Infrardeče načelo in uporaba LED osvetlitve
Infrardeča spektroskopija
Svetloba, ki jo ljudje vidijo s prostim očesom, se imenuje vidna svetloba, valovna dolžina vidne svetlobe pa je 380-750nm. Vrstni red valovne dolžine vidne svetlobe od kratke do dolge je vijolična svetloba → modra svetloba → cijan svetloba → zelena svetloba → rumena svetloba → oranžna svetloba → rdeča svetloba. Svetloba z daljšo valovno dolžino kot rdeča se imenuje infrardeča svetloba ali infrardeča svetloba (infrardeča). Infrardeča svetloba je svetloba, ki je ljudje ne vidimo s prostim očesom.
Porazdelitev valovne dolžine dela svetlobe je naslednja:
Vijolična svetloba (O.40 ～ 0.43μm); modra svetloba (0,43 ～ 0,47μm); modra svetloba (0,47 ～ 0,50 μm); zelena luč (0,50 ～ 0,56μm); rumena svetloba (0,56 ～ 0,59μm); oranžna svetloba (0,59 ～ 0,62μm); rdeča luč (0,62 ～ 0,76 μm); infrardeča (0,76 ～ 1000μm); infrardečo svetlobo lahko razdelimo na:
1. bližnje infrardeče (760 ～ 3000 nm); 2. Srednje infrardeče (3000 ～ 60000rim); 3. Daleč infrardeči (6000 ～ 150000nm).
Vsak predmet s temperaturo v naravi bo seval infrardeče žarke, vendar so valovne dolžine sevanih infrardečih žarkov različne. Po poskusih so infrardeče (energijske) valovne dolžine, ki jih oddaja človeško telo, koncentrirane predvsem pri približno 10.000 nm. Glede na značilnosti infrardeče valovne dolžine človeškega telesa lahko, če uporabimo detektorsko napravo, zaznamo infrardečo svetlobo, ki jo oddaja človeško telo, in odstranimo druge nepotrebne svetlobne valove.
Namen odkrivanja informacij o človekovi dejavnosti je mogoče doseči. Zato se je pojavil senzorski izdelek, ki zaznava infrardeče žarke človeškega telesa. Infrardeči senzor človeškega telesa je izdelan po principu piroelektrike.
Piroelektrični princip
Infrardeči senzor človeškega telesa je neke vrste senzorski izdelek, narejen po principu piroelektričnega učinka. Kakšen je piroelektrični učinek? Gre za pojav, pri katerem zaradi temperaturnih sprememb nastajajo električni naboji.
Za jasno ponazoritev se pojavi tudi piroelektrični učinek. Ponazorite z diagramom.
Slika 1 je shematski diagram krivulje temperaturnih sprememb: Slika 2 je shematski diagram krivulje spremembe stanja naboja na površini senzorja, ki jo povzroči sprememba temperature; Slika 3 je shematski diagram izhodne krivulje spremembe napetosti, ki jo povzroči sprememba površinskega naboja senzorja.
Na začetni stopnji (T) slike 1 se temperatura piroelektričnega infrardečega senzorja ne spreminja brez infrardečega sevanja, naboj na površini senzorja je v nevtraliziranem stanju, pozitivni in negativni elektroni pa so enaki (A ). Senzor trenutno nima izhoda (0). Slika l Druga stopnja (T + △ T), ko pride do spremembe temperature. Če se temperatura piroelektričnega infrardečega senzorja pod infrardečim sevanjem človeškega telesa dvigne za △ T, se naboj na površini senzorja ustrezno spremeni, kot je prikazano na sliki 2 (B). Če je sprememba temperature △ T, bo ustrezna sprememba naboja povzročila spremembo △ V. Zato senzor izhodi. V. Sčasoma bo površina senzorja ponovno adsorbirala ione v zraku in se medsebojno preklicala, da dosežeta nevtralizirano stanje, kot je prikazano na sliki 2c. V tem času se senzor vrne na izhod (O). Kot je prikazano na sliki 3.
Ko temperatura pade, se temperatura vrne v prvotno stanje (T), stanje proste polarizacije pa je prikazano na sliki 2D. Ker je proces zniževanja in spreminjanja temperature (relativno gledano) v nasprotju s povišanjem temperature, je proces spreminjanja naboja na površini senzorja ravno nasproten procesu spremembe, ko se dvigne, kar je obraten proces.
Zato je izhodni signal senzorja △ V, kot je prikazano na sliki 3. Na enak način, sčasoma, bo površina senzorja ponovno adsorbirala ione v zraku, izhodni signal senzorja pa bo spet nič.
Izhodni signal senzorja' za celoten proces zaznavanja informacij o človekovi dejavnosti je prikazan na sliki 3. Iz diagrama izhoda senzorja ni težko videti, da signal, ki ga senzor oddaja, vpliva na človekove dejavnosti je popolna valovna oblika. V poskusu. Če signal ojačimo z ojačevalnikom in ga nato opazujemo z osciloskopom, bo to pozitiven in negativen impulz. Z drugimi besedami, signal gibanja, ki ga zazna izhod senzorja, je podoben celotnemu impulznemu signalu l Hz.
Infrardeči senzor
V piroelektričnem senzorju so v preteklosti uporabljali enoelementni senzor. Ker na senzor z enim elementom bolj vplivajo dejavniki, kot je razpršena svetloba, je učinek uporabe relativno slab. Zato se zdaj pogosto uporabljajo zaznavalne enote z dvema elementoma. Ta vrsta senzorja ima naslednje prednosti:
1. Ima značilnosti visoke občutljivosti.
2. Napravi enote sta povezani v obratni smeri. Zato se vnos infrardečih žarkov hkrati izniči in izhod ni. S tem se poveča odpornost na zunanjo razpršeno svetlobo, temperaturne spremembe okolja in učinke zunanjih vibracij (glej sliko 5).
Zaradi izjemno visoke vhodne impedance piroelektričnega infrardečega senzorja je zelo enostavno vnesti hrup.
Zato je treba na senzorju izvesti obdelavo z elektromagnetnim oklopom, tako da se sprejme kovinski paket in lupina ozemlji. Na ta način je mogoče doseči namen zaščite pred hrupom nereda.
V naravi je toplotna energija, ki jo oddajajo vsi predmeti, sorazmerna z njihovo lastno temperaturo. Višja kot je temperatura predmeta, krajša je največja valovna dolžina njegove sevane toplotne energije. Človeško telo s temperaturo 36-37 ° C seva infrardeče žarke z največjo toplotno energijo približno 900-1000nm. Zato lahko prisotnost ali odsotnost človeškega telesa zaznamo s piroelektričnim infrardečim senzorjem.
Da bi se izognili vplivu sončne svetlobe in luči v procesu spremljanja prisotnosti ali odsotnosti človeškega telesa, se na površino piroelektričnega infrardečega senzorja običajno doda filter. Hkrati pa, ker se človeško telo premika počasi, je treba nositi tudi visoko učinkovite fresnelove leče z ostrenjem in drugo dodatno opremo, ki lahko zadovolji dejanske potrebe uporabe.
