Принцип работы инфракрасного датчика движения: как устроен и функционирует ИК-сенсор

Как устроен инфракрасный датчик движения. Какие основные компоненты входят в его состав. На каком физическом принципе основана работа ИК-сенсора. Как происходит обнаружение движения с помощью инфракрасного излучения. Какие преимущества и недостатки имеют ИК-датчики движения.

Устройство инфракрасного датчика движения

Инфракрасный датчик движения состоит из нескольких ключевых компонентов:

• Пироэлектрический сенсор — чувствительный элемент, реагирующий на изменение инфракрасного излучения
• Линза Френеля — фокусирует инфракрасное излучение на сенсоре
• Электронная схема обработки сигнала
• Корпус с крепежными элементами

Основным элементом является пироэлектрический сенсор, способный улавливать малейшие изменения интенсивности инфракрасного излучения. Как он устроен и работает?

Принцип действия пироэлектрического сенсора

Пироэлектрический сенсор изготавливается из специального кристаллического материала, обладающего пироэлектрическим эффектом. При изменении температуры такой материал генерирует небольшой электрический заряд.

В датчике движения используется сдвоенный пироэлектрический элемент. Когда человек или животное проходит в зоне обнаружения, инфракрасное излучение от его тела попадает сначала на один элемент сенсора, а затем на второй. Это вызывает последовательное изменение зарядов на элементах.

Роль линзы Френеля в работе ИК-датчика

Чтобы повысить чувствительность датчика, перед сенсором устанавливается линза Френеля. Она представляет собой тонкую пластиковую линзу особой формы с концентрическими кольцами.

Линза Френеля фокусирует инфракрасное излучение и разбивает зону обнаружения на множество сегментов. Когда объект перемещается между сегментами, это вызывает резкие изменения сигнала на пироэлектрическом сенсоре.

Обработка сигнала в ИК-датчике движения

Сигнал с пироэлектрического сенсора поступает на электронную схему обработки. Она выполняет следующие функции:

• Усиление слабого сигнала сенсора
• Фильтрация помех
• Анализ формы сигнала
• Формирование выходного сигнала при обнаружении движения

Современные датчики используют микроконтроллеры для цифровой обработки сигнала, что позволяет реализовать сложные алгоритмы анализа и снизить вероятность ложных срабатываний.

Как происходит обнаружение движения?

Процесс обнаружения движения с помощью ИК-датчика можно описать следующим образом:

1. В состоянии покоя датчик регистрирует фоновый уровень ИК-излучения
2. При появлении человека или животного интенсивность ИК-излучения в отдельных сегментах зоны обнаружения меняется
3. Сенсор фиксирует эти изменения как последовательность электрических импульсов
4. Схема обработки анализирует форму и амплитуду импульсов
5. При соответствии заданным критериям формируется сигнал обнаружения движения

Преимущества инфракрасных датчиков движения

ИК-датчики движения обладают рядом достоинств:

• Пассивный принцип работы — не излучают энергию
• Низкое энергопотребление
• Невысокая стоимость
• Простота установки и настройки
• Широкая зона обнаружения
• Нечувствительность к большинству помех

Благодаря этим качествам ИК-датчики движения получили широкое распространение в системах охраны и автоматизации.

Недостатки и ограничения ИК-датчиков

У инфракрасных датчиков движения есть и некоторые недостатки:

• Возможны ложные срабатывания от источников тепла
• Снижение чувствительности при высокой температуре окружающей среды
• Невозможность обнаружения объектов с температурой близкой к фоновой
• Ограниченная дальность действия (обычно до 10-12 метров)

Для повышения надежности обнаружения ИК-датчики часто комбинируют с датчиками других типов, например микроволновыми.

Применение инфракрасных датчиков движения

Благодаря своим преимуществам ИК-датчики движения широко используются в различных сферах:

• Охранные системы
• Автоматическое управление освещением
• Системы «Умный дом»
• Автоматические двери
• Энергосберегающие системы

Они позволяют повысить безопасность, комфорт и энергоэффективность в жилых и коммерческих помещениях.

Настройка и установка ИК-датчика движения

При установке инфракрасного датчика движения следует учитывать несколько факторов:

• Правильный выбор места установки
• Настройка чувствительности
• Регулировка зоны обнаружения
• Установка времени задержки выключения
• Настройка порога освещенности (для уличных датчиков)

Корректная настройка позволит избежать ложных срабатываний и обеспечит надежную работу датчика.

Перспективы развития ИК-датчиков движения

Технологии инфракрасных датчиков движения продолжают совершенствоваться. Основные направления развития:

• Повышение чувствительности и дальности действия
• Улучшение алгоритмов обработки сигнала
• Интеграция с системами «Интернета вещей»
• Миниатюризация и снижение энергопотребления
• Комбинирование с другими типами сенсоров

Это позволит расширить сферы применения ИК-датчиков и повысить их эффективность.

оптическая схема и блок обработки сигналов

Оглавление

• Область применения
  • Принцип работы ИК датчика движения
    • Схема ИК датчика
    • Оптическая система
    • Пирочувствительный элемент
    • Блок обработки сигналов
  • Эффективность использования ИК извещателя в охранной сигнализации
  • Заключение
  • Видео: Датчик движения, принцип работы

Среди большого многообразия охранных извещателей, инфракрасный датчик движения является самым распространенным устройством. Доступная цена и эффективность, вот качества, обеспечившие им популярность. А все благодаря тому, что в начале девятнадцатого века обнаружили инфракрасное излучение.

Оно находится за границей видимого красного света в диапазоне 0,74-2000 мкм. Оптические свойства веществ сильно различаются и зависят от типа облучения. Небольшой слой воды является непрозрачным для ИК излучения. Инфракрасное излучение солнца составляет 50 процентов всей излучаемой энергии.

Инфракрасные датчики движения для охраны применяются давно. Они фиксировали перемещения теплых объектов в помещениях, и передавали сигнал тревоги на контрольную панель. Их стали совмещать с видеокамерами и фотоаппаратами. При нарушении происходила фиксация происшествия. Потом область применения расширилась. Зоологи стали применять в фотоловушках для контроля исследуемых животных.

Больше всего ИК датчики применяются в системе умный дом, где играют роль сенсора присутствия. При попадании теплокровного объекта в область действия устройства, оно включает освещение в помещении или на улице. Экономится электричество и облегчается жизнь людям.

Инфракрасный датчик движения для освещения

В системах контроля доступа извещатели движения управляют открыванием и закрыванием дверей общественных сооружений. По расчетам экспертов рынок ИК сенсоров будет расти на 20% ежегодно ближайшие 3-5 лет.

Принцип работы ИК датчика движения

Работа ИК извещателя заключается в контроле инфракрасного излучения определенной области, сравнении его с фоновым уровнем, и по результатам анализа выдачи сообщения.

ИК датчики движения для охраны используют активные и пассивные виды сенсоров. Первые для контроля используют собственный передатчик, облучающие все в зоне действия устройства. Приемник получает отраженную часть ИК излучения и по его характеристикам определяет, было нарушение зоны охраны или нет. Активные датчики бывают комбинированного типа, когда принимающие и передающие блоки разделены, это извещатели контролирующие периметр объекта. Имеют большую дальность действия по сравнению с пассивными устройствами.

Зона действия инфракрасного датчика

Пассивный инфракрасный датчик движения не имеет излучателя, он реагирует на изменение окружающего ИК излучения. В общем случае, извещатель имеет два чувствительных элемента, способных фиксировать инфракрасное излучение. Перед сенсорами устанавливается линза Френеля, разбивающая пространство на несколько десятков зон.

Маленькая линза собирает излучение с конкретного участка пространства и посылает на свой чувствительный элемент. Соседняя линза, контролирующая смежный участок посылает поток излучения на второй сенсор. Излучения соседних участков примерно одинаковы. При нарушении баланса, превышении какого-то порогового значения, прибор извещает контрольную панель о нарушении зоны охраны.

Схема ИК датчика

Каждый производитель имеет уникальную принципиальную схему ИК извещателя, но функционально они примерно одинаковы.

Устройство инфракрасного датчика

ИК датчик имеет оптическую систему, пирочувствительный элемент, блок обработки сигналов.

Оптическая система

Рабочая область современных датчиков движения весьма разнообразна благодаря различным формам оптической системы. От устройства расходятся лучи в радиальном направлении в различных плоскостях.

Так как извещатель имеет сдвоенный сенсор, то все лучи раздваиваются.

Сенсор инфракрасного датчика

Оптическая система ориентируется таким образом, что будет контролировать только одну плоскость или несколько плоскостей на разных уровнях.

Может контролировать пространство вкруговую или по лучу.

При построении оптики ИК-датчиков часто используются линзы Френеля, представляющих множество призматических фасеток на выпуклой пластиковой чашке. Каждая линза собирает ИК поток со своего участка пространства и отправляет на ПИР элемент.

Конструкция оптической системы такова, что избирательность по всем линзам одинакова. Чтобы защититься от собственного тепла элементов, насекомых в устройстве устанавливается герметичная камера. Редко используется зеркальная оптика. Это значительно повышает дальность действия устройства и цену прибора.

Пирочувствительный элемент

Роль сенсора в ИК датчике играет пироэлектрический преобразователь на чувствительных полупроводниковых элементах. Он состоит из двух сенсоров. На каждый из них от двух соседних лучей поступает поток излучения. При одинаковом равномерном фоне сенсор молчит. При возникновении дисбаланса, в одной зоне появляется дополнительный источник тепла, а в другой нет, сенсор срабатывает.

Для повышения надежности и уменьшения ложных срабатываний в последнее время стали применять счетверенные ПИР элементы. Это увеличило чувствительность и помехозащищенность прибора. Но уменьшило расстояние уверенного распознавания нарушителя. Для решения этого приходится использовать прецизионную оптику.

Блок обработки сигналов

Главной задачей блока является надежное распознавание человека на фоне помех.

Они бывают самые разнообразные:

1. солнечное излучение;
2. искусственные ИК источники;
3. кондиционеры и холодильники;
4. животные;
5. конвекция воздуха;
6. электромагнитные помехи;
7. вибрация.

Блок обработки для анализа использует амплитуду, форму и длительность выходного сигнала пироэлектрического преобразователя. Воздействие нарушителя вызывает симметричный двухполярный сигнал. Помехи выдают несимметричные значения на обрабатывающий модуль. В простейшем варианте сравнивается амплитуда сигнала с пороговым значением.

Распознавание животных инфракрасным датчиком

При превышении порога извещатель сообщает об этом, подавая определенный сигнал на контрольную панель. В более сложных датчиках измеряется длительность превышения порога, количество этих превышений. Для повышения помехозащищенности прибора используется автоматическая термокомпенсация. Она обеспечивает постоянную чувствительность во всем диапазоне температур.

Обработка сигнала осуществляется аналоговыми и цифровыми устройствами. В новейших устройствах начали применять цифровые алгоритмы обработки сигнала, что позволило улучшить избирательность прибора.

Эффективность использования ИК извещателя в охранной сигнализации

От правильности выбора вида сенсора, расположения на объекте охраны во многом зависит его эффективность. Пассивные ИК датчики движения уличные и внутреннего применения реагируют на перемещения теплых по сравнению с фоном объектов при определенных скоростях перемещения. При маленькой скорости движения, изменения потоков инфракрасного излучения в соседних секторах настолько незначительны, что он воспринимается, как фоновый дрейф, и не реагирует на нарушение зоны охраны.

Если нарушитель облачится в защитный костюм с отличной теплоизоляцией, то ИК датчик движения не отреагирует, не будет нарушения баланса излучения в соседних зонах. Человек сольется с фоновым излучением.

Нарушитель двигается вдоль лучей извещателя движения с малой скоростью, в этом случае он нередко молчит.

Схема работы инфракрасного датчика движения

Изменения потоков оказываются недостаточными для срабатывания устройства. Особенно свойственно извещателям с функцией защиты от животных. В них уменьшают чувствительность, чтобы избежать реакции на появления домашних питомцев.

Важно правильно установить инфракрасный датчик. Требуется по конфигурации здания применять устройство типа «шторка», следует так и делать. Производитель рекомендует монтаж прибора на определенной высоте, надо соблюсти и это.

Для повышения эффективности работы инфракрасных датчиков их применяют совместно с сенсорами, работающими на других принципах.

Обычно, дополнительно придается радиоволновой извещатель с высокой чувствительностью, что снижает процент ложных срабатываний и повышает надежность охранной сигнализации. При защите окон от проникновения дополнительно устанавливается ультразвуковой извещатель, реагирующий на разбитие стекла.

Заключение

Постепенно ИК датчики усложняются, повышается их чувствительность, улучшается избирательность. Сенсоры находят широкое распространение в системах «умный дом», видеонаблюдения, контроль доступа. Совместное использование с различными устройствами повысило потребительские свойства датчиков. Им уготована долгая жизнь.

Видео: Датчик движения, принцип работы

Устройство и принцип работы датчиков движения

В современном мире нас все больше окружают самые разнообразные «умные» устройства: компьютеры, коммуникаторы, интеллектуальная бытовая техника. Все они используются с одной целью — облегчить нам жизнь и дать больше свободного времени. И все чаще мы слышим словосочетание «умный дом», в котором практически все системы (освещение, охрана, отопление, водоснабжение, электроснабжение и прочее) управляются компьютером или специальным контроллером. Сегодняшняя статья будет посвящена устройствам, применяя которые, можно сделать пусть небольшой, но шаг в сторону превращения вашего жилища в «умный дом». А поговорим мы о датчиках движения.

Датчики движения – это только часть большой категории приборов, называемых датчиками обнаружения. Их общая цель сообщать о движении лиц, спрятавшихся на охраняемом объекте, о вторжении в охраняемую зону, о повреждении элементов, препятствующих вторжению (ставни, окна, форточки, двери, застекленные веранды и т.д.), о проникновении через поврежденные крышу, потолок, стены или пол.

Принцип работы датчиков движения

Для начала попробуем разобраться, что же это за «зверь» такой – датчик движения. Как понятно из названия, основное его назначение заключается в обнаружении какого-либо движения в зоне видимости датчика и реакции на это движение. Последняя чаще всего заключается в коммутации какой-либо электрической цепи: освещения, звуковой сигнализации. То есть прошел кто-то мимо датчика – включилась лампочка или зазвучал предупредительный сигнал.

Существуют инфракрасные (ИК), ультразвуковые (УЗ), микроволновые (МВ) и комбинированные датчики движения. Все они отличаются методом обнаружения движения.

528.30 ₽

579.50 ₽

543.40 ₽

493.80 ₽

852.30 ₽

579. 50 ₽

543.40 ₽

528.30 ₽

560.90 ₽

941.00 ₽

653.10 ₽

493.80 ₽

852. 30 ₽

558.40 ₽

528.30 ₽

600.10 ₽

528.30 ₽

533.40 ₽

558.40 ₽

6572. 00 ₽

6915.00 ₽

ИК-датчики. В быту чаще всего применяются пассивные инфракрасные датчики. В роли чувствительного элемента в них выступают пироэлектрики, у которых при изменении температуры возникает электрическое поле (пироэлектрический эффект). Тепловой фон в зоне чувствительности датчика постоянен, но изменяется при появлении объекта с более высокой температурой (человек, животное), на что и реагирует пироэлектрик изменением напряжения на своем выходе.

Но мало определить наличие объекта, нужно еще и понять, движется ли он. Для этого применяется оптическая система — линза Френеля, фиксирующая ИК-излучение на разных точках пироэлемента. Получив несколько сигналов (2-3 штуки) от различных точек, датчик выдает сигнал срабатывания схемы.

Принцип работы пассивного ИК-датчика движения

Активные инфракрасные датчики движения немного отличаются принципом работы. В них применяется дополнительный ИК-излучатель, формирующий импульсное излучение, улавливаемое пироэлементом. Когда объект пересекает зону наблюдения датчика, чувствительный элемент перестает воспринимать излучение – и формируется сигнал тревоги. Такие датчики чаще всего применяются в охранных целях.

УЗ-датчики. В состав такого датчика входят УЗ-передатчик и УЗ-приемник. Принцип действия аналогичен работе активного инфракрасного датчика, за исключением того, что в данном случае применяется высокочастотный (30-40 кГц) звук. Как и активные ИК-датчики движения, ультразвуковые применяются для охраны помещений и автомобилей. Обладают рядом недостатков: чувствительны к перепадам температуры и колебаниям влажности, имеют высокий уровень ложных срабатываний.

МВ-датчики. Принцип действия – эффект Доплера. Генератор датчика излучает волну (частота порядка 2,5 ГГц), а приемник эту волну регистрирует. Если в зоне распространения волны появляется движущийся объект, то изменяются длина и частота волны, что сразу определяется приемником. По сравнению с ИК-датчиками имеют большее количество ложных срабатываний, особенно при использовании на открытых пространствах. Именно поэтому микроволновые датчики чаще всего применяются в автомобильных охранных сигнализациях для слежения за пространством как внутри автомобиля, так и снаружи.

Комбинированные датчики. представляют собой объединенные в одном устройстве ИК- и МВ-датчики, благодаря чему получается более точный датчик, практически не имеющий ложных срабатываний. Но и стоимость такого датчика будет, естественно, более высокая.

Все датчики движения питаются либо от сети 220 В, либо от встроенного автономного источника питания (аккумуляторной батареи). Бытовые датчики чаще всего запитываются от квартирной (или офисной) электрической сети, а вот охранные датчики обычно имеют свой собственный источник электропитания (чтобы их банально не отключили).

Исходя из всего вышеперечисленного, можно сделать вывод, что для применения в быту наиболее подходящими являются пассивные ИК-датчики. Они недороги, просты в применении, легко подключаются и настраиваются, обладают всеми необходимыми функциями.

Варианты использования

Освещение. Многие из нас хотя бы раз, но все-таки забывали выключить дома свет. А если в семье есть ребенок, который уже стремится быть самостоятельным, то возникает вопрос, что удобнее: ставить дополнительный выключатель на уровне, куда он сможет дотянуться рукой, или же поставить датчик движения, который будет автоматически включать свет. Для себя я выбрал второй вариант и ни разу не пожалел. Теперь, когда мой ребенок идет в туалет, я не слышу «папа, включи свет», ведь ему достаточно открыть дверь – и лампочка включится автоматически. А всего-то понадобилось купить направленный пассивный ИК-датчик и подключить его в разрыв цепи — с этим справится практически каждый мужчина.

Варианты схем подключения датчика движения: 1 – лампой управляет только датчик; 2 – лампой управляют датчики и выключатель

Угол зоны обнаружения большинства направленных датчиков составляет 110°, а значит, датчик можно установить так, чтобы он наблюдал только за определенной зоной. Существуют и круговые датчики движения, у которых угол зоны обнаружения составляет 360°. Такие удобно устанавливать в центре потолка помещения — пройти мимо незамеченным будет практически невозможно. Дальность действия пассивных ИК-датчиков движения составляет порядка 12 метров.

Многие пассивные датчики движения оборудуются реле времени и датчиком освещенности. Благодаря первому можно задать длительность коммутации нагрузки (от 5 секунд до 12 минут), а второй отвечает за то, при каких условиях освещения датчик срабатывать не будет. Например, если в помещении достаточно естественного освещения в дневное время суток, то датчик движения в это время будет выключен.

Большинство бытовых датчиков движения могут коммутировать нагрузку мощностью до 1200 Вт. К примеру, у меня датчик одновременно включает 2 лампы мощностью по 60 Вт каждая и вытяжной вентилятор мощностью 20 Вт.

Пассивные ИК-датчики движения: круговой (слева) и направленный (справа)

Первый опыт применения датчика освещения мне настолько понравился, что теперь я уже подумываю поставить круговой пассивный ИК-датчик в коридоре, избавившись от заявлений «папа, я боюсь туда идти, там темно». Да и самим удобно передвигаться по квартире в темное время суток, не щелкая выключателями.

Еще один вариант использования датчиков движения – освещение придомовой территории частного дома. Когда кто-то приблизится к вашему входу во двор, датчик уловит это движение и включит лампу освещения. И вам будет проще рассмотреть, кто же пожаловал в гости, и гостю удобно – не нужно в темноте искать кнопку звонка. К тому же в этом случае датчик движения играет еще и охранную роль: не каждый злоумышленник будет нарушать частные владения при ярком свете уличного фонаря.

Существуют и готовые решения, представляющие собой галогенную лампу, совмещенную с датчиком движения. Такие прожектора могут не только освещать подъезд к гаражу, входную дверь или пространство двора, но и выполнять декоративную роль в освещении садово-паркового участка.

Готовые решения: декоративный фонарь (слева) и «рабочая лошадка» (справа)

Охрана. Для обеспечения охраны можно применять как датчики движения, совмещенные с прожекторами, так и датчики движения со звуковой сигнализацией. Такие датчики при обнаружении движущегося объекта могут включать один из готовых звуков (музыка, голос), имитируя присутствие людей в помещении.

Существуют и более дорогие, профессиональные решения, среди которых беспроводные автономные датчики движения, способные передавать сигнал тревоги по GSM-каналу, но это уже тема для отдельной статьи.

Другие сферы применения. Все чаще датчики движения встраиваются в различную бытовую технику и электронное оборудование, для обеспечения функций энергосбережения, так и для придания им охранных функций (например, включение IP-камеры и начало записи видеосигнала).

Краткий итог

Как видите, датчики движения находят применение в различных сферах нашей жизни. Они помогают обеспечивать определенный уровень безопасности, делают нашу жизнь не только комфортнее, но и веселее. К тому же, используя датчики движения, можно экономить электроэнергию. И все это можно получить за достаточно небольшие деньги.

Видеоролики по датчикам движения

 

Принцип работы и применение ИК-датчика

Принцип работы и применение ИК-датчика

— Robocraze перейти к содержанию

Инфракрасная технология (ИК) используется в нашей повседневной жизни. Будь то бесконтактное определение температуры или датчик пламени. Но задумывались ли вы когда-нибудь, как они работают? Как они могут определить интенсивность и диапазон? Если нет, то давайте изучим их применение и принцип работы.

Что такое ИК-датчик

Инфракрасная технология используется в повседневной жизни, а также в промышленности для различных целей. Телевизоры, например, используют инфракрасный датчик для декодирования сигналов, передаваемых пультом дистанционного управления. Основными преимуществами ИК-датчиков являются их низкое энергопотребление, простая конструкция и полезные функции. ИК-сигналы неразличимы для человеческого глаза. В электромагнитном спектре ИК-излучение можно найти в видимом и микроволновом диапазонах. Длины волн этих волн обычно находятся в диапазоне от 0,7 мкм до 5–1000 мкм. Ближний инфракрасный, средний и дальний инфракрасный диапазоны — это три области ИК-спектра. Длина волны колеблется от 0,75 до 3 мкм в ближней инфракрасной области, от 3 до 6 мкм в средней инфракрасной области и более 6 мкм в дальней ИК-области.

Инфракрасный датчик — это устройство, которое улавливает инфракрасное излучение в окружающей среде и выдает электрический сигнал. Инфракрасный датчик может обнаруживать движение, а также измерять тепло объекта.

Инфракрасный датчик может обнаруживать инфракрасное излучение, невидимое для наших глаз. Инфракрасный датчик представляет собой фотодиод, чувствительный к инфракрасному свету. Когда инфракрасный свет попадает на фотодиод, сопротивление и выходное напряжение изменяются пропорционально величине инфракрасного света.

Работа инфракрасного датчика

Принцип работы инфракрасного датчика аналогичен датчику обнаружения объектов. Этот датчик включает в себя ИК-светодиод и ИК-фотодиод, поэтому объединение этих двух элементов может быть выполнено в виде фотопары или оптрона. Законы физики, используемые в этом датчике, — это излучение досок, смещение Стефана Больцмана и Вейна.

• Закон излучения Планка : Любой объект, температура которого не равна абсолютному нулю (0 градусов Кельвина), излучает излучение.
• Стефан Больцман Закон : Полная энергия, излучаемая черным телом на всех длинах волн, связана с абсолютной температурой.
• Закон смещения Вейна : Объекты с разной температурой излучают спектры с пиками на разных длинах волн, что обратно пропорционально температуре.

Как работает ИК-датчик

ИК-светодиод — это один из видов передатчика, излучающего ИК-излучение. Этот светодиод имеет вид стандартного светодиода, а испускаемое им излучение не видно человеческому глазу. Инфракрасный передатчик используется для обнаружения излучения инфракрасными приемниками. Эти инфракрасные приемники доступны в виде фотодиодов. ИК-фотодиоды отличаются от обычных фотодиодов тем, что они обнаруживают только ИК-излучение. Существуют различные типы инфракрасных приемников в зависимости от напряжения, длины волны, упаковки и других факторов.

При использовании в качестве ИК-передатчика и приемника длина волны приемника должна совпадать с длиной волны передатчика. Передатчик представляет собой инфракрасный светодиод, а приемник — инфракрасный фотодиод. Инфракрасный фотодиод активируется инфракрасным светом, излучаемым инфракрасным светодиодом. Сопротивление фотодиода и изменение выходного напряжения пропорциональны количеству полученного инфракрасного света. Это основной принцип работы ИК-датчика.

Как только инфракрасный передатчик генерирует излучение, когда он достигает объекта, часть излучения отражается в сторону инфракрасного приемника. Выход датчика может определяться ИК-приемником в зависимости от интенсивности отклика.

Принцип работы ИК-датчика приближения

 

 

Принцип работы ИК-датчика приближения аналогичен описанному выше принципу работы ИК-датчика. Инфракрасный свет (ИК) основан на принципах оптики.
ИК-датчик приближения работает, подавая напряжение на пару ИК-светоизлучающих диодов (LED), которые, в свою очередь, излучают инфракрасный свет. Этот свет распространяется по воздуху и, попадая на объект, отражается к датчику. Если объект находится близко, отраженный свет будет сильнее, чем если бы объект находился дальше.

Типы ИК-датчиков

1. Активный ИК-датчик

 

Этот тип датчика включает в себя как излучатель, так и приемник, которые также известны как передатчик и приемник. В большинстве случаев в качестве источника света используется лазерный диод или светодиод. Светодиоды используются для инфракрасных датчиков без изображения, а лазерные диоды используются для инфракрасных датчиков с изображением.
Инфракрасный датчик работает, излучая энергию, которая обнаруживается и принимается детектором. Для получения необходимых данных они дополнительно обрабатываются сигнальным процессором. Датчики отражения и прерывания луча являются лучшими примерами активных инфракрасных датчиков.

 

2. Пассивный ИК-датчик

 

Пассивный ИК-датчик включает только детекторы, но не включает передатчик. Эти датчики используют передатчик или инфракрасный источник. Этот объект излучает энергию, которую обнаруживают инфракрасные приемники. После этого сигнальный процессор используется для декодирования сигнала и извлечения необходимых данных.

 

 

Лучшими примерами этого датчика являются пироэлектрический детектор, болометр,
термопара-термобатарея и т. д. Эти датчики подразделяются на два типа тепловых ИК-датчиков и квантовых ИК-датчиков.

1. Тепловой инфракрасный датчик

 

 

Эти типы датчиков не зависят от длины волны и используют теплоподобные источники энергии. Они медленные вместе со временем отклика, а также временем обнаружения.

2. Квантовый инфракрасный датчик

 

Эти типы датчиков зависят от длины волны и времени отклика, и они имеют высокую точность обнаружения. Инфракрасные датчики такого типа требуют многократного охлаждения для точного измерения.

Применение ИК-датчиков

ИК-датчики нашли свое применение в большинстве современного оборудования. Ниже приведен список датчиков, названных в честь их использования.

1. Датчик приближения

Они используются в смартфонах для определения расстояния до объектов. Они используют принцип, называемый рефлексивной косвенной инцидентностью. Излучение, передаваемое передатчиком, принимается приемником после отражения от объекта. Расстояние рассчитывается на основе интенсивности полученного излучения.

2. Счетчик предметов

При этом для подсчета элементов используется метод прямого падения. Между передатчиком и приемником поддерживается постоянное излучение. Как только объект отсекает излучение, предмет обнаруживается и счет увеличивается. Такой же счет отображается на системе отображения.

3. Охранная сигнализация

Это одно из широко используемых сенсорных приложений. Это еще один пример метода прямого падения.
Работает аналогично счетчику предметов, где передатчик и приемник находятся по обеим сторонам дверной рамы. Между передатчиком и приемником поддерживается постоянное излучение, всякий раз, когда объект пересекает путь, включается тревога.

4. Радиационные термометры

Это одно из ключевых применений инфракрасных датчиков. Работа радиационного термометра зависит от температуры и типа объекта.
Они имеют более быстрый отклик и простые измерения шаблона. Они могут проводить измерения без прямого контакта с объектом.

5. Обнаружение человеческого тела

Этот метод используется для обнаружения вторжений, автоматических выключателей света и т. д. Система охранной сигнализации измеряет температуру человеческого тела.
Если температура выше порогового значения, устанавливаются аварийные сигналы. Он использует электромагнитную систему, которая подходит для человеческого тела, чтобы защитить его от нежелательного вредного излучения.

6. Газоанализаторы

Газоанализаторы используются для измерения плотности газа с использованием поглощающих свойств газа в ИК-диапазоне. Доступны газоанализаторы дисперсионного и недисперсионного типа.

7. Другие применения

ИК-датчики также используются в устройствах ИК-изображения, измерителях оптической мощности, устройствах сортировки, наведении ракет, дистанционном зондировании, мониторах пламени, анализаторах влажности, приборах ночного видения, инфракрасной астрономии, безопасности на железнодорожном транспорте и т. д.

Заключение

Мы надеемся, что приведенный выше блог помог вам начать работу с ИК-датчиками, принципами работы, типами ИК-датчиков, ИК-датчиками приближения и их применением. Ознакомьтесь с нашим блогом о взаимодействии ИК-датчика с Arduino

— Robocraze —

20 июня 2022 г.

Robocraze — самый надежный в Индии магазин робототехники и товаров для дома. Мы стремимся способствовать росту знаний в области встроенных систем, Интернета вещей и автоматизации.

Часто задаваемые вопросы

1. Каков принцип работы ИК-датчика приближения?

ИК-датчик приближения использует инфракрасный луч для поиска отражений от ближайших объектов. Он включает в себя инфракрасный светодиод, который создает луч, и фотодиод, который отслеживает отраженный свет. Поскольку выходной сигнал фотодиода смещается при обнаружении объекта, диапазоном и чувствительностью датчика можно управлять, регулируя интенсивность луча и порог обнаружения отраженного света.

2. ИК-датчик цифровой или аналоговый?

Классификация инфракрасных датчиков может быть разделена на цифровые и аналоговые в зависимости от их рабочих и структурных характеристик. Цифровой вариант этих датчиков дает двоичный выходной сигнал «включено» или «выключено», чтобы определить наличие или отсутствие инфракрасного излучения. Между тем, аналоговая версия обеспечивает непрерывный выходной сигнал, который колеблется в тандеме с обнаруженной интенсивностью излучения. Эти ИК-датчики повсеместно используются в различных секторах, включая измерение температуры, обнаружение движения, дистанционное управление и датчик приближения. Выбор цифровых или аналоговых ИК-датчиков зависит от уникальных требований конкретного приложения, таких как стоимость, чувствительность, скорость и точность.

Компоненты и расходные материалы

ИК-датчик приближения

ИК-датчик приближения

Обычная цена

рупий 31

Цена продажи

рупий 31

Обычная цена

рупий 39

Цена за единицу товара

/за 

Вкл. GST (без скрытых платежей)

Обычная цена

рупий 31

Цена продажи

рупий 31

Обычная цена

рупий 39

Цена за единицу товара

/за 

Вкл. GST (без скрытых платежей)

HC-SR501 PIR-датчик (пассивный инфракрасный датчик) + ИК-датчик приближения

HC-SR501 PIR-датчик (пассивный инфракрасный датчик) + ИК-датчик приближения

Обычная цена

рупий 97

Цена продажи

рупий 97

Обычная цена

рупий 124

Цена за единицу товара

/за 

Вкл. GST (без скрытых платежей)

Обычная цена

рупий 97

Цена продажи

рупий 97

Обычная цена

рупий 124

Цена за единицу товара

/за 

Вкл. GST (без скрытых платежей)

Вам также может быть интересно прочитать:

— Robocraze —

Что такое пистолеты для горячего клея

— Robocraze —

NEMA 17 — Принцип работы шагового двигателя с высоким крутящим моментом

— Robocraze —

Электромагнитный клапан — Принцип работы

Похожие блоги

Принцип работы ИК-датчика

9 июля 2022 г.

Часто задаваемые вопросы

1. Каков принцип работы ИК-датчика приближения?

ИК-датчик приближения использует инфракрасный луч для поиска отражений от ближайших объектов. Он включает в себя инфракрасный светодиод, который создает луч, и фотодиод, который отслеживает отраженный свет. Поскольку выходной сигнал фотодиода смещается при обнаружении объекта, диапазоном и чувствительностью датчика можно управлять, регулируя интенсивность луча и порог обнаружения отраженного света.

2. ИК датчик цифровой или аналоговый?

Классификация инфракрасных датчиков может быть разделена на цифровые и аналоговые в зависимости от их рабочих и структурных характеристик. Цифровой вариант этих датчиков дает двоичный выходной сигнал «включено» или «выключено», чтобы определить наличие или отсутствие инфракрасного излучения. Между тем, аналоговая версия обеспечивает непрерывный выходной сигнал, который колеблется в тандеме с обнаруженной интенсивностью излучения. Эти ИК-датчики повсеместно используются в различных секторах, включая измерение температуры, обнаружение движения, дистанционное управление и датчик приближения. Выбор цифровых или аналоговых ИК-датчиков зависит от уникальных требований конкретного приложения, таких как стоимость, чувствительность, скорость и точность.

---

Вернуться к сообщению ` : «»} ` константная выдержка = document.querySelector(«.excerpt»).innerHtml document.querySelector(«.excerpt-container»).outerHTML += doc }

Используйте стрелки влево/вправо для перемещения по слайд-шоу или проведите пальцем влево/вправо при использовании мобильного устройства

ИК-датчик: основы, работа, взаимодействие и применение

Необходимые компоненты

Введение

Узнайте все об ИК-датчике вместе с нами в этом руководстве по электронике для начинающих: что такое ИК-датчик (сокращение от инфракрасного датчика), как он работает, как связать его с evive и с легкостью запрограммировать в PictoBlox – нашей платформе графического программирования на основе блоков Scratch с расширенными возможностями взаимодействия с оборудованием. После того, как вы овладеете базовыми знаниями об ИК-датчике, мы покажем несколько проектов, которые вы можете сделать своими руками с помощью ИК-датчика.

Чтобы работать в PictoBlox, сначала необходимо загрузить его ЗДЕСЬ.

Готов? Набор. Идти!

Что такое ИК-датчик и как он работает?

Инфракрасный (ИК) датчик датчик приближения или датчик «близости», который определяет, есть ли рядом объект или нет. ИК означает инфракрасный датчик. Инфракрасный свет — это свет за пределами нашего видимого спектра.

Работа ИК-датчика

Белый светодиод здесь — это ИК-светодиод, который работает как передатчик, а компонент рядом с ИК-светодиодом — это фотодиод, который работает как приемник в ИК-датчике.

ИК-передатчик непрерывно излучает ИК-свет, а ИК-приемник продолжает проверять отраженный свет. Если свет отражается от любого объекта перед ним, ИК-приемник получает этот свет. Таким образом, объект обнаруживается в случае ИК-датчика.

Синяя ручка здесь представляет собой потенциометр. Вы можете контролировать диапазон, т.е. насколько далеко вы хотите обнаружить объект, изменяя значение потенциометра.

ИК-датчик имеет два небольших светодиодных индикатора: один для питания, который горит все время, пока датчик включен; другой — сигнальный светодиод, который обнаруживает объект. Сигнальный светодиод имеет два состояния или ситуации:

• ВКЛ (активен) при обнаружении объекта
• OFF (Неактивно), когда не обнаруживает никаких объектов

ИК-датчик является цифровым датчиком, поэтому на его выходе будет либо  1  , либо 0 .

Как связать ИК-датчик с evive

Теперь, когда у нас есть небольшое представление о его работе, давайте посмотрим, как связать его с evive и посмотрим, как он работает.

• Подключите контакт VCC к контакту +5V на evive.
• Подключите контакт GND к контакту GND evive.
• Подключите OUT к цифровому контакту 2 evive.

Проверка работы ИК-датчика и его калибровка

Теперь, когда мы выполнили подключения, давайте проверим, работает ИК-датчик или нет.

Поднесите руку или любой другой предмет к датчику. При этом должен загореться сигнальный светодиод .  Если нет, то необходимо откалибровать ИК-датчик.

Как откалибровать ИК-датчик

Калибровка датчика, по сути, заключается в том, чтобы убедиться, что светодиод включается, когда он обнаруживает объект, и выключается, когда он этого не делает. Вот и все.

Для калибровки датчика выполните следующие шаги:

1. Поместите объект на расстоянии не менее 15 см от робота. Если сигнальный светодиод не горит, датчик работает нормально. В противном случае осторожно поверните потенциометр (этот крошечный синий кубик с винтом) с помощью отвертки против часовой стрелки, чтобы светодиод погас.
2. Аналогичным образом поместите предмет на расстоянии около 5 см от датчика. Если сигнальный светодиод горит, значит, он работает правильно. В противном случае поверните потенциометр по часовой стрелке, чтобы загорелся светодиод.
3. Повторяйте два вышеуказанных шага, пока сигнальный светодиод не заработает должным образом в обоих случаях.

Чтение показаний датчика ИК в меню evive

Теперь давайте посмотрим, как отображать и читать данные датчика на экране evive.

1. Включить evive.
2. Открыть меню evive.
3. С помощью клавиши NAV перейдите к состоянию контактов   монитор .
4. Затем выберите  Состояние цифровых выводов .
5. Теперь поднесите руку к ИК-датчику; при этом вы увидите, что светодиод Signal загорается , а « 0 » отображается рядом с Pin 2 на экране evive.
6. Как только вы уберете руку достаточно далеко от датчика, светодиод выключится , и состояние вернется к « 1 ’.

Работа с ИК-датчиком в режиме реального времени

Чтобы написать сценарий, выполните следующие действия:

1. Подключите evive к компьютеру и откройте PictoBlox.
2. Перейдите на панель инструментов и щелкните меню Board . Затем выберите или в качестве доски.
3. Затем выберите порт, к которому подключен evive, например. COMXX или ttyXX из появившегося диалогового окна. После выбора порта значок рядом с  Подключить  Вкладка станет подключенной .
   

   Перед написанием скрипта убедитесь, что прошивка залита. Если нет, загрузите его с помощью кнопки Загрузить прошивку.

4. Теперь давайте напишем небольшой скрипт, чтобы Тоби сообщал нам, обнаружен объект или нет. ИК-датчик выдает «0» в качестве выходного сигнала, если он обнаруживает объект, и «1» в противном случае.
5. Мы будем отслеживать выходные данные ИК-датчика с помощью блока if-else .
6. В шестиугольном поле рычага if поместите блок считывания цифрового датчика из палитры датчиков и выберите ИК-датчик в первом раскрывающемся списке и контакт, к которому он подключен, во втором раскрывающемся списке.
7. Если датчик не обнаруживает впереди никаких объектов, Тоби должен сказать «Объект не обнаружен». Поместите блок , скажем, под рукой if и напишите «Объект не обнаружен» в отведенном месте.
8. Когда это произойдет, Тоби должен сказать «обнаружен объект» в течение 2 секунд. Таким образом, поместите скажем для блока под другой рукой и напишите «Обнаружен объект» и напишите 2 во втором пустом месте.
9. Чтобы скрипт выполнялся непрерывно, мы будем использовать блок навсегда .
10. Поместите при нажатии флага блок шляпы над блоком навсегда. Это обеспечит выполнение скрипта при нажатии зеленого флажка.
11. Нажмите на флажок и поднесите объект к датчику, чтобы проверить скрипт и убедиться, что он работает нормально.

Ниже приведен полный сценарий:

Вы можете скачать приведенный выше сценарий отсюда.

Работа с режимом загрузки

Теперь давайте напишем скрипт для использования ИК-датчика без подключения evive к компьютеру. Для этого нам придется работать в режиме загрузки.

1. Для работы в режиме загрузки нажмите кнопку переключения  .
2. Теперь добавьте блок if для контроля выходного сигнала, полученного от ИК-датчика. В шестиугольное пространство руки if добавьте чтение цифрового датчика блок.
3. При обнаружении объекта должен прозвенеть зуммер evive. Поместите звуковой сигнал на блок  внутри пробела в руке if и выберите нужный тон.
4. Используйте блок навсегда для непрерывного выполнения кода. Поместите , когда evive запустит блок шляпы , чтобы выполнить программу.
5. Наконец, загрузите код с помощью кнопки загрузки.