大纲
介绍
红外技术解决了各种各样的无线应用。主要领域是传感和遥控。在电磁波谱中，红外部分分为近红外区、中红外区和远红外区三个区域。
这些区域的波长及其应用如下所示。
- 近红外区域- 700 nm至1400 nm -红外传感器，光纤
- 中红外区域- 1400至3000纳米-热感应
- 远红外区域 - 3000nm至1 mm - 热成像
红外线的频率范围高于微波和比可见光小。
对于光学传感和光学通信，在近红外区域中使用光学光学技术，因为当光线变得不太复杂时，当作为信号源而不是RF而变得较小。光学的无线通信使用IR数据传输完成短程应用程序。
红外传感器发射和/或检测红外辐射以感测其周围环境。
任何红外传感器的工作都受三个定律的制约:普朗克辐射定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律和维恩位移定律。
普朗克的法律规定，“每个物体都会发出不等于的温度辐射00k“。Stephen - Boltzmann法规定了“在所有波长下，黑色身体发出的总能量与绝对温度的第四个力量成比例”。根据Wien的位移法，“不同温度的黑色主体的辐射曲线将以与温度成反比的波长”。
作为障碍物探测器的红外传感器的基本概念是发送一个红外信号，这个红外信号从物体表面反弹，信号被红外接收器接收。
典型的红外检测系统中使用了五种基本元素：红外源，传输介质，光学元件，红外检测器或接收器和信号处理。红外激光器和红外LED的特定波长可用作红外源。用于红外传输的三种主要类型的介质是真空，大气和光纤。光学部件用于聚焦红外辐射或限制光谱响应。
光学透镜由石英、锗和硅制成，用于聚焦红外辐射。红外接收器可以是光电二极管、光电晶体管等，一些重要的指标是光敏度、探测度和噪声等效功率。由于红外探测器输出量很小，信号处理由放大器完成。
红外传感器可以是被动的也可以是主动的。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，检测视野中障碍物发出的能量。它们有两种类型:量子和热。热红外传感器采用红外能量作为热源，与波长无关。热电偶、热释电探测器和测辐射热计是常见的热红外探测器类型。
量子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。量子型检测器的光敏性是波长依赖性的。量子型检测器进一步分为两种类型：内在和外在类型。固有型量子探测器是光电导电池和光伏电池。
主动红外传感器由两部分组成:红外源和红外探测器。红外源包括LED或红外激光二极管。红外探测器包括光电二极管或光电晶体管。红外源发出的能量被物体反射，落在红外探测器上。
红外发射机
红外发射器是发出红外辐射的发光二极管（LED）。因此，它们被称为IR LED。即使IR LED看起来像正常的LED，它也是由人眼散发出来的辐射。
典型的红外LED的图片如下所示。
根据波长、输出功率和响应时间的不同，有不同类型的红外发射器。
一个简单的红外发射机可以使用一个红外LED，一个限流电阻和一个电源。一个典型的红外发射器的原理图如下所示。
当在5V供电时，红外发射器消耗大约3到5毫安的电流。红外线发射器可以被调制以产生特定频率的红外光。最常用的调制是OOK (ON - OFF - KEYING)调制。
红外发射机有多种应用。一些应用需要红外热，最好的红外源是红外发射机。当红外发射器与石英一起使用时，就可以制成太阳能电池。
IR接收者
红外接收器也被称为红外传感器，因为它们检测来自红外发射器的辐射。红外接收器以光电二极管和光电晶体管的形式出现。红外线光电二极管不同于普通的光电二极管，因为它们只检测红外线辐射。典型的红外接收器或光电二极管的图片如下所示。
基于波长、电压、封装等不同类型的红外接收器。当使用在红外发射器-接收器组合时，接收器的波长应与发射器的波长相匹配。
一个典型的使用光电晶体管的红外接收电路如下所示。
它由IR光电晶体管，二极管，MOSFET，电位计和LED组成。当光电晶体管接收任何红外辐射时，电流流过它，MOSFET开启。这反过来亮起充当负载的LED。电位器用于控制光电晶体管的灵敏度。
工作原理
红外传感器作为目标检测传感器的工作原理如下图所示。一种红外传感器，包括红外LED和红外光电二极管;它们一起被称为光耦合器或光耦合器。
当红外发射器发出辐射时，它会到达物体，一些辐射会反射回红外接收器。根据红外接收器接收的强度，定义传感器的输出。
障碍物感应电路或红外感应电路
典型的红外传感电路如下图所示。
它由IR LED，光电二极管，电位器，IC运算放大器和LED组成。
红外LED发出红外线。光电二极管检测红外光。IC OP - AMP用作电压比较器。电位器用于根据要求校准传感器的输出。
当红外发光二极管发出的光击中物体后入射到光电二极管上时，光电二极管的电阻从一个很大的值下降。运放的一个输入是在电位计设定的阈值。运放的另一个输入来自光电二极管的串联电阻。当入射辐射对光电二极管的影响比较大时，串联电阻上的压降会比较高。在集成电路中，对阈值电压和串联电阻之间的电压进行了比较。如果电阻串到光电二极管的电压大于阈值电压，则IC运放输出高。当集成电路的输出连接到LED上时，它就会变亮。阈值电压可以根据环境条件通过调整电位器来调整。
红外LED和红外接收器的定位是一个重要的因素。当红外LED被直接置于红外接收器前时，这种设置被称为直接入射。在这种情况下，几乎所有来自红外LED的辐射都会落在红外接收器上。因此，在红外发射器和接收器之间有一条视线通信。如果一个物体落在这条线上，它通过反射或吸收辐射来阻止辐射到达接收器。
区分黑白颜色
黑色吸收入射到它身上的全部辐射，白色反射入射到它身上的全部辐射，这是普遍现象。基于此原理，可以对传感器偶进行二次定位。红外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，发射的辐射在击中任何物体后必须反射回光电二极管。物体的表面可分为两类:反射面和非反射面。如果物体的表面本质上是反射的，即它是白色或其他光的颜色，大部分入射到它上的辐射将被反射回来，到达光电二极管。根据反射回来的辐射强度，电流在光电二极管中流动。
如果物体的表面本质上是不反射的，即黑色或其他深色，它几乎吸收入射到它上面的所有辐射。由于没有反射辐射，没有辐射入射到光电二极管上，光电二极管的电阻保持较高，不允许电流流动。这种情况类似于根本没有物体。
上述场景的图示如下所示。
红外发射器和接收器的定位和封装是非常重要的。发射器和接收器都必须放置在一个特定的角度，这样才能正确地探测到一个物体。这个角度是传感器的指向性，是+/- 45度。
指向性如下所示。
为了避免物体以外的其他物体的反射，红外发射器和红外接收器都必须适当封闭。一般外壳用塑料制成，漆成黑色。
29日回复
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