اصل مادون قرمز و استفاده از روشنایی LED
طیف سنجی مادون قرمز
نوری که مردم می توانند با چشم غیر مسلح ببینند نور مرئی نامیده می شود و طول موج نور مرئی 380-750 نانومتر است. ترتیب طول موج نور مرئی از کوتاه تا بلند نور بنفش light نور آبی light نور فیروزه ای light نور سبز light نور زرد → نور نارنجی → نور قرمز است. نور با طول موج طولانی تر از نور قرمز ، نور مادون قرمز یا نور مادون قرمز (مادون قرمز) نامیده می شود. نور مادون قرمز نوری است که افراد نمی توانند با چشم غیر مسلح ببینند.
توزیع طول موج بخشی از نور به شرح زیر است:
نور بنفش (O.40 ～ 0.43μm) ؛ نور آبی (0.43 ～ 0.47μm) ؛ نور فیروزه ای (0.47 ～ 0.50μm) ؛ نور سبز (0.50 ～ 0.56μm) ؛ نور زرد (0.56 ～ 0.59μm) ؛ نور نارنجی (0.59 ～ 0.62μm) ؛ نور قرمز (0.62 m 0.62 میکرومتر) ؛ مادون قرمز (0.76 ～ 1000μm) ؛ نور مادون قرمز را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:
1. مادون قرمز نزدیک (760 ～ 3000 نانومتر) ؛ 2. وسط مادون قرمز (3000 ～ 60000rim) ؛ 3. مادون قرمز دور (6000 ～ 150000 نانومتر).
هر جسمی که دارای درجه حرارت در طبیعت باشد ، اشعه مادون قرمز تابش می کند ، اما طول موج اشعه های مادون قرمز تابش شده متفاوت است. طبق آزمایشات ، طول موج های مادون قرمز (انرژی) که توسط بدن انسان ساطع می شود عمدتاً در حدود 10000 نانومتر متمرکز شده است. با توجه به ویژگی های طول موج مادون قرمز بدن انسان ، در صورت استفاده از دستگاه تشخیص ، مادون قرمز تابش شده توسط بدن انسان قابل تشخیص است و سایر امواج نوری غیر ضروری حذف می شود.
هدف از تشخیص اطلاعات فعالیت های انسانی می تواند به دست آید. بنابراین ، یک محصول حسگر که اشعه مادون قرمز بدن انسان را تشخیص می دهد ظاهر شده است. حسگر مادون قرمز بدن انسان بر اساس اصل پیروالکتریک ساخته شده است.
اصل پیرالکتریک
حسگر مادون قرمز بدن انسان نوعی محصول سنجش است که با استفاده از اصل اثر پیرالکتریک ساخته شده است. اثر پیرالکتریک چیست؟ این پدیده ای است که در آن بارهای الکتریکی به دلیل تغییر دما تولید می شوند.
به منظور روشن تر نشان دادن اثر پیرالکتریک نیز ظاهر می شود. با نمودار نشان دهید.
شکل 1 یک نمودار کلی از منحنی تغییر دما است: شکل 2 یک نمودار کلی از منحنی حالت تغییر سطح حسگر ناشی از تغییر دما است. شکل 3 یک نمودار کلی از منحنی خروجی تغییر ولتاژ ناشی از تغییر بار سطح حسگر است.
در مرحله اولیه (T) شکل 1 ، دمای سنسور مادون قرمز پیرالکتریک بدون تابش مادون قرمز تغییر نمی کند ، بار روی سطح سنسور در حالت خنثی قرار دارد و الکترونهای مثبت و منفی برابر هستند (A ) در این زمان ، سنسور خروجی ندارد (0). شکل l مرحله دوم (T + △ T) ، زمانی که تغییر دما وجود دارد. تحت تابش مادون قرمز بدن انسان ، اگر دمای سنسور مادون قرمز پیرالکتریک تا △ T افزایش یابد ، بار روی سطح سنسور مطابق شکل 2 (B) تغییر می کند. اگر تغییر دما △ T باشد ، تغییر بار مربوطه تغییر △ V ایجاد می کند. بنابراین ، خروجی سنسور △ V است. با گذشت زمان ، سطح سنسور دوباره یون ها را در هوا جذب می کند و یکدیگر را از بین می برد تا به حالت خنثی برسد ، همانطور که در شکل 2c نشان داده شده است. در این زمان ، سنسور به هیچ خروجی بر نمی گردد (O). همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است.
وقتی دما کاهش می یابد ، دما به حالت اولیه (T) باز می گردد و حالت قطبی شدن آزاد آن در شکل 2D نشان داده شده است. از آنجایی که روند کاهش و تغییر دما (به طور نسبی) در مقابل افزایش دما است ، فرایند تغییر بار در سطح سنسور دقیقاً برعکس روند تغییر هنگام بالا آمدن است ، که یک روند معکوس است.
بنابراین ، سیگنال خروجی سنسور as V است ، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. به همین ترتیب ، با گذشت زمان ، سطح سنسور دوباره یون ها را در هوا جذب می کند و سیگنال خروجی سنسور دوباره صفر می شود
سیگنال خروجی سنسور' برای کل فرایند حس کردن اطلاعات فعالیتهای انسانی در شکل 3 نشان داده شده است. از نمودار خروجی سنسور نمی توان فهمید که سیگنال خروجی توسط یک حسگر به فعالیتهای انسانی منتقل می شود. یک شکل موج کامل است در آزمایش. اگر سیگنال توسط یک تقویت کننده تقویت شود ، و سپس با یک اسیلوسکوپ مشاهده شود ، یک پالس مثبت و یک پالس منفی خواهد بود. به عبارت دیگر ، یک سیگنال حرکتی که توسط خروجی سنسور حس می شود شبیه به یک سیگنال پالس کامل l Hz است.
سنسور مادون قرمز
در سنسور پیرالکتریک ، سنسور تک عنصری در گذشته استفاده می شد. از آنجا که سنسور تک عنصر بیشتر تحت تأثیر عواملی مانند نور سرگردان قرار می گیرد ، اثر برنامه نسبتاً ضعیف است. بنابراین ، واحدهای سنجش دو عنصر در حال حاضر معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع سنسور دارای مزایای زیر است:
1. دارای ویژگی های حساسیت بالا است.
2. دو دستگاه واحد به صورت معکوس به هم متصل شده اند. بنابراین ، ورودی اشعه مادون قرمز به طور همزمان یکدیگر را لغو می کند و خروجی وجود ندارد. این امر باعث افزایش پایداری در برابر نور سرگردان بیرونی ، تغییرات دمای محیط و اثرات ارتعاشی خارجی می شود (شکل 5 را ببینید).
با توجه به امپدانس بسیار زیاد ورودی سنسور مادون قرمز پیرالکتریک ، ایجاد نویز بسیار آسان است.
بنابراین ، لازم است عملیات محافظ الکترومغناطیسی روی سنسور انجام شود ، بنابراین بسته فلزی پذیرفته شده و پوسته زمین می شود. به این ترتیب می توان به هدف محافظت از سر و صدا درهم و برهم دست یافت.
در طبیعت ، انرژی گرمایی ساطع شده توسط همه اجسام متناسب با دمای خود آنها است. هرچه دمای یک جسم بیشتر باشد ، طول موج پیک انرژی تابشی آن کوتاهتر می شود. بدن انسان با دمای 36-37 درجه سانتی گراد اشعه های مادون قرمز را با حداکثر انرژی حرارتی حدود 900-1000 نانومتر تابش می کند. بنابراین ، وجود یا عدم وجود بدن انسان را می توان با حسگر مادون قرمز پیرالکتریک تشخیص داد.
به منظور جلوگیری از تأثیر نور خورشید و چراغ های روشنایی در روند نظارت بر وجود یا عدم وجود بدن انسان ، معمولاً یک فیلتر به سطح سنسور مادون قرمز پیرالکتریک اضافه می شود. در عین حال ، به دلیل اینکه بدن انسان به آرامی حرکت می کند ، لازم است لنز فرنل با تمرکز بالا و سایر لوازم جانبی بتواند نیازهای واقعی استفاده را برآورده کند.
