IR Sensors: ສ່ວນປະກອບ, ໂປຣເເກຣມ ແລະ ການແກ້ໄຂບັນຫາ

Sensor infrared (IR) ໃຊ້ແສງສະຫວ່າງທີ່ບໍ່ສາມາດເຫັນໄດ້ເພື່ອກວດສອບການເຄື່ອນໄຫວ, ຄວາມຮ້ອນ, ໄລຍະຫ່າງໄກ ແລະ ວັດຖຸທີ່ຢູ່ໃກ້ໆ, ແມ່ນແຕ່ໃນຄວາມສະຫວ່າງຕ່ໍາຫຼືຄວາມມືດ. ເຂົາເຈົ້າເຮັດວຽກຜ່ານ emitter, detector ແລະຫມວດພາຍໃນທີ່ແປການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານ infrared. ບົດຄວາມນີ້ອະທິບາຍເຖິງວິທີທີ່ IR sensors ເຮັດວຽກ, ພາກສ່ວນ, ປະເພດ, ການຈັດຕັ້ງ, ການໃຊ້ ແລະ ບັນຫາທົ່ວໄປໃນພາກລາຍລະອຽດ.

ຄ1. ພາບລວມຂອງ IR Sensor  

ຄ2. ສ່ວນຫຼັກຂອງ IR Sensor  

ຄ3. IR Sensor ເຮັດວຽກແນວໃດ?  

ຄ4. ປະເພດຂອງ IR Sensors  

ຄ5. ສ່ວນຫຼັກຂອງ IR Sensor Module  

ຄ6. ລາຍລະອຽດຂອງ IR Sensor  

ຄ7. ການຕັ້ງຄ່າ IR Sensor Detection  

ຄ8. ການໃຊ້ IR sensors ກັບ Arduino ແລະ Microcontrollers  

ຄ9. ການປັບປຸງຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງ IR Sensor  

ຄ10. ໂປຣແກຣມ IR Sensor ທົ່ວໄປ  

ຄ11. ບັນຫາ ແລະ ການ ແກ້ ໄຂ ທົ່ວ ໄປ ຂອງ IR Sensor  

ຄ12. ສະຫລຸບ

ຄ13. ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]

ພາບລວມຂອງ IR Sensor

Infrared (IR) sensor ແມ່ນອຸປະກອນທີ່ກວດສອບການເຄື່ອນໄຫວ, ຄວາມຮ້ອນ, ໄລຍະຫ່າງຫຼືວັດຖຸທີ່ຢູ່ໃກ້ໆໂດຍໃຊ້ແສງແດດທີ່ບໍ່ສາມາດເຫັນໄດ້. ມັນ ທໍາ ງານ ໃນ ຂອບ ເຂດ ທີ່ ເກີນ ກວ່າ ຕາ ຂອງ ມະນຸດ ສາມາດ ເຫັນ ໄດ້, ຈາກ 700 nm ເຖິງ 1 mm. ເພາະ ເຫດ ນີ້, ມັນ ຈຶ່ງ ສາມາດ ທໍາ ງານ ຢ່າງ ສະ ຫມ່ໍາສະ ເຫມີ ໃນ ບ່ອນ ທີ່ ມືດ ມົວ, ແລະ ບ່ອນ ທີ່ ແສງ ສະຫວ່າງ ປ່ຽນ ແປງ ເລື້ອຍໆ.

ພຶດຕິກໍານີ້ຂຶ້ນຢູ່ກັບສ່ວນຕ່າງໆທີ່ຢູ່ພາຍໃນ sensor ທີ່ເຮັດໃຫ້ການກວດສອບ IR ເປັນໄປໄດ້.

ສ່ວນຫຼັກຂອງ IR Sensor

• IR Emitter - LED ຫຼື diode ທີ່ສົ່ງແສງແດດ IR ທີ່ຫມັ້ນຄົງໄປຫາພື້ນທີ່ເປົ້າຫມາຍ.

• IR Detector - photodiode, phototransistor ຫຼື pyroelectric material ທີ່ຮັບແສງສະຫວ່າງ IR ທີ່ສະທ້ອນອອກມາແລະປ່ຽນເປັນສັນຍານໄຟຟ້າທີ່ອຸປະກອນສາມາດເຂົ້າໃຈໄດ້.

ພາກສ່ວນ ເຫລົ່າ ນີ້ ທໍາ ງານ ນໍາ ກັນ ໃນ ຂັ້ນຕອນ ງ່າຍໆ ທີ່ ເປັນ ພື້ນຖານ ຂອງ ວິທີ ທີ່ IR sensing ດໍາເນີນ ງານ ແທ້ໆ.

IR Sensor ເຮັດວຽກແນວໃດ?

emitter ປ່ອຍ ແສງ infrared ໄປ ຫາ ເຂດ ທີ່ ຮູ້ສຶກ. ເມື່ອວັດຖຸເຂົ້າໄປໃນເຂດນີ້ ແສງອາດສະທ້ອນ, ດູດຊຶມ ຫຼືຖືກປິດກັ້ນ. detector ອ່ານການປ່ຽນແປງເຫຼົ່ານີ້ແລະຜະລິດສັນຍານໄຟຟ້ານ້ອຍໆ. ຫມວດພາຍໃນຂະຫຍາຍສັນຍານແລະປ່ຽນເປັນຜະລິດຕະພັນ digital ຫຼື analog ທີ່ສະອາດ.

ຂັ້ນຕອນຫຼັກໃນການ IR Sensing

• IR LED ສົ່ງແສງແດດສີແດງອອກມາ

• ແສງມີປະຕິກິລິຍາກັບວັດຖຸ (ການສະທ້ອນ, ການດູດຊຶມ ຫຼື ການປິດບັງ)

• Detector ປ່ຽນການປ່ຽນແປງຂອງແສງໃຫ້ເປັນສັນຍານໄຟຟ້າ

• ຫມວດຂະຫຍາຍແລະເຮັດໃຫ້ຜົນຜະລິດຫມັ້ນຄົງ

• Comparator ຫຼື microcontroller ອ່ານສັນຍານສຸດທ້າຍ

ປະເພດຂອງ IR Sensors

Active IR Sensors

Active IR sensors ໃຊ້ທັງເຄື່ອງ emitter ແລະ detector. ເຄື່ອງ ສົ່ງ ແສງ ແດດ ຈະ ສົ່ງ ແສງ ແດດ, ແລະ ເຄື່ອງ ຈັບ ຈະ ວັດ ແທກ ວ່າ ແສງ ສະຫວ່າງ ປ່ຽນ ໄປ ແນວ ໃດ ເມື່ອ ມີ ບາງ ສິ່ງ ຢູ່ ທາງ ຫນ້າ. ຄວາມ ຮູ້ສຶກ ຂອງ ມັນ ແມ່ນ ພໍ ສົມຄວນ, ແລະ ຕອບ ຮັບ ຢ່າງ ວ່ອງໄວ, ເຮັດ ໃຫ້ ມັນ ມີ ປະ ໂຫຍດ ສໍາລັບ ການ ສັງ ເກດ ເຫັນ ອຸປະສັກ ແລະ ການ ເຄື່ອນ ໄຫວ ໃນ ໄລຍະ ສັ້ນໆ.

Passive IR (PIR) Sensors

Passive IR sensors ບໍ່ ສົ່ງ ແສງ IR ອອກ ມາ. ເຂົາເຈົ້າຮູ້ສຶກເຖິງລັງສີແດງຕາມທໍາມະຊາດຈາກຮ່າງກາຍທີ່ອົບອຸ່ນ. ພວກມັນມີຄວາມຮູ້ສຶກສູງແລະປະຕິກິລິຍາໃນຄວາມໄວພໍສົມຄວນ ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ພວກມັນສັງເກດເຫັນການເຄື່ອນເຫນັງໃນບ່ອນທີ່ເກີດການປ່ຽນແປງຄວາມຮ້ອນ.

Sensor IR ຄວາມຮ້ອນ

Thermal IR sensor ວັດແທກພະລັງງານຄວາມຮ້ອນໂດຍກົງໂດຍບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງມີເຄື່ອງປ່ອຍ. ຄວາມ ຮູ້ສຶກ ໄວ ຂອງ ມັນ ແມ່ນ ປານກາງ, ແລະ ມັນ ດໍາ ເນີນ ສັນຍານ ຊ້າ ກວ່າ ເພາະ ການ ປ່ຽນ ແປງ ຄວາມ ຮ້ອນ ຕ້ອງ ໃຊ້ ເວລາ. ເຄື່ອງ sensor ເຫລົ່າ ນີ້ ເຊື່ອມ ໂຍງ ກັບ thermopiles ແລະ ການ ຄົ້ນ ພົບ ໂດຍ ໃຊ້ bolometer.

Quantum IR Sensors

Quantum IR sensor ຈະກວດສອບເບິ່ງ photon infrared ນ້ອຍໆໃນລະດັບຄວາມລະອຽດທີ່ດີ. ພວກມັນມີຄວາມຮູ້ສຶກໄວຫຼາຍແລະມີປະຕິກິລິຍາໄວຫຼາຍ. ມັນຖືກໃຊ້ເມື່ອຈໍາເປັນຕ້ອງວັດແທກ IR ທີ່ຖືກຕ້ອງໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຄວບຄຸມ.

ແຕ່ລະຊະນິດຖືກສ້າງຂຶ້ນໂດຍໃຊ້ສ່ວນປະກອບພາຍໃນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຊຶ່ງປະກອບເຂົ້າກັນເປັນmodule sensor IR ທີ່ສົມບູນ.

ສ່ວນຫຼັກຂອງ IR Sensor Module

• IR LED - ສົ່ງແສງແດດເພື່ອການກວດສອບ

• Photodiode / Phototransistor - ຮັບແສງແດດທີ່ສະທ້ອນອອກມາ

• Operational Amplifier - ເພີ່ມສັນຍານທີ່ອ່ອນແອຈາກເຄື່ອງຈັບ

• LM393 Comparator - ສ້າງຜົນອອກສູງ ຫຼື ຕໍ່າທີ່ສະອາດ

• Potentiometer - ປັບປຸງຄວາມຮູ້ສຶກໄວຂອງ module

• Status LED - ສ່ອງແສງຂຶ້ນເມື່ອມີການກວດສອບ

• Voltage Regulator - ຮັກສາ module ໃຫ້ ແລ່ນ ໃນ volt ທີ່ ຫມັ້ນຄົງ

IR Sensor Module Pinout

ລາຍລະອຽດຂອງ IR Sensor 

ການຕັ້ງຄ່າການກວດສອບ IR Sensor

ການຕັ້ງຄ່າ IR ສະທ້ອນ

ເຄື່ອງ ສົ່ງ ແລະ ເຄື່ອງ ຈັບ ຖືກ ວາງ ໄວ້ ຄຽງ ຂ້າງ ກັນ. ສັງເກດເຫັນວັດຖຸທີ່ຢູ່ໃກ້ໆໂດຍການຈັບແສງທີ່ສະທ້ອນອອກມາ.

ການຕິດຕັ້ງ Transmissive / Slot IR

ວັດຖຸຜ່ານລະຫວ່າງ emitter ແລະ detector. ການ ຄົ້ນ ພົບ ຈະ ເກີດ ຂຶ້ນ ເມື່ອ ທ່ອນ ຖືກ ກີດ ກັນ.

ການຕັ້ງຄ່າ Break-Beam IR

Emitter ແລະ detector ຫັນຫນ້າກັນ. ເມື່ອ ບາງ ສິ່ງ ຂ້າມ ທ່ອນ, sensor ຈະ ກະ ຕຸ້ນ.

ການຕັ້ງຄ່າເຫຼົ່ານີ້ກໍານົດວິທີທີ່ sensor ເຊື່ອມຕໍ່ແລະສື່ສານກັບ microcontrollers.

ການໃຊ້ IR Sensors ກັບ Arduino ແລະ Microcontrollers

IR sensors ເຊື່ອມຕໍ່ຢ່າງງ່າຍດາຍກັບ Arduino, ESP32, STM32, Raspberry Pi ແລະ boards ທີ່ຄ້າຍຄືກັນ. module digital ສົ່ງ output HIGH ຫຼື LOW ທີ່ງ່າຍໆ, ໃນຂະນະທີ່ປະເພດ analog ຕ້ອງການ pin ADC. ເຄື່ອງ sensor PIR ຕ້ອງ ໃຊ້ ເວລາ ອົບ ອຸ່ນ ສັ້ນໆ. IR remote receivers ອ່ານສັນຍານ modulated 38 kHz.

ຂັ້ນຕອນການເຊື່ອມຕໍ່ພື້ນຖານ

(1) ເຊື່ອມຕໍ່ VCC, GND ແລະ OUT ກັບ pin GPIO

(2) ໃຊ້ pins interrupt ເພື່ອການຕອບສະຫນອງໄວ

(3) ໃຊ້ຊ່ອງ ADC ສໍາລັບ sensor analog

(4) ເພີ່ມຕົວຕ້ານທານດຶງຂຶ້ນສໍາລັບຜົນຜະລິດທີ່ເປີດ

(5) ຕິດ ຕໍ່ ພື້ນ ດິນ ທັງ ຫມົດ ເພື່ອ ການ ດໍາ ເນີນ ງານ ທີ່ ຫມັ້ນ ຄົງ

ການປັບປຸງຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງ IR Sensor

• ໃຊ້ສັນຍານ IR ທີ່ປັບປຸງເພື່ອຫລຸດຜ່ອນການແຊກແຊງ

• ເພີ່ມເຄື່ອງປ້ອງກັນສາຍຕາເພື່ອປ້ອງກັນແສງທີ່ຫລົງ

• ໃສ່ສິ່ງກີດຂວາງລະຫວ່າງ LED ແລະ detector ເພື່ອປ້ອງກັນການສະທ້ອນພາຍໃນ

• ໃຊ້ເຄື່ອງຕອງ band-pass ເພື່ອຜ່ານພຽງແຕ່ความถี่ທີ່ຈໍາເປັນເທົ່ານັ້ນ

• ເພີ່ມ hysteresis ໃນ comparator ເພື່ອໃຫ້ຜົນຜະລິດທີ່ຫມັ້ນຄົງ

• ປັບປຸງ sensor ໃນສະພາບການດໍາເນີນງານແທ້ໆ

ການນໍາໃຊ້ IR Sensor ທົ່ວໄປ

ການກວດສອບການເຄື່ອນໄຫວ

IR sensor ຈະສັງເກດເຫັນການເຄື່ອນເຫນັງເມື່ອວັດຖຸປ່ຽນແປງແບບແຜນ infrared ຢູ່ທາງຫນ້າຂອງ sensor. ມັນຖືກໃຊ້ໃນລະບົບພື້ນຖານທີ່ກະຕຸ້ນການເຄື່ອນເຫນັງ.

ປະຕູອັດຕະໂນມັດ

ປະຕູ ເຄື່ອນ ຍ້າຍ ຫລາຍ ບ່ອນ ໃຊ້ sensor IR ເພື່ອ ຮູ້ສຶກ ວ່າ ມີ ຄົນ ຢືນ ຢູ່ ໃກ້ໆ, ອະນຸຍາດ ໃຫ້ ປະຕູ ເປີດ ໂດຍ ອັດຕະໂນມັດ.

ການຮູ້ສຶກໃກ້ຊິດ

IR sensor ຊ່ວຍກວດສອບເມື່ອວັດຖຸຢູ່ໃກ້ໆ. ມັນຖືກໃຊ້ໃນອຸປະກອນທີ່ຕ້ອງການການກວດສອບໄລຍະຫ່າງຫຼືການປະທັບທີ່ງ່າຍໆ.

ຫຸ່ນຍົນຕິດຕາມແຖວ

ຫຸ່ນຍົນໃຊ້ sensor IR ເພື່ອອ່ານຜິວຫນ້າທີ່ມືດແລະແສງສະຫວ່າງຢູ່ພື້ນດິນ ຊ່ວຍໃຫ້ເຂົາເຈົ້າຢູ່ໃນເສັ້ນທາງທີ່ຫມາຍໄວ້.

ການວັດແທກອຸນຫະພູມ

ອຸນຫະພູມ IR ແລະ ອຸປະກອນຕິດຕາມຄວາມຮ້ອນໃຊ້ການອ່ານ infrared ເພື່ອວັດແທກອຸນຫະພູມໂດຍບໍ່ຕ້ອງຕິດຕໍ່ໂດຍກົງ.

ການກວດສອບອຸປະສັກ

ຫຸ່ນຍົນນ້ອຍໆ, ຂອງຫຼິ້ນ ແລະ ລະບົບອັດຕະໂນມັດຫຼາຍຊະນິດໃຊ້ເຄື່ອງ sensor IR ເພື່ອກວດເບິ່ງສິ່ງກີດຂວາງ ແລະ ຫຼີກລ່ຽງການຂັດແຍ່ງ.

ລະບົບຄວບຄຸມທາງໄກ

ໂທລະພາບໃຊ້ແສງແດດເພື່ອສົ່ງສັນຍານໄປຫາຜູ້ຮັບ, ເຮັດໃຫ້ IR sensor ເປັນພື້ນຖານໃນອຸປະກອນຄວາມບັນເທີງ.

ສັນຍານຄວາມປອດໄພ ແລະ ຄວາມປອດໄພ

Infrared beams ຖືກໃຊ້ໃນລະບົບສັນຍານ. ເມື່ອ ທ່ອນ ໄຟ ຫັກ, sensor ຈະ ກໍ່ ໃຫ້ ເກີດ ການ ເຕືອນ.

ສິ່ງກີດຂວາງແສງສະຫວ່າງ

ໂຮງງານ ແລະ ໂຕະ ໃຊ້ IR beams ເພື່ອ ຊອກ ຫາ ຜະລິດພັນ ທີ່ ຜ່ານ ໄປ, ຊ່ວຍ ໃນ ການ ນັບ ຫລື ວາງ ຕໍາແຫນ່ງ.

ການປ່ຽນແປງແບບບໍ່ຕ້ອງແຕະຕ້ອງ

ໄຟອັດຕະໂນມັດ, faucets ທີ່ບໍ່ຕ້ອງແຕະຕ້ອງ ແລະ ສະບູໃຊ້ການຮູ້ສຶກ IR ເພື່ອກວດສອບການເຄື່ອນໄຫວຫຼືການປະທັບຂອງມື.

ບັນຫາ ແລະ ການ ແກ້ ໄຂ ທົ່ວ ໄປ ຂອງ IR Sensor

ການສະຫລຸບ

IR sensor ຖືກ ໃຊ້ ເພາະ ມັນ ສາມາດ ຮູ້ສຶກ ເຖິງ ຄວາມ ຮ້ອນ, ການ ປ່ຽນ ແປງ ຂອງ ແສງ ສະຫວ່າງ ແລະ ການ ເຄື່ອນ ຍ້າຍ ຂອງ ວັດຖຸ ໂດຍ ບໍ່ ຕ້ອງ ມີ ການ ຕິດ ຕໍ່ ທາງ ຮ່າງກາຍ. ປະສິດທິພາບຂອງມັນຂຶ້ນຢູ່ກັບສ່ວນທີ່ຢູ່ພາຍໃນ, ການຕັ້ງຄ່າການກວດສອບ, ການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ເຫມາະສົມ ແລະ ການປັບປ່ຽນໄດ້ດີປານໃດ. ລາຍລະອຽດເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍອະທິບາຍວິທີທີ່ sensor IR ເຮັດວຽກໄດ້ດີທີ່ສຸດ ແລະການອອກແບບທີ່ແຕກຕ່າງກັນມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຖືກຕ້ອງແລະຄວາມໄວ້ວາງໃຈໄດ້ແນວໃດ.

ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]

IR sensors ສາມາດກວດສອບວັດຖຸທີ່ແຈ່ມແຈ້ງໄດ້ບໍ?

ພຽງ ແຕ່ ບາງ ເທື່ອ ເທົ່າ ນັ້ນ. ວັດຖຸ ທີ່ ແຈ່ມ ແຈ້ງ ເຊັ່ນ ແກ້ວ ຫລື plastic ອາດ ປ່ອຍ ໃຫ້ ແສງ ແດດ ຜ່ານ ໄປ ແທນ ທີ່ ຈະ ສະທ້ອນ ມັນ, ເຮັດ ໃຫ້ ການ ຄົ້ນ ພົບ ເປັນ ສິ່ງ ຍາກ.

IR sensor ສາມາດເຮັດວຽກຜ່ານຝາໄດ້ບໍ?

ບໍ່. ວັດຖຸ ແຂງ ເຊັ່ນ ໄມ້, ໂລຫະ, ແລະ ແສງ ແດດ ທີ່ ຫນາ ແຫນ້ນ.

ສິ່ງໃດສາມາດເຮັດໃຫ້ອາຍຸຂອງ IR sensor ສັ້ນລົງ?

ຄວາມຮ້ອນ, ຄວາມຊຸ່ມ, ຂີ້ຝຸ່ນ ແລະ ແສງແດດເປັນເວລາດົນນານສາມາດທໍາລາຍ LED ຫຼືເຮັດໃຫ້ເຄື່ອງຈັບອ່ອນແອລົງ.

ສີຜິວຫນ້າມີຜົນກະທົບຕໍ່ການກວດສອບ IR ບໍ?

ແມ່ນແລ້ວ. ຜິວຫນ້າທີ່ແຈ່ມໃສສະທ້ອນແສງສະຫວ່າງ IR ຫຼາຍກວ່າແລະສັງເກດເຫັນໄດ້ງ່າຍຂຶ້ນ, ໃນຂະນະທີ່ຜິວຫນ້າທີ່ມືດຫຼືມຸມມອງລົດການສັງເກດເຫັນ.

IR sensors ສາມາດກວດສອບວັດຖຸທີ່ເຄື່ອນໄຫວໄວໄດ້ບໍ?

ແມ່ນ ແລ້ວ, ຖ້າ ຫາກ sensor ມີ ເວລາ ຕອບ ຮັບ ໄວ ແລະ ລະບົບ ອ່ານ ສັນຍານ ໄດ້ ໄວ.

IR sensor ສາມາດລົບກວນກ້ອງຖ່າຍຮູບໄດ້ບໍ?

ແມ່ນແລ້ວ. IR LED ສາມາດປາກົດເປັນຈຸດແຈ້ງຫຼືແສງສະຫວ່າງໃນກ້ອງຖ່າຍຮູບບາງຊະນິດ ໂດຍສະເພາະກ້ອງຖ່າຍຮູບຄວາມປອດໄພ.