خانه / آموزش / سنسور اینفرارد (IR) و بررسی مدار ماژول سنسور IR

سنسور اینفرارد (IR) و بررسی مدار ماژول سنسور IR

سنسور اینفرارد (IR) و بررسی مدار ماژول سنسور IR

سنسورها بخشی بسیار مهم از لوازم الکترونیکی، به ویژه در رباتیک و اتوماسیون میباشند.سنسورها در دستگاههای الکتریکی بدون تعامل انسان وظایفی همچون حس کردنه خودکار و کنترل وسایل را بر عهده دارند.انواع مختلف سنسور وجود دارد مانند سنسور آتش, سنسور دما, سنسور رطوبت,سنسور مادون قرمز و غیره

در این مقاله ما قصد داریم به نحوه عملکرد سنسور مادون قرمز بپردازیم:

سنسور مادون قرمز یک سنسور معروف در زمینه الکترونیک میباشد.و کاربرد های فراوانی در این زمینه مانند سیستم های کنترل از راه دور,آشکارسازهای حرکت و… دارد.سنسور IRاساسا شامل چراغ مادون قرمز و یک فوتو دیود میباشد.این جفت به طور کلی IR Pair یا PHOTO Coupler نامیده میشود.مقاومت فوتودیود باتوجه به میزان اشعه ی مادون قرمز تابیده شده بر آن تغییر میکند.از این رو افت ولتاژ در سراسر آن  تغییرپیدا کرده,و با استفاده از یک voltage comparator مانند LM358 میتوان این تغییر را حس کرد.

قرار دادن چراغ مادون قرمز و فوتودیود به دوروش انجام میشود:مستقیم و غیر مستقیم.در روش مستقیم,IR LED و فوتودیود در مقابل یکدیگر نگه داشته میشوند به طوری که اشعه ی مادون قرمز به طور مستقیم روی فوتودیود بیفتد.اگر هر شئ بین آنها قرار بگیرد باعث توقف تابیدن اشعه ی IR به فوتودیود میگردد.

سنسور اینفرارد (IR) و بررسی مدار ماژول سنسور IR

در روش غیر مستقیم:فوتودیود وIR LED هردو کنار هم قرار میگیرند,در این حالت وقتی یک شئ در مقابل آنها نگه داشته شود نور IR(مادون قرمز) توسط شئ منعکس شده و توسط فوتو دیود جذب میشود توجه شود که جسم نباید سیاه باشد چون نور IR را به خود جذب میکند به جای آنکه منعکس کند.به طور کلی, این جفت در این مد در ماژول سنسور IR قرار دارد.

سنسور اینفرارد (IR) چیست؟

IR LED چیست؟

نور ساطع شده از IR LED در محدوده فرکانسی مادون قرمز است.نور IR(اینفرارد) نامرئی می باشد و طول موج آن (700nm-1mm) بسیار بالاتر از نور مرئی میباشد.هرچیزی که تولید گرما کند نور مادون قرمز نیز ساطع میکند,مانند بدن انسان.مادون قرمز خواص مشابهی مانند نور مرئی دارد ازجمله:توان متمرکز شدن,انعکاس و…

IR LED مانند یک LED معمولی می باشد حتی عملکرد آن مانند یک LED معمولی می باشد. 20mA,IR LED جریان مصرف میکند.آنها همچنین زاویه انتشار نور دارند که در محدوده 60-20درجه میباشد.

photodiode چیست؟

فوتودیود به عنوان مقاومت تابع نور(LDR) در نظر گرفته میشود.به معنی مقاومت بسیار بالا در غیاب نور و مقاومت پایین در حضور نور.فوتودیود یک نیمه هادی است که شامل پیوند P-N می باشد که در بایاس معکوس عمل میکند که به معنی هدایت جریان در جهت مخالف وقتی که نور به آن میتابد.و مقدار جریان متناسب با مقدار نور است.و این ویژگی آن را برای تشخیص IR مفید میسازد.

در ادامه میخواهیم به بررسی مدارماژول سنسور IR بپردازیم:

قطعات مورد نیاز مدار:

  • IR pair (IR LED and Photodiode)
  • IC LM358
  • Resistor 100, 10k, 330 ohm
  • Variable resistor – 10k
  • LED

نخست به بررسی سنسور LM358 میپردازیم:

LM358 یک تقویت کننده عملیاتی(OP-AMP)می باشد,که ما در این مدار از آن به عنوان یک مقایسه کننده ولتاژ استفاده میکنیم. و دارای دو مقایسه کننده ولتاژ مستقل داخل خود میباشد که میتواند توسط یک پین تغذیه شود بنابراین ما میتوانیم از یک IC برای ساخت دو ماژول سنسور IR استفاده کنیم.در اینجا تنها از یک مقایسه گر(comprator)استفاده میکنیم.که ورودی آن در پین 2 و 3 و خروجی آن در پین 1 می باشد.مقایسه گر ولتاژ(voltage comparator) دارای دو ورودی می باشد:یکی ورودی معکوس و دیگری غیر معکوس می باشد(PIN 2 & 3).

هنگامی که ولتاژ در ورودی غیر معکوس (non-inverting)(+)بالاتر از ولتاژ در ورودی معکوس(inverting)(-) می باشد آنگاه خروجی مقایسه گر پین1, high میگردد.اما اگر ولتاژ در ورودی معکوس بالاتر از ولتاژ در ورودی غیر معکوس شود خروجی LOW میگردد.

دانلود دیتاشیت LM358

مدار مربوطه به شکل زیر می باشد:

شما میتوانید اتصالات را در مدار سنسورIR ببینید.فوتودیود در بایاس معکوس قرار دارد,پین 2 LM358 برای تنظیم حساسیت سنسور به یک مقاومت متغییر متصل است.هنگامی که ما مدار را روشن میکنیم هیچ تابشی از IR به سوی فوتودیود وجود ندارد بنابراین خروجی مقایسه گر LOW می باشد.هنگامی که ما یک شئ در برابر جفت IR قرار میدهیم,مادون قرمز ساطع شده توسط IR به وسیله شئ منعکس شده و جذب فوتودیود میگردد.وقتی مادون قرمز در فوتودیود منعکس شد باعث افت ولتاژ فوتودیود میگردد و ولتاژ در سرار مقاومت R2 افزایش میابد.هنگامی که ولتاژ در مقاومت 2 بیشتر از ولتاژ در پایه ی معکوس میگردد خروجی HIGH میشود و LED روشن میگردد.ولتاژ در پایه ی معکوس,ولتاژ آستانه نامیده میشود,میتوان با تغییر مقاومت متغییر آن را تنظیم کرد.ولتاژ بالا در پایه ی inverting معکوس حساسیت سنسور را کم و ولتاژ کم در پایه ی معکوس حساسیت سنسور را افزایش میدهد.

این مدار کامل را برای ساخت یک ماژول سنسور IR در برد PCB قرار داد.

مهندسین برتر

همچنین ببینید

Floating regulator(تنظیم کننده متغییر)

Floating regulator(تنظیم کننده متغییر) Voltage Regulators رگولاتور شناور یک نوع رگولاتور ولتاژ است که بدون …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *