Spis treści:
Czujnik podczerwieni, mimo swojej wszechobecności w naszym codziennym życiu, często pozostaje niezauważony. Przeczytaj ten artykuł i dowiedz się jak działa, jak jest zbudowany i gdzie znajduje swoje zastosowanie. Gotowy na solidną dawkę ciekawej wiedzy? Zaczynamy!
Schemat budowy czujnika podczerwieni
Czujniki podczerwieni są integralną częścią wielu współczesnych technologii. W swojej najprostszej formie, czujnik podczerwieni składa się z kilku najważniejszych elementów. Oto one:
- Źródło światła podczerwonego – element, który emituje promieniowanie podczerwone. Jest to zazwyczaj dioda elektroluminescencyjna (LED) specjalnie zaprojektowana do generowania światła w zakresie podczerwieni.
- Detektor podczerwieni – drugi kluczowy element czujnika. Detektor to zwykle fotodioda lub fototranzystor, które są wrażliwe na światło podczerwone.
- Obwód przetwarzający – układ, który interpretuje sygnał otrzymany od detektora. Może obejmować różnego rodzaju filtry i wzmacniacze, które pomagają zinterpretować otrzymany sygnał i zdecydować, co z nim zrobić.
- Obudowa – wszystkie elementy czujnika podczerwieni są umieszczone w specjalnej obudowie, która chroni je przed uszkodzeniami i wpływem czynników zewnętrznych, takich jak pył czy wilgoć.
Budowa czujnika podczerwieni może być bardziej skomplikowana w przypadku zaawansowanych urządzeń, takich jak kamery termowizyjne, które mogą zawierać skomplikowane układy optyczne i elektroniczne. Jednak podstawowy schemat budowy pozostaje ten sam
Czujnik podczerwieni - zasada działania
Zasada działania czujnika podczerwieni opiera się na wykrywaniu promieniowania podczerwonego, które jest emitowane lub odbite przez różne obiekty. Promieniowanie podczerwone jest formą energii emitowanej przez wszystkie obiekty, które są na jakiejkolwiek temperaturze powyżej absolutnego zera (-273,15 stopni Celsjusza).
Właściwie, to promieniowanie, które nazywamy “ciepłem”.
Podstawowy proces działania czujnika podczerwieni można opisać w trzech krokach:
- Emisja – w przypadku czujników aktywnych, źródło światła podczerwonego, najczęściej dioda LED, emituje promieniowanie podczerwone.
- Detekcja – promieniowanie podczerwone, które jest odbite od obiektu lub emitowane przez obiekt, jest następnie wykrywane przez detektor podczerwieni. Detektor generuje sygnał elektryczny proporcjonalny do ilości otrzymanego promieniowania podczerwonego.
- Interpretacja – sygnał elektryczny jest następnie przekazywany do obwodu przetwarzającego, który go interpretuje i podejmuje decyzję na jego podstawie. Na przykład, w telewizorze, obwód może zinterpretować sygnał z pilota i zmienić kanał.
W przypadku czujników pasywnych, takich jak czujniki termowizyjne, nie ma etapu emisji. Zamiast tego, czujniki te wykrywają promieniowanie podczerwone emitowane bezpośrednio przez obiekty w swoim polu widzenia.
Poznaj różne rodzaje czujników podczerwieni
Czujniki podczerwieni, mimo że wykorzystują wspólną zasadę działania, mogą różnić się w zależności od zastosowania i konkretnych wymagań technologicznych. Oto kilka podstawowych rodzajów czujników podczerwieni:
- Czujniki PIR (Passive Infrared Sensor) – pasywne czujniki podczerwieni, które wykrywają promieniowanie emitowane przez ciała na podczerwień bez potrzeby generowania własnego promieniowania.
- Czujniki fototranzystorowe – wykorzystują fototranzystor, który jest wrażliwy na światło podczerwone.
- Czujniki fotodiodowe – podobnie jak czujniki fototranzystorowe, wykorzystują element wrażliwy na światło podczerwone – fotodiodę.
- Czujniki termopile – wykorzystują termopile do pomiaru zmian temperatury poprzez wykrywanie promieniowania podczerwieni.
- Czujniki bolometryczne – wykorzystują materiał, który zmienia swoje właściwości elektryczne w odpowiedzi na absorpcję promieniowania podczerwonego.
Każdy z tych czujników ma swoje unikalne zastosowania i korzyści, a ich wybór zależy od konkretnych wymagań danego zastosowania.
Przykłady zastosowania czujników podczerwieni w praktyce
Czujniki podczerwieni mają wiele zastosowań w różnych dziedzinach. Zarówno w życiu codziennym, jak i na skalę przemysłową. Jakie to zastosowania?
Elektronika konsumencka
Jedno z najpopularniejszych zastosowań czujników podczerwieni to piloty do telewizorów, klimatyzacji, czy systemów audio. Użytkownik naciska przycisk na pilocie, który emituje specyficzny wzór światła podczerwonego, który jest następnie odczytywany przez czujnik w urządzeniu sterowanym.
Systemy bezpieczeństwa
Czujniki PIR są często używane w systemach alarmowych i czujnikach ruchu. Wykrywają zmiany w poziomie promieniowania podczerwonego, które mogą wskazywać na ruch w ich polu widzenia.
Medycyna
Termometry podczerwieni wykorzystują czujniki podczerwieni do mierzenia temperatury ciała bez konieczności kontaktu fizycznego. Są one szczególnie przydatne w czasie pandemii do przesiewowego badania temperatury.
Astronomia
Czujniki podczerwieni są często używane w teleskopach do badania odległych gwiazd i galaktyk. Pozwalają astronomom na obserwację zjawisk, które są niewidoczne dla tradycyjnych teleskopów optycznych.
Automatyka budynkowa
Czujniki podczerwieni są często wykorzystywane do sterowania oświetleniem lub systemami HVAC (ogrzewanie, wentylacja, klimatyzacja) w budynkach, wyłączając je, gdy nie ma obecności ludzi, co przyczynia się do oszczędności energii.
To tylko niektóre z wielu możliwych zastosowań czujników podczerwieni. Są one kluczowym elementem wielu technologii, które stosujemy na co dzień. Zdawaliście sobie sprawę z tego, że są one aż tak wszechobecne w Waszym życiu?
