با توجه به رشد سریع فناوری و نیازهای فزاینده به دقت و کارایی در تشخیص و اندازه‌گیری، سنسورهای مادون قرمز به عنوان یکی از عناصر کلیدی در توسعه سیستم‌های هوشمند و پایدار محسوب می‌شوند. در این مقاله با ما همراه باشید تا به بررسی کاربردهای مختلف سنسورهای مادون قرمز و نحوه عملکرد آن‌ها بپردازیم.

آشنایی با سنسور مادون قرمز و نحوه عملکرد آن

اما قبل از هر چیز بیایید بررسی کنیم که سنسور مادون قرمز چیست. سنسور مادون قرمز دستگاهی بوده که برای تشخیص و اندازه‌گیری تابش مادون قرمز (IR) طراحی شده است. تابش مادون قرمز نوعی تابش الکترومغناطیسی با طول موج بلندتر از نور مرئی و کوتاه‌تر از امواج رادیویی است. این تابش به صورت گرما احساس می‌شود و هر جسمی که دمایی بالاتر از صفر مطلق داشته باشد، مقداری مادون قرمز تولید می‌کند. سنسورهای مادون قرمز معمولاً از اجزای زیر تشکیل می‌شوند:

• منبع تابش مادون قرمز: یک دیود تابش مادون قرمز (IR LED) یا لیزر دیود که نور مادون قرمز را تولید می‌کند.
• آشکارساز: عنصری که نور مادون قرمز تابیده شده را دریافت و به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. این آشکارسازها می‌توانند از جنس مواد نیمه‌رسانا مانند پیروالکتریک، ترموالکتریک یا فتوولتائیک باشند.
• فیلتر مادون قرمز: برای جدا کردن نور مادون قرمز از سایر طول موج‌ها و افزایش دقت تشخیص به کار می‌رود.
• مدار پردازش: وظیفه تقویت و پردازش سیگنال دریافتی از آشکارساز را بر عهده دارد.

سنسور مادون قرمز چگونه کار می‌کند؟

با اینکه انواع مختلفی از سنسورهای مادون قرمز وجود دارد، اما عملکرد آن‌ها تقریباً به یک شکل است. عملکرد سنسور مادون قرمز را می‌توان به مراحل زیر تقسیم کرد:

1. تابش و انعکاس: منبع تابش مادون قرمز، نور مادون قرمز را به سمت جسم یا منطقه مورد نظر ارسال می‌کند. نور تابیده شده پس از برخورد با جسم، بازتاب داده شده یا توسط جسم جذب و به صورت گرما تابش می‌شود.
2. تشخیص و تبدیل: آشکارساز سنسور، نور بازتاب شده یا تابش شده از جسم را دریافت و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند.
3. پردازش و تحلیل: مدار پردازش سیگنال الکتریکی را تقویت و تحلیل می‌کند تا اطلاعات مورد نیاز مانند دما، حرکت، یا ترکیب شیمیایی جسم به دست آید.

انواع سنسورهای مادون قرمز و کاربردهای آن‌ها

سنسورهای مادون قرمز (IR) به طور کلی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: سنسورهای فعال و سنسورهای غیرفعال. هر کدام از این دسته‌ها دارای زیرگروه‌های مختلفی هستند که در ادامه با آن‌ها آشنا خواهید شد:

سنسورهای مادون قرمز فعال

این سنسورها برای عمل کردن نیاز به منبع نور مادون قرمز دارند که نور را تولید و ارسال می‌کند. سپس سنسور، نور بازتاب شده را دریافت و تحلیل خواهد کرد. انواع سنسورهای فعال عبارتند از:

۱. سنسورهای بازتابی مادون قرمز: این سنسورها شامل یک LED مادون قرمز و یک آشکارساز هستند. نور مادون قرمز از LED تابیده و پس از برخورد به جسم بازتاب شده و توسط آشکارساز دریافت می‌شود. این نوع سنسورها برای تشخیص فاصله و حضور اجسام گزینه مناسبی به شمار می‌روند. کاربردهای آن‌ها شامل موارد زیر است:

• سیستم‌های جلوگیری از برخورد در خودروها
• سیستم‌های امنیتی برای تشخیص ورود غیرمجاز
• دستگاه‌های کنترل لمسی

۲. سنسورهای شکست نور: در این سنسورها، یک منبع نور مادون قرمز و یک آشکارساز در دو سمت یک مسیر قرار می‌گیرند. وقتی جسمی این مسیر را قطع می‌کند، سنسور آن را تشخیص می‌دهد. کاربردهای سنسورهای شکست نور عبارتند از:

• درب‌های اتوماتیک
• سیستم‌های شمارش افراد
• تجهیزات حفاظتی صنعتی

سنسورهای مادون قرمز غیرفعال

این سنسورها نیازی به منبع نور ندارند و به تغییرات در تابش مادون قرمز محیط واکنش نشان می‌دهند. آشکارسازهای این سنسورها معمولاً از مواد پیزوالکتریک ساخته شده‌اند که به تغییرات دما حساس هستند. انواع سنسورهای غیرفعال را در ادامه بررسی می‌کنیم:

۱. سنسورهای حرکت: این سنسورها تغییرات در تابش مادون قرمز ناشی از حرکت افراد یا اجسام را تشخیص می‌دهند و در موارد زیر کاربرد دارند:

• سیستم‌های امنیتی و دزدگیرها
• روشنایی خودکار در منازل و محیط‌های کاری
• ترموستات‌های هوشمند برای کنترل دما

۲. سنسورهای دما: این سنسورها به تابش مادون قرمز ناشی از دمای اجسام حساس هستند و می‌توانند دما را بدون تماس مستقیم اندازه‌گیری کنند. کاربردهای آن‌ها عبارتند از:

• دستگاه‌های پزشکی برای اندازه‌گیری دمای بدن
• ترموگرافی برای تشخیص نقاط داغ در تجهیزات الکتریکی
• سیستم‌های گرمایش و سرمایش هوشمند

کدام نوع از سنسورهای مادون قرمز بهتر هستند؟

سنسورهای مادون قرمز فعال و غیرفعال هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند که آن‌ها را برای کاربردهای متفاوت مناسب می‌سازد. سنسورهای فعال با داشتن منبع نور مادون قرمز داخلی، قابلیت تشخیص دقیق فاصله و حضور اجسام را فراهم می‌کنند. این سنسورها می‌توانند در شرایط نوری مختلف، از جمله تاریکی، به خوبی عمل کنند و سرعت واکنش بالایی دارند. با این حال، نیاز به منبع تغذیه برای تولید نور، محدودیت برد و حساسیت به بازتاب از معایب این نوع سنسورها است.

در مقابل، سنسورهای مادون قرمز غیرفعال به تغییرات در تابش مادون قرمز ناشی از حرکت افراد یا اجسام حساس هستند و نیازی به منبع نور داخلی ندارند. این سنسورها به دلیل مصرف انرژی کم و حساسیت بالا به حرکت، به طور گسترده در سیستم‌های امنیتی و دزدگیرها، روشنایی خودکار و ترموستات‌های هوشمند استفاده می‌شوند. با این حال، آن‌ها تحت تأثیر تغییرات دمای محیط قرار می‌گیرند و اجسام ثابت را تشخیص نمی‌دهند.

از آنجا که هر نوع سنسور برای کاربردهای خاصی مناسب است، انتخاب بهترین سنسور مادون قرمز بستگی به نیازهای خاص پروژه و شرایط محیطی دارد. اگر دقت و قابلیت عملکرد در شرایط نوری مختلف مدنظر باشد، سنسورهای فعال بهتر هستند؛ اما اگر مصرف انرژی کم و حساسیت به حرکت اولویت داشته باشد، سنسورهای غیرفعال گزینه بهتری خواهند بود.

خرید سنسور مادون قرمز با قیمت مناسب از جم ترونیک

اگر به دنبال خرید سنسور نور یا سنسور مادون قرمز مناسب برای پروژه‌های برقی خود هستید، کافی است سری به فروشگاه اینترنتی جم ترونیک بزنید. این فروشگاه با بیش از بیست سال سابقه در زمینه تأمین و توزیع قطعات و لوازم جانبی الکترونیکی، بهترین گزینه برای خرید این لوازم به شمار می‌رود و خدمات و مزایای ویژه‌ای را به مشتریان ارائه می‌دهد. با خرید سنسور از این فروشگاه، می‌توانید از مزایایی مانند ضمانت اصالت کالا، پشتیبانی فنی و امکان ارسال رایگان بهره‌مند شوید.