חיישני IR פירואלקטריים. נתוני התייחסות

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

חיישני IR פירואלקטריים. נתוני התייחסות

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / חומרי עזר

כיום, מעט אנשים מופתעים מהדלת של מוסד או חנות הנפתחת אוטומטית לעיני המבקר. ברוב המקרים כאלה, התקרבות של אדם "מורגשת" על ידי מכשיר התלוי מעל הדלת, המצויד בחיישן פירואלקטרי (מקלט) של קרינת IR. חיישנים כאלה הם רגישים מאוד, עמידים וקלים לשימוש. הם נמצאים בשימוש נרחב, כולל במערכות אבטחה ואזעקת אש, ומדי טמפרטורה מרוחקים.

האפקט הפירואלקטרי (פירוס ביוונית - אש) - יצירת מטענים חשמליים בגבישים בהשפעת חום - ידוע כבר זמן רב מאוד; הפיזיקאי הגרמני המפורסם וילהלם רונטגן חקר אותו עוד במאה ה-XNUMX. האפקט דומה לפיזואלקטרי; יתר על כן, לפירו-אלקטריים, ככלל, יש גם תכונות פיזואלקטריות. בגבישים ממקור טבעי (קוורץ, טורמלין), ההשפעה הפירואלקטרית מתבטאת בצורה חלשה למדי, אך האפשרות לקיומם של חומרים בעלי מקדם פירואלקטרי גדול באופן שרירותי - היחס בין העלייה במטען החשמלי לעליית הטמפרטורה שגרמה לו. - הוצג תיאורטית. יחסית לאחרונה, חומרים כאלה השייכים למחלקת הפרו-אלקטריק סונתזו ועל בסיסם נוצרו חיישנים רגישים.

מעגל חיישן טיפוסי מוצג באיור. 1. האלמנט הרגיש B1 הוא מעין קבלים - לוחית פירואלקטרית עם לוחות מתכת. על אחת הלוחות מונחת שכבה של חומר המסוגל לספוג קרינה אלקטרומגנטית (תרמית). כתוצאה מספיגת אנרגיה, הטמפרטורה של לוחית הקבל עולה ומופיע מתח בעל קוטביות מוגדרת בהחלט בין הלוחות. מיושם על קטע מקור השער של טרנזיסטור אפקט השדה המובנה VT1, הוא גורם לשינוי בהתנגדות של הערוץ שלו. אות המוצא נלקח מנגד עומס חיצוני המחובר למעגל הניקוז של הטרנזיסטור.

חיישני IR פירואלקטריים

לאחר זמן מה, ללא קשר אם קרינה תרמית ממשיכה לפעול על החיישן או לא, הקבל יפרק דרך התנגדות הדליפה R1 - אות המוצא יורד לאפס. לעתים קרובות, חיישנים מצוידים במספר רכיבי חישה המחוברים בסדרה עם קוטביות מתחלפת. זה מבטיח שהמכשיר לא רגיש לקרינת רקע אחידה ומשיג מתח מוצא לסירוגין בעת הזזת התמונה הממוקדת של אובייקט לאורך המשטח הרגיש של החיישן.

הרגישות של חיישן פירואלקטרי נמדדת בדרך כלל באמצעות הגדרה המוצגת באופן סכמטי באיור. 2. סימולטור גוף שחור משמש כמקור לקרינה תרמית. הזרימה נחסמת מעת לעת, בתדר של 1 הרץ, על ידי מפסק מפסק המונע על ידי מנוע חשמלי. פולסי IR מגיעים לאלמנט הרגיש של החיישן וגורמים להופעת פולסי מתח על נגד העומס החיצוני R1. קל לראות שטרנזיסטור אפקט השדה של החיישן מחובר כאן כעוקב מקור.

חיישני IR פירואלקטריים

כפי שמראות מדידות, רגישות החיישן יורדת כמעט ביחס לעלייה בתדירות פולסי הקרינה הנקלטים בו. הסיבה לכך היא האינרציה התרמית המשמעותית של האלמנט הרגיש.

חיישנים המיועדים לפעול תחת שינויים גדולים בטמפרטורת הסביבה מצוידים בשני אלמנטים רגישים המחוברים בסדרת מונים - אחד עובד ואלמנט פיצוי. ניתן לסגור את אלמנט הפיצוי משטף הקרינה החיצוני, אך הוא נמצא באותם תנאי טמפרטורה כמו זה הפועל.

המאפיינים של הרגישות הספקטרלית של החיישן נקבעים על ידי יכולת הספיגה של חומר הציפוי של הצלחת הפירואלקטרית בטווח תדרים מסוים של קרינה אלקטרומגנטית. לבסוף הוא נוצר באמצעות מסננים אופטיים המותקנים מול האלמנט הרגיש. מאפיינים אופייניים של הרגישות הספקטרלית של גרסאות שונות של חיישנים פירואלקטריים מוצגים באיור. 3.

חיישני IR פירואלקטריים

חיישנים בעלי מאפיין 1 נועדו לזהות להבות, 2 ו-3 מתאימים ביותר לתיעוד תנועה אנושית. מאפיין 4 הוא אופטימלי לשימוש במדדי טמפרטורה מרוחקים.

חיישנים פירואלקטריים למטרות שונות מיוצרים על ידי מספר חברות. להלן נדבר בפירוט על המוצרים של אחד מהם - Murata Manufacturing Co (יפן).

החיישנים ממוקמים במארז מתכת גלילי עם שלושה (או ארבעה) מובילי תיל מחושלים קשיחים (איור 4). בקצה השטוח של המארז מול הטרמינלים יש חלון מרובע, מלבני או עגול המכוסה במסנן שקוף לקרני IR. אותו איור מציג את ה-pinout של המכשירים.

חיישני IR פירואלקטריים

המאפיינים הטכניים העיקריים של חיישנים פירואלקטריים מסדרת IRA מבית Murata מוצגים בטבלה.

חיישני IR פירואלקטריים

חיישני IRA-E710ST0, IRA-E910ST1, IRA-E420S1 ו-IRA-E420QW1 כוללים קבלים מעקפים מובנים בין פיני השער והמקור, כמו גם פיני השער והניקוז של טרנזיסטורי אפקט השדה. גוף מכשיר IRA-E940ST1 מכיל שני חיישנים עם שני אלמנטים רגישים כל אחד. למכשיר יש מסוף אחד משותף ומסוף ניקוז משולב, מסופי המקור של הטרנזיסטורים נפרדים.

תרשים טיפוסי של השימוש בחיישן פירואלקטרי בהתקן אזעקת אבטחה מוצג באיור. 5. הקבלים C1 ו-C2 משמשים לדיכוי הפרעות בתדר גבוה במסופים של חיישן B1 ויש להתקין אותם בסמיכות אליו. קבלים אלה אינם נחוצים אם החיישן המיושם כבר מכיל קבלים מובנים.

(לחץ להגדלה)

טרנזיסטור אפקט השדה הפנימי של חיישן B1 מחובר בהתאם למעגל עוקב המקור. העומס שלו הוא נגד R1. תנודות המתח המתרחשות עליו כאשר חפץ מחומם נע באזור רגיש, מוגברות בשני מגברים אופ - DA1.1 ו-DA1.2. הרווח הכולל שלהם מגיע לשיא של 7500 ב-2 הרץ, ויורד ב-3 dB בנקודות התדר של 0,5 ו-5,5 הרץ. עם זאת, האינרציה של החיישן עצמו מסיטה את רוחב הפס הכולל של מערכת החיישן-מגבר נמוך משמעותית - ל-0,06...1,2 הרץ.

ברגע שאמפליטודת האות במוצא המגבר DA1.2 עולה על 0,8 וולט, המשווה DA2.1 מופעל אם נחשול המתח חיובי, או DA2.2 אם הוא שלילי, ביחס לערך מסוים סגירה למחצית מתח האספקה (זה נקבע על ידי ערכי הנגד R10 ו-R12). היציאות של המשווים (אספן פתוח) מחוברות במקביל, כך שכאשר כל אחד מהם מופעל, הרמה הלוגית בכניסת המיקרו-בקר משתנה. כתוצאה מעיבוד רצף הפולסים המתקבל (מדידת משך הזמן שלהם, ספירת המספר לפרק זמן מסוים), המיקרו-בקר מייצר אות בקרה המפעיל את המפעיל או יחידת האזעקה.

כדי להגדיל את אזור הרגישות המרחבית של החיישן, מותקנת בדרך כלל עדשה מול החלון האופטי שלה הממקדת קרני IR על לוח פירו-אלקטרי. כדי להשיג צורה בצורת מניפה של מגזר הצפייה הרגיש, בדומה לזה שמוצג בפשטות באיור. 6a, נעשה שימוש בעדשת Fresnel אזורית. הוא מורכב מחלקי מיקוד רבים ונפרדים, שכל אחד מהם יוצר קרן רגישה משלו המגיעה מכיוון מסוים. כתוצאה מכך, כאשר חפץ נע עובר מקרן אחת לאחרת, החיישן יוצר מתח חילופין.

חיישני IR פירואלקטריים

מניפה דומה של קרניים נוצרת גם במישור האנכי (איור 6, ב). באמצעות שימוש בעדשות פרנל במבנה מיוחד, ניתן לשנות את צורת עלי הכותרת על מנת לקבל את התנאים הטובים ביותר לזיהוי עצם בשדה ראייה נתון.

בנוסף לחיישני סדרת IRA, Murata מייצרת מודולים פירואלקטריים IMD-B101-01 ו-IMD-B102-01. יחד עם החיישן עצמו, מודול כזה מכיל מגבר ומעצב פולסים המתאימים לאספקת כניסות של אלמנטים לוגיים סטנדרטיים (צומת A3). דיאגרמת הבלוק של המודול מוצגת באיור. 7, וציור הדיור נמצא באיור. 8.

חיישני IR פירואלקטריים

ה-pinout של המודולים שונה מעט. לשניהם יש פין 1 - פין אספקת חשמל משותף ושלילי; סיכה 3 - פין כוח חיובי; פין 4 - פלט דיגיטלי. אבל עבור מודול IMD-B101-01, פין 2 הוא הפלט האנלוגי של מגבר האותות של החיישן, ועבור IMD-B102-01 הוא הקלט של אות השער המתג.

המאפיינים העיקריים של המודולים:

מתח אספקה, V ...... 2,6 ... 5,5
צריכת זרם עצמית, µA......120
זרם פלט, mA......1
משך פעימות המוצא, s......1...3
זמן החלמה לאחר הניתוח, ס', לא יותר......3
טווח זיהוי עצמים, m, ללא עדשה......1
עם עדשת Fresnel......5
זווית צפייה, מעלות......119x38
טווח טמפרטורות הפעלה, °С......-10...+50

במערכות שמדליקות אוטומטית את התאורה כאשר מתגלה תנועה בחדר, כניסת ה-strobe של מודול IMD-B102-01 מסופקת בדרך כלל עם אות מנגד פוטו המגיב להארה כללית. זה מונע מהמערכת לפעול במהלך היום.

מחבר: A. Sergeev, מוסקבה על סמך חומרים מהאתר murata.com.

ראה מאמרים אחרים סעיף חומרי עזר.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

רוק זחל נגד פלסטיק 17.10.2022

כיום, העולם ממש נחנק מתחת להרים של פלסטיק: גדות הנהר עמוסות בזבל רב-שנתי, ו"איי" אשפה שלמים צפים באוקיינוסים. שיטות מיחזור פסולת קיימות אינן יכולות להתמודד עם כמות הפלסטיק המיוצרת, ולכן מדענים מחפשים כל הזמן דרכים חדשות להיפטר ממנה, כולל ברוק של זחלי עש.

אנשים מייצרים כ-400 טון פלסטיק בשנה, ולמרות כל המאמצים לצמצם את השימוש בו ולמחזר, כמות עצומה של אשפה לא מפורקת מגיעה למזבלות. כשליש ממנו הוא פוליאתילן, פלסטיק קשיח שלוקח לו חמש עד 15 שנים להתפרק לחלוטין ללא התערבות אנושית.

בעבר, מומחים ערכו מחקרים על ההשפעה על פוליאתילן של מיקרואורגניזמים שונים שיכולים להאיץ את פירוקו. עם זאת, בכל המקרים מדובר היה על חודשי עיבוד. אבל עכשיו מדענים גילו חיה שיכולה ממש לעכל שקית ניילון תוך שעות ספורות.

"זולל" הפוליאתילן התברר כיצור שבתנאים רגילים רגיל לאכול שעווה ודבש - זחל של עש שעווה גדול (Galleria mellonella). תכונה זו של רוק זחל התגלתה במקרה כאשר אחת החוקרים, כוורנית חריפה, אספה את המזיקים שהתרבו בכוורת בשקית ניילון, אך לאחר מספר שעות היא מצאה רק הרבה חורים בשקית הריקה. לאחר שחקרו את השקית במעבדה, הבינו המדענים שהזחלים לא מכרסמים דרך הפוליאתילן, אלא ממיסים אותו: קצוות החורים התחמצנו, כאילו מישהו טיפל בהם בחומצה.

עוד חדשות מעניינות:

▪ אנלוגי יעיל יותר של גלאי שקר

▪ קסטה עם מוזיקה

▪ LED perovskite גמיש ושקוף

▪ מעבד Intel Core i9-13900KS

▪ הזזת חפצים עם קול

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ מדור אתר טלוויזיה. מבחר מאמרים

▪ מאמר בכל מקום חיים. ביטוי עממי

▪ מה היו נתיבי ההתפתחות של צרפת אחרי דה גול? תשובה מפורטת

▪ מאמר צמחים קוטביים וצפוניים. עצות לטיול

▪ מאמר גלאים מתוצרת עצמית. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר תכנית לוויסות מהירות הסיבוב של מנוע DC על המפה. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר