日期：2023-05-12
紅外技術(shù)在日常生活和工業(yè)中用于各種目的。紅外傳感器的主要優(yōu)點是功耗低、結(jié)構(gòu)簡單且功能實用。肉眼無法檢測到紅外信號。在電磁波譜中，可以在可見光和微波范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)紅外輻射。這些波的波長通常在 0.7 m 5 到 1000 m 之間。近紅外、中紅外和遠紅外是紅外光譜的三個部分。波長在近紅外區(qū)延伸0.75-3米，在中紅外區(qū)延伸3-6米，在遠紅外區(qū)延伸6米以上。本篇博客將講述紅外傳感器的工作原理及其原理應用程序。
紅外接收頭一、電傳感器
紅外傳感器是一種電傳感器，可以檢測和測量物體或其周圍環(huán)境發(fā)出的紅外光。IR 傳感器發(fā)射或檢測紅外輻射以識別其周圍環(huán)境中的某些特征。這些傳感器還可以檢測或測量目標的熱量及其運動。紅外傳感器電路是許多電子設備中的關(guān)鍵組件。該紅外傳感器由兩部分組成，發(fā)射器和接收器。發(fā)射器發(fā)射紅外光，物體反射該光。光電二極管(接收器)接收反射光。反射量和接收量隨距離而變化。這些差異會導致輸入發(fā)生變化，從而用于接近檢測。紅外 LED 傳感器模塊具有設計用 940 nm 波長的發(fā)射器和發(fā)射器。
紅外接收頭二、、基本組件
典型的紅外探測系統(tǒng)由五個基本組件組成：紅外源、傳輸通道、光學組件、紅外探測器或接收器以及信號處理。紅外光源包括特定波長的紅外激光器和紅外LED。真空、大氣和光纖是用于紅外線傳輸?shù)娜N基本類型的介質(zhì)。光學元件用于聚焦或限制紅外輻射的光譜響應。
紅外接收頭三、如何校準
校準傳感器本質(zhì)上是確保 LED 在檢測到物體時打開，在沒有檢測到物體時關(guān)閉。就是這樣。按照以下步驟校準傳感器：將物體放置在距離機器人至少 15 厘米的地方。如果信號 LED 熄滅，則傳感器工作正常。否則，用螺絲刀沿逆時針方向輕輕轉(zhuǎn)動電位器(那個帶螺絲的藍色小立方體)，使 LED 熄滅。同樣，在距離傳感器約 5 厘米處放置一個物體。如果信號 LED 亮起，則它工作正常。否則，沿順時針方向轉(zhuǎn)動電位器，使 LED 點亮。重復上述兩個步驟，直到信號 LED 在兩種情況下都正常工作。
紅外接收頭四、金屬表面作為選擇性發(fā)射體
實際上，只有少數(shù)物體符合理想的黑體。實際上，輻射表面用于傳感器校準，其在所需波長區(qū)域內(nèi)達到高達 0.99 的發(fā)射率。物體溫度可以通過輻射率ε(Epsilon)的輻射測量來確定，它表明了物體的真實輻射值與等效溫度的黑體輻射值之間的關(guān)系。因此，發(fā)射率總是在零和一之間;缺少的輻射部分通過發(fā)射率指示得到補償。許多被測量的表面由所有波長的恒定發(fā)射率組成，但與黑體相比，它們發(fā)射的輻射較少。因此，它們被稱為“灰體”。許多非金屬固體在長波光譜范圍內(nèi)表現(xiàn)出高且相對恒定的發(fā)射率，與其表面狀況無關(guān)。被稱為選擇性發(fā)射器的物體是金屬表面，其發(fā)射率除其他外取決于溫度和波長。金屬測量只能在短波范圍內(nèi)進行的原因有很多。
紅外接收頭五、信號接收
該項目的發(fā)射器部分包括一個 IR 傳感器，該傳感器發(fā)射連續(xù)的 IR 射線，由 IR 接收器模塊接收。接收器的 IR 輸出端根據(jù)其接收 IR 光子的程度而變化。此輸出可以傳遞到比較器電路，因為無法單獨分析此變化。作為比較器電路，采用LM 339運算放大器(op-amp)。當IR接收器沒有接收到信號時，比較器IC的反相輸入端的電位高于比較器IC的同相輸入端(LM339)。結(jié)果，比較器的輸出變低，但 LED 不發(fā)光。當 IR 接收器模塊收到信號時，反相輸入端的電壓變低。結(jié)果，比較器的輸出 (LM 339) 變高，LED 開始發(fā)光。電阻器 R1 (100 Ω)、R2 (10k Ω) 和 R3 (330 Ω) 用于確保至少 10 mA 的電流分別通過光電二極管和普通 LED 等 IR LED 設備。電阻VR2(預設=5k)用于調(diào)整輸出端。電阻VR1(預設=10k)用于設置電路圖的靈敏度。
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