یک دیود ساطع‌کننده نور مادون قرمز (IR LED) یک LED خاص است که اشعه مادون قرمز را از 700 نانومتر تا طول موج 1 میلی‌متر ساطع می‌کند. LED های IR مختلف، ممکن است نور مادون قرمز با طول موج‌های مختلف تولید کنند، درست مانند LED های مختلفی که نورهای مختلفی را تولید می‌کنند.

LED مادون قرمز

LED های IR معمولاً از گالیم آرسنید یا آلومینیوم گالیم آرسنید ساخته می‌شوند. در تکمیل گیرنده‌های مادون قرمز، این‌ها معمولاً به عنوان سنسور استفاده می‌شوند.

ظاهر LED مادون‌قرمز شبیه به LED های معمولی است. از آنجا که چشم انسان قادر به دیدن پرتوهای مادون قرمز نیست، ممکن نیست کسی بتواند تشخیص دهد که یک LED مادون‌قرمز کار می‌کند یا نه. یک دوربین موبایل این مشکل را حل می‌کند. اشعه‌های مادون‌قرمز از LED IR در مدار در دوربین نشان‌داده شده‌اند.

LED مادون قرمز یک نوع نیمه هادی ساده یا ساده است. جریان الکتریکی تنها در یک جهت در دیودها مچاز می‌باشد . وقتی جریان جاری می‌شود، الکترون‌ها از یک قسمت از دیودی به گودال‌های (حفره) دیگر پرتاب می‌شوند. برای فرو افتادن در این سوراخ‌ها، الکترون‌ها باید انرژی را به شکل فوتون که نور تولید می‌کنند، ذخیره کنند.

برای استفاده از آن در کاربردهای الکترونیکی و برای جلوگیری از تریگر کردن، تعدیل میزان انتشار از دیود IR ضروری است. مدولاسیون باعث می‌شود که سیگنال از IR LED بالاتر از نویز قرار بگیرد. دیودهای مادون قرمز بسته‌ای دارند که برای نور مرئی مات است اما برای مادون قرمز شفاف می‌باشد. استفاده گسترده از LED های IR در کنترل از راه دور و سیستم‌های هشدار ایمنی باعث کاهش شدید قیمت دیودهای IR در بازار شده است.

سنسور IR

سنسور IR دستگاهی است که تشعشعات IR را که روی آن افتاده تشخیص می‌دهد. سنسورهای مجاورت (در تلفن‌های صفحه لمسی و روبات‌های اجتناب از لبه استفاده می‌شود)، سنسورهای کنتراست (در ربات‌های زیر خط استفاده می‌شود) و شمارنده‌ها / سنسورهای انسداد (برای شمارش کالا و هشدارهای دزدگیر استفاده می‌شوند) برخی از کاربردهای مربوط به سنسورهای IR هستند.

اصول کار سنسور مادون قرمز

یک سنسور IR متشکل از دو بخش، مدار ساطع‌کننده و مدار گیرنده است. این به طور جمعی به عنوان یک مبدل یا یک optocoupler شناخته می‌شود. ساطع‌کننده یک LED IR است و آشکارساز یک فوتو دیود IR است. فوتوتدیود IR به نور IR ساطع شده از یک LED IR حساس است. مقاومت دیود عکس و ولتاژ خروجی متناسب با نور IR دریافت شده تغییر می‌کند. این اصل اساسی کار سنسور IR است.

نوع بروز می‌تواند بروز مستقیم یا بروز غیر مستقیم باشد. به طور مستقیم، IR LED در مقابل یک فوتودیود قرار می‌گیرد و هیچ مانعی در این بین وجود ندارد. در بروز غیرمستقیم، هر دو دیود در کنار یکدیگر با یک جسم مات در مقابل سنسور قرار می‌گیرند. نور حاصل از IR LED به سطح مات برخورد کرده و به سمت فوتودیود بازتاب می‌شود.

حسگرهای IR کاربردهای بسیار متنوعی را در زمینه‌های مختلف پیدا می‌کنند. بیایید نگاهی به تعدادی از آنها بیندازیم.

سنسورهای مجاورتی

حسگرهای مجاورت از اصل بروز غیر مستقیم بازتابنده استفاده می‌کنند. فوتوديود، تابش ساطع شده توسط IR LED را پس از انعكاس مجدد توسط جسم دريافت مي‌كند. هرچه جسم نزدیک‌تر باشد، شدت تابش اتفاقی روی فوتوديود بالاتر خواهد بود. این شدت برای تعیین فاصله به ولتاژ تبدیل می‌شود.

حسگرهای مجاورتی در تلفن‌های دارای صفحه لمسی، در میان دستگاه‌های دیگر، مورد استفاده قرار می‌گیرند. نمایشگر هنگام مکالمه غیرفعال می‌شود، بنابراین حتی اگر گونه با صفحه لمسی تماس پیدا کند، هیچ تأثیری نخواهد داشت.

ربات های دنبال کننده خط

در این ربات‌ها، سنسورهای IR رنگ سطح زیر آن را تشخیص داده و سیگنالی را به میکروکنترلر یا مدار اصلی ارسال می‌کنند و سپس طبق الگوریتم تنظیم شده توسط خالق ربات تصمیم‌گیری می‌کنند.

شمارنده موردی مادون قرمز

شمارنده موردی بر اساس میزان تابش مستقیم روی فوتودیود اجرا می‌شود. هرگاه موردی مانع خط نامرئی تابش IR شود، مقدار یک متغیر ذخیره شده در رایانه / میکروکنترلر افزایش می‌یابد. این با LED ها، نمایشگرهای هفت بخشی (seven segment) و LCD ها نشان داده می‌شود. سیستم‌های نظارتی کارخانه‌های بزرگ از این شمارنده‌ها برای شمارش محصولات روی تسمه‌های نقاله استفاده می‌کنند.

دزدگیر

بروز مستقیم تابش روی فوتودیود در مدار دزدگیر قابل استفاده است. LED IR در یک طرف چهارچوب درب و فوتودیود در طرف دیگر قرار دارد. تابش IR ساطع شده از IR LED در شرایط عادی مستقیماً بر روی فوتودیود می‌افتد. به محض اینکه شخصی در مسیر IR ممانعت کند، زنگ هشدار به صدا در می‌آید.

این مکانیزم به طور گسترده در سیستم‌های امنیتی استفاده می‌شود و در مقیاس کوچک‌تر در نمایشگاه‌ها کاربردی فراوانی دارند.

فرستنده و گیرنده موسیقی IR

با استفاده از فرستنده / گیرنده IR و مولد موسیقی، نت‌های موسیقی صوتی را می‌توان تا فاصله 10 متر تولید و شنید. فرستنده موسیقی IR با باتری 9 ولت کار می‌کند، در حالی که گیرنده موسیقی IR از ولتاژ 9 ولت تا 12 ولت کار می‌کند.

بازی با سنسورهای IR مادون قرمز

کاربردهای مختلفی از حسگرهای IR مانند کنترل از راه دور تلویزیون، دزدگیرها و شمارنده‌های اشیا وجود دارد. در اینجا ما از حسگرهای آی‌آر  (LED های مادون قرمز) برای ساخت مدار تشخیص شی و همچنین حسگر مجاورت برای ربات‌های ردیابی مسیر استفاده کرده‌ایم.

سیستم امنیتی بی سیم با سنسورهای PIR مادون قرمز

این پروژه یک سیستم امنیتی بی‌سیم را نشان می‌دهد که در آن چهار سنسور حرکت مادون قرمز (PIR)در چهار طرف، پشت، چپ و راست ناحیه قرار داده می‌شوند تا پوشش داده شوند. این سیستم حرکت را از هر طرف تشخیص می‌دهد و آژیر صوتی–تصویری را روشن می‌کند. این سیستم همچنین سمتی را که حرکت (متجاوز) تشخیص داده می‌شود را نشان می‌دهد.