|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Cảm biến hồng ngoại nhiệt điện. Dữ liệu tham khảo
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Những tài liệu tham khảo Ngày nay, ít người ngạc nhiên trước cánh cửa của một tổ chức hoặc một cửa hàng tự động mở ra trước mặt du khách. Trong hầu hết các trường hợp như vậy, cách tiếp cận của một người được "cảm nhận" bởi một thiết bị treo phía trên cửa, được trang bị cảm biến nhiệt điện (máy thu) bức xạ hồng ngoại. Cảm biến như vậy có độ nhạy cao, bền, dễ sử dụng. Chúng được sử dụng rộng rãi, bao gồm cả trong hệ thống an ninh và báo cháy, đồng hồ đo nhiệt độ từ xa. Hiệu ứng nhiệt điện (pyros trong tiếng Hy Lạp - lửa) - sự tạo ra điện tích trong tinh thể dưới tác động của nhiệt - đã được biết đến từ rất lâu, nhà vật lý nổi tiếng người Đức Wilhelm Roentgen đã nghiên cứu nó vào thế kỷ XNUMX. Hiệu ứng này giống như áp điện, hơn nữa, theo quy luật, hỏa điện cũng có đặc tính áp điện. Trong các tinh thể có nguồn gốc tự nhiên (thạch anh, tourmaline), hiệu ứng nhiệt điện thể hiện khá yếu, nhưng khả năng tồn tại của các chất có hệ số nhiệt điện lớn tùy ý - tỷ lệ giữa mức tăng điện tích với mức tăng nhiệt độ gây ra nó, đã được chứng minh về mặt lý thuyết. Tương đối gần đây, các chất như vậy thuộc loại chất sắt điện đã được tổng hợp và các cảm biến nhạy cảm đã được tạo ra trên cơ sở chúng. Một mạch cảm biến điển hình được hiển thị trong hình. 1. Phần tử nhạy cảm B1 là một loại tụ điện - một tấm nhiệt điện với các tấm kim loại. Một trong các tấm được phủ một lớp chất có khả năng hấp thụ bức xạ điện từ (nhiệt). Do sự hấp thụ năng lượng, nhiệt độ của tấm tụ điện tăng lên và giữa các tấm xuất hiện một điện áp có cực tính được xác định nghiêm ngặt. Được áp dụng cho phần cổng nguồn của bóng bán dẫn hiệu ứng trường tích hợp VT1, nó gây ra sự thay đổi điện trở của kênh của nó. Tín hiệu đầu ra được lấy từ một điện trở tải bên ngoài được kết nối với mạch thoát của bóng bán dẫn.
Sau một thời gian, bất kể bức xạ nhiệt có tiếp tục tác động lên cảm biến hay không, tụ điện sẽ phóng điện qua điện trở rò rỉ R1 - tín hiệu đầu ra giảm xuống bằng không. Thông thường, các cảm biến được trang bị một số phần tử cảm biến được kết nối nối tiếp với các cực xen kẽ. Điều này đảm bảo thiết bị không nhạy cảm với bức xạ nền đồng nhất và thu được điện áp đầu ra xen kẽ tín hiệu khi di chuyển hình ảnh tập trung của vật thể dọc theo bề mặt nhạy cảm của cảm biến. Độ nhạy của cảm biến nhiệt điện thường được đo bằng cách sử dụng thiết lập được hiển thị dưới dạng sơ đồ trong Hình. 2. Thiết bị mô phỏng vật đen được sử dụng làm nguồn bức xạ nhiệt. Dòng chảy định kỳ, với tần số 1 Hz, bị chặn bởi bộ ngắt van điều tiết, được điều khiển bởi động cơ điện. Các xung IR đến phần tử nhạy cảm của cảm biến và làm xuất hiện các xung điện áp trên điện trở tải ngoài R1. Dễ dàng nhận thấy rằng bóng bán dẫn hiệu ứng trường của cảm biến được bật bởi nguồn theo dõi ở đây.
Các phép đo cho thấy độ nhạy của cảm biến giảm gần như tỷ lệ thuận với sự gia tăng tần số của các xung bức xạ mà nó nhận được. Lý do cho điều này là quán tính nhiệt đáng kể của phần tử cảm biến. Các cảm biến được thiết kế để hoạt động ở sự khác biệt lớn về nhiệt độ môi trường được trang bị hai phần tử nhạy cảm được kết nối theo chuỗi ngược nhau - hoạt động và bù. Phần tử bù có thể được đóng lại khỏi dòng bức xạ bên ngoài, nhưng ở cùng điều kiện nhiệt độ với phần tử đang hoạt động. Đặc tính của độ nhạy quang phổ của cảm biến được xác định bởi khả năng hấp thụ của vật liệu phủ của tấm nhiệt điện trong một dải tần số cụ thể của bức xạ điện từ. Cuối cùng, nó được hình thành bằng cách sử dụng các bộ lọc quang học được cài đặt phía trước phần tử nhạy cảm. Các đặc điểm điển hình về độ nhạy quang phổ của các phiên bản khác nhau của cảm biến nhiệt điện được thể hiện trong hình. 3.
Các cảm biến có đặc tính 1 được thiết kế để phát hiện ngọn lửa, 2 và 3 phù hợp nhất để phát hiện chuyển động của con người. Đặc tính 4 là tối ưu để sử dụng trong máy đo nhiệt độ từ xa. Cảm biến nhiệt điện cho các mục đích khác nhau được sản xuất bởi một số công ty. Dưới đây sẽ được mô tả chi tiết về các sản phẩm của một trong số họ - Công ty sản xuất Murata (Nhật Bản). Các cảm biến được đặt trong một hộp kim loại hình trụ có ba (hoặc bốn) đầu dây dẫn cứng đóng hộp (Hình 4). Trên mặt phẳng của vỏ, đối diện với các thiết bị đầu cuối, có một cửa sổ hình vuông, hình chữ nhật hoặc hình tròn, được đóng bởi một bộ lọc trong suốt đối với các tia hồng ngoại. Hình tương tự cho thấy sơ đồ chân của các thiết bị.
Các đặc tính kỹ thuật chính của cảm biến nhiệt điện dòng IRA của Murata được trình bày trong bảng.
Các cảm biến IRA-E710ST0, IRA-E910ST1, IRA-E420S1 và IRA-E420QW1 có các tụ điện chặn tích hợp giữa các cực cổng và cực nguồn, cũng như cực cổng và cực cống của FET. Phần thân của thiết bị IRA-E940ST1 chứa hai cảm biến với hai phần tử nhạy cảm mỗi phần. Thiết bị có một đầu ra chung và một đầu ra cống kết hợp, các đầu ra của nguồn bóng bán dẫn là riêng biệt. Một sơ đồ điển hình về việc sử dụng cảm biến nhiệt điện trong thiết bị báo động an ninh được hiển thị trong hình. 5. Các tụ điện C1 và C2 được sử dụng để triệt tiêu các tín hiệu thu tần số cao trên các đầu ra của cảm biến B1 và nên được lắp đặt gần nó. Các tụ điện này là không cần thiết nếu cảm biến được áp dụng đã được tích hợp sẵn.
Transistor hiệu ứng trường bên trong của cảm biến B1 được kết nối theo mạch theo nguồn. Tải của nó là điện trở R1. Dao động điện áp xảy ra trên nó khi một vật thể nóng di chuyển trong vùng nhạy cảm sẽ khuếch đại hai op-amps - DA1.1 và DA1.2. Mức tăng tổng thể của chúng đạt cực đại ở 7500 tại 2 Hz, giảm 3 dB tại các điểm tần số 0,5 và 5,5 Hz. Tuy nhiên, quán tính của chính cảm biến làm thay đổi tổng băng thông của hệ thống bộ khuếch đại cảm biến thấp hơn nhiều - lên tới 0,06...1,2 Hz. Ngay khi biên độ của tín hiệu ở đầu ra của op amp DA1.2 vượt quá 0,8 V, bộ so sánh DA2.1 được kích hoạt nếu điện áp tăng đột biến là dương hoặc DA2.2 nếu nó là âm, so với một giá trị nhất định gần bằng một nửa điện áp nguồn (nó được xác định bởi các giá trị của điện trở R10 và R12). Đầu ra của bộ so sánh (với bộ thu mở) được kết nối song song, do đó, khi bất kỳ bộ nào trong số chúng được kích hoạt, mức logic ở đầu vào của vi điều khiển sẽ thay đổi. Do xử lý chuỗi xung nhận được (đo thời lượng của chúng, đếm số lượng trong một khoảng thời gian nhất định), bộ vi điều khiển tạo ra tín hiệu điều khiển kích hoạt bộ truyền động hoặc bộ báo động. Để tăng vùng nhạy cảm không gian của cảm biến, một thấu kính thường được lắp đặt phía trước cửa sổ quang học của nó, thấu kính này tập trung các tia hồng ngoại vào tấm nhiệt điện. Để có được hình dạng giống cái quạt của trường quan sát nhạy cảm, tương tự như hình được thể hiện theo cách đơn giản hóa trong Hình. 6a, một thấu kính Fresnel khoanh vùng được sử dụng. Nó bao gồm nhiều vùng lấy nét riêng biệt, mỗi vùng tạo thành chùm tia nhạy cảm của riêng nó đến từ một hướng nhất định. Kết quả là, khi di chuyển một đối tượng chuyển động từ tia này sang tia khác, cảm biến sẽ tạo ra một điện áp xoay chiều.
Một hình quạt tương tự của các tia cũng được hình thành trong mặt phẳng thẳng đứng (Hình 6b). Sử dụng các thấu kính Fresnel có cấu trúc đặc biệt, có thể thay đổi hình dạng của các cánh hoa để có được điều kiện tốt nhất để phát hiện một vật thể trong một trường nhìn nhất định. Ngoài các cảm biến sê-ri IRA, Murata còn sản xuất các mô-đun nhiệt điện IMD-B101-01 và IMD-B102-01. Cùng với chính cảm biến, một mô-đun như vậy chứa bộ khuếch đại và bộ tạo xung phù hợp để cung cấp các phần tử logic tiêu chuẩn cho đầu vào (nút A3). Sơ đồ khối của mô-đun được hiển thị trong hình. 7, và bản vẽ cơ thể - trong hình. số 8.
Sơ đồ chân của các mô-đun khác nhau rất ít. Cả hai đều có chân 1 - chân nguồn âm chung; đầu ra 3 - đầu ra công suất dương; chân 4 - đầu ra kỹ thuật số. Nhưng đối với mô-đun IMD-B101-01, chân 2 là đầu ra tương tự của bộ khuếch đại tín hiệu cảm biến và đối với IMD-B102-01, nó là đầu vào của tín hiệu nhấp nháy của công tắc. Các đặc điểm chính của mô-đun:
Trong các hệ thống tự động bật đèn khi phát hiện chuyển động trong phòng, đầu vào nhấp nháy của mô-đun IMD-B102-01 thường được cung cấp tín hiệu từ điện trở quang phản ứng với ánh sáng tổng thể. Điều này ngăn hệ thống hoạt động vào ban ngày. Tác giả: A. Sergeev, Moscow dựa trên tư liệu từ trang murata.com.
Khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới
04.05.2024 Điều khiển vật thể bằng dòng không khí
04.05.2024 Chó thuần chủng ít bị bệnh hơn chó thuần chủng
03.05.2024
▪ Tai nghe chống ồn chủ động USB Type-C của Xiaomi Mi ▪ sứ mệnh không gian để cứu hành tinh
▪ phần của trang web Bảo vệ các thiết bị điện. Lựa chọn các bài viết ▪ bài báo Không cần tranh giành sự sạch sẽ, bạn cần phải quét dọn! biểu hiện phổ biến ▪ bài viết Điện tâm đồ là gì? đáp án chi tiết ▪ bài báo Bộ tạo xung trên đèn LED nhấp nháy. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện ▪ bài viết Lật bài. bí mật tập trung
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này