Sensor adalah bahagian elektronik yang sangat penting, terutamanya dalam Robotik dan Automasi. Sensor dalam alat elektronik menjadikan hidup kita mudah dengan merasakan dan mengawal peranti secara automatik, tanpa interaksi manusia. Terdapat banyak jenis sensor seperti sensor Kebakaran, sensor kelembapan, sensor gerakan, sensor suhu, sensor IR dll. Dalam artikel ini, kami akan menerangkan mengenai sensor IR (sensor inframerah), cara kerjanya dan bagaimana membangun Modul sensor IR.
Sensor IR adalah sensor yang sangat popular, yang digunakan dalam banyak aplikasi dalam elektronik, seperti yang digunakan dalam sistem kawalan jauh, pengesan gerakan, kaunter produk, Robot pengikut garis, Penggera dll.
Sensor IR pada dasarnya terdiri daripada LED IR dan Photodiode, pasangan ini biasanya disebut pasangan IR atau Photo coupler. Sensor IR berfungsi pada prinsip utama di mana LED IR memancarkan sinaran IR dan Photodiode merasakan bahawa radiasi IR. Rintangan fotodiod berubah mengikut jumlah radiasi IR yang jatuh di atasnya, oleh itu penurunan voltan di atasnya juga berubah dan dengan menggunakan pembanding voltan (seperti LM358) kita dapat merasakan perubahan voltan dan menghasilkan output dengan sewajarnya.
Peletakan LED IR dan Fotodiod boleh dilakukan dengan dua cara: Langsung dan Tidak Langsung. Dalam kejadian langsung, LED IR dan fotodiod disimpan di depan antara satu sama lain, sehingga sinaran IR dapat langsung jatuh pada fotodioda. Sekiranya kita meletakkan objek di antara mereka, maka ia akan menghentikan kejatuhan cahaya IR pada photodiode.
Dalam Insiden Tidak Langsung, kedua-dua LED LED dan diod Foto diletakkan secara selari (berdampingan), menghadap keduanya ke arah yang sama. Dengan cara itu, apabila objek disimpan di depan pasangan IR, cahaya IR dipantulkan oleh objek dan diserap oleh fotodioda. Perhatikan bahawa objek tidak boleh hitam kerana akan menyerap semua cahaya IR, bukan memantulkan. Secara amnya pasangan IR diletakkan dengan cara ini dalam Modul sensor IR.
Untuk membina modul IR, kita memerlukan pasangan IR (IR LED dan Photodiode) dan LM358 dengan beberapa perintang dan LED.
LED IR
LED IR memancarkan cahaya, dalam julat frekuensi inframerah. Lampu IR tidak dapat dilihat oleh kami kerana panjang gelombang (700nm - 1mm) jauh lebih tinggi daripada jarak cahaya yang dapat dilihat. Segala sesuatu yang menghasilkan haba, memancarkan inframerah seperti tubuh manusia kita. Inframerah mempunyai sifat yang sama dengan cahaya yang dapat dilihat, seperti dapat difokuskan, dipantulkan dan terpolarisasi seperti cahaya yang dapat dilihat.
LED IR kelihatan seperti LED biasa dan juga beroperasi seperti LED biasa, ia menggunakan arus 20mA dan kuasa 3vots. LED IR mempunyai sudut pemancar cahaya sekitar. 20-60 darjah dan julat lebih kurang. beberapa sentimeter hingga beberapa kaki, ia bergantung pada jenis pemancar IR dan pengeluarnya. Beberapa pemancar mempunyai jarak dalam kilometer.
PhotoDiod
Photodiod dianggap sebagai Resistor Bergantung Cahaya (LDR), bermaksud ia mempunyai rintangan yang sangat tinggi jika tidak ada cahaya dan menjadi rendah ketika cahaya jatuh di atasnya. Photodiode adalah semikonduktor yang mempunyai persimpangan PN, yang dikendalikan dalam Reverse Bias, bermaksud mula mengalirkan arus ke arah terbalik ketika Cahaya jatuh di atasnya, dan jumlah aliran arus sebanding dengan jumlah Cahaya. Properti ini menjadikannya berguna untuk pengesanan IR.
Fotodiod kelihatan seperti LED, dengan lapisan warna Hitam di bahagian luarnya. Ini digunakan secara bias terbalik, seperti yang ditunjukkan dalam rajah litar di bawah.
LM358
LM358 adalah penguat operasi (Op-Amp) dan dalam litar ini kita menggunakannya sebagai pembanding voltan. LM358 mempunyai dua pembanding voltan bebas di dalamnya, yang dapat dikuasakan oleh satu PIN, jadi kita dapat menggunakan IC tunggal untuk membangun dua modul sensor IR. Kami hanya menggunakan satu pembanding di sini, yang mempunyai input pada PIN 2 & 3 dan output pada PIN 1. Pembanding voltan mempunyai dua input, satu adalah input terbalik dan yang kedua adalah input bukan pembalik (PIN 2 dan 3 di LM358). Apabila voltan pada input bukan pembalik (+) lebih tinggi daripada voltan pada input terbalik (-), maka output pembanding (PIN 1) adalah Tinggi. Dan jika voltan input penyongsang (-) lebih tinggi daripada hujung bukan pembalik (+), maka output adalah RENDAH.
Modul sensor IR
Komponen
- Pasangan IR (LED IR dan Fotodiod)
- IC LM358
- Perintang 100, 10k, 330 ohm
- Perintang boleh ubah - 10k
- LED
Anda dapat melihat sambungan dalam rajah litar sensor IR. Diod foto disambungkan dalam bias terbalik, hujung terbalik LM358 (PIN 2) disambungkan ke perintang berubah-ubah, untuk menyesuaikan kepekaan sensor. Dan hujung tidak terbalik (PIN 3) disambungkan ke persimpangan fotodiod dan perintang.
Apabila kita menghidupkan litar, tidak ada sinaran IR ke arah fotodiod dan Keluaran pembanding adalah RENDAH. Apabila kita mengambil beberapa objek (bukan hitam) di depan pasangan IR, maka IR yang dipancarkan oleh IR LED dipantulkan oleh objek dan diserap oleh fotodioda. Sekarang apabila dipantulkan IR Falls pada Photodiode, voltan merentasi photodiode menurun, dan voltan merintangi perintang R2 meningkat. Apabila voltan pada Resistor R2 (yang disambungkan ke hujung pembanding yang tidak terbalik) semakin tinggi daripada voltan pada hujung terbalik, maka output menjadi TINGGI dan LED menyala.
Voltan pada hujung terbalik, yang juga disebut Threshold Voltage, dapat ditetapkan dengan memutar tombol perintang pemboleh ubah. Semakin tinggi voltan pada hujung terbalik (-), sensor kurang sensitif dan Turunkan voltan pada hujung terbalik (-), semakin sensitif sensor.
Seluruh litar ini dapat diletakkan pada PCB untuk membina Modul sensor IR profesional yang tepat.