Principio dell'infrarosso e uso dell'illuminazione a LED
Spettroscopia ad infrarossi
La luce che le persone possono vedere ad occhio nudo è chiamata luce visibile e la lunghezza d'onda della luce visibile è di 380-750 nm. L'ordine della lunghezza d'onda della luce visibile da corta a lunga è luce viola → luce blu → luce ciano → luce verde → luce gialla → luce arancione → luce rossa. La luce con una lunghezza d'onda più lunga della luce rossa è chiamata luce infrarossa o luce infrarossa (infrarossi). La luce infrarossa è luce che le persone non possono vedere ad occhio nudo.
La distribuzione della lunghezza d'onda di una parte della luce è la seguente:
Luce viola (O.40～0.43μm); luce blu (0,43~0,47 μm); luce ciano (0.47～0.50μm); luce verde (0,50~0,56μm); luce gialla (0,56～0,59μm); luce arancione ( 0,59～0,62 μm); luce rossa (0.62～0.76μm); infrarossi (0.76～1000μm); La luce infrarossa può essere suddivisa in:
1. Vicino infrarosso (760～3000nm); 2. Medio infrarosso (3000～60000rim); 3. Infrarosso lontano (6000～150000nm).
Qualsiasi oggetto con temperatura in natura irradierà raggi infrarossi, ma le lunghezze d'onda dei raggi infrarossi irradiati sono diverse. Secondo gli esperimenti, le lunghezze d'onda dell'infrarosso (energia) irradiate dal corpo umano sono concentrate principalmente a circa 10.000 nm. In base alle caratteristiche della lunghezza d'onda infrarossa del corpo umano, se viene utilizzato un dispositivo di rilevamento, è possibile rilevare l'infrarosso irradiato dal corpo umano e rimuovere altre onde luminose non necessarie.
Lo scopo di rilevare le informazioni sull'attività umana può essere raggiunto. Pertanto, è apparso un prodotto sensore che rileva i raggi infrarossi del corpo umano. Il sensore a infrarossi del corpo umano è realizzato secondo il principio della piroelettricità.
Principio piroelettrico
Il sensore a infrarossi del corpo umano è una sorta di prodotto di rilevamento realizzato utilizzando il principio dell'effetto piroelettrico. Cos'è l'effetto piroelettrico? È un fenomeno in cui si generano cariche elettriche a causa delle variazioni di temperatura.
Per illustrare chiaramente l'effetto piroelettrico appare anche. Illustrare con un diagramma.
la Figura 1 è un diagramma schematico di una curva di variazione di temperatura: la Figura 2 è un diagramma schematico di una curva di stato di cambiamento di carica superficiale del sensore causata da una variazione di temperatura; La Figura 3 è un diagramma schematico di una curva di uscita di variazione di tensione causata da una variazione di carica superficiale del sensore.
Nella fase iniziale (T) di Fig. 1, la temperatura del sensore a infrarossi piroelettrico non cambia senza radiazione infrarossa, la carica sulla superficie del sensore è in uno stato neutralizzato e gli elettroni positivi e negativi sono uguali (A ). In questo momento, il sensore non ha uscita ( 0). Figura l Il secondo stadio (T+△T), quando c'è un cambiamento di temperatura. Sotto la radiazione infrarossa del corpo umano, se la temperatura del sensore a infrarossi piroelettrico aumenta di △T, la carica sulla superficie del sensore cambierà di conseguenza come mostrato nella Figura 2 (B). Se la variazione di temperatura è △T, la variazione di carica corrispondente produrrà una variazione di △V. Pertanto, il sensore emette △V. Col passare del tempo, la superficie del sensore riassorbirà gli ioni nell'aria e si annullerà a vicenda per raggiungere lo stato neutralizzato come mostrato nella Figura 2c. A questo punto, il sensore torna a nessuna uscita (O). Come mostrato in Figura 3.
Quando la temperatura scende, la temperatura ritorna al suo stato originale (T) e il suo stato di polarizzazione libera è mostrato nella Figura 2D. Poiché il processo di diminuzione e cambiamento della temperatura (relativamente parlando) è opposto all'aumento della temperatura, il processo di cambiamento della carica sulla superficie del sensore è esattamente l'opposto del processo di cambiamento quando aumenta, che è un processo inverso.
Pertanto, il segnale di uscita del sensore è un △V, come mostrato in Figura 3. Allo stesso modo, con il passare del tempo, la superficie del sensore riassorberà ioni nell'aria e il segnale di uscita del sensore sarà di nuovo zero.
Il segnale di uscita del sensore' per l'intero processo di rilevamento delle informazioni sull'attività umana è mostrato nella Figura 3. Non è difficile vedere dal diagramma di uscita del sensore che il segnale emesso da un'azione del sensore alle attività umane è una forma d'onda completa. Nell'esperimento. Se il segnale viene amplificato da un amplificatore e quindi osservato con un oscilloscopio, sarà un impulso positivo e un impulso negativo. In altre parole, un segnale di movimento rilevato dall'uscita del sensore è simile a un segnale di impulso completo di 1 Hz.
Sensore a infrarossi
Nel sensore piroelettrico, in passato è stato utilizzato il sensore a un elemento. Poiché il sensore a un elemento è maggiormente influenzato da fattori come la luce parassita, l'effetto dell'applicazione è relativamente scarso. Pertanto, le unità di rilevamento a doppio elemento sono ora comunemente utilizzate. Questo tipo di sensore presenta i seguenti vantaggi:
1. Ha le caratteristiche di alta sensibilità.
2. I due dispositivi dell'unità sono collegati al contrario. Pertanto, i raggi infrarossi immessi contemporaneamente si cancelleranno a vicenda e non vi sarà alcuna uscita. Ciò aumenta la stabilità alla luce esterna, alle variazioni di temperatura ambientale e agli effetti delle vibrazioni esterne (vedere la Figura 5).
A causa dell'impedenza di ingresso estremamente elevata del sensore a infrarossi piroelettrico, è molto facile introdurre rumore.
Pertanto, è necessario eseguire un trattamento di schermatura elettromagnetica sul sensore, quindi viene adottato il pacchetto metallico e il guscio viene messo a terra. In questo modo, è possibile raggiungere lo scopo di schermare il rumore di disturbo.
In natura, l'energia termica irradiata da tutti gli oggetti è proporzionale alla loro stessa temperatura. Maggiore è la temperatura di un oggetto, minore è la lunghezza d'onda di picco della sua energia termica irradiata. Un corpo umano con una temperatura di 36-37°C irradia raggi infrarossi con un'energia termica di picco di circa 900-1000 nm. Pertanto, la presenza o l'assenza del corpo umano può essere rilevata da un sensore a infrarossi piroelettrico.
Al fine di evitare l'influenza della luce solare e delle luci di illuminazione nel processo di monitoraggio della presenza o assenza del corpo umano, viene solitamente aggiunto un filtro sulla superficie del sensore piroelettrico a infrarossi. Allo stesso tempo, poiché il corpo umano si muove lentamente, è anche necessario portare con sé lenti di Fresnel ad alta efficienza, messa a fuoco e altri accessori in grado di soddisfare le effettive esigenze di utilizzo.
