大纲
介绍
红外技术解决了各种各样的无线应用程序。主要区域是传感和遥控器。在电磁光谱中，红外部分分为三个区域：近红外区域，中红外区域和远红外区域。
这些区域及其应用的波长如下所示。
- 红外线附近 - 700 nm至1400 nm - 红外传感器，光纤
- 中红外区域 - 1400 nm至3000 nm - 热感应
- 远红外区域 - 3000 nm至1毫米 - 热成像
红外线的频率范围高于微波炉，比可见光少。
对于光学传感和光学通信，在近红外区域中使用了照片光学技术，因为在实现的信号源时，光线不如RF复杂。光学的无线通信使用IR数据传输进行短范围应用。
红外传感器发出和/或检测红外辐射以感知其周围环境。
任何红外传感器的工作都受三个法律的约束：普朗克的辐射法，斯蒂芬 - 鲍尔茨曼·法律和维也纳的流离失所法。
普朗克定律指出：“每个物体在不等于的温度下散发辐射00K”。斯蒂芬 - 鲍尔茨曼法（Boltzmann Law）指出：“在所有波长中，黑体发出的总能量与绝对温度的第四功率成正比”。根据WIEN的位移定律，“在不同温度下，黑体的辐射曲线将以与温度成反比的波长达到峰值”。
红外传感器的基本概念被用作障碍物检测器是为了传输红外信号，这种红外信号从对象表面弹跳，并在红外接收器处接收信号。
典型的红外检测系统中使用了五个基本元素：红外源，传输介质，光学组件，红外检测器或接收器以及信号处理。红外激光和红外线LED可以用作红外源。用于红外传输的三种主要介质是真空，大气和光纤。光学组件用于聚焦红外辐射或限制光谱响应。
石英，锗和硅制成的光镜用于聚焦红外辐射。红外接收器可以是光电二极管，光晶体管。红外接收器的某些重要规范是光敏性，侦探和噪声等效功率。信号处理是由放大器完成的，因为红外检测器的输出非常小。
红外传感器可以是被动的或有效的。被动红外传感器基本上是红外探测器。被动红外传感器不使用任何红外源，并检测到视野中障碍物发出的能量。它们有两种类型：量子和热量。热红外传感器使用红外能作为热源，并且与波长无关。热电偶，高电探测器和侧螺测力计是热红外探测器的常见类型。
量子类型红外探测器提供更高的检测性能，并且比热型红外探测器更快。量子类型检测器的光敏性取决于波长。量子类型检测器进一步分为两种类型：内在和外在类型。固有类型的量子检测器是光电传统细胞和光伏细胞。
主动红外传感器由两个元素组成：红外源和红外检测器。红外资源包括LED或红外激光二极管。红外探测器包括光电二极管或光晶体管。红外源发出的能量反映了一个物体，并落在红外探测器上。
IR发射器
红外发射器是发射二极管（LED），发出红外辐射。因此，它们被称为IR LED。即使IR LED看起来像正常的LED，它发出的辐射对人眼是看不见的。
典型红外LED的图片如下所示。
红外发射器的波长，输出功率和响应时间不同。
可以使用红外线LED，当前的限制电阻和电源来构建简单的红外发射器。典型的IR发射器的示意图如下所示。
当以5V的供应供应时，红外发射器将消耗大约3至5 mA的电流。红外发射器可以调制以产生特定的红外光频率。最常用的调制是OOK（打开 - 关闭）调制。
红外发射器可以在多个应用中找到。一些应用需要红外热，最好的红外源是红外发射器。当红外发射器与石英一起使用时，可以制作太阳能电池。
红外接收器
当红外接收器检测到IR发射器的辐射时，红外接收器也称为红外传感器。红外接收器以光电二极管和光晶体管的形式出现。红外光二极管与正常照片二极管仅检测红外辐射不同。典型的IR接收器或光电二极管的图片如下所示。
基于波长，电压，包装等存在不同类型的IR接收器。
下面显示了使用光晶体管的典型红外接收器电路。
它由IR光晶体管，二极管，MOSFET，电位计和LED组成。当光晶体管接收到任何红外辐射时，电流会流过它，而MOSFET则打开。反过来，这点亮了充当负载的LED。电位计用于控制光晶体管的灵敏度。
工作原则
可以使用以下图来解释IR传感器作为对象检测传感器的原理。IR传感器由IR LED和IR光电二极管组成；它们一起被称为照片 - 耦合器或Opto - 耦合器。
当红外发射器排放辐射时，它到达对象，一些辐射反射回红外接收器。基于IR接收器的接收强度，将传感器的输出定义。
障碍传感电路或红外传感器电路
典型的红外传感电路如下所示。
它由IR LED，光电二极管，电位计，IC操作放大器和LED组成。
IR LED发射红外光。光电二极管检测红外光。IC OP - AMP用作电压比较器。电位计用于根据要求校准传感器的输出。
当IR LED发出的光在击中对象后入射在光电二极管上时，光电二极管的电阻从巨大的值降低。OP -AMP的输入之一是电位计设置的阈值。运算放大器的另一输入来自光电二极管的串联电阻。当入射辐射更多地在光电二极管上时，串联电阻器的电压下降将很高。在IC中，比较了串联电阻的阈值电压和电压。如果电阻串联到光电二极管的电压大于阈值电压的电压，则IC OP - AMP的输出很高。当IC的输出连接到LED时，它会减轻。可以根据环境条件调整电位计来调整阈值电压。
IR LED和IR接收器的定位是一个重要因素。当IR LED直接在红外接收器的前面保存时，该设置称为直接发病率。在这种情况下，IR LED的几乎整个辐射将落在IR接收器上。因此，红外发射器和接收器之间存在视线通信。如果一个物体落在该线上，它会阻塞辐射通过反射辐射或吸收辐射来到达接收器。
区分黑色和白色
黑色吸收其上面的整个辐射事件是普遍的，白色反映了其上面的整个辐射。基于此原理，可以制作传感器夫妇的第二个位置。IR LED和光电二极管并排放置。当红外发射器发射红外辐射时，由于发射器和接收器之间没有直接的接触线，因此发射的辐射在击中任何物体后必须反射回光二极管。物体的表面可以分为两种类型：反射表面和非反射表面。如果物体的表面在性质上是反射性的，即白色或其他浅色，则大多数辐射入射将被反射回并到达光电二极管。根据反射后反射的辐射的强度，电流在光电二极管中流动。
如果物体的表面本质上是不反思性的，即黑色或其他深色，则它几乎吸收了所有入射的辐射。由于没有反射辐射，因此光电二极管上没有辐射入射，并且光电二极管的电阻保持较高，因此没有流动。这种情况类似于根本没有对象。
上述方案的图形表示如下所示。
红外发射器和接收器的定位和封闭非常重要。发射器和接收器都必须以一定角度放置，以使对象的检测正确发生。该角度是+/- 45度的传感器的方向性。
方向性如下所示。
为了避免对物体以外的周围对象的反射，必须正确封闭IR发射器和IR接收器。通常，外壳是由塑料制成的，并用黑色粉刷。
29个回应
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