In diesem Beitrag werden die folgenden Themen behandelt: Wie funktioniert ein IR-Sensor?, Was ist eine IR-LED und wie funktioniert sie?, Was ist das Funktionsprinzip von IR-Licht?
Wie funktioniert ein IR-Sensor?
Das Funktionsprinzip eines IR-Sensors besteht darin, die von Objekten emittierte oder reflektierte Infrarotstrahlung zu erfassen. IR-Sensoren verwenden typischerweise eine Kombination aus einem IR-Sender (der Infrarotlicht aussendet) und einem IR-Empfänger (der Licht erkennt). Trifft das vom Sender ausgesendete IR-Licht auf ein Objekt, wird ein Teil davon zum Empfänger zurückreflektiert. Der Empfänger erkennt dann dieses reflektierte IR-Licht und erzeugt ein elektrisches Signal proportional zur Intensität der empfangenen IR-Strahlung. Dieses Signal wird vom Sensor verarbeitet, um die Anwesenheit, Entfernung oder andere Eigenschaften des Objekts zu bestimmen. IR-Sensoren werden aufgrund ihrer Fähigkeit, bei verschiedenen Lichtverhältnissen effektiv zu arbeiten, häufig in Anwendungen wie Näherungserkennung, Objekterkennung und Fernbedienungssystemen eingesetzt.
Was ist eine IR-LED und wie funktioniert sie?
Eine IR-LED oder Infrarot-Leuchtdiode ist ein Halbleiterbauelement, das bei Vorspannung in Vorwärtsrichtung Infrarotlicht aussendet. Das Funktionsprinzip einer IR-LED ähnelt dem einer herkömmlichen Leuchtdiode (LED), sie strahlt jedoch Infrarotlicht anstelle von sichtbarem Licht aus. Wenn an die LED eine Durchlassspannung angelegt wird, verbinden sich die Elektronen wieder mit Löchern im Halbleitermaterial und setzen Energie in Form von Photonen frei. Bei IR-LEDs wird diese Energie als Infrarotstrahlung mit Wellenlängen typischerweise von 700 Nanometern bis 1 Millimeter abgegeben. IR-LEDs werden in verschiedenen Anwendungen wie Fernbedienungen, IR-Kommunikationssystemen und IR-Sensoren eingesetzt, bei denen unsichtbares Licht zur Erkennung oder Signalisierung erforderlich ist.
Was ist das Prinzip von IR-Licht?
Das Prinzip des IR-Lichts besteht aus elektromagnetischen Wellen mit längeren Wellenlängen als sichtbarem Licht, aber kürzeren Wellenlängen als Mikrowellen. IR-Licht ist für das menschliche Auge unsichtbar, kann jedoch erkannt und in verschiedenen Technologien genutzt werden. IR-Licht wird aufgrund der thermischen Bewegung ihrer Moleküle von allen Objekten emittiert, deren Temperatur über dem absoluten Nullpunkt liegt. IR-Sensoren und -Geräte erkennen IR-Licht anhand seiner Reflexions-, Absorptions- oder Emissionseigenschaften. Unterschiedliche Materialien und Oberflächen absorbieren, reflektieren oder übertragen IR-Licht unterschiedlich, sodass IR-basierte Technologien für Anwendungen wie Wärmebildtechnik, Fernerkundung und Kommunikation eingesetzt werden können.
Das Funktionsprinzip einer IR-Senderschaltung besteht in der Erzeugung und Aussendung modulierter Infrarotlichtsignale für Kommunikations- oder Fernsteuerungszwecke. Die Schaltung besteht typischerweise aus einer IR-LED, einer Treiberschaltung zur Steuerung des LED-Stroms und einer modulierenden Signalquelle. Das Modulationssignal kodiert Informationen über das IR-Licht, indem es dessen Intensität oder Frequenz variiert. Wenn die Schaltung mit Strom versorgt wird und das Modulationssignal angelegt wird, sendet die IR-LED Impulse von Infrarotlicht aus, die den codierten Informationen entsprechen. Dieses modulierte IR-Signal kann dann von einem IR-Empfänger erfasst und dekodiert werden, um die übertragenen Daten oder Steuerbefehle wiederherzustellen. IR-Senderschaltungen werden häufig in Fernbedienungen, IR-Kommunikationssystemen und Automatisierungsanwendungen zur drahtlosen Datenübertragung eingesetzt.
Ein IR-Liniensensor erkennt die Reflexion von Infrarotlicht von einer Oberfläche und wird typischerweise für Linienverfolgungsroboter und automatisierte Leitsysteme verwendet. Der Sensor sendet einen Infrarotlichtstrahl auf die Oberfläche und misst die Intensität des reflektierten Lichts. Wenn der Sensor auf einer kontrastierenden Linie auf einer Oberfläche positioniert wird, beispielsweise einer dunklen Linie auf einem hellen Hintergrund, ändert sich die Reflexion je nachdem, ob sich der Sensor über oder außerhalb der Linie befindet. Diese Änderung der Reflexionsintensität wird vom Sensor erfasst, der dann ein Signal ausgibt, das die Position der Linie relativ zum Sensor angibt. Durch die Verarbeitung dieser Signale kann ein Roboter oder ein automatisiertes System der Linie präzise folgen bzw. folgen. IR-Zeilensensoren zeichnen sich durch ihre Einfachheit, Zuverlässigkeit und Eignung für eine Vielzahl von Oberflächenmaterialien und Lichtverhältnissen aus.
Wir hoffen, dass dieser Artikel Ihnen die gewünschten Informationen zum Funktionsprinzip eines IR-Sensors gegeben hat.