سنسورهای مادون قرمز

در این مقاله قصد داریم درباره‌ی سنسور مادون قرمز و کاربرد آن در ساخت و کنترل درب‌ های اتوماتیک و درب‌های هوشمند صحبت کنیم. از شما دعوت می‌کنیم تا انتهای این مقاله همراه ایمن پاد سپهر باشید.

سنسور مادون قرمز چیست؟

سنسور مادون قرمز یک وسیله الکترونیکی برای تشخیص طول موج های نادون قرمز می باشد و به صورت کلی می‌توان گفت جزء لوازم جانبی درب اتوماتیک محسوب می‌شود. همانطور که می دانید امواج مادون قرمز، از دسته امواج نامرئی هستند که چشم انسان، قابلیت دیدن این امواج را ندارد. این امواج دارای طول موج ۷۰۰ تا ۱۰۰۰ نانو متر هستند. سنسور مادون قرمز، از یک فرستنده و گیرنده تشکیل شده که اثرات وجود پرتو مادون قرمز در محیط اطراف را بررسی می کنند. همانطور که می دانید، تمامی اجسام دارای حرارت، از خود انرژی گرمایی به محیط ساطع می کنند، این انرژی گرمایی در گستره طول موج مادون قرمز منتشر می شود و بنابراین چشم غیر مسلح انسان توانایی دیدن آن را ندارد. سنسور مادون قرمز، برای تشخیص و دیدن این امواج و اثرات آن به ما کمک می کند. در این محتوا قصد داریم به بررسی ساختار سنسورهای مادون قرمز و کاربردهای آن در زندگی بپردازیم، پس ما را همراهی کنید.

سنسور مادون قرمز چگونه کار می کند؟

سنسورهای مادون قرمز، از یک فرستنده و یک گیرنده تشکیل می شوند. این فرستنده و گیرنده هم به صورت مستقیم و هم غیر مستقیم، می توانند امواج را آشکارسازی کنند. ابتدا به بررسی ساختار فرستنده و گیرنده این نوع سنسور می پردازیم.

 

• فرستنده سنسور مادون قرمز: فرستنده این نوع سنسور، یک منبع نور مادون قرمز است که وظیفه تاباندن اشعه مادون قرمز به اجسام و محیط را به عهده دارد. این منبع نور معمولا یک IR LED حاوی آرسنیک گالیوم می باشد.
• گیرنده سنسور مادون قرمز: گیرنده سنسور مادون قرمز وظیفه دریافت امواج مادون قرمز را بر عهده دارد. این گیرنده، معمولا از یک فتودیود تشکیل شده است. این فتودیود حاوی یک LED معمولی می باشد که با دریافت امواج مادون قرمز، به آشکارسازی آنها می پردازد.

همانطور که گفته شد، آشکارسازی امواج مادون قرمز، می تواند به دو صورت مستقیم و غیر مستقیم انجام شود. در روش مستقیم، فرستنده و گیرنده بدون هیچ مانعی مقابل هم قرار می گیرند و موج مستقیما از فرستنده به گیرنده انتقال می یابد، این تکنولوژی را می توان در چشمی آسانسورها مشاهده کرد. در روش غیر مستقیم، از یک مانع بازگشت دهنده موج مادون قرمز، بین فرستنده و گیرنده استفاده می شود. در واقع نور از IR LED به مانع تابیده شده و انعکاس آن توسط فتودیود دریافت خواهد شد و فتودیود به وسیله این انعکاس امواج را آشکارسازی می کند.

 

انواع سنسور های مادون قرمز

سنسورهای مادون قرمز در انواع مختلفی دیده می شود و کاربردهای متفاوتی دارد.  سنسور مادون قرمز حرارتی و سنسور مادون قرمز کوانتومی، از جمله مهمترین حسگرها می باشند. در ادامه توضیحاتی در مورد این نوع سنسورها ارائه می کنیم.

• سنسورهای مادون قرمز حرارتی: این نوع سنسور، می تواند طول موج دریافتی از شی را آنالیز کرده و به وسیله این آنالیز، دمای جسم را تشخیص دهد. در واقع با استفاده از این نوع سنسور می توان، تغییر دمای محیط و عوامل موثر بر آن را تشخیص داد. البته این نوع سنسورها قادر به دریافت نور در تمامی امواج نیستند و به همین خاطر نتایج حاصل از آنها خیلی دقیق نخواهد بود همچنین سرعت عمل آن ها نیز کم است. از این نوع سنسور در راه پله های ساختمان، حسگرهای اتومات خودرو و… بیشتر استفاده می شود.
• سنسورهای مادون قرمز کوانتومی: این نوع از سنسورها، به دلیل سرعت عمل بالا و عملکرد دقیق تر، مورد استفاده گسترده تری قرار می گیرند. یک سنسور مادون قرمز کوانتومی به دلیل عملکرد قوی و دریافت تمامی طول موج های مادون قرمز، شامل یک سیستم خنک کننده نیز می باشد. کیفیت سنسور کوانتومی از سنسور حرارتی بهتر بوده و به همین دلیل، دارای قیمت بیشتری نیز می باشد.

بررسی کاربردهای سنسور مادون قرمز

از سنسور مادون قرمز در زندگی روزمره و صنایع گوناگون استفاده زیادی می شود. چشمی درب آسانسور، دوربین های تصویر برداری، حسگرهای راه پله، حسگرهای اتوماتیک درون خودرو و… از جمله کاربردهای این نوع سنسورها در زندگی روزمره می باشند. همچنین این تکنولوژی در صنعت نیز تاثیرگذار بوده و باعث پیشرفت بسیاری از صنایع شده است. امروزه از سنسور مادون قرمز در صنایع تشخیص گاز، استخراج نفت، تلسکوپ های نجومی، سیستم های ردیابی و… استفاده می شود. در این قسمت از محتوا قصد داریم به بیان و بررسی مهمترین کاربردهای این سنسور بپردازیم.

 

 

1. قابلیت دید در شب: بسیاری از افراد، پس از نصب دوربین مداربسته با مشکل دید در شب دوربین مواجه می شوند. بعضی از دوربین های مداربسته، قابلیت دید در شب نداشته و نمی توانند آنطور که شایسته است وظیفه خود را در شب و تاریکی انجام دهند. نصب سنسور مادون قرمز روی دوربین های مداربسته، این امکان را به شما می دهد که حتی در شب نیز، فعالیت های محیط را زیر نظر داشته باشید.
2. کنترل دما در پالایش نفت و گاز: همانطور که می دانید، هنگام پالایش نفت و گاز، کنترل دمای واکنش، مسئله ای بسیار مهم می باشد. اگر دمای واکنش از حد خاصی بالاتر رود، ممکن است باعث انفجار شود. از وسایلی که برای کنترل دما در این محیط ها استفاده می شوند، می توان به سنسورهای مادون قرمز اشاره کرد.
3. تشخیص گاز: ممکن است در بسیاری از آزمایشگاه های شیمیایی گازهایی تولید شود که استنشاق آنها برای سلامتی مضر باشند یا حتی خاصیت اشتعال زایی و انفجار داشته باشد و محیط آزمایشگاه را با خطراتی مواجه کنند. برای تشخیص این نوع گازها و بالا بردن ایمنی آزمایشگاه از سنسور مادون قرمز استفاده می شود. در واقع گاز، در طول موج های مختلف وارد این سنسورها می شود، بدیهی است هر چه غلظت گاز بیشتر باشد، زمان رسیدن طول موج به گیرنده افزایش می یابد و سنسور از این طریق می توان گازها را شناسایی کرده و تشخیص بدهد.
4. تصویر برداری حرارتی در ربات ها: از سنسور مادون قرمز، معمولا برای کنترل و هدایت ربات استفاده می شود در واقع شما با استفاده از یک ریموت کنترل دارای حسگر مادون قرمز، می توانید به راحتی ربات خود را کنترل کنید. از طرفی این سنسورها در تعیین فاصله نیز نقش مهمی ایفا می کنند.

 

سخن پایانی

علاوه بر موارد ذکر شده، سنسورهای مادون قرمز، در زندگی روزمره ما نیز کاربردهای بسیاری دارند. درب های چشمی دار فروشگاه ها، پارکینگ های ریموت دار، کرکره مغازه ها و… از جمله مواردی هستند که استفاده از تکنولوژی حسگر مادون قرمز در آنها ، باعث بهبود کیفیت زندگی ما انسان ها شده است.