Инфракрасное излучение — это часть электромагнитного спектра, расположенная между более длинноволновым видимым светом и более коротковолновым микроволновым излучением. Диапазон длин волн инфракрасного излучения (ИК) составляет от 760 нм до 1 мм, его невозможно увидеть человеческим глазом, но можно обнаружить его тепло. Инфракрасный диапазон разделен на несколько частей, включая ближний инфракрасный диапазон (NIR) от 760 до 1400 нм (рис. 1).
Изображение электромагнитного спектра с выделением инфракрасной области
Рисунок 1: Выделите электромагнитный спектр в инфракрасной области. Длина волны ближней инфракрасной спектроскопии составляет от 760 до 1400 нм, что подходит для различных применений. (Источник изображения: Broadcom)
Как работают приложения NIR
NIR особенно полезен, поскольку облегчает беспроводную связь. В большинстве случаев бесконтактное обнаружение с использованием NIR предполагает сопряжение ИК-передатчика с приемником.
Например, в пульте дистанционного управления телевизора используется технология NIR-излучения. При нажатии кнопки на пульте дистанционного управления внутренняя схема преобразует действие кнопки в двоичный код и передает его на ИК-передатчик. Затем передатчик излучает закодированную информацию в виде импульсов ближнего ИК-света. С другой стороны, парные датчики на телевизоре принимают импульсы и преобразуют их обратно в двоичный код для выполнения определенных команд.
Использование комбинаций передатчика и приемника варьируется в различных приложениях. Подобно пульту дистанционного управления, приемник декодирует сигнал, излучаемый передатчиком. В других случаях триггер срабатывает при затруднении излучения. Этот режим на основе прерываний можно использовать для обнаружения людей или объектов.
Чтобы избежать внешних помех сигнала, приемник предназначен для обнаружения только определенных длин волн, что требует, чтобы свет, излучаемый передатчиком, имел точно соответствующую длину волны и достаточную интенсивность. Например, IR ChipLED-излучатель Broadcom HSM8-C120 (рис. 2) представляет собой ИК-светодиод, который можно использовать в различных приложениях, включая бытовую электронику, интеллектуальные счетчики и многое другое.
Инфракрасный светодиодный излучатель Broadcom HSM8-C120 ChipLED
Рис. 2. Инфракрасный светодиодный излучатель Broadcom HSM8-C120 ChipLED имеет пиковую длину волны 850 нм и компактен по размеру, что делает его идеальным для схем печатных плат с высокой плотностью размещения. (Источник изображения: DigiKey)
HSM8-C120 — это ИК-чип-светодиод с боковым излучением для поверхностного монтажа в компактном корпусе размером всего 1,6 x 0,93 мм, подходящий для различных применений в ограниченном пространстве.
Пиковая длина волны этого светодиода составляет 850 нм, угол обзора 150 °, он совместим со стандартными автоматическими машинами для поверхностного монтажа и инфракрасной пайкой оплавлением.
Применение ближнего ИК-светодиода
Фотоэлектрический детектор дыма - ИК-светодиод использует основной принцип проникновения объекта для обнаружения дыма, объединяя излучатель и фотоэлектрический детектор в одном детекторе. В нормальных условиях работы светодиоды излучают инфракрасное излучение, заставляя детектор генерировать ток. Однако наличие дыма нарушает путь инфракрасного излучения и вызывает его рассеяние. Следовательно, чистый ток, регистрируемый фотодетектором, уменьшится и вызовет сигнал тревоги. ИК-светодиод может проникать в дым и обнаруживать более мелкие и плотные частицы, что делает его особенно подходящим для этого применения.
Фотоэлектрические детекторы дыма — не единственный тип детекторов в этой категории; есть и другие детекторы, например, измеряющие уровень ионизации воздуха. Однако это всем известные детекторы, способные выдавать ложные срабатывания (ложные срабатывания). Проблема, вызванная дымом от приготовления пищи, особенно серьезна, поэтому дымовая сигнализация в жилых домах должна пройти «тест гамбургера», что означает, что дым от приготовления пищи не вызовет тревогу. На ИК-светодиод не влияют частицы кухонного дыма, поэтому уровень ложных срабатываний относительно низок. ИК-светодиод также можно интегрировать с другими системами, такими как детекторы тепла, газа и воздушного потока, чтобы получать больше информации об опасных ситуациях в режиме реального времени.
Бытовая техника. Инфракрасные датчики в стиральных машинах не только используются для дистанционного управления, но и могут определять уровень воды, а роботы-пылесосы используют инфракрасные датчики, чтобы избежать препятствий на пути картографирования. Подобные датчики есть и в микроволновых печах, которые могут определять, открыта ли дверца, и подавать соответствующие сигналы тревоги. Автоматические смесители, дозаторы мыла и сушилки могут использовать функции обнаружения препятствий и обнаружения препятствий на близком расстоянии с помощью ИК-светодиодов.
Световая завеса безопасности. При использовании крупного или опасного промышленного оборудования в производственных цехах, складах, строительных площадках или других промышленных объектах безопасность работников всегда является главным приоритетом. Физические барьеры громоздки и требуют больших усилий для установки, а ИК-светодиоды легче и портативнее физических барьеров, что делает их эффективной альтернативой. ИК-светодиоды также можно устанавливать в разных формах и размерах, чтобы по мере необходимости охватывать разные области.