حسگرهای حرکتی و حضور مادون قرمز راهی واقعی برای صرفه جویی در انرژی هستند. حسگر حرکتی

سنسور حرکت مادون قرمز

سنسور حرکت چیست؟

سنسور حرکت (دتکتور) یک حسگر مادون قرمز (حرارتی) است که حرکت اجسام زنده را تشخیص می دهد و نور را کنترل می کند. سنسور حرکت از یک سنسور پیروالکتریک به عنوان سنسور استفاده می کند که اصل عملکرد آن بر اساس افزایش ولتاژ در خروجی آن است که سطح تابش مادون قرمز نسبت به پس زمینه افزایش می یابد.

رله داخلی سنسور برای روشن کردن چراغ استفاده می شود.

به هر حال، اگر فردی خوش لباس در زمستان از کنار سنسور عبور کند، ممکن است سنسور متوجه او نشود، اگرچه در هوای گرم به وضوح کار می کند. این را می توان با این واقعیت توضیح داد که دمای محیط و دمای لباس افراد تقریباً برابر است.

هدف از سنسور حرکت مادون قرمز

می توان گفت که سنسور حرکت دو هدف را انجام می دهد.

1. بی شک قرار ملاقات مهمحسگر حرکت - صرفه جویی در انرژی هنگام روشنایی. چراغ فقط زمانی روشن می شود که واقعاً ضروری باشد.
2. تأثیر حضور. سنسورهای حرکتی در خیابان روبروی دروازه، در ورودی، روی پنجره های طبقات اول نصب می شوند. در این برنامه، عملکرد سنسور حرکت روشن کردن چراغ ها و نشان دادن (شبیه سازی) است که "فردی در خانه است."

برای برخی از افراد، حسگر روی اعصاب آنها تاثیر می گذارد. برخی از افراد وجود یک آشکارساز حرکت را دوست دارند و به آنها اطمینان می دهند - لازم نیست نگران خاموش نشدن چراغ ها باشند، لازم نیست دنبال سوئیچ بگردند و آن را بچرخانند.

پارامترهای سنسور حرکت IR

• ولتاژ تغذیه– 220 – 240 ولت، 50 هرتز.
• به موقع(تایمر تاخیر) - از 2 ثانیه تا 8 دقیقه. زمان مورد نظر، که در طی آن پس از فعال شدن سنسور، چراغ روشن می ماند. تنظیم شده توسط رگولاتور

به هر حال، در اکثر ساده ترین مدل ها، حرکت "انباشته نمی شود". یعنی اگر شخصی در تمام مدت روشن شدن سنسور جلوی آن می دوید و قبل از خاموش کردنش یخ می زد، برای روشن کردنش باید دوباره حرکت کنید. برای جلوگیری از بروز چنین اثر ناخوشایندی، در موارد حرکت مداوم، خروجی سنسور باید با یک کلید اضافی اتصال کوتاه شود.

• حساسیت به نور- از 2 تا 1000 لوکس. معمولاً توسط یک سوئیچ تنظیم می شود (در مدل های ارزان قیمت، 2-3 موقعیت) یا به آرامی تنظیم می شود. این پارامتر نشان می دهد که سنسور در چه نور محیطی کار می کند. هنگام تنظیم روشنایی روی 100 لوکس، دستگاه فقط در شب کار می کند. هنگام تنظیم حداکثر روشنایی خارجی، سنسور در هر زمانی از روز کار می کند.
• فاصله مشاهده(فاصله تشخیص) - تا 15 متر.
• سرعت پاسخگویی- از 0.5 تا 1.5 متر بر ثانیه اگر جسم شناسایی شده بسیار آهسته حرکت کند، دمای آن با پس‌زمینه دمای عمومی بدون تحریک ادغام می‌شود. اگر سریع باشد، سنسور زمانی برای کار نخواهد داشت و جسم از ناحیه تحت پوشش خارج می شود.
• حداکثر جریان سوئیچینگ. ممکن است بسته به برنامه متفاوت باشد. در سیستم ها دزدگیرجریان کم است و به طور معمول استفاده می شود مخاطبین بسته. در کاربردهای روشنایی، سنسورها عمدتاً از یک رله الکترومغناطیسی استفاده می کنند که قدرت بار را تعیین می کند. سنسورهای خانگیآنها عمدتا برای جریان های 1000 تا 1500 وات تولید می شوند.
• منطقه ضبط(زاویه دید). در سنسورهای سقفی این زاویه معمولاً 360 درجه است. اما بدیهی است که محدوده پوشش نیز بر اساس ارتفاع مشخص خواهد شد. سنسورهای دیواری دارای زاویه دید 120 تا 180 درجه هستند.

کاربرد

اخیراً سنسورهای حرکتی مادون قرمز برای روشن کردن "هوشمندانه" و اقتصادی چراغ ها در مکان های عمومی نصب شده اند - فرودها، حیاط ها در آپارتمان ها و منازل سنسورهای IR در راهروها، سرویس های بهداشتی و ... نصب می شوند. به عبارت دیگر از سنسورهای IR در مکان هایی استفاده می شود که روشنایی فقط در حضور افراد مورد نیاز است اما سوئیچ معمولیتوصیه نمی شود

مدارهای سنسور IR

دستگاه سنسور حرکت DD

در زیر چند عکس قرار داده شده است ساختار داخلیسنسور حرکت مادون قرمز DD-024 علامت تجاری IEK.

نصب سنسور حرکت

گزینه نصب سنسور حرکتی DD-009 در عکس زیر نشان داده شده است.

برای نظارت بر عملکرد کنترل از راه دور کنترل از راه دورانتقال پالس بر اساس تابش مادون قرمز (IR) و همچنین برای راه اندازی صنعتی و خانگی لوازم برقیکه بر اساس سیگنال های نوری از طیف تابش مادون قرمز است، یک سنسور ساده تابش مادون قرمز است. نمودار الکتریکیکه در شکل نشان داده شده است. 1.

یک مدار حسگر ساده با استفاده از روش تقویت سری با استفاده از ترانزیستورهای سیلیکونی محبوب اجرا می شود. ترانزیستورها با یک امیتر مشترک مطابق با اصل تقویت کننده جریان متصل می شوند. هنگامی که دیود VD1 در معرض تابش IR قرار می گیرد، مقاومت اتصال آن کاهش می یابد و بایاس در پایه ترانزیستور VT1 تغییر می کند. پتانسیل مثبتبه تقویت کننده جریان با استفاده از ترانزیستورهای VT1-VT3 که بار آن LED HL1 است، عرضه می شود. درخشش آن نشان دهنده قابلیت سرویس دهی دستگاه در حال آزمایش است.

در عمل، هنگام بررسی قابلیت سرویس دهی باتری ها و عملکرد کلی کنترل از راه دور IR برای تجهیزات صوتی و تصویری مدرن، نشانگر HL1 با نرخ تکرار پالس های کنترل IR (ده ها هرتز - واحدهای کیلوهرتز) سوسو می زند ، ممکن است با فرکانس متفاوتی چشمک بزند یا به طور مداوم بدرخشد. با توجه به ماهیت درخشش LED HL1، می توان در مورد قابلیت سرویس و پارامترهای پالس های IR دستگاه فرستنده قضاوت کرد.

برنج. 1. سنسور مادون قرمز. نمودار شماتیک

دستگاه به طور پایدار در محدوده ولتاژ تغذیه کار می کند جریان مستقیم 5-12 V. هنگام استفاده از منبع تغذیه ثابت، مطلوب است که آن را تثبیت کنید. حساسیت دستگاه با تغییر مقاومت مقاومت ثابت R1 به گونه ای تنظیم می شود که با افزایش مقاومت این مقاومت، حساسیت دستگاه افزایش می یابد.

برای مدار فوق در صورت نصب بدون خطا و با استفاده از المنت های رادیویی قابل سرویس، نیازی به تنظیم نیست. با باتری های "تازه" در کنترل از راه دور، واحد پیشنهادی تشعشعات را از فاصله 5-6 متری افزایش می دهد منطقی نیست، زیرا VD1 به روشنایی خورشیدی و الکتریکی واکنش نشان می دهد. به عنوان مثال، به شار نوری از نور لامپ فلورسنت - هر تابشی که در آن طیف تابش IR وجود دارد).

در حالت بهینه، سنسور باید فقط تابش نور مادون قرمز را که عمداً به سمت آن هدایت می‌شود حس کند و به منابع دیگر واکنش نشان ندهد. برای ایمنی بهتر صدا از این دستگاه می توانید استفاده کنید ساده ترین فیلتراز فیلم عکاسی اکسپوز این فیلتر برای بسیاری از LED ها و سنسورهای IR که به تشعشعات IR پاسخ می دهند، تداخل را به شکل لامپ های الکتریکی و فلورسنت نزدیک و همچنین نور خورشید قطع می کنند، ایده آل است.

تمام مقاومت های ثابت در مدار نوع MLT-0.125، هر ترانزیستور HL1 LED، KT315 را می توان با دستگاه های مشابه کم مصرف KT3102، KT503، KT373، KT342 با هر شاخص حرفی جایگزین کرد.

سنسور حرکت وسیله ای است که به شما امکان می دهد هر حرکتی را در ناحیه مسئولیت خود شناسایی کنید. سطح منطقی الکترونیک دیجیتال معمولاً به عنوان سیگنال پاسخ استفاده می شود. در نتیجه، تشخیص وجود حرکت در چارچوب سیستم های هشدار، روشنایی، کنترل خودکاردرب ها و غیره

انواع و اصول عملکرد سنسورهای حرکتی

سنسورهای حرکتی مادون قرمز غیرفعال

در ادبیات داخلی، ما اغلب در مورد سنسورهای حرکتی مادون قرمز غیرفعال (PIR) صحبت می کنیم. این دسته از محصولات دارای معایبی هستند. به طور معمول، یک حسگر مادون قرمز غیرفعال بر اساس اثر پیرالکتریک کار می کند: گرما را از فاصله دور حس می کند. توسعه دهندگان، به عنوان یک قاعده، دمای بدن انسان را تنظیم می کنند و امواج مادون قرمز میانی را در منطقه 10 میکرون می گیرند. این بسیار کمتر از تشعشعات قابل مشاهده است. سیستم حسی بیگانه به امواج گرما واکنش نشان می دهد.

به همین دلیل، سنسور مادون قرمز غیرفعال را می توان فریب داد. اینها در سیستم های هشدار جدی استفاده نمی شوند. سنسور حرکت پیروالکتریک حاوی کریستالی است که طول موج مشخصی را به بار الکتریکی تبدیل می کند. برای از بین بردن تداخل در ورودی فیلتری به شکل لنز سیلیکونی وجود دارد. طیف تابش ورودی را تا حد زیادی محدود می کند، به عنوان مثال، از 7 تا 15 میکرون، و سطح تداخل خارجی را کاهش می دهد.

به عنوان یک قاعده، سیستم از دو بخش تشکیل شده است تا به طور همزمان پس زمینه خارجی را ثبت کند. پنجره تراشه ای که تشعشعات را منتقل می کند به دو قسمت معادل تقسیم می شود که هر کدام رو به سمت مرکز قرار دارند. در نتیجه اگر بدنه گرم متحرکی در میدان دید پنجره وجود داشته باشد، تفاوت بلافاصله آشکار می شود. توسعه دهندگان اطمینان می دهند که به لطف لنزهای Fresnel، قدرت حدود 1 میکرووات برای به دست آوردن پاسخ کافی است. با توجه به موارد فوق، منفعل ترین سنسورهای مادون قرمزحرکت زمان می برد نه آموزش. برای مدت کوتاهی، هیچ جسم متحرکی نباید وارد میدان دید لنز شود.

این دوره تا یک دقیقه طول می کشد، سپس استفاده از سنسور حرکت مجاز است. اصل انتقال سیگنال متفاوت است. به عنوان یک قاعده، یک سازنده یک سنسور و یک کنترلر چند منظوره مربوطه را در یک سری ریزمدار تولید می کند که وظیفه کار با نوع تجهیزات همراه را دارد. این امکان ایجاد را فراهم می کند سیستم های پیچیده. برای مثال، سطح مربوط به یک واحد منطقی CMOS است، یا یک سری پالس با فرکانس مشخص تولید می کند. سنسورهای مادون قرمز غیرفعال با قابلیت پیکربندی این پارامتر شناخته شده اند که باعث انعطاف پذیری ریز مدارها می شود.

یک تقویت کننده در داخل برای ایجاد پاسخ مورد نظر وجود دارد. این نیاز به منبع تغذیه خارجی دارد. نمودار اتصال بسیار ساده است:

1. پایه قدرت.
2. اتصال به زمین (مدار صفر).
3. خروجی سیگنال اطلاعات

معایب حسگرهای حرکتی مادون قرمز غیرفعال

هر فرد آگاه در الکترونیک از معایب حسگرهایی که در بالا توضیح داده شد آگاه است: تابش به راحتی محافظت می شود. کافی است یک جسم جامد را در میدان دید سنسور قرار دهید تا عملکرد سیستم مختل شود. تشعشعات حرارتی دیگر به عنصر حساس نمی رسد. به عنوان مثال، فردی که لباس پوشیده است، پاسخ بسیار کوچکتری ایجاد می کند.

علاوه بر این، محدوده محدود است. با حساسیت عنصر و قدرت تابش حرارتی جسم تعیین می شود. در بیشتر موارد، تنها چند متر، که محدودیت هایی را برای استفاده اعمال می کند.

دمای محیط با کاهش آن از اهمیت بالایی برخوردار است، الگوی دما در مقیاس فرکانس شروع به کاهش می کند و حساسیت سنسور را مخدوش می کند. گزینه ای که پنجره اول سنسور به خیابان و دومی به اتاق نگاه می کند، بحث برانگیز در نظر گرفته می شود. شما باید به توصیه های سازنده در مورد شرایط استفاده اعتماد کنید.

قطع کننده های لیزری

سنسورهای لیزری در فیلم های مربوط به بانک پول معروف هستند. این یک تکنیک برای ثابت کردن حرکت در یک خط مستقیم است. منبع تشعشع و گیرنده در مقابل یکدیگر قرار می گیرند. هنگامی که یک جسم بین آنها قرار می گیرد، یک سیگنال هشدار تولید می شود. لیزر گاهی اوقات نامرئی است، استفاده از قوطی های گاز مخصوص که تحت تأثیر مادون قرمز یا می درخشد. پرتو های فرابنفشاختراع فیلمسازان نیست. از پدیده لومینسانس برای تعیین محل مسیرهای نامرئی استفاده می شود.

با افزایش طول موج، خواص جهت تابش به شدت کاهش می یابد و باندهای رادیویی دیگر به عنوان پرتو استفاده نمی شوند. در مورد فرکانس های بالا که می توانند از موانعی مانند اشعه ایکس عبور کنند، به دلایل واضح برای استفاده مناسب نیستند.

حسگرهای مبتنی بر اثر داپلر

این گروه شامل دو خانواده جداگانه است: حسگرهای حرکتی اولتراسونیک و مایکروویو. اصل عملیات بر اساس یک اثر واحد است. داپلر این پدیده را در سال 1842 با مشاهده منظومه های ستاره های دوتایی و غیره کشف کرد اجرام آسمانی. سه سال بعد، Beuys-Ballot ثابت کرد که یک تغییر در طیف برای منابع صوتی نیز مشاهده شده است.

همه ساکنان پایتخت و ساکنان شهرهای بزرگ دیگر متوجه شدند که صدای سوت قطاری که در حال نزدیک شدن است بیشتر از صدای قطار در حال حرکت است. بنابراین، فردی که کم و بیش از استعداد موسیقی برخوردار است، می تواند تشخیص دهد که آیا قطار به سکو نزدیک می شود یا فرار می کند. این اثر داپلر است: هر موجی که از یک جسم ساطع می شود، توسط یک ناظر ثابت مطابق با سرعت نسبی حرکت درک می شود. بزرگی تغییر در طیف به سرعت بستگی دارد.

ستاره در حال عقب نشینی کمی سردتر از آنچه هست به نظر می رسد: طیف در مقیاس فرکانس به پایین تغییر می کند. برعکس، رنگ نزدیک شدن گرمتر به نظر می رسد. یک اثر مشابه در هر محدوده مشاهده می شود: رادیو، صدا و دیگران. خوانندگان قبلاً حدس زده‌اند که حسگرهای اثر داپلر چگونه کار می‌کنند. یک ارتعاش فراصوت یا فرکانس رادیویی در هوا منتشر می‌شود و پاسخی دریافت می‌شود. در حضور اجسام متحرک، تصویر به شدت تغییر می کند: به جای یک موج ساطع شده همگن، یک میزبان کاملفرکانس متفاوت با فرکانس اصلی

مزیت روش: تشعشع به راحتی در اطراف موانع خم می شود یا از آنها عبور می کند. اما حرکت در رابطه با هر جسم، از جمله بی جان، ثبت می شود. دمای بدن مهم نیست مشخصات عملیاتی سیستم به فرکانس تابش بستگی دارد. به عنوان مثال، محدوده رادیویی تا حد زیادی برای استفاده ممنوع است. ترک کرد پنجره های کوچکتوسط یک کمیته ویژه دولتی ویرایش شده است. سونوگرافی محدودیتی ندارد، اما برای شنوایی انسان مضر است (حتی اگر مستقیماً احساس نشود). به عنوان مثال، دفع کننده های سگ و سوسک در محدوده مشخص شده عمل می کنند.

بنابراین، محافظت از سنسورهای حرکتی اولتراسونیک و RF بسیار دشوارتر است.

سنسورهای حرکتی توموگرافی

کلمه یادآوری می کند تجهیزات پزشکیبه گفته توسعه دهندگان، به معنای وجود شبکه ای از فرستنده های فعال در سیستم است. این مجموعه در باند مجاز 2.4 هرتز کار می کند که در آن مودم های WiFi، اجاق های مایکروویو و تعدادی دستگاه کار می کنند. که بلافاصله محدودیت هایی را اعمال می کند: سیستم قرار است استفاده از محصولات ذکر شده در بالا را محدود کند.

این اثر بر اساس جذب شناخته شده تابش 2.4 هرتز توسط مولکول های آب است. رایج ترین مایع روی این سیاره به وفور وارد بدن یک موجود زنده می شود و امکان ساخت تصویر در داخل خانه را فراهم می کند. امواج 2.4 هرتز نسبتاً به راحتی از دیوارها عبور می کنند و می توانند مناطق نسبتاً وسیعی را پوشش دهند پیکربندی پیچیده. شبکه ای از فرستنده گیرنده ها، مشابه نقاط دسترسی WiFi، روی زمین نصب شده است.

مجتمع سیستم کامپیوتریتوزیع میدان را تجزیه و تحلیل می کند. این به معنای مرحله آموزشی است که شرایط انتشار موج در یک اتاق خاص ارزیابی می شود. در آینده با استفاده از الگوریتم های خاص، این سیستم قادر است مکان هر جسمی را در فضا نشان دهد. همچنین می توان اجسام زنده بی حرکت را تشخیص داد. هنگامی که یک شکل حیات بیولوژیکی وارد منطقه عمل امواج می شود، قدرت آنها طبق قوانین خاصی شروع به محو شدن می کند. انرژی به گرما تبدیل می شود، همانطور که در اجاق مایکروویو. در نتیجه، امکان تولید یک سیگنال هشدار وجود دارد.

قطره چکان ها برای انسان خطرناک نیستند و قدرت عملکرد مطابق با قانون تنظیم می شود. از مدیر محلی دعوت می شود، با شروع از یک اندازه معین، سیستم را به روش مقرر ثبت کند. سنسورها گرانتر از سایر سنسورهای ارائه شده در بررسی هستند. داپلرها هم هزینه زیادی دارند.

دوربین های فیلمبرداری به عنوان سنسور

امروزه اکثر دوربین‌های فیلمبرداری دیجیتال دارای گزینه ضبط حرکت هستند. ضبط سیگنال بر روی ضبط کننده و ایجاد زنگ هشدار به روش تعیین شده امکان پذیر می شود. سنسور برای نیازهای سازمان کاملاً کافی است. فرآیند ثبت نام، شروع و پایان ثبت رویداد با توجه به قابلیت های تجهیزات فردی تعیین می شود.

مزیت بزرگ سیستم، توانایی کارکرد خودکار و امکان ثبت اقدامات غیرقانونی در صورت لزوم است. تنها مانع را قانون زندگی خصوصی شهروندان می دانند. پیشنهاد شده است که به وضوح اقدامات غیرقانونی را از دیگران متمایز کنید. و اطلاعات دریافتی بر خلاف قانون را توزیع نکنید.

برای کار در تاریکی، از ضبط کننده های مادون قرمز با روشنایی ضروری مناظر اطراف استفاده می شود. در اینترنت آموزش هایی وجود دارد که پیشنهاد می کند یک ضبط کننده مادون قرمز از منظره یاب دوربین برای عکاسی در شب بسازید. نور پس زمینه بر اساس دیودهای مادون قرمز معمولی مونتاژ می شود. محدوده تیراندازی در این مورد تا حد زیادی به قدرت بستگی دارد. اشعه مادون قرمز. برای اهداف تقویت، توصیه می شود از بازتابنده ها استفاده کنید.

استفاده از حسگرهای حرکتی

اغلب استفاده از حسگرهای حرکتی با محدودیت های خاصی مواجه می شود. سنسورهای مادون قرمز غیرفعال از این نظر ساده ترین هستند. از جایی که امواج اولتراسوند و رادیو شروع می شود - پیشنهاد می شود عواقب را به دقت محاسبه کنید. لیزرها بی خطر نیستند، برچسب هشدار روی چاپگر لیزری شوخی نیست. تشعشعات منسجم از طریق شبکیه چشم بدتر از کاغذ نمی سوزد و باعث آسیب جدی می شود.

سیستم هایی برای تشخیص وجود دود در یک اتاق که نزدیک به سنسورهای حرکت هستند. در این حالت از پدیده های تغییر شرایط عبور تابش به اضافه اثر داپلر استفاده می شود. روش های صرفا شیمیایی بسیار نادر هستند.

سنسورهای حرکتی در سیستم های زیر استفاده می شوند:

• هشدار و امنیت؛
• کنترل درب؛
• مجتمع های تفریحی؛
• روشنایی

دامنه کاربردها فقط به تخیل نویسندگان بستگی دارد، به همین دلیل است که تولید کنندگان خارجی سیستم های یکپارچه را با توانایی ادغام آنها در سیستم های پیچیده تر تولید می کنند. بنابراین، برای پوشش یک منطقه خاص، مجاز است مجموعه ای از حسگرها را مانند یک سازنده جمع آوری کنید. سیستم های توموگرافی بیشترین انعطاف را در این زمینه دارند، اما قیمت بیشتری نیز دارند. ساده ترین حسگرهای مادون قرمز برای کنترل اشیاء منفرد، به عنوان مثال، درها مناسب تر هستند.

امروزه کمتر کسی از باز شدن درب یک موسسه یا فروشگاه به طور خودکار در مقابل بازدیدکنندگان شگفت زده می شود. در بیشتر چنین مواردی، نزدیک شدن شخص توسط دستگاهی که بالای در آویزان است، مجهز به سنسور پیرالکتریک (گیرنده) تابش IR "احساس" می شود.

چنین حسگرهایی بسیار حساس، بادوام و آسان برای استفاده هستند. آنها به طور گسترده ای از جمله در امنیت و زنگ خطر آتش، دماسنج از راه دور.

اثر پیرو الکتریک (پیروس در یونانی - آتش) - تولید بارهای الکتریکی در کریستال ها تحت تأثیر گرما برای مدت طولانی شناخته شده است که فیزیکدان مشهور آلمانی ویلهلم رونتگن آن را در قرن 19 مورد مطالعه قرار داد. این اثر مشابه پیزوالکتریک است، علاوه بر این، پیرو الکتریک ها، به عنوان یک قاعده، دارای خواص پیزوالکتریک هستند.

در کریستال منشاء طبیعی(کوارتز، تورمالین) اثر پیروالکتریک نسبتاً ضعیف بیان شده است، اما احتمال وجود موادی با ضریب پیروالکتریک خودسرانه بزرگ - نسبت افزایش بار الکتریکی به افزایش دمایی که باعث آن شده است - از نظر تئوری نشان داده شده است.

نسبتاً اخیراً چنین موادی متعلق به کلاس فروالکتریک سنتز شدند و حسگرهای حساس بر اساس آنها ایجاد شدند.

یک مدار سنسور معمولی در شکل نشان داده شده است. 1.

عنصر حساس B1 نوعی خازن است - یک صفحه پیرو الکتریک با صفحات فلزی. لایه ای از ماده ای که قادر به جذب تابش الکترومغناطیسی (حرارتی) است روی یکی از صفحات اعمال می شود. در نتیجه جذب انرژی، دمای صفحه خازن افزایش می یابد و ولتاژی با قطبیت کاملاً مشخص بین صفحات ظاهر می شود. با اعمال بر روی بخش گیت منبع ترانزیستور جلوه میدان داخلی VT1، باعث تغییر در مقاومت کانال آن می شود. سیگنال خروجی از یک مقاومت بار خارجی متصل به مدار تخلیه ترانزیستور گرفته می شود.

پس از مدتی، صرف نظر از اینکه تابش حرارتی همچنان روی سنسور عمل می کند یا نه، خازن از طریق مقاومت نشتی R1 تخلیه می شود - سیگنال خروجی به صفر می رسد.

اغلب، سنسورها به چندین عنصر حسگر مجهز هستند که به صورت سری با قطبیت متناوب متصل می شوند. این تضمین می کند که دستگاه نسبت به تابش یکنواخت پس زمینه حساس نیست و هنگام حرکت تصویر متمرکز یک شی در امتداد سطح حساس سنسور، ولتاژ خروجی متناوب دریافت می کند.

حساسیت سنسور پیروالکتریک معمولاً با استفاده از نصبی که به صورت شماتیک در شکل نشان داده شده است اندازه گیری می شود. 2.

شبیه ساز جسم سیاه به عنوان منبع تابش حرارتی استفاده می شود.

جریان به صورت دوره ای، با فرکانس 1 هرتز، توسط یک دمپر شکن که توسط یک موتور الکتریکی هدایت می شود مسدود می شود.

پالس های IR به عنصر حساس سنسور می رسند و باعث می شوند که پالس های ولتاژ روی مقاومت بار خارجی R1 ظاهر شوند. به راحتی می توان دید که ترانزیستور اثر میدان سنسور در اینجا به عنوان دنبال کننده منبع متصل است.

همانطور که اندازه گیری ها نشان می دهد، حساسیت سنسور تقریباً متناسب با افزایش فرکانس پالس های تابشی دریافت شده توسط آن کاهش می یابد. دلیل این امر اینرسی حرارتی قابل توجه عنصر حساس است.

سنسورهایی طراحی شده اند که تحت اختلاف دمای زیاد کار کنند محیط، مجهز به دو عنصر حساس هستند که پشت به پشت به صورت سری متصل می شوند - یکی کار و دیگری جبران. عنصر جبران می تواند از شار تشعشع خارجی بسته شود، اما در شرایط دمایی یکسانی قرار دارد.

ویژگی های حساسیت طیفی سنسور با ظرفیت جذب مواد پوششی صفحه پیروالکتریک در یک محدوده فرکانس خاصی از تابش الکترومغناطیسی تعیین می شود. در نهایت با استفاده از فیلترهای نوری نصب شده در جلوی عنصر حساس شکل می گیرد.

مشخصات حساسیت طیفی معمولی گزینه های مختلفسنسورهای پیروالکتریک در شکل نشان داده شده است. 3.

سنسورهای با مشخصه 1 برای تشخیص شعله ها طراحی شده اند، 2 و 3 برای ثبت حرکت انسان مناسب ترین هستند. مشخصه 4 برای استفاده در دماسنج های از راه دور بهینه است.

سنسورهای پیروالکتریک برای اهداف مختلفتولید شده توسط چندین شرکت در زیر به طور مفصل در مورد محصولات یکی از آنها - شرکت تولیدی موراتا (ژاپن) صحبت خواهیم کرد.

حسگرها در یک محفظه فلزی استوانه‌ای با سه (یا چهار) سیم قلع‌دار سفت و محکم قرار دارند (شکل 4).

در انتهای صاف کیس روبروی پایانه ها یک پنجره مربع، مستطیل یا گرد وجود دارد که با یک فیلتر شفاف به اشعه IR پوشیده شده است. همین شکل پین اوت دستگاه ها را نشان می دهد.

پایه ای مشخصات فنیسنسورهای پیروالکتریک سری IRA از موراتا در جدول ارائه شده است.

سنسورهای IRA-E710ST0، IRA-E910ST1، IRA-E420S1 و IRA-E420QW1 دارای خازن های بای پس داخلی بین پایه های گیت و منبع، و همچنین پایه های گیت و تخلیه ترانزیستورهای اثر میدان هستند. بدنه دستگاه IRA-E940ST1 شامل دو سنسور با دو عنصر حساس است. دستگاه یکی دارد نتیجه گیری کلیو ترمینال تخلیه ترکیبی، پایانه های منبع ترانزیستورها جدا هستند.

* در دو صفحه عمود بر هم.
** همه عناصر به صورت سری و قطبی ضد وصل شده اند.

یک نمودار معمولی از استفاده از سنسور پیروالکتریک در یک دستگاه هشدار امنیتی در شکل نشان داده شده است. 5.

خازن های C1 و C2 برای سرکوب تداخل فرکانس بالا در پایانه های سنسور B1 کار می کنند و باید در نزدیکی آن نصب شوند. اگر حسگر اعمال شده قبلاً دارای خازن های داخلی باشد، به این خازن ها نیازی نیست.

ترانزیستور اثر میدان داخلی حسگر B1 با توجه به مدار پیرو منبع متصل می شود. بار آن مقاومت R1 است. نوسانات ولتاژی که هنگام حرکت یک جسم گرم شده در یک منطقه حساس روی آن رخ می دهد توسط دو آپ امپر - DA1.1 و DA1.2 تقویت می شود. افزایش کلی آنها در 7500 در 2 هرتز به اوج خود می رسد و در نقاط فرکانس 0.5 و 5.5 هرتز به میزان 3 دسی بل کاهش می یابد. با این حال، اینرسی خود سنسور، پهنای باند کلی سیستم حسگر-تقویت کننده را به میزان قابل توجهی کمتر می کند - به 0.06 ... 1.2 هرتز.

به محض اینکه دامنه سیگنال در خروجی op-amp DA1.2 از 0.8 ولت بیشتر شود، مقایسه کننده DA2.1 در صورت مثبت بودن افزایش ولتاژ یا DA2.2 در صورت منفی بودن نسبت به یک مقدار مشخص، فعال می شود. به نصف ولتاژ تغذیه (با مقادیر مقاومت R10 و R12 تعیین می شود).

خروجی های مقایسه کننده ها (کلکتور باز) به صورت موازی به هم متصل می شوند، بنابراین هنگامی که هر یک از آنها فعال می شود، سطح منطقی در ورودی میکروکنترلر تغییر می کند.

در نتیجه پردازش توالی پالس های دریافتی (اندازه گیری مدت زمان آنها، شمارش تعداد برای یک دوره زمانی خاص)، میکروکنترلر سیگنال کنترلی تولید می کند که محرک یا واحد هشدار را فعال می کند.

برای افزایش ناحیه حساسیت فضایی سنسور، معمولاً لنزی در جلوی پنجره نوری آن نصب می شود که پرتوهای IR را روی صفحه پیروالکتریک متمرکز می کند.

برای به دست آوردن یک شکل فن شکل از بخش دید حساس، مشابه آنچه در شکل ساده نشان داده شده است. 6a، از یک لنز فرنل زون دار استفاده شده است.

این بخش از بخش‌های فوکوس مجزای زیادی تشکیل شده است که هر یک پرتوی حساس خود را تشکیل می‌دهند که از جهت خاصی می‌آیند. در نتیجه، هنگامی که یک جسم متحرک از یک پرتو به پرتو دیگر حرکت می کند، سنسور یک ولتاژ متناوب تولید می کند.

یک فن مشابه از پرتوها نیز در صفحه عمودی تشکیل شده است (شکل 6، b).

با استفاده از لنزهای فرنل با ساختار خاص، می توانید شکل گلبرگ ها را تغییر دهید تا به دست آورید. بهترین شرایطبرای شناسایی یک شی در یک بخش مشاهده مشخص.

موراتا علاوه بر حسگرهای سری IRA، ماژول های پیروالکتریک IMD-B101-01 و IMD-B102-01 را تولید می کند.

همراه با خود سنسور، چنین ماژول حاوی یک تقویت کننده و یک شکل دهنده پالس مناسب برای تامین ورودی های استاندارد است. عناصر منطقی(گره A3).

بلوک دیاگرام ماژول در شکل نشان داده شده است. 7، و نقشه مسکن در شکل. 8.

پین اوت ماژول ها کمی متفاوت است. هر دو دارای پایه 1 هستند - یک پایه منبع تغذیه مشترک و منفی. پین 3 - پین قدرت مثبت؛ پایه 4 - خروجی دیجیتال. از نومول IMD-B 101-01، پایه 2 خروجی آنالوگ تقویت کننده سیگنال سنسور است و برای IMD-B102-01 ورودی سیگنال دروازه سوئیچ است.

ویژگی های اصلی ماژول ها

ولتاژ تغذیه، V................................................ ..... .....2.6...5.5
جریان مصرفی داخلی، µA................................................120
جریان خروجی، mA................................................. ..... ..........1
مدت زمان پالس های خروجی، s...................1...3
زمان بازیابی پس از تحریک، s، دیگر.........3
محدوده تشخیص شی، m،
بدون لنز................................................ ....................1
با لنز فرنل ...................................... .... ..............5
زاویه دید، درجه................................................ ..... .........119x38
محدوده دمای کارکرد، °C................-10...+50

در سیستم‌هایی که با تشخیص حرکت در اتاق، نور را به‌طور خودکار روشن می‌کنند، ورودی بارق ماژول IMD-B102-01 معمولاً با سیگنالی از یک مقاومت نوری که به روشنایی عمومی پاسخ می‌دهد عرضه می‌شود. این امر از عملکرد سیستم در طول روز جلوگیری می کند.

تغییر حالت میدان الکترومغناطیسیمنتقل شده در فضا نامیده می شود تابش الکترومغناطیسی. انواع مختلفی از این تشعشعات وجود دارد. اجازه دهید آنها را فهرست کنیم: نور مرئی، اشعه ماوراء بنفش، امواج رادیویی، اشعه ایکس، تابش گاما، امواج تراهرتز و تابش مادون قرمز. دومی اغلب "حرارتی" نیز نامیده می شود - بیایید در مورد آن با جزئیات بیشتر صحبت کنیم.

تشعشعات فروسرخ در سال 1800 توسط ستاره شناس بریتانیایی آلمانی الاصل فردریک ویلیام هرشل کشف شد. این ناحیه طیف بین "انتهای" قرمز نور مرئی را اشغال می کند که دارای طول موج 0.74 میکرومتر و فرکانس 430 THz است. تشعشعات مایکروویو(به نوبه خود دارای طول موج 1-2 میلی متر و فرکانس 300 گیگاهرتز است).

تشعشعات مادون قرمز حرارتی نامیده می شود زیرا فرد آن را از اجسام گرم شده به صورت گرما روی پوست احساس می کند. لامپ های رشته ای، لامپ های تخلیه گاز، برخی از لیزرها و غیره اشعه مادون قرمز ساطع می کند. توجه داشته باشید که طول موج تابش مادون قرمز به دمای گرمایش بستگی دارد: هر چه این دما بالاتر باشد، طول موج کوتاهتر و تشعشع شدیدتر است.

اعتقاد بر این است که چشم انسان قادر به دیدن اشعه مادون قرمز نیست. با این حال، به طور گسترده ای در نجوم استفاده می شود - نجوم مادون قرمز حتی به عنوان یک بخش جداگانه طبقه بندی می شود. از پرتودرمانی نیز استفاده می شود. سنسورهای جریان خون بر اساس این اصل عمل می کنند. اشعه مادون قرمز دارای تعدادی از خواص مفیددر سطح سلولی و بنابراین در فیزیوتراپی استفاده می شود. بر اساس طیف های جذب مادون قرمز، ساختار مولکول های مواد آلی و معدنی را می توان تعیین کرد.

علاوه بر این، مردم یاد گرفته اند که از این تابش نه تنها برای اهداف علمی، بلکه برای اهداف سودمندتر استفاده کنند. ساده ترین مثال این است بخاری مادون قرمزکه گرما را بوسیله تابش به جای انتقال گرما منتشر می کند. همچنین می توانید از آن برای خشک کردن استفاده کنید سطوح رنگ آمیزی. همچنین تابلوهای کنترل، سیستم های اتوماسیون و سیستم های امنیتی بر روی دیودهای مادون قرمز و فوتودیودها کار می کنند.

در برخی موارد، شیوع کافی LED های مادون قرمز، لیزرها و فوتودیودها منجر به اختراع و استفاده از روش های انتقال داده های نوری بی سیم شد. اکنون در فناوری رایانه برای تعامل با دستگاه های جانبی استفاده می شود. مزیت این نوع ارتباط، حساسیت کم به تداخل الکترومغناطیسی است. معایب به طور قابل توجهی بیشتر است: تجهیزات به پنجره های نوری خاصی نیاز دارند، سرعت انتقال داده ها معمولا کم است، تجهیزات باید به درستی در کنار یکدیگر قرار گیرند و محافظت از اطلاعات ارسال شده دشوار است.

و البته اشعه مادون قرمز به طور گسترده توسط ارتش استفاده می شود. سر موشک های فروسرخ، دستگاه های دید در شب و تصویرگرهای حرارتی وجود دارد.

سنسورهای مادون قرمز یا غیرفعال یا فعال هستند. یک حسگر غیرفعال به این صورت عمل می کند: به تغییرات در شدت تابش حرارتی پس زمینه در محدوده خود پاسخ می دهد. برای انجام این کار، در داخل سنسور گیرنده های pyro وجود دارد که تشعشعات مادون قرمز را تشخیص می دهد، و همچنین یک لنز چندگانه، متشکل از بسیاری از لنزهای کوچک. هر بخش از این چند عدسی، تشعشعات مادون قرمز را متمرکز می کند و آن را به گیرنده pyro ارسال می کند. هنگامی که منبع چنین تشعشعی حرکت می کند، تابش توسط عدسی دیگر جمع آوری شده و بر روی گیرنده pyro دیگر متمرکز می شود. سپس سنسور سیگنالی را به مدار کنترل الکترونیکی ارسال می کند. هر چه تعداد لنزها در سنسور بیشتر باشد، حساسیت آن بیشتر است. سنسورهای مادون قرمز فعال خود مجهز به تابشگرهای مادون قرمز هستند که سیگنال پالس آن توسط عناصر پیرو گرفته می شود. هنگامی که یک جسم از محدوده چنین سیگنالی عبور می کند، حسگر تابش را درک نمی کند و آن را گزارش می دهد.

اصل عملکرد سنسور مادون قرمز را می توان نه تنها در کنترل از راه دور تلویزیون، بلکه در یک اسباب بازی هوشمند (به عنوان مثال، در) به کودک نشان داد.