¿Cómo funciona un sensor IR?

Introducción: un sensor IR, por definición, mide la energía que podría emitirse o reflejarse en un objeto que cae sobre la “cara” del sensor: una película delgada a menudo hecha de material piroeléctrico (material que genera energía cuando se expone al calor). El sensor esencialmente no mide ni detecta calor, solo la radiación que proviene del objeto. Muchas aplicaciones, como detectores de movimiento, sensores de pulso, sensores de proximidad, etc., detectan IR de la misma manera. Dependiendo del propósito, la intensidad de los LED, el rango y otros factores, el circuito puede variar según el propósito final. En general:

Construcción: Dado que la pregunta dice que está utilizando dos LED, digamos que uno es un transmisor (D1) que emite un pulso IR y el otro un receptor (D2) del IR reflejado. Un ejemplo cotidiano de esto se encuentra en los controles remotos de TV.

El transmisor: bastante sencillo. Una resistencia conectada a un LED (llamemos a esto D1) que produce una corriente directa. Generalmente se conecta una resistencia limitadora de corriente para evitar el exceso de corriente a través de D1.

El receptor: cuando IR cae en D2, la caída de voltaje aumenta y el voltaje en el cátodo cae dependiendo de la intensidad de la luz. Esta caída de voltaje se detecta con un amplificador operacional. Usando una resistencia variable, el “nivel de caída” puede mantenerse en el + ve del amplificador operacional. (Una vez que el voltaje en el cátodo del diodo cae por debajo de este nivel, la salida del amplificador operacional es alta). El (los) opamp (s) se pueden conectar de manera diferente para diferentes propósitos. Se utiliza para la detección precisa de incluso pequeñas diferencias de voltaje. D2 y el amplificador operacional deben colocarse lo más cerca posible para eliminar el ruido de amplificación en el camino. Los detalles cambian con el diseño.

Una forma de ver la salida es usando Arduino. Hay muchos ejemplos de sensores IR y aplicaciones en la red con explicaciones de diseño, qué usaron y por qué. Por ejemplo: sensor de pulso infrarrojo o amplificador operacional de alta velocidad que permite la detección de proximidad infrarroja (IR)

Sensor IR: los sensores son básicamente dispositivos electrónicos que se utilizan para detectar los cambios que ocurren en su entorno. El cambio puede ser en color, temperatura, humedad, sonido, calor, etc. Sienten el cambio y funcionan en consecuencia. En el sensor IR hay emisor y detector. El emisor emite los rayos IR y el detector lo detecta.

El sensor IR básicamente consta de tres componentes:

• LED IR (emisor)
• Fotodiodo (detector)
• Amplificador operacional

LED IR:

El LED IR es un diodo emisor de luz que emite las radiaciones IR. La función básica del emisor es convertir la electricidad en luz. Funciona según el principio de recombinación del par electrón-agujero. Como en la banda de conducción de un diodo, los electrones son el portador mayoritario y en la banda de valencia, los agujeros son el portador mayoritario. Entonces, cuando un electrón de una banda de conducción se recombina con un agujero de banda de cenefa, se libera una cierta cantidad de energía y esta energía está en forma de luz. La cantidad de energía liberada depende de la brecha energética prohibida. El LED IR tiene dos patas, la pata que es más larga es positiva y la otra pata es negativa.

Foto diodo:

El fotodiodo es un diodo de unión pn que está conectado en dirección de polarización inversa. La función básica del detector es convertir la luz en electricidad. Como su nombre lo indica, funciona de manera efectiva solo cuando cierto número de fotones o cierta cantidad de luz cae sobre él. Cuando no hay caída de luz en el fotodiodo, tiene una resistencia infinita y actúa como un interruptor abierto, pero a medida que la luz comienza a caer sobre el fotodiodo, la resistencia se vuelve baja y cuando la intensidad total de la luz cae sobre el fotodiodo, entonces su resistencia se vuelve cero y comienza a actuar como un interruptor cerrado.

Amplificador operacional:

Op-Amp significa amplificador operacional. Es un amplificador de alta ganancia acoplado a CC con entradas diferenciales y salida única. Normalmente, la salida del amplificador operacional se controla mediante retroalimentación negativa o retroalimentación positiva. Debido al hecho de que realiza varias operaciones como suma, resta, multiplicación, integración, etc., se denomina amplificador operacional. Tiene dos pines de entrada y un pin de salida.

Trabajando:

Sabemos que la superficie blanca refleja todas las radiaciones que cae sobre ella, mientras que el color negro las absorbe. Cuando se suministra el suministro al sensor IR, el LED comienza a emitir radiaciones de luz. Si la superficie es de color blanco, entonces refleja todas las radiaciones. A medida que estas radiaciones comienzan a caer sobre el fotodiodo que está conectado en polarización inversa, la resistencia del fotodiodo comienza a disminuir rápidamente y la caída de voltaje a través del diodo también disminuye. El voltaje en el Pin 3 comienza a incrementarse, ya que alcanza un poco más allá del voltaje del Pin 2, el comparador da un alto rendimiento. En el caso de la superficie negra, el LED emite luz pero no se refleja en la superficie, por lo que el fotodiodo no detecta nada y su resistencia permanece infinita. Por lo tanto, el comparador da bajo rendimiento.

Un sensor infrarrojo es un dispositivo electrónico que emite para detectar algunos aspectos del entorno. Un sensor IR puede medir el calor de un objeto y detectar el movimiento. Estos tipos de sensores solo miden la radiación infrarroja, en lugar de emitirla, lo que se denomina sensor IR pasivo. Por lo general, en el espectro infrarrojo, todos los objetos irradian alguna forma de radiaciones térmicas. Estos tipos de radiaciones son invisibles para nuestros ojos, que pueden ser detectados por un sensor infrarrojo. El emisor es simplemente un LED IR (diodo emisor de luz) y el detector es simplemente un fotodiodo IR que es sensible a la luz IR de la misma longitud de onda que el emitido por el LED IR. Cuando la luz IR cae sobre el fotodiodo, las resistencias y estos voltajes de salida cambian en proporción a la magnitud de la luz IR recibida. Un circuito sensor infrarrojo es uno de los módulos sensores básicos y populares en un dispositivo electrónico. Este sensor es análogo a los sentidos visionarios de los humanos, que se pueden usar para detectar obstáculos y es una de las aplicaciones comunes en tiempo real. Este circuito consta de los siguientes componentes
◦LM358 IC 2 IR transmisor y receptor par
◦ Resistencias del rango de kilo ohmios.
◦ Resistencias variables.
◦ LED (diodo emisor de luz).
En este proyecto, la sección del transmisor incluye un sensor IR, que transmite rayos IR continuos para ser recibidos por un módulo receptor IR. Un terminal de salida IR del receptor varía según su recepción de rayos IR. Como esta variación no puede analizarse como tal, por lo tanto, esta salida puede alimentarse a un circuito comparador. Aquí se utiliza un amplificador operacional (op-amp) de LM 339 como circuito comparador.

Cuando el receptor IR no recibe una señal, el potencial en la entrada inversora es mayor que la entrada no inversora del IC comparador (LM339). Por lo tanto, la salida del comparador baja, pero el LED no se ilumina. Cuando el módulo receptor IR recibe una señal de potencial en la entrada inversora, baja. Por lo tanto, la salida del comparador (LM 339) es alta y el LED comienza a brillar. Las resistencias R1 (100), R2 (10k) y R3 (330) se utilizan para garantizar que la corriente mínima de 10 mA pase a través de los dispositivos LED IR, como el fotodiodo y los LED normales, respectivamente. La resistencia VR2 (preestablecida = 5k) se usa para ajustar los terminales de salida. La resistencia VR1 (preestablecida = 10k) se usa para establecer la sensibilidad del diagrama del circuito. Lea más sobre sensores IR.

Diferentes tipos de sensores IR y sus aplicaciones

Los sensores IR se clasifican en diferentes tipos según las aplicaciones. Algunas de las aplicaciones típicas de diferentes tipos de sensores son

El sensor de velocidad se utiliza para sincronizar la velocidad de múltiples motores. El sensor de temperatura se utiliza para el control de temperatura industrial. El sensor PIR se usa para el sistema automático de apertura de puertas y el sensor ultrasónico se usa para medir la distancia.

Aplicaciones de sensores IR

Los sensores IR se usan en varios proyectos basados ​​en sensores y también en varios dispositivos electrónicos que miden la temperatura que se discuten a continuación.

Termómetros de radiación

Los sensores IR se utilizan en termómetros de radiación para medir la temperatura dependiendo de la temperatura y el material del objeto y estos termómetros tienen algunas de las siguientes características
◦ Medición sin contacto directo con el objeto.
◦ Respuesta más rápida
◦ Mediciones de patrones fáciles

Monitores de llamas

Este tipo de dispositivos se utilizan para detectar la luz emitida por las llamas y para controlar cómo arden las llamas. La luz emitida por las llamas se extiende desde los tipos de región UV a IR. PbS, PbSe, detector de dos colores, detector piroeléctrico son algunos de los detectores comúnmente utilizados que se utilizan en monitores de llama.

Analizadores de humedad

Los analizadores de humedad utilizan longitudes de onda que son absorbidas por la humedad en la región IR. Los objetos se irradian con luz que tiene estas longitudes de onda (1,1 µm, 1,4 µm, 1,9 µm y 2,7 ​​µm) y también con longitudes de onda de referencia. Las luces reflejadas de los objetos dependen del contenido de humedad y es detectado por el analizador para medir la humedad (relación de luz reflejada en estas longitudes de onda a la luz reflejada en la longitud de onda de referencia). En los fotodiodos PIN de GaAs, los detectores fotoconductores Pbs se emplean en los circuitos del analizador de humedad.

Analizadores de gas

Los sensores IR se utilizan en analizadores de gases que utilizan características de absorción de gases en la región IR. Se utilizan dos tipos de métodos para medir la densidad del gas, como dispersivo y no dispersivo.
Dispersivo: una luz emitida se divide espectroscópicamente y sus características de absorción se utilizan para analizar los ingredientes del gas y la cantidad de muestra.

No dispersivo: es el método más utilizado y utiliza características de absorción sin dividir la luz emitida. Los tipos no dispersivos usan filtros discretos de paso de banda óptica, similares a las gafas de sol que se usan para protección ocular para filtrar la radiación UV no deseada.

Este tipo de configuración se conoce comúnmente como tecnología infrarroja no dispersiva (NDIR). Este tipo de analizador se usa para bebidas gaseosas, mientras que el analizador no dispersivo se usa en la mayoría de los instrumentos comerciales de IR, para las fugas de combustible de los gases de escape de un automóvil.

Dispositivos de imágenes IR

El dispositivo de imagen IR es una de las principales aplicaciones de las ondas IR, principalmente en virtud de su propiedad que no es visible. Se utiliza para cámaras termográficas, dispositivos de visión nocturna, etc.

Por ejemplo, el agua, las rocas, el suelo, la vegetación, la atmósfera y los tejidos humanos emiten radiación IR. Los detectores infrarrojos térmicos miden estas radiaciones en el rango IR y mapean las distribuciones de temperatura espacial del objeto / área en una imagen. Las cámaras termográficas generalmente están compuestas por sensores de Sb (antimonito de indio), Gd Hg (germanio dopado con mercurio), Hg Cd Te (teluro de mercurio-cadmio).

Un detector electrónico se enfría a bajas temperaturas usando helio líquido o nitrógeno líquido. Luego, el enfriamiento de los detectores garantiza que la energía radiante (fotones) registrada por los detectores provenga del terreno y no de la temperatura ambiente de los objetos dentro del escáner, sino de los dispositivos electrónicos de imágenes IR.

Por lo tanto, se trata de un circuito sensor IR con funcionamiento y aplicaciones. Estos sensores se utilizan en muchos proyectos electrónicos basados ​​en sensores. Creemos que es posible que haya entendido mejor este sensor de infrarrojos y su principio de funcionamiento. Además, si tiene dudas sobre este artículo o proyectos, envíe sus comentarios comentando en la sección de comentarios a continuación. termómetro infrarrojo funciona en completa oscuridad?

El usuario de Quora ha abordado la mayoría de los conceptos. Ampliaré un poco las diferencias entre lo que funciona en un banco de laboratorio y la vida real.
Un sensor simple que responde solo a la presencia (o ausencia) de luz se confundirá muy fácilmente con fuentes de luz dispersas (por ejemplo, la luz del sol a través de una ventana). Por este motivo, los dispositivos comerciales suelen activar el LED de transmisión con una onda cuadrada de alta frecuencia (es decir, “encendido-apagado-encendido-apagado …”). En el receptor, la salida del fotodiodo pasará a través de alguna forma de filtro que excluirá los impactos de luz estables o que varían lentamente. Además, el receptor implementará una forma de control automático de ganancia para garantizar que el amplificador de recepción no se sature en presencia de una luz fuerte y constante, pero seguirá siendo sensible a la secuencia de encendido y apagado del transmisor.
Una frecuencia de modulación típica puede ser de 30kHz a 60kHz. El receptor implementará un filtro de paso alto o paso de banda que permitirá la señal modulada causada por la luz IR, pero bloqueará las luces que varían lentamente.
Hay muchas más complicaciones que podrían incluirse, dependiendo de la aplicación final. Si el sensor es reflectante, con el LED de transmisión y el fotodiodo en la misma PCB, generalmente se utilizará una técnica conocida como demodulación síncrona para maximizar la sensibilidad del receptor.

Un sensor IR es un dispositivo electrónico que emite para detectar algunos aspectos del entorno. Un sensor IR puede medir el calor de un objeto y también detecta el movimiento. El emisor es simplemente un LED IR (diodo emisor de luz) y el detector es simplemente un fotodiodo IR que es sensible a la luz IR de la misma longitud de onda que la emitida por el LED IR. Cuando la luz IR cae sobre el fotodiodo, las resistencias y estos voltajes de salida cambian en proporción a la magnitud de la luz IR recibida.

La sección del transmisor incluye un sensor IR, que transmite rayos IR continuos para ser recibidos por un módulo receptor IR. Un terminal de salida IR del receptor varía según su recepción de rayos IR. Como esta variación no puede analizarse como tal, por lo tanto, esta salida puede alimentarse a un circuito comparador. Aquí se utiliza un amplificador operacional (op-amp) de LM 339 como circuito comparador.

Cuando el receptor IR no recibe una señal, el potencial en la entrada inversora es mayor que la entrada no inversora del IC comparador (LM339). Por lo tanto, la salida del comparador baja, pero el LED no se ilumina. Cuando el módulo receptor IR recibe una señal de potencial en la entrada inversora, baja. Por lo tanto, la salida del comparador (LM 339) es alta y el LED comienza a brillar. https://www.elprocus.com/infrare …

¿Te refieres a los sensores IR o alarmas antirrobo?

Si es así, IR (infrarrojo) es una forma de luz. Los sensores miden la cantidad de luz IR en una habitación. Los humanos emiten calor en forma de energía infrarroja, por lo que si alguien está en una habitación, el sensor los “verá”. Si cambia rápidamente, entonces activa la alarma. Es por eso que detectan movimiento y no a alguien parado. También cómo puedes vencerlos moviéndote muy, muy lentamente.

Curiosamente, pude “cegar” algunas luces automáticas cuando era niño al hacer brillar con un lápiz láser rojo en el sensor. Creo que esto saturó el sensor con el tipo de luz incorrecto, por lo que no pudo detectar el infrarrojo. Pero funcionaron tan pronto como el láser se detuvo.

Hola,

En el sensor IR, la sección del transmisor incluye un sensor IR, que transmite rayos IR continuos para ser recibidos por un módulo receptor IR. Un terminal de salida IR del receptor varía según su recepción de rayos IR. Como esta variación no puede analizarse como tal, por lo tanto, esta salida puede alimentarse a un circuito comparador. Aquí se utiliza un amplificador operacional (op-amp) de LM 339 como circuito comparador.

Cuando el receptor IR no recibe una señal, el potencial en la entrada inversora es mayor que la entrada no inversora del IC comparador (LM339). Por lo tanto, la salida del comparador baja, pero el LED no se ilumina. Cuando el módulo receptor IR recibe una señal de potencial en la entrada inversora, baja. Por lo tanto, la salida del comparador (LM 339) es alta y el LED comienza a brillar.

El sensor Ir tiene dos LED, uno para transmitir luz y otro para recibirlo.
Si algún obstáculo entra en el rango de longitud de onda utilizado, entonces se refleja y el LED del receptor lo detecta y así es como funciona.

Emisores infrarrojos y detectores de infrarrojos de aspecto lateral. Estos dispositivos básicos funcionan a 940 nm y funcionan admirablemente para marcos IR no exclusivos que incluyen control remoto y detección de protestas sin contacto. La utilización de un ADC directo en cualquier microcontrolador permitirá obtener lecturas variables del localizador. El emisor se acciona hasta 50 mA con una resistencia de restricción presente como con cualquier dispositivo LED. El reconocimiento es un transistor NPN que es unilateral al acercarse a la luz IR.
Para más detalles:
Comprar 8051 placa de desarrollo de microcontroladores India