Как работает инфракрасный датчик: Как устроены инфракрасные датчики движения

Содержание

что это такое и как работает, сравнение с микроволновым

В основе охранной системы лежат разного рода фиксирующие устройства: измерители звука, регистраторы движения. Инфракрасный датчик – самый популярный прибор, предназначенный для фиксации перемещающихся тепловых объектов. Они просты в обслуживании, надежны и довольно чувствительны.

Содержание

Принцип работы устройства
Устройство и конструкция инфракрасного датчика
Оптическая система
Пирочувствительные элементы
Обрабатывающий модуль
Технические характеристики и особенности
Сравнение с микроволновым датчиком
Схема подключения
Сфера применения инфракрасного датчика
Особенности и критерии выбора
Достоинства и недостатки инфракрасного датчика движения

Принцип работы устройства

ИК датчики движения обычно используют в системах освещения

Любой объект, температура которого не ниже температуры воздуха, излучает тепло. Задача инфракрасного датчика – выделить его на общем тепловом фоне и при перемещении в заданной зоне подать сигнал.

Человек – тепловой объект достаточно «горячий» по сравнению со стенами квартиры или дома, землей или деревьями. Это и позволяет сенсору выделить его на общем фоне. Это же приводит к сбоям в работе сигнализации, если тепловой фон в здании сильно повышен.

Когда тепловой объект подходящего размера и температуры пересекает обслуживаемый сектор, измеритель регистрирует движение. Затем датчик подает сигнал на блок управления. В зависимости от того, для чего предназначен рабочий прибор с датчиком, управляющий модуль включает свет, активирует охранную сигнализацию и прочее.

Зона работы регистратора ограничена. Радиус обнаружения должен дотягиваться до всех углов помещения либо до конца зоны в саду. Если это не так, монтируют 2 или больше измерителей. Если устройство подает сигнал на блок включения света, радиус может быть меньше.

Устройство и конструкция инфракрасного датчика

Устройство датчика движения

Конструкция большинства устройств от разных производителей уникальна. Однако общая схема обязательно включает несколько элементов.

Оптическая система

Чаще всего это линза Френеля. Она представляет собой совокупность призматических фасеток – микролинз, закрепленных на выпуклую пластинку – цилиндр. Каждая линза фиксирует ИК-излучение на своем участке и передает данные на пирочувствительный элемент. Таким образом создается определенная конфигурация теплового объекта. Если последний не перемещается, она не изменяется. Но если объект движется, тот же ИК-поток при перемещении попадает уже на следующую микролинзу, и конфигурация изменяется. То есть, на пироприемник свет то падает, то нет. Это и есть условие срабатывания датчика: устройство реагирует на перемещение человека в поле действия.

Чем больше сегментов в линзе и чем выше их чувствительность, тем точнее работает ИК-датчик.

Если человек в зоне работы датчика перемещается медленно, устройство может не сработать, так как рассматривает колебания ИК-потока как случайные изменения фона.

Пирочувствительные элементы

Сигнал с линзы идет на пироэлемент – преобразователь на полупроводниках. Он включает 2 сенсора, каждый из них получает сигнал от своей линзы. Если поток на обоих элементах одинаков – сенсор бездействует, если сигнал разный – срабатывает.

В современных моделях используют счетверенные сенсоры, обслуживающие 4 линзы. Они точнее отфильтровывают случайные световые помехи и исключают ложные срабатывания.

Обрабатывающий модуль

Блок обработки воспринимает информацию со всех пироэлементов и анализирует. Его задача – отделить данные о перемещающемся тепловом объекте от помех: движения воздуха, солнечных лучей, конвекции, возникающей при работе кондиционера или обогревателя, вибрации. Датчик должен срабатывать только на появление человека, а не на животных, что требует дополнительной настройки.

Обрабатывающий модуль оценивает форму и длительность сигнала, его амплитуду. Обычные помехи вызывают несимметричные двухполярные импульсы, нарушитель – симметричные. Если характер сигнала совпадает с пороговым значением, датчик срабатывает и подает импульс на управляющую панель. Последний обрабатывается аналоговыми или цифровыми устройствами и активирует какую-либо программу: включить свет, увеличить интенсивность, включить сирену.

В современных моделях датчик дополнительно измеряет длительность сигнала, количество превышений порога. Это позволяет снизить число ложных срабатываний и зафиксировать объект при медленной скорости движения.

Технические характеристики и особенности

Правильно выбрать ИК-датчик помогут его технические характеристики. Данные представлены в паспорте прибора:

Сетевое напряжение – обычное 230 В. Любая из моделей работает от обычной сети.
Потребляемая мощность – в пределах 0,5 кВт. Это позволяет оснастить даже большой дом достаточным количеством датчиков.
Диапазон обнаружения – угол обзора прибора. Измеряется в градусах. У настенных устройств он составляет диапазон от 120 до 280 градусов, у потолочного – 360.
Дальность действия – измеряется в метрах. Это расстояние, на котором датчик фиксирует движение. Показатель оценивают по 3 параметрам. Перпендикулярное – самая большая зона, определяется при движении объекта по касательной к сектору. Фронтальная измеряется при перемещении прямо на датчик, дальность присутствия находят, когда человек оказывается под датчиком.
Степень защиты – IP. Первая цифра обозначит защиту от пыли, вторая – от воды. Минимальный показатель 20. Прибор защищен от касания пальцами, но не защищен от воды. Самый высокий показатель – 65, такой датчик монтируют во влажных помещениях.
Защита от подкрадывания – стандартная слепая зона датчика – пространство под ним. В современных моделях система исключает такую возможность.
Температура воздуха – от -25 до +50°С. При более высокой температуре возможны сбои.
Коммутационная способность – указывает на число подключаемых осветительных приборов – до 40 до 3000 Вт.
Настройки – вручную в зависимости от места монтажа настраиваются показатели чувствительности, освещенности и времени. Для разных зон рекомендуются разные значения: для проходной время отключения составляет 5 минут, для рабочей зоны – 15. Чувствительность тоже определяется в соответствии с местом установки.

Есть и другие менее значимые параметры – материал корпуса, размеры и прочее.

Сравнение с микроволновым датчиком

Принцип работы микроволнового датчика

В качестве сенсора движения используют также микроволновый датчик. Он работает по радиолокационному принципу: прибор излучает сигнал, тот отражается и улавливается чувствительным элементом датчика. Если отраженный сигнал выше порогового, включается световое или звуковое устройство.

Отличия микроволнового датчика:

работает в диапазоне сверхвысоких частот, что гарантирует очень высокую чувствительность;
обнаруживает объект через диэлектрические препятствия: стекло, тонкую стену, деревянную дверь;
независим от температуры среды или степени освещенности рабочего участка;
улавливает медленное и незначительное перемещение.

Есть и недостатки:

высокая цена — приборы устанавливают на важных хозяйственных объектах;
работа устройства влияет на самочувствие людей и животных.

Для слежения за обычным частным домом ИК-датчиков вполне достаточно.

Схема подключения

Датчики инфракрасного излучения подключается просто – нужно организовать лишь включение и выключение цепи. Подсоединение устройства к подсветке или контуру безопасности происходит по одинаковому принципу.

Схема подключения есть в инструкции к любому прибору:

Ток приходит на ИК-датчик от сети по нулевому и фазному проводу. Чтобы подключить устройство к электролампочке, фазный провод подсоединяют к одному из выводов осветительного прибора. Второй вывод крепят к нулевому кабелю.
Кабели от устройств подключают к распределительному щитку: 2 провода от светильника, 2 от сети питания и 3 от ИК-регистратора. Фазу питающего провода соединяют с фазным кабелем датчика, а нулевой провод от питания и нулевой кабель от датчика – к нулевому от светильника.
Фазный кабель от ИК-датчика соединяют с проводом от светильника. Все кабели окрашены в соответствующие цвета, что облегчает соединение.

Если некоторое время освещение должно поддерживаться независимо от движения человека, в схему включают также выключатель параллельно ИК-устройству.

Сфера применения инфракрасного датчика

Сфера применения

Регистраторы движения используют для организации систем освещения и охраны. Монтаж допускается как внутри постройки, так и снаружи:

в офисных, публичных и частных зданиях;
на лестничных клетках многоквартирных домов и в подъездах;
в помещениях любого типа;
на складах;
на любой охраняемой территории с ограниченной площадью.

Приборы, предназначенные для работы в тяжелых погодных условиях, оснащаются дополнительными защитными устройствами.

Особенности и критерии выбора

Параметры, по которым выбирают датчик, определяются его техническими характеристиками. Важно оценить, какие именно показатели нужны для устройства, работающего в доме, вне дома или на открытой территории:

Для обширных помещений или двора подбирают устройства с большой зоной обнаружения. В небольшую комнату или на лестничную площадку покупают простые модели с дальностью работы 10, 6 и 4 м.
Для жилых комнат годятся варианты с невысокой защитой от влаги. Для улицы или влажных помещений (бассейнов, лечебниц) нужны изделия с высоким IP.
Если устройство будут монтировать на стену, лучше купить модель с защитой от подкрадывания. Иначе, двигаясь вдоль стены, злоумышленник сможет проникнуть в дом.
Уровень чувствительности – определяет, насколько медленные и незначительные движения может уловить датчик. Для защиты квартиры от воров или для включения освещения в комнате, когда в нее заходят, достаточно «грубых» приборов. На склады, где хранится дорогостоящая или опасная продукция, покупают чувствительные датчики.

Оценивают стоимость приборов, особенно если для системы безопасности их требуется несколько.

ДД экономит электричество, так как свет включается только в присутствии людей

Популярность ИК-моделей обусловлена их преимуществами:

устройство работает как внутри здания, так и снаружи;
угол наблюдения и дальность можно довольно точно регулировать;
ИК-датчик, особенно пассивного типа, безопасен для здоровья, работа системы охраны не пугает домашних животных;
низкая стоимость;
обширный ассортимент: выпускаются приборы в напольном и настенном исполнении, аналоговые, цифровые, и прочее.

Главные недостатки:

при попадании прямых солнечных лучей чувствительность падает – при выборе места установки это надо учитывать;
при близком размещении кондиционера или обогревателя возникают существенные помехи;
стекло блокирует прохождение сигнала, так появляются слепые зоны, которыми может воспользоваться злоумышленник;
синдром паутинки – опутанный паутиной датчик срабатывает постоянно.

Единственный датчик движения не гарантирует безопасность помещения. Однако в качестве элемента системы защиты ИК-устройства незаменимы. Для загородного дома или квартиры такие устройства предпочтительнее.

Как работает инфракрасный датчик движения: конструкция, настройка

Датчик движения – обязательный элемент охранных систем. Он позволяет своевременно обнаружить проникновение на объект и информировать о нем владельца и мониторинговый пульт.

Чаще всего в частных домах, квартирах и офисах используется инфракрасное устройство. Оно отличается простотой работы и высокой точностью распознавания. Именно о нем мы сегодня поговорим.

Суть работы инфракрасного датчика

Принцип работы основан на обнаружении и регистрации теплового излучения, исходящего от объекта в зоне обслуживания. Как известно, живое существо теплее окружающей среде. Именно разница в температуре вызывает срабатывание датчика.

Для регистрации теплового излучения используется система линз, расположенных вокруг чувствительного фотоэлемента. Датчики имеют от 20 до 60 линз, чем их больше, тем чувствительнее устройство.

Принцип работы таков:

линзы фокусируют инфракрасное излучение на пиросенсоре;
сигналы от сенсора передаются микропроцессору;
микропроцессор превращает их в числовые данные для анализа;
проводится анализ и оценка угрозы.

Если датчик обнаруживает человека в охраняемой зоне, он передает сообщение на контрольную панель. Это центральный элемент охранной системы, обрабатывающий информацию от всех датчиков. При угрозе отсюда отправляется сигнал владельцу и на мониторинговый пульт.

Получив сигнал тревоги, диспетчер мониторингового центра передает сообщение группе быстрого реагирования. Она прибывает на место в течение 5–7 минут и задерживает нарушителя.

Защита от ложных срабатываний

Пользователи часто интересуются: не сработает ли датчик из-за шевельнувшейся от сквозняка занавески или пролетевшей за окном птицы? А если в доме есть животное, будет ли система реагировать на него?

Эти опасения напрасны. Во-первых, датчик фиксирует тепловое излучение, а потому не реагирует на неодушевленные предметы. Не вызовут реакции и птица или прохожий за окном, так как они находятся вне зоны действия датчика.

Во-вторых, современные устройства обладают высокой точностью. Они отличают человека от животных благодаря:

нескольким зонам чувствительности. Зона высокой чувствительности начинается на расстоянии примерно 0,5 м от пола. Ниже этой границы находится зона низкой чувствительности, в которой перемещаются большинство животных;
весу. Порог включения датчика составляет 10–20 кг, при показателе ниже этой границы датчик не активируется. Точная цифра зависит от веса питомца;
скорости перемещения. Даже при неторопливом шаге человек двигается достаточно быстро, привлекая внимание датчика;
детекция повторяющихся действий. Передвижение человека представляет собой не что иное, как набор одинаковых движений, на что и реагирует датчик движения.

Комплексный подход к анализу позволяет датчику точно определить, с чем он имеет дело и нужно ли отправить сигнал тревоги.

Заказать охранную систему с датчиком движения вы можете в компании «Цезарь Сателлит». Хотите узнать больше? Оставьте номер для связи или позвоните нам! Мы предоставим полную консультацию.

Рекомендуем почитать:
Виды датчиков для охранных систем
Как работает тревожная кнопка

Была ли полезная статья?

4 оценили

Обзор инфракрасных датчиков

: типы, функционирование и варианты использования

Что такое инфракрасные датчики?

Инфракрасные датчики — это особый тип датчиков движения, использующих инфракрасное излучение. Основным вариантом использования этого устройства является обеспечение физической безопасности и, в частности, обнаружение вторжений. Два типа инфракрасных датчиков представляют собой активные инфракрасные датчики и пассивные инфракрасные датчики , причем последние являются предпочтительными в контексте физической безопасности.

В следующих параграфах мы подробно рассмотрим, как работают эти датчики, каковы идеальные варианты использования и как выбрать лучший инфракрасный датчик для вашего бизнеса или дома.

Как работают инфракрасные датчики?

Инфракрасные датчики, как было сказано выше, работают с инфракрасным излучением. Функционирование зависит от того, является датчик активным или пассивным (PIR).

Активные инфракрасные датчики работают с радиолокационной технологией, они излучают и принимают инфракрасное излучение. Это излучение попадает на предметы поблизости и отражается обратно к приемнику устройства. Благодаря этой технологии датчик может не только обнаруживать движение в окружающей среде, но и определять, насколько далеко объект находится от устройства. Это особенно полезно в робототехнике для обнаружения близости.

Однако для физической безопасности пассивные инфракрасные датчики (PIR-датчики) определенно более распространены. Датчики PIR не излучают излучение, а просто принимают то, которое естественным образом излучают находящиеся поблизости объекты. Основное функционирование заключается в том, что пассивные инфракрасные датчики вызывают тревогу, когда в помещении обнаруживаются аномалии в инфракрасных волнах. Это происходит, если, например, теплый предмет (вроде злоумышленника) пересекает путь на сигнал устройства. Подробнее о функционировании PIR в последующих параграфах.

Отступление об инфракрасном излучении

Инфракрасное излучение работает в нижней части электромагнитного спектра и поэтому невидимо для человеческого глаза. Инфракрасная часть электромагнитного спектра находится между видимыми волнами и микроволнами. Длина волны инфракрасного излучения составляет от 0,75 до 1000 мкм и делится на три области:

Ближний инфракрасный диапазон — от 0,75 до 3,3 мкм
Средний инфракрасный диапазон — от 3 до 6 мкм
Дальний инфракрасный диапазон — выше 6 мкм

Астроном Гершель открыл инфракрасную часть электромагнитного спектра с помощью знаменитого эксперимента по отражению призмы.

Инфракрасное излучение характерно для всех объектов, имеющих температуру выше абсолютного нуля (0 градусов по Кельвину или -273 по Цельсию). Такие объекты обладают тепловой энергией и могут излучать инфракрасные волны. В ИК-датчиках обычно используются инфракрасные лазеры и светодиоды с инфракрасными длинами волн.

Чтобы тепловая энергия достигала ИК-датчика, он должен использовать передающую среду. Совместимыми средами являются атмосфера, вакуум или оптические волокна. В качестве конвергентов излучения используются оптические линзы, изготовленные из комбинаций металлов и минералов, таких как кварц, фторид кальция, полиэтилен, германий, алюминий и кремний. Сошедшееся или сфокусированное излучение затем обнаруживается инфракрасными детекторами. Инфракрасные детекторы должны дополнительно использовать предварительные усилители для усиления сигнала.

Инфракрасная технология широко используется в коммерческих целях для:

Приборов ночного видения.
В астрономии для обнаружения объектов во Вселенной с помощью телескопов и твердотельных детекторов.
В военных действиях для отслеживания ракет.
В художественной реставрации для анализа картин и обнаружения скрытых слоев живописи.
Для отслеживания наночастиц в живых организмах.

ИК-датчики также находят применение при изучении погоды, обнаружении газов, исследовании нефти и воды, а также в медицине для анестезиологических целей. ИК-датчики используются для обеспечения безопасности в составе систем контроля доступа.

Обзор ИК-датчиков

ИК-датчики движения — это специальные ИК-датчики, также называемые пассивными инфракрасными датчиками или пироэлектрическими датчиками. Аббревиатура PIR расшифровывается как «пассивный инфракрасный порт». Детекторы движения PIR предназначены для специального использования инфракрасного излучения – части, которая обнаруживает длину волны инфракрасного излучения, исходящего из окружающей среды. Они недороги, но очень чувствительны, чтобы обнаруживать и указывать, находится ли человек в поле обнаружения или покинул его.

Компоненты инфракрасных датчиков

Датчик движения PIR состоит из пироэлектрического компонента (сочетание металла и кристалла) и дополнительных электрических элементов, таких как электрические схемы, резисторы и конденсаторы. Пассивный ИК-датчик обычно защищен металлической оболочкой и имеет силиконовое окно, пропускающее излучение. Большинство ИК-датчиков имеют прямоугольную форму и диапазон чувствительности до 20 футов. Что касается источника питания, они относятся к диапазону входного напряжения 3,3–5 В.

Датчик в ИК-детекторе движения состоит из двух половинок, потому что его назначение не только в обнаружении инфракрасных волн, но и в индикации изменения в качестве сигнала движения. Датчик бездействует, когда в поле обнаружения нет движения. Однако, когда человек или другое живое существо, излучающее тепло, например животное, проходит в диапазоне поля, оно производит положительное дифференциальное изменение в первой половине на своем пути и отрицательное дифференциальное изменение во второй половине датчика на входе. его выход. Чтобы иметь возможность обнаруживать и передавать тонкие сигналы, датчик движения PIR включает в себя линзу или, конкретно, больше линз, интегрированных в виде меньших секций в более крупный компонент, называемый линзами Френеля.

PIR-датчики могут использоваться для обнаружения движения людей, животных и объектов.

ПИК-датчики и температура

ПИК-детекторы движения также могут быть помещены в термометры для измерения температуры удаленного движущегося объекта. Аварийные бригады используют PIR-датчики в спасательных целях, например, если человек заблудился в горах, или в медицинских целях для определения температуры кожи. Они помещаются в пульты телевизора и компьютерные мыши для управления определенными функциями, такими как включение и выключение или прокрутка.

Инфракрасные датчики и контроль доступа

При установке на стене или потолке PIR-датчики могут использоваться в системе контроля доступа для передачи на центральный пульт информации о том, что в зоне замечено движение. Затем инфракрасные датчики вызывают тревогу и сообщают о событии владельцу, правоохранительным органам или подрядчику по обеспечению безопасности, в зависимости от того, кто отвечает за принятие мер. Датчики также могут инициировать запись видео или активировать физические барьеры, чтобы предотвратить побег злоумышленника.

Kisi имеет собственные функции сигнализации вторжения и использует пассивные инфракрасные датчики. Если вы хотите узнать больше об этой функции, не стесняйтесь проверить нашу страницу продукта или связаться с нашим отделом продаж.

Если вы хотите узнать больше о охранной сигнализации и о том, как ее выбрать, посетите нашу обзорную страницу.

ИК (инфракрасный) датчик обнаружения препятствий

Краткое описание

Введение

Инфракрасная технология подходит для широкого спектра беспроводных приложений. Основными направлениями являются датчики и дистанционное управление. В электромагнитном спектре инфракрасная часть делится на три области: ближняя инфракрасная область, средняя инфракрасная область и дальняя инфракрасная область.

[адсенс1]

Длины волн этих областей и их применение показаны ниже.

Ближний инфракрасный диапазон — от 700 нм до 1400 нм — ИК-датчики, оптоволоконные
Средний инфракрасный диапазон — от 1400 нм до 3000 нм — Датчик тепла
Дальний инфракрасный диапазон — от 3000 нм до 1 мм — тепловидение

Диапазон частот инфракрасного излучения выше, чем у микроволнового, и меньше, чем у видимого света.

Для оптического зондирования и оптической связи фотооптические технологии используются в ближней инфракрасной области, поскольку свет менее сложен, чем РЧ, когда используется в качестве источника сигнала. Оптическая беспроводная связь осуществляется с помощью ИК-передачи данных для приложений малого радиуса действия.

Инфракрасный датчик излучает и/или обнаруживает инфракрасное излучение, чтобы ощущать окружающую среду.

Работа любого инфракрасного датчика регулируется тремя законами: законом излучения Планка, законом Стивена-Больцмана и законом смещения Вина.

Закон Планка гласит, что «каждый объект излучает излучение при температуре, не равной 0 ⁰ К». Закон Стивена-Больцмана гласит, что «на всех длинах волн полная энергия, излучаемая черным телом, пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры». Согласно закону смещения Вина, «кривая излучения черного тела при различных температурах достигает своего пика на длине волны, обратно пропорциональной температуре».

Основная концепция инфракрасного датчика, который используется в качестве детектора препятствий, заключается в передаче инфракрасного сигнала, этот инфракрасный сигнал отражается от поверхности объекта и принимается инфракрасным приемником.

[адсенс2]

В типичной системе обнаружения инфракрасного излучения используются пять основных элементов: источник инфракрасного излучения, среда передачи, оптический компонент, детекторы или приемники инфракрасного излучения и обработка сигнала. Инфракрасные лазеры и инфракрасные светодиоды определенной длины волны могут использоваться в качестве источников инфракрасного излучения. Для передачи инфракрасного излучения используются три основных типа сред: вакуум, атмосфера и оптические волокна. Оптические компоненты используются для фокусировки инфракрасного излучения или ограничения спектральной характеристики.

Оптические линзы из кварца, германия и кремния используются для фокусировки инфракрасного излучения. Инфракрасные приемники могут быть фотодиодами, фототранзисторами и т.

д. Некоторыми важными характеристиками инфракрасных приемников являются светочувствительность, обнаружительная способность и эквивалентная шумовая мощность. Обработка сигнала осуществляется усилителями, так как мощность инфракрасного детектора очень мала.

Типы ИК-датчиков

Инфракрасные датчики могут быть пассивными или активными. Пассивные инфракрасные датчики — это в основном инфракрасные детекторы. Пассивные инфракрасные датчики не используют источник инфракрасного излучения и обнаруживают энергию, излучаемую препятствиями в поле зрения. Они бывают двух типов: квантовые и тепловые. Тепловые инфракрасные датчики используют инфракрасную энергию в качестве источника тепла и не зависят от длины волны. Термопары, пироэлектрические детекторы и болометры являются распространенными типами тепловых инфракрасных детекторов.

Инфракрасные детекторы квантового типа обеспечивают более высокую эффективность обнаружения и работают быстрее, чем инфракрасные детекторы теплового типа.

Фоточувствительность детекторов квантового типа зависит от длины волны. Детекторы квантового типа подразделяются на два типа: внутренние и внешние. Квантовые детекторы внутреннего типа представляют собой фотопроводящие элементы и фотоэлектрические элементы.

Активные инфракрасные датчики состоят из двух элементов: источника инфракрасного излучения и детектора инфракрасного излучения. Инфракрасные источники включают светодиод или инфракрасный лазерный диод. Инфракрасные детекторы включают фотодиоды или фототранзисторы. Энергия, излучаемая источником инфракрасного излучения, отражается от объекта и попадает на детектор инфракрасного излучения.

ИК-передатчик

Инфракрасный передатчик представляет собой светоизлучающий диод (LED), излучающий инфракрасное излучение. Следовательно, они называются ИК-светодиодами. Несмотря на то, что ИК-светодиод выглядит как обычный светодиод, испускаемое им излучение невидимо для человеческого глаза.

Ниже показано изображение типичного инфракрасного светодиода.

Существуют различные типы инфракрасных передатчиков в зависимости от длины волны, выходной мощности и времени отклика.

Простой инфракрасный передатчик может быть изготовлен из инфракрасного светодиода, токоограничивающего резистора и источника питания. Схема типичного ИК-передатчика показана ниже.

При работе от источника питания 5 В ИК-передатчик потребляет от 3 до 5 мА тока. Инфракрасные передатчики можно модулировать для получения определенной частоты инфракрасного света. Наиболее часто используемой модуляцией является модуляция OOK (ON – OFF – KEYING).

ИК-передатчики можно найти в нескольких приложениях. В некоторых приложениях требуется инфракрасное тепло, и лучшим источником инфракрасного излучения является инфракрасный передатчик. Когда инфракрасные излучатели используются с кварцем, можно изготавливать солнечные элементы.

ИК-приемник

Инфракрасные приемники также называются инфракрасными датчиками, поскольку они обнаруживают излучение ИК-передатчика. ИК-приемники бывают в виде фотодиодов и фототранзисторов. Инфракрасные фотодиоды отличаются от обычных фотодиодов тем, что они обнаруживают только инфракрасное излучение. Изображение типичного ИК-приемника или фотодиода показано ниже.

Существуют различные типы ИК-приемников в зависимости от длины волны, напряжения, корпуса и т. д. При использовании в комбинации инфракрасный передатчик-приемник длина волны приемника должна совпадать с длиной волны передатчика.

Типичная схема инфракрасного приемника с использованием фототранзистора показана ниже.

Он состоит из ИК-фототранзистора, диода, МОП-транзистора, потенциометра и светодиода. Когда фототранзистор получает любое инфракрасное излучение, через него протекает ток, и MOSFET включается. Это, в свою очередь, зажигает светодиод, который действует как нагрузка. Потенциометр используется для управления чувствительностью фототранзистора.

Принцип работы

Принцип работы ИК-датчика в качестве датчика обнаружения объектов можно пояснить с помощью следующего рисунка. ИК-датчик состоит из ИК-светодиода и ИК-фотодиода; вместе они называются Photo-Coupler или Opto-Coupler.

Когда ИК-передатчик излучает излучение, оно достигает объекта, и часть излучения отражается обратно к ИК-приемнику. На основе интенсивности приема ИК-приемником определяется выходной сигнал датчика.

Цепь обнаружения препятствий или цепь ИК-датчика

Типичная схема ИК-датчика показана ниже.

Он состоит из ИК-светодиода, фотодиода, потенциометра, операционного усилителя ИС и светодиода.

ИК-светодиод излучает инфракрасный свет. Фотодиод улавливает инфракрасный свет. Операционный усилитель на ИС используется в качестве компаратора напряжения. Потенциометр используется для калибровки выхода датчика в соответствии с требованиями.

Когда свет, излучаемый ИК-светодиодом, падает на фотодиод после столкновения с объектом, сопротивление фотодиода падает с огромной величины. Один из входов операционного усилителя находится на пороговом значении, установленном потенциометром. Другой вход операционного усилителя — это последовательный резистор фотодиода. Когда падающее излучение больше на фотодиод, падение напряжения на последовательном резисторе будет высоким. В ИС сравниваются как пороговое напряжение, так и напряжение на последовательном резисторе. Если напряжение на последовательном резисторе к фотодиоду больше, чем пороговое напряжение, выход IC Op-Amp имеет высокий уровень. Поскольку выход микросхемы подключен к светодиоду, он загорается. Пороговое напряжение можно регулировать, регулируя потенциометр в зависимости от условий окружающей среды.

Важным фактором является расположение ИК-светодиода и ИК-приемника. Когда ИК-светодиод удерживается непосредственно перед ИК-приемником, эта установка называется прямым падением. В этом случае почти все излучение ИК-светодиода будет падать на ИК-приемник. Следовательно, связь между инфракрасным передатчиком и приемником находится на линии прямой видимости. Если объект падает на эту линию, он препятствует попаданию излучения на приемник, либо отражая излучение, либо поглощая его.

Различение черного и белого цветов

Общеизвестно, что черный цвет поглощает все падающее на него излучение, а белый цвет отражает все падающее на него излучение. На основе этого принципа может быть выполнено второе позиционирование пары датчиков. ИК-светодиод и фотодиод расположены рядом. Когда ИК-передатчик излучает инфракрасное излучение, поскольку между передатчиком и приемником нет прямой линии контакта, испускаемое излучение должно отражаться обратно на фотодиод после попадания на какой-либо объект. Поверхность объекта можно разделить на два типа: отражающая поверхность и неотражающая поверхность. Если поверхность объекта имеет отражающую природу, то есть она белого или другого светлого цвета, большая часть падающего на нее излучения будет отражаться обратно и достигать фотодиода. В зависимости от интенсивности отраженного обратно излучения в фотодиоде протекает ток.

Если поверхность объекта неотражающая по своей природе, т. е. она черного или другого темного цвета, она поглощает почти все падающее на нее излучение.