IR 回路は長年にわたってユーザーを魅了してきました。 それは、ハイテクデバイスの優れたパフォーマンスに素晴らしい結果をもたらす機能のためです。 IR 技術は、ワイヤレス デバイスや遠隔制御されるマシンにとって優れた資産です。

この技術は、3 つの部分を含む電磁スペクトルのさまざまな領域を使用します。 スペクトルの共通部分には、近赤外、中赤外、遠赤外領域が含まれます。

さて、ここで興味深いのは、これら 3 つの領域の波長が互いに異なることです。 また、これらの個々の地域には異なる使用例があることにも注意してください。 たとえば、近赤外は光ファイバーの用途やセンシング デバイスに役立ちます。 熱感知デバイスとして中赤外線を利用できます。

遠赤外線は、熱画像ガジェットにとって非常に効率的です。 簡単な用語で IR センサーを定義する方法を見てみましょう。

IRセンサーとは何ですか?

IRセンサーとは赤外線センサーのことです。 これはエレクトロニクスに使用される不可欠なコンポーネントであり、いくつかの注目すべき機能を備えています。 IR センサーには、赤外線の放射と検出などの主な役割がいくつかあります。 IR センサーを追跡および動作検出ツールやレーダーに使用することもできます。

人間は物体を区別して検出することができるため、IR センサーの機能は人間の視覚に似ています。 現在、通常の IR センサーにはさまざまな種類があります。 赤外線のみを検出したい場合は、PIR センサーを使用します。 PIR はパッシブ赤外線センサーを意味します。

ただし、通常の IR センサーは、熱画像や人間の通常の視覚では検出できない放射線に対しては信頼性があります。 このセンサーには、エミッターとして機能する特別な IR LED が搭載されています。 検出器としての役割を果たすフォトダイオードがあります。 赤外光がフォトダイオードに接触すると、赤外光の量に比べて電圧と抵抗が変化します。

IRセンサーの動作原理

IR センサーは、他のすべてのタイプのセンサーと同様に、明確な現象に従って動作します。 IR センサーの機能の基本原理は、変化する条件下でセンサーがどのように機能するかを確認するために理解することが重要です。

簡略化するために、IR センサーを 2 つの部分に分割できます。 1 つはエミッター (送信機) で、もう 1 つは受信機です。
エミッタは基本的に IR LED です。
受信機はIRフォトダイオードです。
この 2 つの部分をフォトカプラまたはオプトカプラと呼ぶことができます。
さて、ここで話しているフォトダイオードは、IR LED から発せられる光に非常に敏感です。
この光は最終的にフォトダイオードの電圧と抵抗にも影響を与えます。
光が間接的な場合は、フォトダイオードの後に IR ライトを配置できます。
フォトダイオードを互いに並べて配置し、センサー自体の後に置くこともできます。
フォトダイオードへの光の反射を助ける固体構造がダイオードの間に存在します。
IR センサーによって観察される法則: IR センサーは、次の物理法則がなければ効率的に動作できません。 私たちはこれらの法則の背後にある科学を見て、IR センサーとの関係も確立しようとします。

プランクの放射の法則: この法則は、物体の温度が 0 になることはあり得ないと述べています。
ステファン・ボルツマンの法則: 黒体の助けを借りて波長が生成するエネルギーは温度に直接関係すると述べています。
ワインの変位の法則: この法則は、異なる物体は異なる光のスペクトルを生成し、その波長も異なると述べています。 これらは温度と反比例の関係にあります。

さまざまな種類の IR センサー

IRセンサーの種類は用途に応じて異なります。 したがって、さまざまなアプリケーションでこれらがどのように機能するかに注目することが重要です。 この点に関して、次のタイプのセンサーをリストしました。

1. アクティブ IR センサー

このようなセンサーには、エミッターとレシーバーの両方が含まれています。 このセンサーのソースはレーザー ダイオードですが、LED を使用することもできます。
一部のセンサーは IR 光の検出に信頼性がありませんが、そのような場合には、レーザー ダイオードの代わりに LED を使用すると信頼性が高くなります。
放射線エネルギーの検出には IR センサーを信頼できます。
この後、センサーは信号プロセッサを通じてこれを処理し、重要なデータを収集します。
アクティブ IR センサーの一般的な例としては、ブレーク ビーム センサーと反射率が挙げられます。

2. パッシブ赤外線センサー

これらのセンサーは、IR 送信機および赤外線源に役立ちます。
標的の物体はエネルギーを生成するため、センサーは赤外線受信機を利用してエネルギーを検出できます。
また、信号を処理して必要なデータを収集する信号プロセッサも含まれています。
ここで、PIR センサーの例として、ボロメーター、熱電対サーモパイル、焦電検出器があります。

3. PIR センサーの種類:

量子IRセンサー
熱赤外線センサー
次のセクションでは、上記の両方の PIR センサーのサブタイプを解読していきます。

4. 熱赤外線センサー

このようなセンサーには、動作するためのデフォルトの波長がありません。 これらのセンサーは、信じられないほどの熱を発するリソースを使用します。 このため、熱検出でも信頼性が高くなります。 ただし、これらのセンサーの応答時間が遅いことにがっかりするかもしれません。 場合によっては検出に時間がかかることもあります。

5. 量子赤外線センサー

これらのセンサーは、後でさまざまな波長で動作し、関連する結果も提供します。 これらは、応答時間の点でもはるかに信頼性が高くなります。 検出時間も熱式 PIR センサーよりも長くなります。 ただし、過熱により出力データに悪影響を及ぼす可能性があるため、正確な結果を得るには頻繁に冷却する必要があります。

6. IRセンサー回路

IR センサーの主な用途の 1 つは障害物の検出です。 このような回路を構築するには、いくつかのコンポーネントが必要です。 心配しないで; 建設のために用事をする必要はありません。 コンポーネントは次のとおりです。

フォトダイオード
IR LED
オペアンプ
ポテンショメータ
通常のLED
コンポーネントの準備ができたので、以下でこれらのパーツの個々の役割を見てみましょう。

IR LEDは赤外線を放射するためのものです
この赤外線を検出するのがフォトダイオードの役割です。
OP-AMPはコンパレータとして機能します
ポテンショメータは、ニーズに応じて出力データを変更するのに役立ちます
このアプリケーションのこれらのコンポーネントの相互作用を見てみましょう。

IR LED はフォトダイオードと相互作用する光を生成し、フォトダイオードの抵抗を低減します。
この後、オペアンプは、後でポテンショメータが調整しやすい閾値の入力の 1 つを与えます。
OP-AMP の他の入力には、調整のためにフォトダイオードの直列配置に抵抗が必要です。
フォトダイオードと相互作用する放射線が最大になると、直列抵抗全体の電圧が低下します。
ここで、次のことを覚えておいてください。電圧を上げてしきい値電圧を超えると、出力値も増加します。
回路がこの値を通常の LED に渡すと、点滅が始まります。
ポテンショメータは、アプリケーションとその要件に基づいて特定のしきい値を固定するのに役立ちます。

7. IRセンサー回路への直接入射

この回路では、その機能の根幹となる 2 つの部品 (IR レシーバーと IR LED) を使用していることがわかります。 回路の配置を検討しているときに、IR LED を IR レシーバーの前に配置すると、直接入射が発生します。

最終結果: IR レシーバーが IR LED の放射全体を収集することは明らかです。 これは、装置が落下した場合に、放射が受信機に向かうのを 2 つの方法で防止できることを意味します。 この目的のために放射線を再現するか吸収します。