Qué es un sensor de infrarrojos:diagrama de circuito y su funcionamiento

La tecnología IR se utiliza en la vida diaria y también en industrias para diferentes propósitos. Por ejemplo, los televisores utilizan un sensor de infrarrojos para comprender las señales que se transmiten desde un control remoto. Los principales beneficios de los sensores de infrarrojos son el bajo consumo de energía, su diseño simple y sus funciones convenientes. Las señales de infrarrojos no son perceptibles por el ojo humano. La radiación IR en el espectro electromagnético se puede encontrar en las regiones del visible y microondas. Normalmente, las longitudes de onda de estas ondas oscilan entre 0,7 µm 5 y 1000 µm. El espectro de infrarrojos se puede dividir en tres regiones, como infrarrojo cercano, infrarrojo medio e infrarrojo lejano. La longitud de onda de la región del IR cercano varía de 0,75 a 3 µm, la longitud de onda de la región del infrarrojo medio varía de 3 a 6 µm y la longitud de onda de la radiación infrarroja de la región del IR lejano es superior a 6 µm.

¿Qué es un sensor de infrarrojos / sensor de infrarrojos?

Un sensor de infrarrojos es un dispositivo electrónico que emite para detectar algunos aspectos del entorno. Un sensor de infrarrojos puede medir el calor de un objeto y detectar el movimiento. Estos tipos de sensores miden solo la radiación infrarroja, en lugar de emitirla, lo que se denomina sensor de infrarrojos pasivo. Por lo general, en el espectro infrarrojo, todos los objetos irradian algún tipo de radiación térmica.

Este tipo de radiaciones son invisibles a nuestros ojos, que pueden ser detectadas por un sensor de infrarrojos. 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 incide sobre el fotodiodo, las resistencias y los voltajes de salida cambiarán en proporción a la magnitud de la luz IR recibida.

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento de un sensor de infrarrojos es similar al del sensor de detección de objetos. Este sensor incluye un LED de infrarrojos y un fotodiodo de infrarrojos, por lo que al combinar estos dos se puede formar como un fotoacoplador, de lo contrario, un optoacoplador. Las leyes de la física utilizadas en este sensor son la radiación de los tablones, el desplazamiento de Stephan Boltzmann &weins.

IR LED es un tipo de transmisor que emite radiaciones IR. Este LED se parece a un LED estándar y la radiación que genera no es visible para el ojo humano. Los receptores de infrarrojos detectan principalmente la radiación mediante un transmisor de infrarrojos. Estos receptores de infrarrojos están disponibles en forma de fotodiodos. Los fotodiodos IR son diferentes en comparación con los fotodiodos habituales porque detectan simplemente la radiación IR. Existen diferentes tipos de receptores de infrarrojos principalmente según el voltaje, la longitud de onda, el paquete, etc.

Una vez que se utiliza como combinación de transmisor y receptor de infrarrojos, la longitud de onda del receptor debe ser igual a la del transmisor. Aquí, el transmisor es LED de infrarrojos, mientras que el receptor es un fotodiodo de infrarrojos. El fotodiodo infrarrojo responde a la luz infrarroja que se genera a través de un LED infrarrojo. La resistencia del fotodiodo y el cambio en el voltaje de salida es proporcional a la luz infrarroja obtenida. Este es el principio de funcionamiento fundamental del sensor de infrarrojos.

Una vez que el transmisor de infrarrojos genera una emisión, llega al objeto y parte de la emisión se refleja hacia el receptor de infrarrojos. El receptor de infrarrojos puede decidir la salida del sensor en función de la intensidad de la respuesta.

Tipos de sensor de infrarrojos

Los sensores de infrarrojos se clasifican en dos tipos, como el sensor de infrarrojos activo y el sensor de infrarrojos pasivo.

Sensor de infrarrojos activo

Este sensor de infrarrojos activo incluye tanto el transmisor como el receptor. En la mayoría de las aplicaciones, el diodo emisor de luz se utiliza como fuente. El LED se utiliza como sensor de infrarrojos sin imágenes, mientras que el diodo láser se utiliza como sensor de infrarrojos con imágenes.

Estos sensores funcionan a través de la radiación de energía, recibida y detectada a través de la radiación. Además, se puede procesar utilizando el procesador de señales para obtener la información necesaria. Los mejores ejemplos de este sensor de infrarrojos activo son la reflectancia y el sensor de haz de ruptura.

Sensor de infrarrojos pasivo

El sensor de infrarrojos pasivo incluye solo detectores, pero no incluyen un transmisor. Estos sensores utilizan un objeto como un transmisor o una fuente de infrarrojos. Este objeto emite energía y detecta a través de receptores de infrarrojos. Después de eso, se usa un procesador de señal para comprender la señal y obtener la información requerida.

Los mejores ejemplos de este sensor son el detector piroeléctrico, el bolómetro, el termopar-termopila, etc. Estos sensores se clasifican en dos tipos, como el sensor de infrarrojos térmico y el sensor de infrarrojos cuánticos. El sensor de infrarrojos térmico no depende de la longitud de onda. La fuente de energía utilizada por estos sensores se calienta. Los detectores térmicos son lentos con su tiempo de respuesta y detección. El sensor de IR cuántico depende de la longitud de onda y estos sensores incluyen un alto tiempo de respuesta y detección. Estos sensores necesitan enfriamiento regular para realizar mediciones específicas.

Diagrama del circuito del sensor de infrarrojos

Un circuito de sensor de infrarrojos es uno de los módulos de sensor básicos y populares en un dispositivo electrónico. Este sensor es análogo a los sentidos visionarios humanos, que se puede utilizar para detectar obstáculos y es una de las aplicaciones comunes en tiempo real. Este circuito comprende los siguientes componentes

• Par de transmisor y receptor de infrarrojos LM358 IC 2
• Resistencias del rango de kiloohmios.
• 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 de infrarrojos del receptor varía según la recepción de rayos infrarrojos. Dado que esta variación no se puede analizar como tal, esta salida se puede alimentar a un circuito comparador. Aquí se utiliza un amplificador operacional (amplificador operacional) del LM 339 como circuito comparador.

Cuando el receptor de infrarrojos no recibe una señal, el potencial en la entrada inversora es más alto 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 de infrarrojos recibe una señal, el potencial en la entrada inversora baja. Por lo tanto, la salida del comparador (LM 339) aumenta y el LED comienza a brillar.

Las resistencias R1 (100), R2 (10k) y R3 (330) se utilizan para garantizar que un mínimo de 10 mA de corriente pase a través de los dispositivos LED de infrarrojos como fotodiodo y normal LEDs 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. Obtenga más información sobre los sensores de infrarrojos.

Circuito del sensor de infrarrojos con transistor

A continuación se muestra el diagrama de circuito del sensor de infrarrojos que utiliza transistores, a saber, detección de obstáculos con dos transistores. Este circuito se utiliza principalmente para la detección de obstáculos mediante un LED de infrarrojos. Entonces, este circuito se puede construir con dos transistores como NPN y PNP. Para NPN, se usa el transistor BC547 mientras que, para PNP, se usa el transistor BC557. El pinout de estos transistores es el mismo.

En el circuito anterior, un LED infrarrojo siempre está encendido mientras que el otro LED infrarrojo está aliado al terminal base del transistor PNP porque este LED IR actúa como detector. Los componentes requeridos de este circuito de sensor IR incluyen resistencias de 100 ohmios y 200 ohmios, transistores BC547 y BC557, LED, LED IR-2. El procedimiento paso a paso de cómo hacer el circuito del sensor de infrarrojos incluye los siguientes pasos.

• Conecte los componentes según el diagrama de circuito utilizando los componentes requeridos
• Conecte un LED infrarrojo al terminal base del transistor BC547
• Conecte un LED infrarrojo al terminal base del mismo transistor.
• Conecte la resistencia de 100Ω hacia los pines residuales de los LED infrarrojos.
• Conecte el terminal base del transistor PNP hacia el terminal colector del transistor NPN.
• Conecte el LED y la resistencia de 220Ω según la conexión en el diagrama del circuito.
• Una vez que se realiza la conexión del circuito, se proporciona la fuente de alimentación al circuito para la prueba.

Circuito funcionando

Una vez que se detecta el LED de infrarrojos, la luz reflejada de la cosa activará una pequeña corriente que se suministrará a través del detector de LED de infrarrojos. Esto activará el transistor NPN y el PNP; por lo tanto, el LED se encenderá. Este circuito es aplicable para realizar diferentes proyectos como lámparas automáticas que se activan una vez que una persona se acerca a la luz.

Circuito de alarma antirrobo con sensor de infrarrojos

Este circuito de alarma antirrobo por infrarrojos se utiliza en entradas, puertas, etc. Este circuito emite un zumbador para alertar a la persona interesada cada vez que alguien cruza el rayo de infrarrojos. Cuando los rayos infrarrojos no son visibles para los humanos, este circuito funciona como un dispositivo de seguridad oculto.

Los componentes requeridos de este circuito incluyen principalmente NE555IC, resistencias R1 y R2 =10k y 560, D1 (fotodiodo IR), D2 (LED IR), Condensador C1 (100nF), S1 (interruptor pulsador), B1 (Buzzer) y 6v DC Suministro.
Este circuito se puede conectar colocando el LED de infrarrojos y los sensores de infrarrojos en la puerta uno frente al otro. Para que el rayo IR pueda caer sobre el sensor correctamente. En condiciones normales, el rayo infrarrojo cae siempre sobre el diodo infrarrojo y la condición de salida en el pin-3 permanecerá en condición baja.

Este rayo se interrumpirá una vez que un objeto sólido cruce el rayo. Cuando el rayo IR se rompa, el circuito se activará y la salida se encenderá. La condición de salida permanece hasta que se vuelve a sintonizar al cerrar el interruptor, es decir, cuando se desconecta la interrupción del rayo, la alarma permanece encendida. Para evitar que otros desactiven la alarma, el circuito o el interruptor de reinicio deben ubicarse lejos o fuera de la vista del sensor de infrarrojos. En este circuito, se conecta un zumbador "B1" para producir un sonido con un sonido incorporado y este sonido incorporado se puede reemplazar con campanas alternativas que, de lo contrario, son una sirena fuerte según el requisito.

Ventajas

Las ventajas del sensor de infrarrojos incluir lo siguiente

• Utiliza menos energía
• La detección de movimiento es posible en presencia o ausencia de luz aproximadamente con la misma confiabilidad.
• No necesitan contacto con el objeto para su detección
• No hay pérdida de datos debido a la dirección del rayo
• Estos sensores no se ven afectados por la oxidación y la corrosión
• La inmunidad al ruido es muy fuerte

Desventajas

Las desventajas del sensor de infrarrojos incluir lo siguiente

• Se requiere línea de visión
• El rango es limitado
• Estos pueden verse afectados por la niebla, la lluvia, el polvo, etc.
• Menor velocidad de transmisión de datos

Aplicaciones del sensor de infrarrojos

Los sensores de infrarrojos se clasifican en diferentes tipos según las aplicaciones. Algunas de las aplicaciones típicas de diferentes tipos de sensores. El sensor de velocidad se utiliza para sincronizar la velocidad de varios motores. El sensor de temperatura se utiliza para el control de temperatura industrial. El sensor PIR se usa para un sistema automático de apertura de puertas y el sensor ultrasónico se usa para medir la distancia.

Los sensores de infrarrojos se utilizan en varios proyectos basados ​​en sensores y también en varios dispositivos electrónicos que miden la temperatura que se analiza a continuación.

Termómetros de radiación

Los sensores de infrarrojos se utilizan en los 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
• Medidas de patrones fáciles

Monitores de llamas

Estos tipos de dispositivos se utilizan para detectar la luz emitida por las llamas y para controlar cómo se están quemando. 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 empleados en los monitores de llama.

Analizadores de humedad

Los analizadores de humedad utilizan longitudes de onda que son absorbidas por la humedad en la región de infrarrojos. 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 son detectadas por el analizador para medir la humedad (relación entre la luz reflejada en estas longitudes de onda y la luz reflejada en la longitud de onda de referencia). En los fotodiodos PIN de GaAs, los detectores fotoconductores de Pbs se emplean en los circuitos del analizador de humedad.

Analizadores de gas

Los sensores de infrarrojos se utilizan en analizadores de gas que utilizan las características de absorción de los gases en la región de infrarrojos. Se utilizan dos tipos de métodos para medir la densidad del gas, como el dispersivo y el 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 utilizan filtros de paso de banda ópticos discretos, similares a los anteojos de sol que se utilizan para proteger los ojos para filtrar la radiación ultravioleta no deseada.

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

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 de 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 el tejido humano emiten radiación IR. Los detectores de infrarrojos térmicos miden estas radiaciones en el rango de infrarrojos y mapean las distribuciones de temperatura espacial del objeto / área en una imagen. Las cámaras termográficas suelen estar compuestas por sensores de Sb (antimonita de indio), Gd Hg (germanio dopado con mercurio), Hg Cd Te (telururo 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 y los dispositivos electrónicos de imágenes IR.

Las aplicaciones clave de los sensores infrarrojos incluyen principalmente las siguientes.

• Meteorología
• Climatología
• Modulación de foto-bio
• Análisis de agua
• Detectores de gas
• Pruebas de anestesiología
• Exploración de petróleo
• Seguridad de los rieles

Por lo tanto, se trata del circuito del sensor de infrarrojos con el funcionamiento y las aplicaciones. Estos sensores se utilizan en muchos proyectos de electrónica basados ​​en sensores. Creemos que es posible que haya comprendido mejor este sensor de infrarrojos y su principio de funcionamiento. Además, cualquier duda con respecto a este artículo o proyectos, envíe sus comentarios comentando en la sección de comentarios a continuación. Aquí tiene una pregunta:¿puede funcionar el termómetro infrarrojo en completa oscuridad?

Créditos de las fotografías:

• Analizador de gas de imimg
• Sensor de infrarrojos de shopify