Teknologi IR digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan juga di industri untuk tujuan yang berbeda. Misalnya, TV menggunakan Sensor IR untuk memahami sinyal yang dikirim dari remote control. Manfaat utama sensor IR adalah penggunaan daya yang rendah, desainnya yang sederhana & fiturnya yang nyaman. Sinyal IR tidak terlihat oleh mata manusia. Radiasi IR di spektrum elektromagnetik dapat ditemukan di daerah yang terlihat & microwave. Biasanya, panjang gelombang gelombang ini berkisar dari 0,7 µm 5 sampai 1000µm. Spektrum IR dapat dibagi menjadi tiga wilayah seperti inframerah dekat, inframerah menengah, dan inframerah jauh. Panjang gelombang daerah IR dekat berkisar dari 0,75 - 3µm, panjang gelombang daerah inframerah tengah berkisar antara 3 sampai 6µm & panjang gelombang radiasi inframerah daerah IR jauh lebih tinggi dari 6µm.

Apa itu Sensor IR / Sensor Inframerah?

Sensor inframerah adalah perangkat elektronik, yang memancarkan untuk merasakan beberapa aspek lingkungan. Sensor IR dapat mengukur panas suatu benda serta mendeteksi gerakan. Jenis sensor ini hanya mengukur radiasi infra merah, daripada memancarkannya yang disebut a sensor IR pasif . Biasanya, dalam spektrum infra merah, semua benda memancarkan beberapa bentuk radiasi termal.

Sensor inframerah

“apa itu resistivitas dalam fisika ”

Jenis radiasi ini tidak terlihat oleh mata kita, yang dapat dideteksi oleh sensor infra merah. Emitor hanyalah LED IR ( Light Emitting Diode ) dan detektornya hanyalah fotodioda IR yang peka terhadap cahaya IR dengan panjang gelombang yang sama seperti yang dipancarkan oleh LED IR. Ketika cahaya IR jatuh pada fotodioda, resistansi dan tegangan output akan berubah sebanding dengan besarnya cahaya IR yang diterima.

Prinsip bekerja

Prinsip kerja sensor infra merah mirip dengan sensor pendeteksi objek. Sensor ini termasuk IR LED & IR Photodiode, sehingga dengan menggabungkan keduanya dapat dibentuk sebagai penggandeng foto atau optocoupler. Hukum fisika yang digunakan dalam sensor ini adalah radiasi papan, perpindahan Stephan Boltzmann & weins.

IR LED adalah salah satu jenis pemancar yang memancarkan radiasi IR. LED ini terlihat mirip dengan LED standar dan radiasi yang dihasilkannya tidak terlihat oleh mata manusia. Penerima inframerah terutama mendeteksi radiasi menggunakan pemancar inframerah. Penerima inframerah ini tersedia dalam bentuk fotodioda. Fotodioda IR tidak serupa dibandingkan dengan fotodioda biasa karena hanya mendeteksi radiasi IR. Berbagai jenis penerima infra merah tergantung pada voltase, panjang gelombang, paket, dll.

Setelah digunakan sebagai kombinasi pemancar & penerima IR, panjang gelombang penerima harus sama dengan pemancar. Di sini, pemancar adalah LED IR sedangkan penerima adalah dioda IR. Fotodioda inframerah merespons cahaya inframerah yang dihasilkan melalui LED inframerah. Hambatan foto-dioda & perubahan tegangan keluaran sebanding dengan cahaya inframerah yang diperoleh. Ini adalah prinsip kerja dasar sensor IR.

Setelah pemancar infra merah menghasilkan emisi, kemudian ia sampai di objek & sebagian pancaran akan dipantulkan kembali ke penerima inframerah. Keluaran sensor dapat ditentukan oleh penerima IR tergantung pada intensitas respons.

Jenis Sensor Inframerah

Sensor inframerah diklasifikasikan menjadi dua jenis seperti sensor IR aktif dan sensor IR pasif.

Sensor IR Aktif

Sensor infra merah aktif ini mencakup baik pemancar maupun penerima. Di sebagian besar aplikasi, dioda pemancar cahaya digunakan sebagai sumber. LED digunakan sebagai sensor inframerah non-pencitraan sedangkan dioda laser digunakan sebagai sensor inframerah pencitraan.

Sensor ini bekerja melalui radiasi energi, diterima & dideteksi melalui radiasi. Lebih lanjut, itu dapat diproses dengan menggunakan prosesor sinyal untuk mengambil informasi yang diperlukan. Contoh terbaik dari sensor infra merah aktif ini adalah reflektansi dan sensor sinar pecah.

Sensor IR Pasif

Sensor inframerah pasif hanya mencakup detektor tetapi tidak menyertakan pemancar. Sensor ini menggunakan objek seperti pemancar atau sumber IR. Objek ini memancarkan energi dan mendeteksi melalui penerima inframerah. Setelah itu, pemroses sinyal digunakan untuk memahami sinyal untuk mendapatkan informasi yang dibutuhkan.

Contoh terbaik dari sensor ini adalah detektor piroelektrik, bolometer, termokopel-termopile, dll. Sensor ini diklasifikasikan menjadi dua jenis seperti sensor IR termal dan sensor IR kuantum. Sensor IR termal tidak bergantung pada panjang gelombang. Sumber energi yang digunakan oleh sensor ini dipanaskan. Detektor termal lambat dengan respons dan waktu pendeteksiannya. Sensor IR kuantum bergantung pada panjang gelombang dan sensor ini mencakup waktu respons dan deteksi yang tinggi. Sensor ini membutuhkan pendinginan rutin untuk pengukuran tertentu.

Diagram Sirkuit Sensor IR

Rangkaian sensor infra merah adalah salah satu modul sensor dasar dan populer di sebuah peralatan elektronik . Sensor ini dianalogikan dengan indera visioner manusia, yang dapat digunakan untuk mendeteksi rintangan dan merupakan salah satu aplikasi umum dalam waktu nyata. Sirkuit ini terdiri dari komponen-komponen berikut

IC LM358 2 pasangan pemancar dan penerima IR
Resistor dengan kisaran kilo-ohm.
Resistor variabel.
LED (Light Emitting Diode).

Diagram Sirkuit Sensor Inframerah

Dalam proyek ini, bagian pemancar mencakup sensor IR, yang memancarkan sinar IR kontinu untuk diterima oleh modul penerima IR. Terminal keluaran IR dari penerima bervariasi tergantung pada penerimaan sinar IR. Karena variasi ini tidak dapat dianalisis seperti itu, maka keluaran ini dapat diumpankan ke rangkaian komparator. Di sini penguat operasional (op-amp) dari LM 339 digunakan sebagai rangkaian komparator.

Ketika penerima IR tidak menerima sinyal, potensi pada masukan pembalik menjadi lebih tinggi daripada masukan non-pembalik dari IC komparator (LM339). Dengan demikian output dari komparator menjadi rendah, tetapi LED tidak menyala. Ketika modul penerima IR menerima sinyal, potensi di input pembalik menjadi rendah. Dengan demikian, output dari komparator (LM 339) menjadi tinggi dan LED mulai menyala.

Resistor R1 (100), R2 (10k), dan R3 (330) digunakan untuk memastikan bahwa arus minimum 10 mA melewati Perangkat LED IR seperti Photodiode dan LED normal. Resistor VR2 (preset = 5k) digunakan untuk mengatur terminal keluaran. Resistor VR1 (preset = 10k) digunakan untuk mengatur sensitivitas Diagram rangkaian. Baca lebih lanjut tentang sensor IR.

Rangkaian Sensor IR menggunakan Transistor

Diagram rangkaian sensor IR menggunakan transistor yaitu deteksi halangan dengan menggunakan dua buah transistor ditunjukkan di bawah ini. Sirkuit ini terutama digunakan untuk deteksi rintangan menggunakan LED IR. Jadi, rangkaian ini dapat dibangun dengan dua transistor seperti NPN dan PNP. Untuk NPN digunakan transistor BC547 sedangkan untuk PNP digunakan transistor BC557. Pinout dari transistor ini sama.

Rangkaian Sensor Inframerah menggunakan Transistor

Pada rangkaian di atas, satu LED infra merah selalu dinyalakan sedangkan LED infra merah lainnya dihubungkan dengan terminal basis transistor PNP karena LED IR ini bertindak sebagai detektor. Komponen yang dibutuhkan rangkaian sensor IR ini antara lain resistor 100 ohm & 200 ohm, transistor BC547 & BC557, LED, IR LEDs-2. Prosedur langkah demi langkah dari cara membuat rangkaian sensor IR termasuk langkah-langkah berikut.

Hubungkan komponen sesuai diagram sirkuit menggunakan komponen yang diperlukan
Hubungkan satu LED inframerah ke terminal basis transistor BC547
Hubungkan LED inframerah ke terminal basis dari transistor yang sama.
Hubungkan resistor 100Ω ke pin sisa dari LED inframerah.
Hubungkan terminal basis transistor PNP menuju terminal kolektor dari transistor NPN.
Hubungkan resistor LED & 220Ω sesuai koneksi dalam diagram sirkuit.
Setelah koneksi rangkaian selesai maka berikan catu daya ke rangkaian untuk pengujian.

Bekerja Sirkuit

Setelah LED inframerah terdeteksi, maka cahaya yang dipantulkan dari benda itu akan mengaktifkan arus kecil yang akan memasok seluruh detektor LED IR. Ini akan mengaktifkan transistor NPN & PNP sehingga LED akan ON. Sirkuit ini dapat digunakan untuk membuat berbagai proyek seperti lampu otomatis yang akan aktif begitu seseorang mendekati cahaya.

Sirkuit Alarm Pencuri menggunakan Sensor IR

Sirkuit alarm pencuri IR ini digunakan di pintu masuk, pintu, dll. Sirkuit ini mengeluarkan suara bel untuk mengingatkan orang yang bersangkutan setiap kali seseorang melintasi sepanjang sinar IR. Ketika sinar IR tidak terlihat oleh manusia, maka rangkaian ini berfungsi sebagai perangkat pengaman tersembunyi.

Sirkuit Alarm Pencuri menggunakan Sensor IR

Komponen yang diperlukan dari rangkaian ini terutama mencakup NE555IC, resistor R1 & R2 = 10k & 560, D1 (fotodioda IR), D2 (LED IR), C1 Capacitor (100nF), S1 (sakelar tekan), B1 (Buzzer) & 6v DC Pasokan.
Sirkuit ini dapat dihubungkan dengan mengatur LED infra merah serta sensor infra merah pada pintu yang berlawanan satu sama lain. Sehingga sinar IR dapat mengenai sensor dengan baik. Dalam kondisi normal, sinar infra merah selalu jatuh melewati dioda infra merah & kondisi keluaran pada pin-3 akan tetap dalam kondisi rendah.

Sinar ini akan terputus setelah benda padat melintasi sinar tersebut. Saat sinar IR pecah, rangkaian akan aktif & output berubah menjadi kondisi ON. Kondisi output tetap sampai retunes dengan mematikan sakelar yang berarti, ketika interupsi sinar dilepas maka alarm tetap ON. Untuk menghindari orang lain menonaktifkan alarm, sirkuit atau sakelar reset harus ditempatkan jauh atau tidak terlihat dari sensor infra merah. Di sirkuit ini, buzzer 'B1' dihubungkan untuk menghasilkan suara dengan suara inbuilt dan suara inbuilt ini dapat diganti dengan bel alternatif atau sirene yang keras berdasarkan kebutuhan.

Keuntungan

Itu keuntungan dari sensor IR termasuk yang berikut ini

Ini menggunakan lebih sedikit daya
Deteksi gerakan dimungkinkan dengan ada atau tidak adanya cahaya kira-kira dengan keandalan yang sama.
Mereka tidak perlu kontak dengan objek untuk dideteksi
Tidak ada kebocoran data karena arah sinar
Sensor ini tidak terpengaruh oleh oksidasi & korosi
Kekebalan kebisingan sangat kuat

Kekurangan

Itu kelemahan sensor IR termasuk yang berikut ini

Garis pandang diperlukan
Jangkauan terbatas
Ini dapat dipengaruhi oleh kabut, hujan, debu, dll
Kecepatan transmisi data lebih sedikit

Aplikasi Sensor IR

Sensor IR diklasifikasikan ke dalam jenis yang berbeda tergantung pada aplikasinya. Beberapa aplikasi khas berbeda jenis sensor. Sensor kecepatan digunakan untuk menyinkronkan kecepatan beberapa motor. Itu sensor temperatur digunakan untuk kontrol suhu industri. Sensor PIR digunakan untuk sistem pembuka pintu otomatis dan Sensor ultrasonik digunakan untuk pengukuran jarak.

Sensor IR digunakan dalam berbagai macam Proyek berbasis sensor dan juga di berbagai perangkat elektronik yang mengukur suhu yang dibahas di bawah ini.

Termometer Radiasi

Sensor IR digunakan dalam termometer radiasi untuk mengukur suhu bergantung pada suhu dan bahan benda dan termometer ini memiliki beberapa fitur berikut

Pengukuran tanpa kontak langsung dengan benda
Respon lebih cepat
Pengukuran pola yang mudah

Monitor Api

Jenis perangkat ini digunakan untuk mendeteksi cahaya yang dipancarkan dari nyala api dan untuk memantau bagaimana nyala api itu menyala. Cahaya yang dipancarkan dari api meluas dari tipe wilayah UV ke IR. PBS, PbSe, Detektor dua warna, detektor piroelektrik adalah beberapa detektor yang umum digunakan yang digunakan dalam monitor nyala api.

Alat Analisis Kelembaban

Alat analisa kelembaban menggunakan panjang gelombang yang diserap oleh kelembaban di daerah IR. Objek diiradiasi dengan cahaya yang memiliki panjang gelombang (1.1 µm, 1.4 µm, 1.9 µm, dan 2.7µm) dan juga dengan referensi panjang gelombang.

Cahaya yang dipantulkan dari objek bergantung pada kadar air dan dideteksi oleh penganalisis untuk mengukur kelembaban (rasio cahaya yang dipantulkan pada panjang gelombang ini ke cahaya yang dipantulkan pada panjang gelombang referensi). Dalam fotodioda PIN GaAs, detektor fotokonduktif Pbs digunakan di sirkuit penganalisis kelembaban.

Alat Analisis Gas

Sensor IR digunakan dalam penganalisis gas yang menggunakan karakteristik penyerapan gas di wilayah IR. Dua jenis metode yang digunakan untuk mengukur massa jenis gas yaitu dispersif dan nondispersif.

Dispersif: Cahaya yang dipancarkan dibagi secara spektroskopi dan karakteristik penyerapannya digunakan untuk menganalisis bahan gas dan jumlah sampel.

Nondispersif: Ini adalah metode yang paling umum digunakan dan menggunakan karakteristik penyerapan tanpa membagi cahaya yang dipancarkan. Jenis nondispersif menggunakan filter bandpass optik diskrit, mirip dengan kacamata hitam yang digunakan sebagai pelindung mata untuk menyaring radiasi UV yang tidak diinginkan.

Jenis konfigurasi ini biasanya disebut sebagai teknologi nondispersive infrared (NDIR). Jenis penganalisis ini digunakan untuk minuman berkarbonasi, sedangkan penganalisis nondispersif digunakan di sebagian besar instrumen IR komersial, untuk kebocoran bahan bakar gas buang mobil.

Perangkat Pencitraan IR

Perangkat gambar IR adalah salah satu aplikasi utama gelombang IR, terutama karena propertinya yang tidak terlihat. Ini digunakan untuk pencitra termal, perangkat penglihatan malam, dll.

Misalnya, Air, batuan, tanah, vegetasi, dan atmosfer, dan jaringan manusia semuanya memancarkan radiasi IR. Detektor inframerah termal mengukur radiasi ini dalam rentang IR dan memetakan distribusi suhu spasial dari objek / area pada gambar. Pencitra termal biasanya terdiri dari sensor Sb (antimonit indium), Gd Hg (germanium yang didoping merkuri), Hg Cd Te (merkuri-kadmium-telurida).

Detektor elektronik didinginkan hingga suhu rendah menggunakan helium cair atau nitrogen cair. Kemudian Detektor Pendingin memastikan bahwa energi radiasi (foton) yang direkam oleh detektor berasal dari medan dan bukan dari suhu sekitar objek di dalam pemindai itu sendiri dan perangkat elektronik pencitraan IR.

Aplikasi utama dari sensor infra merah terutama meliputi yang berikut ini.

Meteorologi
Klimatologi
Modulasi foto-bio
Analisis Air
Detektor gas
Pengujian Anestesiologi
Eksplorasi Perminyakan
Keamanan Rel

Jadi, ini semua tentang sensor infra merah sirkuit dengan kerja dan aplikasi. Sensor ini digunakan di banyak berbasis sensor proyek elektronik . Kami yakin Anda mungkin telah mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang sensor IR ini dan prinsip kerjanya. Selanjutnya, jika ada keraguan mengenai artikel atau proyek ini, silakan berikan tanggapan Anda dengan berkomentar di bagian komentar di bawah. Inilah pertanyaan untuk Anda, dapatkah termometer inframerah beroperasi dalam kegelapan total?

Kredit Foto: