红外传感器:工作原理和电路图

红外技术广泛应用于包括远程控制和传感器在内的无线应用中。电磁光谱中的红外部分可以分为三个主要区域:近红外、中红外和远红外。这三个区域的波长因应用而异。对于近红外区域,波长范围为700nm-1400nm,中红外区域的波长范围为1400nm-3000nm,最后对于远红外区域,波长范围为3000nm-1mm。

近红外区域用于光纤和红外传感器,中红外区域用于热传感,远红外区域用于热成像。红外的频率范围比微波最大,比可见光最小。

什么是红外传感器?

红外传感器是一种电子元件,用于发射后或直接检测物体周围红外辐射的特定特征。这些传感器还可用来检测或测量目标及其运动的热量。在许多电子设备中,红外传感器电路是一个非常重要的部分,它与人类用视觉感官来检测障碍物类似。

简单地测量红外辐射而不是发射的传感器称为PIR或被动红外。一般在红外光谱中,所有物体的辐射和有些热辐射对人眼是不可见的,但可以通过红外传感器感知。

在该传感器中,红外LED作为发射器,而光电二极管作为检测器。一旦红外光照在光电二极管上,输出的电压和电阻与接收到的红外光强度成比例变化。

红外传感器电路

红外传感器的应用电路如下图所示。该电路由光电二极管、红外LED、运算放大器、LED和电位器组成,红外LED的主要功能是发射红外光,光电二极管用于感应红外光。该电路采用运算放大器作为电压比较器,传感器的输出可以通过电位器根据需要进行调节。

一旦红外LED产生的光照到光电二极管上,那么光电二极管的电阻就会下降。

这里运算放大器的输入之一作为阈值,可以通过电位器设置,而另一个输入可以通过改变光电二极管的串联电阻来设置。光电二极管上的辐射越多,则串联电阻上的电压降越大。运算放大器的两个电压都需要考虑。

如果串联电阻的电压高于阈值电压,则IC输出为高。当IC输出提供给LED时,则会闪烁。因此使用电位器,可以根据环境条件调整阈值电压。

在该电路中,红外接收器和红外发射LED的位置是非常重要的因素。如果红外发射LED直接置于在红外接收器的前面,这种布置就可以称为直接照射。因此这种情况下,红外发射LED发出的几乎全部辐射都会落在红外接收器上。因此,在红外发射和接收之间放置一排挡板,以避免直接照射。

优点

●低功耗●抗噪能力强●无论光线是否存在都可检测运动●不受生锈影响●非接触物体进行检测●红外辐射方向性强,无数据泄漏●尺寸适中●与热电偶相比,响应速度非常快●高可靠性

缺点

●必须视线之内●可能会受到雾、雨、污染、灰尘等环境条件的影响●会受到普通物体的遮挡●数据速率传输慢●范围有限●强红外对人眼有害

应用

●铁路安全●红外成像设备●红外天文学●光功率计●夜视设备●分拣设备●水分测定仪●导弹制导●火焰监测器●遥感●气候学●气体分析仪●气象●光生物调节●石油勘探●气体探测器●水质分析

如果需要给传感器增加无线传输功能,可以通过增加无线物联网控制器实现。

无线物联网控制器支持电池或外接5V电源供电,无线传输方式支持4G、NB、WIFI、LORA等。

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