Файл: Ифракрасные датчики.ppt

Ифракрасные датчики

• Инфракрасный датчик это электронное устройство, которое преобразует инфракрасное (тепловое) излучение в электрический ток (сигнал)
• Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение (волны) в диапазоне длин волн от 0,74 мкм до 2000 мкм
• Работа большей части современных ИК-датчиков связаня с линзами Фринеля и пиродетектором

• Ик- датчики используются для обнаружения перемещения и измерения тепла. При прохождении объекта в диапазоне длин волн, световые волны обнаруживают эти объекты и отражают их обратно на датчики.
• Инфракрасные датчики – это датчики, которые могут обнаруживать инфракрасное излучение. Диапазон видимого излучения для датчиков примерно 760 нм - 1100 нм. Радиус обнаружения объкта до 10 м. Время задержки до 10c

• Оптическая система, состоящая из определенного количества линз различных размеров и форм, необходимых для охватывания нужного пространства в зависимости от модели датчика. Увеличение количества линз приводит к болшей чувствительности
• Герметическая камера отделяет от прочих элементов системы, для избежания воздействия на них собственного тепла. Может контролировать одну или несколько плоскостей пространства, а также делать это вкруговую или по лучу.

• Главным сигналом является инфракрасный, остальные необходимо отфильтровать. Для этого применяется блок обработки сигнала. Анализирует длину, амплитуду и форму помех в инфракрасном излучения. Ошибки могут возникать из-за влияния: солнечного света, вибраций, электромагнитных волн других диапазонов, тепла бытовых приборов.

Для обнаружения движения применяют линзы Френеля с несколькими фокусирующими участками, которые разбивают общую тепловую картину на активные и пассивные зоны, расположенные в шахматном порядке. Человек, находясь в сфере работы датчика, занимает несколько активных зон полностью или частично. Поэтому, даже при минимальном движении происходит перемещение из одних активных зон в другие, что вызывает срабатывание датчика. Лучи от точечного источника, помещённого в фокусе линзы, после преломления в кольцах выходят практически параллельным пучком (в кольцевых линзах Френеля). Принцип работы ИК датчика на рис. 1. (с сайта: www.asenergi.com)

• Действие линзы Френеля основано на дифракции света, когда зоны Френеля с нечетными номерами геометрически закрывают непрозрачными кольцами или же прозрачными, но с толщиной, соответствующей дополнительному фазовому набегу l/2. Другими словами в линзе Френеля исходно вредный вклад в нулевую Фурье-компоненту от нечетных зон Френеля делают полезным, поменяв его знак за счет полуволнового фазового смещения.
• Технологически линза Френеля составляется из примыкающих друг к другу концентрических колец небольшой толщины.
• это Линза Френеля - один из первых (если не вообще первый исторически) приборов, действие которого основано на дифракции света
• оптическую деталь со сложной ступенчатой поверхностью. Линза Френеля может заменить как сферическую, так и цилиндрическую линзы, а также другие оптические детали, например, призмы. Состоит не из цельного шлифованного куска стекла со сферической или иными поверхностями (как обычные линзы), а из отдельных примыкающих друг к другу концентрических колец небольшой толщины, которые в сечении имеют форму призм специального профиля. Эта конструкция обеспечивает малую толщину (а следовательно, и вес)

---

• Линзы Френеля фокусируют инфракрасное излучение на пироэлектрическом сенсоре, в результате формируется постоянный электрический сигнал (ток, потенциал). Если он не меняется, то в детектируемом пространстве нет изменений. В противном случае - выдается сигнал об изменении, то наличии какого-то объекта.

Пиродетектор

• Поверхность сенсора покрыта пироэлектрическими кристаллами. На поверхности кристаллов при изменении температуры появляется разность потенциалов в результате чего образуется электрический заряд. До того, как конечное внутреннее сопротивление кристалла сможет уравнять эти заряды операционный усилитель преобразует заряды в сигнал напряжения.

Типы датчиков

• Датчик состоящий из 2х и более пиродетекторов и линз. Данный датчик охватывает больший диапазон видимости

• Датчик состоящий из одного пиродетектора и одной линзы, которая в свою очередь состоит из множества линз меньшего размера. Диапазон таких датчиков зависит от количества мелких линз, с увеличением их количества увеличивается диапазон видимости

---