Инфракрасный диод. Инфракрасные светодиоды: характеристики, применение и перспективы развития — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое инфракрасные светодиоды. Какие существуют разновидности ИК-диодов. Каковы основные технические характеристики ИК-светодиодов. Где применяются инфракрасные светодиоды. Какие перспективы развития у этой технологии.

Содержание

Что такое инфракрасные светодиоды и как они работают

Инфракрасные светодиоды (ИК-светодиоды) — это полупроводниковые источники света, излучающие в инфракрасном диапазоне спектра. Их принцип работы основан на явлении электролюминесценции в полупроводниковых p-n-переходах.

При прохождении электрического тока через p-n-переход происходит рекомбинация электронов и дырок, сопровождающаяся выделением энергии в виде фотонов. Длина волны излучения зависит от ширины запрещенной зоны полупроводника.

Для получения ИК-излучения используются полупроводниковые материалы с узкой запрещенной зоной, например:

Арсенид галлия (GaAs)
Алюминий-галлий-мышьяк (AlGaAs)
Индий-галлий-мышьяк (InGaAs)

Типичные длины волн излучения ИК-светодиодов лежат в диапазоне 700-1000 нм.

Основные разновидности инфракрасных светодиодов

Существует несколько основных типов ИК-светодиодов:

По конструкции:

Поверхностно-излучающие
Торцевые
Вертикально-излучающие (VCSEL)

По длине волны излучения:

Ближнего ИК-диапазона (700-1000 нм)
Среднего ИК-диапазона (1000-3000 нм)
Дальнего ИК-диапазона (3000-1000000 нм)

По мощности излучения:

Маломощные (до 100 мВт)
Средней мощности (100-1000 мВт)
Мощные (более 1 Вт)

Выбор типа ИК-светодиода зависит от конкретного применения и требуемых характеристик.

Ключевые технические характеристики ИК-светодиодов

При выборе и применении инфракрасных светодиодов важно учитывать следующие основные параметры:

Оптические характеристики:

Длина волны излучения (нм)
Ширина спектра излучения (нм)

Мощность излучения (мВт)
Сила излучения (мВт/ср)
Угол излучения (градусы)

Электрические характеристики:

Прямое напряжение (В)
Прямой ток (мА)
Обратное напряжение (В)
Обратный ток утечки (мкА)

Временные характеристики:

Время нарастания/спада (нс)
Максимальная частота модуляции (МГц)

Также важными параметрами являются температурный диапазон работы, срок службы и надежность ИК-светодиодов.

Области применения инфракрасных светодиодов

ИК-светодиоды находят широкое применение в различных сферах:

Системы безопасности и видеонаблюдения:

ИК-подсветка для камер ночного видения
Датчики движения на основе ИК-излучения
Системы контроля доступа

Промышленная автоматизация:

Датчики положения и присутствия объектов
Оптические энкодеры
Системы машинного зрения

Медицина:

Диагностическое оборудование
Терапевтические устройства
Пульсоксиметры

Телекоммуникации:

Оптоволоконная связь
Беспроводные ИК-системы передачи данных
Пульты дистанционного управления

Это лишь некоторые примеры использования ИК-светодиодов. Их применение постоянно расширяется с развитием технологий.

Преимущества и недостатки ИК-светодиодов

Инфракрасные светодиоды обладают рядом важных достоинств:

Высокий КПД преобразования электрической энергии в оптическое излучение
Малые размеры и вес
Низкое энергопотребление
Высокая надежность и длительный срок службы
Возможность высокочастотной модуляции
Узкая направленность излучения

К недостаткам можно отнести:

Зависимость характеристик от температуры
Необходимость стабилизации тока питания

Ограниченную мощность излучения одиночных светодиодов

Однако постоянное совершенствование технологий позволяет минимизировать эти недостатки.

Перспективы развития технологии ИК-светодиодов

Основные направления развития инфракрасных светодиодов включают:

Повышение эффективности и мощности излучения
Расширение спектрального диапазона
Улучшение температурной стабильности
Создание многоэлементных ИК-матриц
Интеграция с микроэлектронными устройствами

Ожидается, что дальнейшее развитие технологии ИК-светодиодов приведет к появлению новых применений в таких областях как:

Системы дополненной и виртуальной реальности
Автономный транспорт
Биометрические системы
Квантовые вычисления и криптография

Инфракрасные светодиоды остаются перспективным направлением оптоэлектроники с большим потенциалом для инноваций.

Заключение

Инфракрасные светодиоды являются важным элементом современных оптоэлектронных систем. Их уникальные свойства и широкие возможности применения обеспечивают постоянный интерес к этой технологии. Дальнейшее развитие ИК-светодиодов открывает новые перспективы для создания инновационных устройств и систем в различных областях науки и техники.

Инфракрасный светодиод-сфера применения ИК диодов

Инфракрасный светодиод (ИК-светодиод) представляет собой специальный светодиод, излучающий инфракрасные лучи длиной от 700 до 1 мм. Различные ИК-светодиоды могут создавать инфракрасный свет с разными длинами волн, так же как разные светодиоды производят свет разных цветов. ИК-светодиоды обычно изготавливают из арсенида галлия или арсенида галлия алюминия. В дополнение к ИК-приемникам они обычно используются в качестве датчиков.

Внешний вид ИК-светодиода аналогичен общему светодиоду. Поскольку человеческий глаз не может видеть инфракрасное излучение, человеку невозможно определить, работает ли ИК-светодиод. Эта проблема устранена камерой на сотовой телефоне. ИК-лучи от ИК-светодиода в цепи показаны в камере.

Пин-схема инфракрасный светодиод

Инфракрасный светодиод представляет собой диод или простой полупроводник. Электрический ток пропускается только в одном направлении в диодах. По мере протекания тока электроны падают с одной части диода в отверстия на другой части. Чтобы попасть в эти дыры, электроны должны пролить энергию в виде фотонов, которые производят свет.

Необходимо модулировать излучение от Инфракрасного светодиода, чтобы использовать его в электронном приложении для предотвращения ложного срабатывания. Модуляция делает сигнал от Инфракрасного светодиода выше шума. Инфракрасные диоды имеют рассеиватель, который непрозрачен для видимого света, но прозрачен для инфракрасного излучения. Массовое использование Инфракрасных светодиодов в пульте дистанционного управления и системах охранной сигнализации резко сократило цены на Инфракрасные светодиоды на рынке.

ИК-датчик инфракрасный светодиод

ИК-датчик – это устройство, которое обнаруживает, что на него падает ИК-излучение. Датчики приближения (используются в телефонах с сенсорным экраном и исключая роботы), контрастные датчики (используемые в линейных следящих роботах) и счетчики / датчики препятствий (используемые для подсчета товаров и в охранной сигнализации) – это некоторые приложения, в которых используются ИК-датчики.

Принцип работы

ИК-датчик состоит из двух частей: схемы эмиттера и схемы приемника. Это коллективно известно как фотосоединитель или оптрон.

Эмиттер – это инфракрасный светодиод, а детектор – ИК-фотодиод. ИК-фотодиод чувствителен к ИК-лучу, излучаемому ИК-светодиодом. Сопротивление фотодиода и выходное напряжение изменяются пропорционально полученному ИК-лучу. Это основной принцип работы ИК-датчика.

Тип заболеваемости может быть прямой или косвенной. При прямом падении инфракрасный светодиод помещается перед фотодиодом без препятствия между ними. При косвенном падении оба диода располагаются рядом с непрозрачным предметом перед датчиком. Свет от ИК-светодиода попадает на непрозрачную поверхность и возвращается обратно к фотодиоду.

ИК-датчики находят широкое применение в различных областях. Давайте посмотрим на некоторые из них.

Датчики приближения

Датчики приближения используют рефлексивный принцип косвенного падения. Фотодиод получает излучение, излучаемое ИК-светодиодом, когда оно отражено обратно объектом. Чем ближе объект, тем выше будет интенсивность падающего излучения на фотодиоде. Эта интенсивность преобразуется в напряжение для определения расстояния. Датчики приближения находят применение в телефонах с сенсорным экраном, среди других устройств. Дисплей отключен во время вызовов, так что, даже если щека контактирует с сенсорным экраном, эффекта нет.

Роботы-последователи

В линейке следующих роботов ИК-датчики определяют цвет поверхности под ним и посылают сигнал микроконтроллеру или основной цепи, который затем принимает решения в соответствии с алгоритмом, установленным создателем бота. Линейные последователи используют рефлексивные или не отражающие косвенные случаи. ИК отражается обратно к модулю с белой поверхности вокруг черной линии. Но ИК-излучение полностью поглощается черным цветом. Нет никакого отражения инфракрасного излучения, возвращающегося к сенсорному модулю черного цвета.

Счетчик предметов

Счетчик элементов реализован на основе прямого падения излучения на фотодиод. Всякий раз, когда предмет препятствует невидимой линии ИК-излучения, значение хранимой переменной в компьютере / микроконтроллере увеличивается. Это показывают светодиоды, семисегментные дисплеи и ЖК-дисплеи. Системы мониторинга крупных заводов используют эти счетчики для подсчета продукции на конвейерных лентах.

Охранная сигнализация

Прямая частота излучения на фотодиоде применима в схеме охранной сигнализации. ИК-светодиод установлен на одной стороне дверной коробки, а фотодиод – на другой. ИК-излучение, излучаемое инфракрасным светодиодом, попадает на фотодиод непосредственно в обычных условиях. Как только человек препятствует ИК-тракту, будильник гаснет. Этот механизм широко используется в системах безопасности и реплицируется в меньших масштабах для небольших объектов, таких как экспонаты на выставке.

Какие светодиоды стоят?

Как проверить светодиод?

Лучшие светодиоды

характеристика ИК диодов, какие подходят для излучателя пульта ДУ, светодиодные инфракрасные излучатели большой мощности

Одним из распространенных и широко применяемых в различных областях радиоэлектроники лед-элементов является инфракрасный светодиод. Спектр его свечения находится в невидимом человеческому глазу диапазоне длин волн электромагнитного излучения. Рассмотрим, какие разновидности светоисточников подобного типа бывают, каковы их главные технические характеристики, какие самые мощные их модификации существуют и в каких сферах все они используются.

Разновидности ИК излучающих диодов

На современном рынке радиодеталей светодиодные излучатели представлены в достаточно широком ассортименте. Существует несколько десятков позиций, различающихся по следующим основным параметрам:

Мощности излучаемого потока света (или, как вариант, наибольшему проходящему через лэд-кристалл току).
Прямому назначению.
Форм-фактору.

Инфракрасные светодиоды светосилой до 100 мВт работают на номинале тока, не превышающем значение в 50 мА. Импортные аналоги несколько отличаются от отечественных. Их лед-кристаллы заключены в 3- или 5-милиметровый корпус овальной формы. Внешне они похожи на стандартный led-элемент с двумя выводами. По цвету линзы модели различаются от чисто прозрачного до желтого и голубого оттенка.

Российские компании уже много лет изготавливают инфракрасные светодиоды в характерном мини-корпусе. Примером являются экземпляры: 3Л107А или АЛ118А. В противоположность им более мощные версии диодов производят на DIP-матрице по технологии smd, как например, модель SFh5715S линейки Osram.

Обратите внимание! Ввиду того, что ИК диод излучает в незаметном невооруженному глазу диапазоне, проверить его работоспособность можно посредством изображения, полученного съемкой цифровой видеокамеры, например, через мобильный телефон.

Технические характеристики

Так как инфракрасное излучение невидно зрению человека и диапазон его длин волн распространен достаточно широко – 0,75-2000 микрометров – то характерный для обычных светодиодов набор технических параметров не применяется для них.

Вместо этого для лед-элементов, работающих в ИК-сегменте спектра, используются следующие главные обозначения их свойств:

Мощность в единицу времени (Вт/ч), либо дополнительно указывается на какую площадь излучателя она приходится.
Интенсивность потока в пределах пространственного/телесного угла, выражаемая в Вт/ср (стерадианах).

Однако далеко не всегда требуется постоянное инфракрасное излучение, поэтому для светодиодов конкретного применения указываются характеристики не только в непрерывном, но и в импульсном режиме функционирования. При этом в последнем случае мощность сигнала на выходе может в несколько раз превышать аналогичный показатель, свойственный для первого варианта.

Помимо выше рассмотренных специфических параметров, для инфракрасных светодиодов характерны и общие показатели эксплуатации, также указываемые в паспортных данных:

Диапазон длин волн.
Номинальный прямой ток.
Наивысший импульсный ток.
Величина падения напряжения.
Значение обратного напряжения.

Следует знать! Все существующие виды лед-элементов (лампы, светодиоды), в том числе излучающие в инфракрасной области, характеризуются различным углом рассеивания, даже в рамках одной серии – от узкого в 15^{до широкого в 80^{. Поэтому при их выборе для конкретного применения нужно обращать внимание и на этот параметр, указанный в маркировке.}}

Мощные инфракрасные светодиоды

Для изготовления мощного инфракрасного светодиода требуется большой лед-кристалл. В связи с этим возникает несколько технологических проблем:

С увеличением площади лэд-кристалла существенно возрастает его стоимость.
При работе на полную мощность такого led-элемента выделяется настолько много энергии, что возникает сильный перегрев его основания и, как следствие, последующее быстрое разрушение.

Если же объединить несколько близко установленных лед-кристаллов, возникает значительная потеря мощности из-за повышения нерабочей боковой площади. Ввиду выше рассмотренных обстоятельств, разработчики предложили несколько компромиссных вариантов:

На данный момент допустимо изготавливать кристаллы размером до 1 мм². До этого порогового значения можно существенно повысить силу тока, а значит, и мощность – в результате снижения сопротивления в лэд-материале из-за его нагрева.

Внедряются все более совершенные рефлекторы, собирающие боковое излучение к центру.
Производятся линзы с высоким коэффициентом преломления, что заставляет лучше собирать и направлять в пучок боковые волны.

Важно! Инфракрасные светодиоды и лазерные их модификации – это совершенно различные по принципу действия и техническим характеристикам светильники. В основе последних применяются квантоворазмерные гетероструктуры.

Область применения

Инфракрасные светодиоды применяют далеко не только для дистанционных пультов управления бытовыми и технологическими приборами (телевизорами, кондиционерами, котельной аппаратурой), но также во многих других областях:

В создании направленной системы подсветки медицинского оборудования.
В видеонаблюдении – для скрытого или дополнительного освещения охраняемых объектов и территорий. Здесь применяются различные типы инфракрасных прожекторов.
В приборах ночного видения.
В устройствах передачи данных посредством оптоволоконной сети.
В научно-исследовательских направлениях (твердотельный лазер, подсветка и т. д.).
В военно-промышленной сфере.
В детекторах, датчиках, сигнализациях.
В конвейерных сушилках на мукомольных и зерноперерабатывающих предприятиях.
Для стерилизации капиллярно-пористых пищевых продуктов.
В качестве компонентов контрольно-измерительного и прочего оборудования.

Добиться максимально качественно инфракрасного излучения от светодиодов, работающих в импульсном режиме, можно только при строгом контроле параметров напряжения. Небольшое отклонение от нормы приведет к изменениям мощности излучения в несколько раз! Так, например, если на приборах, работающих в непрерывном режиме, указывается 5 Вт/ср, то при переходе их в импульсный режим – порядка 125 Вт/ср. Поэтому для стабильности работы таких систем рекомендуется периодически уделять внимание их сервису и необходимому обслуживанию.

Основные выводы

Инфракрасные светодиоды излучают в невидимой для глаза человека области спектра, и потому для обозначения их главных параметров используют несколько отличные от обычных лед-элементов характеристики:

Мощность за период времени или с конкретной площади излучателя.
Интенсивность в границах определенного пространственного угла.

Существуют десятки модификаций инфракрасных светодиодов. Все они различаются не только по силе излучения, но также назначению и форм-фактору. Чем мощнее лед-кристалл, тем больше он нагревается и разрушается. Поэтому производители при изготовлении мощных моделей прибегают к некоторым ухищрениям, а не идут по пути прямого увеличения их размеров. Сфера применения ИК-диодов обширна – от индикации в пультах ДУ бытовой техники до сложных военно-промышленных и медицинских приборов.

Если вы владеете информацией о том, какие еще инфракрасные светодиоды существуют и где они применяются, обязательно напишите об этом в комментариях.

СветодиодыТипы и разновидности коннекторов для светодиодной ленты

СветодиодыТипы, особенности и схема ИК подсветки

404: Страница не найдена

Страница, которую вы пытались открыть по этому адресу, похоже, не существует. Обычно это результат плохой или устаревшей ссылки. Мы извиняемся за любые неудобства.

Что я могу сделать сейчас?

Если вы впервые посещаете TechTarget, добро пожаловать! Извините за обстоятельства, при которых мы встречаемся. Вот куда вы можете пойти отсюда:

Поиск

Пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы сообщить, что эта страница отсутствует, или используйте поле выше, чтобы продолжить поиск
Наша страница «О нас» содержит дополнительную информацию о сайте, на котором вы находитесь, WhatIs. com.
Посетите нашу домашнюю страницу и просмотрите наши технические темы

Просмотр по категории

Сеть

управление неисправностями
Управление сбоями — это компонент управления сетью, который обнаруживает, изолирует и устраняет проблемы.
изящная деградация
Мягкая деградация — это способность компьютера, машины, электронной системы или сети поддерживать ограниченную функциональность даже …
Синхронная оптическая сеть (SONET)
Synchronous Optical Network (SONET) — это североамериканский стандарт синхронной передачи данных по оптическим волокнам.

Безопасность

менеджер паролей
Менеджер паролей — это технологический инструмент, который помогает пользователям Интернета создавать, сохранять, управлять и использовать пароли в различных онлайн-ресурсах . ..
Код аутентификации сообщения на основе хэша (HMAC)
Hash-based Message Authentication Code (HMAC) — это метод шифрования сообщений, в котором используется криптографический ключ в сочетании с …
Брандмауэр веб-приложений (WAF)
Брандмауэр веб-приложений (WAF) — это брандмауэр, который отслеживает, фильтрует и блокирует трафик протокола передачи гипертекста (HTTP) по мере его…

ИТ-директор

рамки соблюдения
Структура соответствия — это структурированный набор руководств, в котором подробно описаны процессы организации для обеспечения соответствия…
качественные данные
Качественные данные — это информация, которую невозможно подсчитать, измерить или выразить с помощью чисел.
зеленые ИТ (зеленые информационные технологии)
Green IT (зеленые информационные технологии) — это практика создания и использования экологически устойчивых вычислительных ресурсов.

HRSoftware

опыт кандидата
Опыт кандидата отражает отношение человека к процессу подачи заявления о приеме на работу в компанию.
непрерывное управление производительностью
Непрерывное управление эффективностью в контексте управления человеческими ресурсами (HR) представляет собой надзор за работой сотрудника …
вовлечения сотрудников
Вовлеченность сотрудников — это эмоциональная и профессиональная связь, которую сотрудник испытывает к своей организации, коллегам и работе.

Обслуживание клиентов

лид-скоринг
Оценка лидов — это методология, используемая отделами продаж и маркетинга для определения ценности лидов или потенциальных …
построить на заказ
Сборка на заказ — это методология и производственная практика, при которых продукт создается после получения подтвержденного заказа.
управление данными клиентов (CDM)
Управление данными о клиентах (CDM) представляет собой набор административных процессов, позволяющих получать данные о клиентах и взаимодействиях с ними …

ИК-датчик | Основы, типы, схема, работа, проекты, часто задаваемые вопросы

— Реклама —

Инфракрасный светоизлучающий диод (ИК-светодиод) — это светодиод специального назначения, излучающий инфракрасные лучи с длиной волны от 700 нм до 1 мм. Различные ИК-светодиоды могут излучать инфракрасный свет с разной длиной волны, точно так же, как другие светодиоды излучают свет разных цветов. ИК-датчик — это устройство, использующее инфракрасную технологию для обнаружения объектов или изменений в окружающей среде. ИК-датчики могут обнаруживать широкий спектр физических свойств, таких как температура, движение и близость.

ИК-светодиоды обычно изготавливаются из арсенида галлия или алюминия из арсенида галлия. В дополнение к ИК-приемникам они обычно используются в качестве датчиков.

Внешний вид ИК-светодиода такой же, как у обычного светодиода. Поскольку человеческий глаз не может видеть инфракрасное излучение, человек не может определить, работает ли ИК-светодиод. Камера на сотовом телефоне решает эту проблему. ИК-лучи от ИК-светодиода в схеме показаны в камере.

Схема контактов ИК-светодиода Контакты ИК-светодиода
— Реклама —
ИК-светодиод представляет собой тип диода или простого полупроводника. В диодах электрический ток может течь только в одном направлении. По мере прохождения тока электроны из одной части диода падают в дырки в другой части. Чтобы попасть в эти дыры, электроны должны отдавать энергию в виде фотонов, излучающих свет.
Необходимо модулировать излучение ИК-диода, чтобы использовать его в электронном приложении, чтобы предотвратить ложное срабатывание. Модуляция выделяет сигнал от ИК-светодиода над шумом. Инфракрасные диоды имеют корпус, непрозрачный для видимого света, но прозрачный для инфракрасного. Массовое использование ИК-светодиодов в пультах дистанционного управления и системах охранной сигнализации резко снизило цены на ИК-диоды на рынке.
ИК-датчик
ИК-датчик — это электронное устройство, обнаруживающее падающее на него ИК-излучение. Датчики приближения (используемые в телефонах с сенсорным экраном и роботах, избегающих краев), датчики контраста (используемые в линии, следующей за роботами) и счетчики / датчики препятствий (используемые для подсчета товаров и в охранной сигнализации) — это некоторые приложения, использующие ИК-датчики.
Принцип работы ИК-датчика
ИК-датчик состоит из двух частей: схемы излучателя и схемы приемника. Это все вместе известно как фотопара или оптопара.
Излучатель представляет собой ИК-светодиод, а детектор представляет собой ИК-фотодиод. ИК-фотодиод чувствителен к ИК-излучению, излучаемому ИК-светодиодом. Сопротивление фотодиода и выходное напряжение изменяются пропорционально полученному ИК-излучению. Это основной принцип работы ИК-датчика.
Заболеваемость может быть прямой или косвенной. При прямом падении ИК-светодиод размещается перед фотодиодом без каких-либо препятствий. При непрямом падении оба диода располагаются рядом с непрозрачным объектом перед датчиком. Свет от ИК-светодиода падает на непрозрачную поверхность и отражается обратно на фотодиод.
Светодиод ИК-приемника и светодиод ИК-передатчика
Светодиод ИК-приемника и светодиод ИК-передатчика — это типы светоизлучающих диодов (СИД), которые используются в инфракрасной (ИК) связи.
Светодиодный ИК-приемник — это устройство, обнаруживающее инфракрасные сигналы от пультов дистанционного управления и других источников ИК-излучения. Обычно это небольшое, прозрачное или полупрозрачное устройство, чувствительное к ИК-излучению в определенном диапазоне частот. При обнаружении ИК-сигнала светодиод ИК-приемника излучает небольшое количество видимого света, который можно использовать для подтверждения приема сигнала.
Светодиод ИК-передатчика, с другой стороны, представляет собой устройство, излучающее инфракрасный свет для отправки сигналов другим устройствам. Обычно это небольшое, прозрачное или полупрозрачное устройство, излучающее инфракрасный свет в определенном диапазоне частот. Светодиоды ИК-передатчика обычно используются в пультах дистанционного управления и других устройствах ИК-сигнализации.
Таким образом, светодиод ИК-приемника обнаруживает ИК-сигнал от пульта дистанционного управления, а светодиод ИК-передатчика излучает ИК-сигнал от пульта дистанционного управления.
Модуль ИК-датчика
Модуль ИК-датчика — это устройство, содержащее светодиод ИК-приемника и другие компоненты, используемые для обнаружения и обработки ИК-сигналов. Обычно он включает в себя светодиод ИК-приемника, усилитель сигнала и схему демодулятора. Светодиод ИК-приемника используется для обнаружения ИК-сигналов, а усилитель сигнала и схема демодулятора используются для усиления и обработки принятого сигнала соответственно. Модули ИК-датчиков
широко используются в различных электронных приложениях, таких как дистанционное управление, обнаружение движения, датчик приближения и многое другое. Они широко используются в бытовой электронике, робототехнике и системах автоматизации.
Модули ИК-датчиков бывают различных форм, например, простые модули ИК-приемника и сложные модули ИК-датчиков с дополнительными функциями, такими как обработка и фильтрация сигналов. Некоторые модули ИК-датчиков также обеспечивают вывод в цифровом формате, который может быть прочитан микроконтроллером или микропроцессором.
Пошаговые инструкции по сборке ИК-датчика можно найти на сайте DIY IR Sensor
ИК-датчики находят широкое применение в различных областях. Давайте посмотрим на некоторые из них.
Типы ИК-датчиков
Существует несколько типов ИК-датчиков, каждый из которых имеет разные характеристики и области применения. Некоторые распространенные типы включают:
Пассивный инфракрасный (PIR) датчик: PIR датчики используются для обнаружения движения путем обнаружения изменений в инфракрасном излучении. Они обычно используются в системах безопасности, управления освещением и автоматических дверях.
Отражающий ИК-датчик: Отражающие ИК-датчики используют инфракрасный светодиод для излучения инфракрасного света и фототранзистор для обнаружения отраженного от объекта света. Они используются для измерения расстояния и определения близости.
Передающий ИК-датчик: Передающие ИК-датчики используют инфракрасный светодиод для излучения инфракрасного света и фототранзистор для обнаружения света, проходящего через объект. Они используются для измерения расстояния и определения близости.
ИК-датчик приближения: ИК-датчик приближения используется для обнаружения присутствия объекта без физического контакта. Они широко используются в мобильных устройствах, робототехнике и системах автоматизации.
ИК-датчик температуры: Они могут измерять температуру объекта, обнаруживая испускаемое им инфракрасное излучение. Они используются в промышленности, ОВКВ и медицине.
ИК-спектроскопия Датчик: Могут использовать инфракрасное излучение для анализа свойств вещества. Они используются в химическом анализе, медицинской диагностике и мониторинге окружающей среды.
ИК-датчик изображения: Эти датчики используют инфракрасное излучение для создания изображений, они используются в тепловизионных камерах, камерах ночного видения и камерах наблюдения.
Часто задаваемые вопросы об ИК-датчике
Вот некоторые часто задаваемые вопросы об ИК-датчиках и ответы на них:
В: Каков принцип работы ИК-датчика?
A: ИК-датчики обнаруживают инфракрасное излучение, испускаемое объектами в окружающей среде. Обычно они используют фотодиод или фототранзистор для обнаружения ИК-излучения и преобразования его в электрический сигнал, который можно обрабатывать и анализировать.
В: Каков диапазон действия ИК-датчика?
A: Дальность действия ИК-датчика зависит от его типа и конкретного применения. Некоторые ИК-сенсоры могут обнаруживать объекты на расстоянии нескольких метров, а другие предназначены для ближнего обнаружения в несколько сантиметров. Максимальный диапазон датчика составляет около 40–50 см в помещении и около 15–20 см на открытом воздухе.
В: Каковы преимущества ИК-датчиков?
A: ИК-датчики имеют множество преимуществ, включая высокую точность, бесконтактность и устойчивость к электромагнитным помехам. Они также широко доступны и относительно недороги.
В: Каково применение ИК-датчиков?
A: ИК-датчики используются в самых разных приложениях, включая системы безопасности, датчики движения, измерения температуры, датчики приближения и многое другое.
В: Как выбрать правильный ИК-датчик для моего приложения?
A: Правильный выбор ИК-датчика зависит от конкретного применения и параметров, которые необходимо измерить. Примите во внимание такие факторы, как диапазон, чувствительность, точность и стоимость датчика, и проконсультируйтесь с производителями датчиков или экспертами в этой области для получения рекомендаций.
В: Как связать ИК-датчик с микроконтроллером?
A: Существуют различные способы подключения ИК-датчика к микроконтроллеру в зависимости от типа ИК-датчика и используемого микроконтроллера. Обычно выход ИК-датчика подключается к входному контакту микроконтроллера, а микроконтроллер считывает выходные данные и обрабатывает их соответствующим образом.
В: Могут ли ИК-датчики обнаруживать сквозь стены или другие препятствия?
A: Зависит от типа датчика и конкретного применения. Некоторые ИК-датчики предназначены для обнаружения на большом расстоянии и могут обнаруживать объекты сквозь стены или другие препятствия, в то время как другие предназначены для обнаружения на ближнем расстоянии и могут не обнаруживать объекты сквозь препятствия.
В: Как работают ИК-датчики при ярком солнечном свете или других ярких условиях?
A: ИК-датчики могут страдать от яркого солнечного света или других ярких условий. Чтобы уменьшить влияние окружающего света, некоторые датчики используют фильтры или другие методы для блокировки нежелательного света, в то время как другие используют специальные датчики, менее чувствительные к яркому окружению.
В: Могут ли ИК-датчики обнаруживать прозрачные объекты?
A: Некоторые ИК-датчики, например отражающие ИК-датчики, могут не обнаруживать прозрачные объекты, поскольку они основаны на отражении инфракрасного света. Однако другие типы ИК-датчиков, например пропускающие ИК-датчики, разработаны специально для обнаружения прозрачных объектов путем обнаружения инфракрасного света, проходящего через объект.
В: Могут ли ИК-датчики работать при экстремальных температурах?
A: Многие ИК-датчики предназначены для работы в определенном диапазоне температур и могут работать неправильно за пределами этого диапазона. Некоторые ИК-датчики специально разработаны для использования при экстремальных температурах и могут работать в широком диапазоне температур.
В: Влажность влияет на ИК-датчики?
A: Влажность может влиять на работу некоторых ИК-датчиков, поскольку влажность может изменить свойства обнаруживаемого ими инфракрасного излучения. Чтобы уменьшить воздействие влажности, в одних датчиках используются специальные материалы или покрытия, менее чувствительные к влаге, в то время как в других используются специальные датчики, менее чувствительные к влажности.
В: Могут ли ИК-датчики определять цвет?
A: ИК-датчики обычно обнаруживают инфракрасное излучение, которое находится за пределами видимого спектра и не связано с цветом. Некоторые ИК-датчики специально разработаны для обнаружения определенных длин волн инфракрасного излучения, но они не определяют цвет.
Проекты ИК-светодиодных датчиков
Датчики приближения
Датчики приближения используют принцип отражения непрямого падения. Фотодиод принимает излучение, испускаемое ИК-светодиодом, после отражения от объекта. Чем ближе объект, тем выше будет интенсивность падающего излучения на фотодиод. Эта интенсивность преобразуется в напряжение для определения расстояния.
Датчики приближения находят применение в телефонах с сенсорным экраном и других устройствах. Дисплей отключается во время звонков, так что даже если щека соприкоснется с тачскрином, никакого эффекта не будет.
Роботы, следующие за линией
В роботах, следующих за линией, ИК-датчики определяют цвет поверхности под ними и отправляют сигнал на микроконтроллер или главную схему, которая затем принимает решения в соответствии с алгоритмом, заданным создателем бота. .
Повторители линий используют отражающее или неотражающее непрямое падение. ИК-излучение отражается обратно в модуль от белой поверхности вокруг черной линии. Но ИК-излучение полностью поглощается черным цветом. Нет отражения ИК-излучения, идущего обратно к сенсорному модулю черного цвета.
Проект доступен на линии следящего робота
Счетчик товаров
Счетчик товаров реализован на основе прямого падения излучения на фотодиод. Всякий раз, когда объект препятствует невидимой линии ИК-излучения, значение сохраненной переменной в компьютере/микроконтроллере увеличивается. На это указывают светодиоды, семисегментные дисплеи и ЖК-дисплеи. Системы мониторинга крупных заводов используют эти счетчики для подсчета продукции на конвейерных лентах.
Проект доступен на Счетчике инфракрасных объектов
Охранная сигнализация
Прямое попадание излучения на фотодиод применимо в цепи охранной сигнализации. ИК-светодиод устанавливается с одной стороны дверной рамы, а фотодиод — с другой. ИК-излучение, испускаемое ИК-светодиодом, в нормальных условиях падает непосредственно на фотодиод. Как только человек перекрывает ИК-тракт и срабатывает тревога.
Этот механизм широко используется в системах безопасности и воспроизводится в меньшем масштабе для небольших объектов, таких как экспонаты на выставке.
Проект доступен по адресу Инфракрасная охранная сигнализация
ИК-передатчик и приемник музыки
С помощью ИК-передатчика/приемника и музыкального генератора можно воспроизводить звуковые музыкальные ноты и слышать их на расстоянии до 10 метров. Музыкальный ИК-передатчик работает от батареи 9 В, а музыкальный ИК-приемник работает от регулируемого напряжения от 9 В до 12 В.
Проект доступен на IR Music Transmitter and Receiver
Игра с ИК-датчиками
Существуют различные приложения ИК-датчиков, такие как пульты дистанционного управления телевизором, охранная сигнализация и счетчики объектов. Здесь мы использовали инфракрасные светодиоды для создания схемы обнаружения объектов, а также датчик приближения для роботов, отслеживающих путь.
Проект доступен по адресу Игра с ИК-датчиками
Беспроводная система безопасности с использованием ИК-датчиков
В этом проекте демонстрируется беспроводная система безопасности, в которой четыре пироэлектрических инфракрасных (PIR) датчика движения размещены с четырех сторон – спереди, сзади, слева и справа от области, которую нужно охватить.