Kızılötesi prensibi ve LED aydınlatmanın kullanımı
Kızılötesi spektroskopi
İnsanların çıplak gözle görebildiği ışığa görünür ışık denir ve görünür ışığın dalga boyu 380-750 nm'dir. Görünür ışığın dalga boyunun kısadan uzuna sıralaması mor ışık → mavi ışık → camgöbeği ışık → yeşil ışık → sarı ışık → turuncu ışık → kırmızı ışıktır. Kırmızı ışıktan daha uzun dalga boyuna sahip ışığa kızılötesi ışık veya kızılötesi ışık (kızılötesi) denir. Kızılötesi ışık, insanların çıplak gözle göremediği ışıktır.
Işığın bir kısmının dalga boyu dağılımı aşağıdaki gibidir:
Mor ışık (0.40~0.43μm); mavi ışık (0.43～0.47μm); camgöbeği ışığı (0.47~0.50μm); yeşil ışık (0.50~0.56μm); sarı ışık (0.56~0.59μm); turuncu ışık (0.59～0.62μm); kırmızı ışık (0.62～0.76μm); kızılötesi (0.76~1000μm); kızılötesi ışık ayrılabilir:
1. Yakın kızılötesi (760~3000nm); 2. Orta kızılötesi (3000～60000rim); 3. Uzak kızılötesi (6000~150000nm).
Doğada sıcaklığı olan herhangi bir nesne kızılötesi ışınlar yayar, ancak yayılan kızılötesi ışınların dalga boyları farklıdır. Deneylere göre, insan vücudu tarafından yayılan kızılötesi (enerji) dalga boyları esas olarak yaklaşık 10.000 nm'de yoğunlaşmıştır. İnsan vücudunun kızılötesi dalga boyunun özelliklerine göre, bir algılama cihazı kullanılırsa, insan vücudunun yaydığı kızılötesi algılanabilir ve diğer gereksiz ışık dalgaları ortadan kaldırılabilir.
İnsan aktivitesi bilgilerinin tespit edilmesi amacına ulaşılabilir. Bu nedenle insan vücudunun kızılötesi ışınlarını algılayan bir sensör ürünü ortaya çıktı. İnsan vücudunun kızılötesi sensörü, piroelektrik ilkesine göre yapılır.
piroelektrik prensibi
İnsan vücudu kızılötesi sensörü, piroelektrik etki prensibi kullanılarak yapılan bir tür algılama ürünüdür. Piroelektrik etki nedir? Sıcaklıktaki değişiklikler nedeniyle elektrik yüklerinin üretildiği bir olgudur.
Açıkça göstermek için piroelektrik etki de ortaya çıkar. Bir diyagramla gösterin.
Şekil 1, bir sıcaklık değişim eğrisinin şematik bir diyagramıdır: Şekil 2, bir sıcaklık değişiminin neden olduğu bir sensör yüzeyi yük değişimi durum eğrisinin şematik bir diyagramıdır; Şekil 3, bir sensör yüzeyi yük değişikliğinin neden olduğu bir voltaj değişikliği çıkış eğrisinin şematik bir diyagramıdır.
Şekil 1'in başlangıç aşamasında (T), piroelektrik kızılötesi sensörün sıcaklığı kızılötesi radyasyon olmadan değişmez, sensörün yüzeyindeki yük nötralize durumdadır ve pozitif ve negatif elektronlar eşittir (A ). Bu sırada sensörün çıkışı yoktur ( 0). Şekil l Sıcaklık değişikliği olduğunda ikinci aşama (T+△T). İnsan vücudunun kızılötesi radyasyonu altında, piroelektrik kızılötesi sensörün sıcaklığı △T artarsa, sensörün yüzeyindeki yük Şekil 2(B)'de gösterildiği gibi buna göre değişecektir. Sıcaklık değişimi △T ise, karşılık gelen yük değişimi △V değişimi üretecektir. Bu nedenle, sensör △V verir. Zaman geçtikçe, sensörün yüzeyi havadaki iyonları yeniden adsorbe edecek ve Şekil 2c'de gösterildiği gibi nötralize duruma ulaşmak için birbirini iptal edecektir. Bu sırada sensör çıkış yok (O) durumuna döner. Şekil 3'te gösterildiği gibi.
Sıcaklık düştüğünde, sıcaklık orijinal durumuna (T) geri döner ve serbest polarizasyon durumu Şekil 2D'de gösterilmektedir. Sıcaklık düşüşü ve değişimi (nispeten) sıcaklık artışının tersi olduğundan, sensörün yüzeyindeki yük değişim süreci, yükseldiği zaman değişim sürecinin tam tersidir, bu ters bir süreçtir.
Bu nedenle, sensörün çıkış sinyali Şekil 3'te gösterildiği gibi bir △V'dir. Aynı şekilde, zaman geçtikçe, sensörün yüzeyi havadaki iyonları yeniden adsorbe edecektir ve sensörün çıkış sinyali yine sıfır olacak.
Sensörün' insan aktivitesi bilgilerini algılama sürecinin tamamı için çıkış sinyali Şekil 3'te gösterilmektedir. tam bir dalga şeklidir. Deneyde. Sinyal bir amplifikatör tarafından yükseltilirse ve daha sonra bir osiloskop ile gözlemlenirse, pozitif bir darbe ve bir negatif darbe olacaktır. Başka bir deyişle, sensör çıkışı tarafından algılanan bir hareket sinyali, tam bir l Hz darbe sinyaline benzer.
Kızılötesi sensör
Piroelektrik sensörde geçmişte tek elemanlı sensör kullanılıyordu. Tek elemanlı sensör, kaçak ışık gibi faktörlerden daha fazla etkilendiğinden, uygulama etkisi nispeten zayıftır. Bu nedenle, çift elemanlı algılama birimleri artık yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sensör tipi aşağıdaki avantajlara sahiptir:
1. Yüksek hassasiyet özelliklerine sahiptir.
2. İki ünite cihazı ters olarak bağlanmıştır. Bu nedenle aynı anda giren kızılötesi ışınlar birbirini iptal edecek ve çıkış olmayacaktır. Bu, harici kaçak ışık, çevresel sıcaklık değişiklikleri ve harici titreşim etkilerine karşı kararlılığı artırır (bkz. Şekil 5).
Piroelektrik kızılötesi sensörün son derece yüksek giriş empedansı nedeniyle, gürültünün verilmesi çok kolaydır.
Bu nedenle, metal paketin benimsenmesi ve kabuk topraklanması için sensör üzerinde elektromanyetik ekranlama işlemi yapılması gerekir. Bu şekilde, dağınıklık gürültüsünü koruma amacına ulaşılabilir.
Doğada, tüm nesnelerin yaydığı ısı enerjisi, kendi sıcaklıklarıyla orantılıdır. Bir nesnenin sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, yayılan ısı enerjisinin tepe dalga boyu o kadar kısa olur. 36-37°C sıcaklığa sahip bir insan vücudu, yaklaşık 900-1000 nm'lik bir tepe ısı enerjisi ile kızılötesi ışınlar yayar. Bu nedenle, insan vücudunun varlığı veya yokluğu, bir piroelektrik kızılötesi sensör tarafından tespit edilebilir.
İnsan vücudunun varlığını veya yokluğunu izleme sürecinde güneş ışığının ve aydınlatma ışıklarının etkisinden kaçınmak için, piroelektrik kızılötesi sensörün yüzeyine genellikle bir filtre eklenir. Aynı zamanda, insan vücudu yavaş hareket ettiğinden, yüksek verimli, odaklanan Fresnel lens ve diğer aksesuarları taşımak da gereklidir, gerçek kullanım ihtiyaçlarını karşılayabilir.
