dikesan melalui sinaran. Selanjutnya, ia dapat diproses dengan menggunakan pemproses isyarat untuk mengambil maklumat yang diperlukan. Contoh terbaik dari sensor inframerah aktif ini ialah sensor pantulan dan pemecah rasuk.

Sensor IR Pasif

Sensor inframerah pasif hanya merangkumi pengesan tetapi tidak termasuk pemancar. Sensor ini menggunakan objek seperti pemancar atau sumber IR. Objek ini mengeluarkan tenaga dan mengesan melalui penerima inframerah. Selepas itu, pemproses isyarat digunakan untuk memahami isyarat untuk mendapatkan maklumat yang diperlukan.

Contoh terbaik dari sensor ini ialah pengesan pirolistrik, bolometer, termokopel-termopile, dan lain-lain. Sensor ini dikelaskan kepada dua jenis seperti sensor IR termal dan sensor IR kuantum. Sensor IR termal tidak bergantung pada panjang gelombang. Sumber tenaga yang digunakan oleh sensor ini dipanaskan. Pengesan terma lambat dengan masa tindak balas dan pengesanannya. Sensor IR kuantum bergantung pada panjang gelombang dan sensor ini merangkumi masa tindak balas dan pengesanan yang tinggi. Sensor ini memerlukan penyejukan berkala untuk pengukuran tertentu.

Rajah Litar Sensor IR

Litar sensor inframerah adalah salah satu modul sensor asas dan popular di alat elektronik . Sensor ini serupa dengan pancaindera penglihatan manusia, yang dapat digunakan untuk mengesan rintangan dan ia adalah salah satu aplikasi umum dalam masa nyata. Litar ini merangkumi komponen berikut

LM358 IC 2 pasangan pemancar dan penerima IR
Perintang dari julat kilo-ohm.
Perintang boleh ubah.
LED (Diod Pemancar Cahaya).

Rajah Litar Sensor Inframerah

Dalam projek ini, bahagian pemancar termasuk sensor IR, yang memancarkan sinar IR berterusan yang akan diterima oleh modul penerima IR. Terminal output IR penerima berbeza-beza bergantung pada penerimaan sinar IR. Oleh kerana variasi ini tidak dapat dianalisis seperti itu, oleh itu output ini dapat dimasukkan ke rangkaian pembanding. Di sini sebuah penguat operasi (op-amp) LM 339 digunakan sebagai litar pembanding.

Apabila penerima IR tidak menerima isyarat, potensi pada input penyongsang akan lebih tinggi daripada input pembalik IC pembanding (LM339). Oleh itu, output pembanding menjadi rendah, tetapi LED tidak menyala. Apabila modul penerima IR menerima isyarat kepada potensi pada input terbalik akan menjadi rendah. Oleh itu output pembanding (LM 339) menjadi tinggi dan LED mula menyala.

Perintang R1 (100), R2 (10k), dan R3 (330) digunakan untuk memastikan bahawa arus minimum 10 mA melewati Peranti LED IR seperti Photodiode dan LED normal masing-masing. Resistor VR2 (preset = 5k) digunakan untuk menyesuaikan terminal output. Resistor VR1 (pratetap = 10k) digunakan untuk menetapkan kepekaan Diagram litar. Baca lebih lanjut mengenai sensor IR.

Litar Sensor IR menggunakan Transistor

Gambarajah litar sensor IR menggunakan transistor iaitu pengesanan halangan menggunakan dua transistor ditunjukkan di bawah. Litar ini terutama digunakan untuk pengesanan halangan menggunakan LED IR. Jadi, litar ini boleh dibina dengan dua transistor seperti NPN dan PNP. Untuk NPN, transistor BC547 digunakan sedangkan, untuk PNP, transistor BC557 digunakan. Pinout transistor ini sama.

Litar Sensor Inframerah menggunakan Transistor

Di litar di atas, satu LED inframerah selalu dihidupkan sedangkan LED inframerah yang lain bersekutu dengan terminal asas transistor PNP kerana LED IR ini bertindak sebagai pengesan. Komponen litar sensor IR yang diperlukan termasuk perintang 100 ohm & 200 ohm, transistor BC547 & BC557, LED, IR LED-2. Prosedur langkah demi langkah dari cara membuat litar sensor IR merangkumi langkah-langkah berikut.

Sambungkan komponen mengikut rajah litar menggunakan komponen yang diperlukan
Sambungkan satu LED inframerah ke terminal asas transistor BC547
Sambungkan LED inframerah ke terminal asas transistor yang sama.
Sambungkan perintang 100Ω ke arah pin sisa LED inframerah.
Sambungkan terminal asas transistor PNP ke terminal pemungut transistor NPN.
Sambungkan perintang LED & 220Ω seperti sambungan dalam rajah litar.
Setelah penyambungan litar dilakukan maka berikan bekalan kuasa ke litar untuk diuji.

Litar Berfungsi

Setelah LED inframerah dikesan, maka cahaya yang dipantulkan dari benda tersebut akan mengaktifkan arus kecil yang akan membekalkan seluruh pengesan LED LED. Ini akan mengaktifkan transistor NPN & PNP oleh itu LED akan hidup. Litar ini boleh digunakan untuk membuat projek yang berbeza seperti lampu automatik untuk diaktifkan setelah seseorang menghampiri cahaya.

Litar Penggera Pencuri menggunakan Sensor IR

Litar penggera pencuri IR ini digunakan di pintu masuk, pintu, dan lain-lain Litar ini memberikan bunyi bel untuk memberi amaran kepada orang yang bersangkutan setiap kali seseorang melintasi sinar IR. Apabila sinar IR tidak dapat dilihat oleh manusia, maka litar ini berfungsi sebagai alat keselamatan tersembunyi.

Litar Penggera Pencuri menggunakan Sensor IR

Komponen litar ini yang diperlukan terutamanya merangkumi NE555IC, perintang R1 & R2 = 10k & 560, D1 (IR photodiode), D2 (IR LED), C1 Capacitor (100nF), S1 (push switch), B1 (Buzzer) & 6v DC Bekalan.
Litar ini dapat dihubungkan dengan mengatur LED inframerah dan juga sensor inframerah di pintu yang bertentangan antara satu sama lain. Sehingga sinar IR dapat jatuh pada sensor dengan betul. Dalam keadaan normal, sinar inframerah turun selalu di atas diod inframerah & keadaan output pada pin-3 akan kekal dalam keadaan rendah.

Sinar ini akan terganggu setelah objek pepejal melintasi sinar. Apabila sinar IR pecah, litar akan diaktifkan & output berubah menjadi keadaan ON. Keadaan keluaran tetap ada hingga menyala kembali dengan mematikan suis yang berarti, apabila gangguan sinar terlepas maka penggera tetap menyala. Untuk mengelakkan orang lain mematikan penggera, suis litar atau tetapan semula mesti berada jauh atau tidak dapat dilihat dari sensor inframerah. Di litar ini, buzzer ‘B1’ disambungkan untuk menghasilkan bunyi dengan bunyi inbuilt dan bunyi inbuilt ini dapat diganti dengan loceng alternatif sebaliknya siren kuat berdasarkan keperluan.

Kelebihan

The kelebihan sensor IR sertakan perkara berikut

Ia menggunakan kuasa yang lebih sedikit
Pengesanan gerakan boleh dilakukan dengan kehadiran atau ketiadaan cahaya kira-kira dengan kehandalan yang sama.
Mereka tidak memerlukan hubungan dengan objek untuk dikesan
Tidak ada kebocoran data kerana arah sinar
Sensor ini tidak dipengaruhi oleh pengoksidaan & kakisan
Kekebalan bising sangat kuat

Kekurangan

The kelemahan sensor IR sertakan perkara berikut

Penglihatan diperlukan
Julat adalah terhad
Ini boleh terkena kabut, hujan, habuk, dll
Kurang kadar penghantaran data

Aplikasi Sensor IR

Sensor IR dikelaskan kepada pelbagai jenis bergantung pada aplikasinya. Beberapa aplikasi khas berbeza jenis penderia. Sensor kelajuan digunakan untuk menyegerakkan kelajuan pelbagai motor. The Pengesan suhu digunakan untuk kawalan suhu industri. Sensor PIR digunakan untuk sistem pembukaan pintu automatik dan Sensor ultrasonik digunakan untuk pengukuran jarak.

Sensor IR digunakan dalam pelbagai Projek berasaskan sensor dan juga dalam pelbagai alat elektronik yang mengukur suhu yang dibincangkan di bawah.

Termometer Sinaran

Sensor IR digunakan dalam termometer radiasi untuk mengukur suhu bergantung pada suhu dan bahan objek dan termometer ini mempunyai beberapa ciri berikut

Pengukuran tanpa hubungan langsung dengan objek
Tindak balas yang lebih pantas
Pengukuran corak yang mudah

Monitor Api

Jenis peranti ini digunakan untuk mengesan cahaya yang dipancarkan dari nyalaan dan untuk memantau bagaimana nyalaan api. Cahaya yang dipancarkan dari api meluas dari jenis UV ke kawasan IR. PBS, PbSe, Two-color detector, pyroelectric detector adalah beberapa alat pengesan yang biasa digunakan dalam monitor nyalaan.

Penganalisis Kelembapan

Penganalisis kelembapan menggunakan panjang gelombang yang diserap oleh kelembapan di kawasan IR. Objek disinari dengan cahaya yang memiliki panjang gelombang ini (1.1 µm, 1.4 µm, 1.9 µm, dan 2.7µm) dan juga dengan panjang gelombang rujukan.

Lampu yang dipantulkan dari objek bergantung pada kandungan kelembapan dan dikesan oleh penganalisis untuk mengukur kelembapan (nisbah cahaya yang dipantulkan pada panjang gelombang ini dengan cahaya yang dipantulkan pada panjang gelombang rujukan). Dalam fotodiod PIN GaAs, pengesan fotokonduktif Pbs digunakan dalam litar penganalisis kelembapan.

Penganalisis Gas

Sensor IR digunakan dalam penganalisis gas yang menggunakan ciri penyerapan gas di wilayah IR. Dua jenis kaedah digunakan untuk mengukur ketumpatan gas seperti penyebaran dan tidak menyebarkan.

Menyebar: Cahaya yang dipancarkan dibahagikan secara spektroskopi dan ciri penyerapannya digunakan untuk menganalisis bahan gas dan kuantiti sampel.

Tidak menyebarkan: Ini adalah kaedah yang paling biasa digunakan dan menggunakan ciri penyerapan tanpa membahagikan cahaya yang dipancarkan. Jenis tidak menyebarkan menggunakan penapis jalur lebar optik diskrit, serupa dengan cermin mata hitam yang digunakan untuk pelindung mata untuk menyaring sinaran UV yang tidak diingini.

Jenis konfigurasi ini biasanya disebut sebagai teknologi inframerah tanpa penyebaran (NDIR). Penganalisis jenis ini digunakan untuk minuman berkarbonat, sedangkan penganalisis tidak menyebarkan digunakan di sebagian besar instrumen IR komersial, untuk kebocoran bahan bakar gas ekzos kenderaan.

Peranti Pengimejan IR

Peranti gambar IR adalah salah satu aplikasi utama gelombang IR, terutamanya kerana sifatnya yang tidak kelihatan. Ia digunakan untuk pembayang terma, alat penglihatan malam, dll.

Sebagai contoh, Air, batu, tanah, tumbuh-tumbuhan, dan atmosfer, dan tisu manusia semuanya memancarkan sinaran IR. Pengesan inframerah termal mengukur radiasi ini dalam julat IR dan memetakan taburan suhu spasial objek / kawasan pada gambar. Pembayang terma biasanya terdiri daripada sensor Sb (antium antimonit), Gd Hg (germanium merkuri-doped), Hg Cd Te (merkuri-kadmium-Telluride).

Pengesan elektronik disejukkan ke suhu rendah menggunakan helium cair atau nitrogen cair. Kemudian Penyejukan alat pengesan memastikan bahawa tenaga cahaya (foton) yang direkodkan oleh pengesan berasal dari medan dan bukan dari suhu persekitaran objek dalam pengimbas itu sendiri dan alat elektronik pengimejan IR.

Aplikasi utama sensor inframerah merangkumi yang berikut.

Meteorologi
Klimatologi
Modulasi foto-bio
Analisis Air
Pengesan gas
Ujian Anestesiologi
Penerokaan Petroleum
Keselamatan Rel

Oleh itu, ini sahaja mengenai sensor inframerah litar dengan kerja dan aplikasi. Sensor ini digunakan dalam banyak berasaskan sensor projek elektronik . Kami percaya bahawa anda mungkin mendapat pemahaman yang lebih baik mengenai sensor IR ini dan prinsip kerjanya. Selanjutnya, sebarang keraguan mengenai artikel atau projek ini sila berikan maklum balas anda dengan memberi komen di bahagian komen di bawah. Inilah soalan untuk anda, bolehkah termometer inframerah beroperasi dalam kegelapan sepenuhnya?

Kredit Foto: