什么是红外传感器：电路图及其工作原理

红外技术在日常生活和工业中用于不同目的。例如，电视使用红外传感器来理解从遥控器传输的信号。红外传感器的主要优点是低功耗、简单的设计和方便的功能。人眼无法察觉 IR 信号。电磁光谱中的红外辐射可以在可见光和微波区域找到。通常，这些波的波长范围从 0.7 µm 5 到 1000 µm。红外光谱可分为近红外、中红外和远红外三个区域。近红外区的波长范围为0.75-3μm，中红外区的波长范围为3-6μm，远红外区的红外辐射波长大于6μm。

什么是红外传感器/红外传感器？

红外传感器是一种电子设备，它通过发射来感知周围环境的某些方面。红外传感器可以测量物体的热量并检测运动。这些类型的传感器仅测量红外辐射，而不是发射红外辐射，称为被动红外传感器。通常，在红外光谱中，所有物体都会辐射出某种形式的热辐射。

这些类型的辐射对我们的眼睛是不可见的，可以通过红外传感器检测到。发射器只是一个 IR LED（发光二极管），而检测器只是一个 IR 光电二极管，它对与 IR LED 发出的波长相同的 IR 光敏感。当红外光照射到光电二极管上时，电阻和输出电压将与接收到的红外光的大小成比例变化。

工作原理

红外传感器的工作原理类似于物体检测传感器。该传感器包括一个 IR LED 和一个 IR 光电二极管，因此通过将这两者组合可以形成光电耦合器或光耦合器。该传感器使用的物理定律是木板辐射、Stephan Boltzmann &weins 位移。

红外 LED 是一种发射红外辐射的发射器。该 LED 看起来与标准 LED 相似，并且由此产生的辐射对于人眼是不可见的。红外接收器主要使用红外发射器检测辐射。这些红外接收器以光电二极管形式提供。红外光电二极管与普通光电二极管不同，因为它们仅检测红外辐射。红外接收器的种类主要取决于电压、波长、封装等。

一旦它被用作红外发射器和接收器的组合，那么接收器的波长必须等于发射器的波长。在这里，发射器是红外 LED，而接收器是红外光电二极管。红外光电二极管对通过红外 LED 产生的红外光作出响应。光电二极管的电阻和输出电压的变化与获得的红外光成正比。这就是红外传感器的基本工作原理。

一旦红外发射器产生发射，它就会到达物体，一些发射将反射回红外接收器。传感器输出可由红外接收器根据响应强度决定。

红外传感器的种类

红外传感器分为主动红外传感器和被动红外传感器两种。

主动红外传感器

这种有源红外传感器包括发射器和接收器。在大多数应用中，发光二极管用作光源。 LED用作非成像红外传感器，而激光二极管用作成像红外传感器。

这些传感器通过能量辐射工作，通过辐射接收和检测。此外，它可以通过使用信号处理器进行处理，以获取必要的信息。这种主动红外传感器的最佳例子是反射和断束传感器。

被动红外传感器

被动红外传感器仅包括探测器，但不包括发射器。这些传感器使用诸如发射器或红外源之类的物体。该物体发射能量并通过红外接收器进行检测。之后通过信号处理器对信号进行理解以获取所需信息。

这种传感器的最佳例子是热释电探测器、测辐射热计、热电偶-热电堆等。这些传感器分为热红外传感器和量子红外传感器两种类型。热红外传感器不依赖于波长。这些传感器使用的能源被加热。热探测器的响应和检测时间很慢。量子红外传感器取决于波长，这些传感器包括高响应和检测时间。这些传感器需要定期冷却才能进行特定测量。

红外传感器电路图

红外传感器电路是电子设备中基本且流行的传感器模块之一。这种传感器类似于人类的视觉感官，可用于检测障碍物，是实时的常见应用之一。该电路由以下元件组成

• LM358 IC 2 IR 发射器和接收器对
• 千欧范围内的电阻器。
• 可变电阻。
• LED（发光二极管）。

在这个项目中，发射器部分包括一个红外传感器，它发射连续的红外射线，由红外接收器模块接收。接收器的IR输出端根据其对红外线的接收而变化。由于无法分析这种变化，因此可以将此输出馈送到比较器电路。这里使用LM 339的运算放大器（op-amp）作为比较器电路。

当红外接收器没有接收到信号时，反相输入端的电位高于比较器 IC (LM339) 的同相输入端。因此比较器的输出变低，但 LED 不发光。当 IR 接收器模块接收到信号时，反相输入端的电位变低。因此比较器 (LM 339) 的输出变高，LED 开始发光。

电阻 R1 (100 )、R2 (10k ) 和 R3 (330) 用于确保至少 10 mA 电流通过光电二极管等红外 LED 设备和正常分别为 LED。电阻 VR2 (preset=5k ) 用于调整输出端子。电阻 VR1 (preset=10k ) 用于设置电路图的灵敏度。阅读有关红外传感器的更多信息。

使用晶体管的红外传感器电路

使用晶体管的红外传感器即使用两个晶体管进行障碍物检测的电路图如下所示。该电路主要用于使用 IR LED 进行障碍物检测。所以，这个电路可以用两个晶体管来构建，比如 NPN 和 PNP。对于 NPN，使用 BC547 晶体管，而对于 PNP，使用 BC557 晶体管。这些晶体管的引脚排列是一样的。

在上述电路中，一个红外 LED 始终处于开启状态，而另一个红外 LED 连接到 PNP 晶体管的基极端，因为该红外 LED 充当检测器。该红外传感器电路所需的组件包括 100 欧姆和 200 欧姆电阻、BC547 和 BC557 晶体管、LED、IR LEDs-2。 如何制作红外传感器电路的分步过程 包括以下步骤。

• 使用所需组件按照电路图连接组件
• 将一个红外 LED 连接到 BC547 晶体管的基极
• 将红外 LED 连接到同一晶体管的基极端子。
• 将 100Ω 电阻连接到红外 LED 的剩余引脚。
• 将 PNP 晶体管的基极端子连接到 NPN 晶体管的集电极端子。
• 按照电路图中的连接方式连接 LED 和 220Ω 电阻器。
• 一旦电路连接完成，就为电路提供电源进行测试。

电路工作

一旦检测到红外 LED，来自物体的反射光将激活一个小电流，该电流将为整个红外 LED 检测器供电。这将激活 NPN 晶体管和 PNP；因此 LED 将打开。该电路适用于制作不同的项目，如自动灯在人靠近灯时启动。

使用红外传感器的防盗报警电路

该红外防盗报警电路用于入口、门等处。当有人穿过红外线时，该电路会发出蜂鸣声以提醒有关人员。当红外线对人不可见时，该电路作为一个隐藏的安全装置。

本电路所需元件主要包括NE555IC、电阻R1 &R2 =10k &560、D1（IR光电二极管）、D2（IR LED）、C1电容（100nF）、S1（按键开关）、B1（蜂鸣器）&6v DC电源。
该电路可以通过将红外LED和红外传感器布置在彼此相对的门上来连接。使红外线可以正确地落在传感器上。正常情况下，红外线总是落在红外二极管上方，引脚3的输出状态将保持在低电平状态。

一旦固体物体穿过射线，这条射线就会被中断。当红外线粉碎时，电路将激活，输出变为 ON 状态。输出条件一直保持到通过关闭开关重新调谐，这意味着，当射线中断断开时，警报保持打开状态。为避免其他人解除警报，电路或复位开关必须远离红外传感器或远离红外传感器。在该电路中，连接“B1”蜂鸣器以产生带有内置声音的声音，并且该内置声音可以根据需要替换为替代铃声，否则响亮的警报器。

优势

红外传感器的优点 包括以下内容

• 它使用更少的电力
• 在有光或无光的情况下都可以以大致相同的可靠性检测运动。
• 他们不需要接触物体进行检测
• 没有因为光线方向的数据泄露
• 这些传感器不受氧化和腐蚀的影响
• 抗噪能力很强

缺点

红外传感器的缺点 包括以下内容

• 需要视线
• 范围有限
• 这些可能会受到雾、雨、灰尘等的影响
• 较低的数据传输速率

红外传感器应用

红外传感器根据应用分为不同类型。不同类型传感器的一些典型应用。速度传感器用于同步多台电机的速度。温度传感器用于工业温度控制。 PIR传感器用于自动开门系统，超声波传感器用于距离测量。

红外传感器用于各种基于传感器的项目，以及用于测量下面讨论的温度的各种电子设备。

辐射温度计

红外传感器用于辐射温度计中，根据物体的温度和材料测量温度，这些温度计具有以下一些特点

• 无需直接接触物体即可测量
• 更快的响应
• 简单的图案测量

火焰监视器

这些类型的设备用于检测火焰发出的光并监测火焰的燃烧情况。火焰发出的光从紫外线扩展到红外线区域类型。 PBS、PbSe、双色检测器、热释电检测器是火焰监测器中常用的检测器。

水分分析仪

水分分析仪使用被红外线区域中的水分吸收的波长。使用具有这些波长（1.1 µm、1.4 µm、1.9 µm 和 2.7 µm）以及参考波长的光照射物体。

从物体反射的光取决于水分含量，并由分析仪检测以测量水分（这些波长的反射光与参考波长的反射光的比率）。在GaAs PIN光电二极管中，Pbs光电导检测器用于水分分析仪电路。

气体分析仪

红外传感器用于气体分析仪，它利用红外区域内气体的吸收特性。测量气体密度的方法有弥散法和非弥散法两种。

分散： 发射光经光谱分光，利用其吸收特性分析气体成分和样品量。

非分散： 它是最常用的方法，它利用吸收特性而不分割发射光。非色散型使用离散光学带通滤光片，类似于用于保护眼睛的太阳镜，以滤除不需要的紫外线辐射。

这种类型的配置通常被称为非色散红外 (NDIR) 技术。这类分析仪用于碳酸饮料，而非分散分析仪用于大多数商用红外仪器，用于汽车尾气燃料泄漏。

红外成像设备

红外图像设备是红外波的主要应用之一，主要是由于其不可见的特性。用于热像仪、夜视仪等。

例如，水、岩石、土壤、植被、大气和人体组织都具有发出红外辐射的特征。热红外探测器测量 IR 范围内的这些辐射，并在图像上绘制物体/区域的空间温度分布。热像仪通常由Sb（铟锑）、Gd Hg（掺汞锗）、Hg Cd Te（汞-镉-碲化物）传感器组成。

使用液氦或液氮将电子探测器冷却至低温。然后冷却探测器确保探测器记录的辐射能（光子）来自地形，而不是来自扫描仪本身和红外成像电子设备内物体的环境温度。

红外传感器的主要应用主要有以下几个方面。

• 气象学
• 气候学
• 光生物调制
• 水的分析
• 气体探测器
• 麻醉学测试
• 石油勘探
• 铁路安全

因此，这就是红外传感器电路的工作和应用。这些传感器用于许多基于传感器的电子项目。我们相信您可能对这款红外传感器及其工作原理有了更好的了解。此外，对本文或项目的任何疑问，请通过在下面的评论部分发表评论来提供您的反馈。请教一个问题，红外测温仪可以在完全黑暗的情况下工作吗？

照片来源：

• imimg 的气体分析仪
• shopify 提供的红外传感器