Sensor d'infraroig
Un sensor d'infraroig és un dispositiu electrònic capaç de mesurar la radiació electromagnètica infraroja del cossos que es troben en el seu camp de visió. Tots el cossos refracten una certa radiació, aquesta radiació resulta invisible per als nostres ulls però no per aquests aparells electrònics, ja que a l'espectre es troba just per sota del rang de de la llum visible.
Taula de continguts |
Principi de funcionament [modifica]
Els raigs infraroigs (IR) entren dins del fototransistor on hi ha material piroelèctric, natural o artificial, normalment formant una làmina prima dins de nitrat de gal·li (GaN), nitrat de cesi (CsNO3), derivats de fenil-pirazina, i ftalocianina de cobalt. Normalment estan integrats en diverses configuracions(1,2,4 píxels de material piroelèctric). En el cas de parelles s'acostuma a donar polaritats oposades per treballar amb un amplificador diferencial. Per tal de provocar l'autocancel·lació dels increments d'energia d'IR i el desacoblament de l'equip.
Sensors passius [modifica]
Està format únicament pel fototransistor amb la tasca de mesurar les radiacions provinents dels objectes.
Sensors actius [modifica]
Es basen en la combinació d'un emissor i un receptor pròxims entre ells, normalment formen part d'un mateix circuit integrat. L'emissor és un díode LED infraroig (IRED) i el component receptor és el fototransistor.
- Taula components sensor actiu
-
Esquema sensor infraroig
Classificació segons el tipus de senyal emès [modifica]
Sensors reflexius [modifica]
Aquest tipus de sensor presenta una cara frontal en la que hi trobem tant el LED com el fototransistor. Degut a aquesta configuració el sistema ha de mesurar la radiació provinent del reflex de la llum emesa pel LED. S'ha de tenir present que aquesta configuració és sensible a la llum ambient perjudicant les mesures, que poden presentar errors, per tant hem de incorporar circuits de filtratge en termes de longitud d'ona, i per això serà important que treballin en ambients de llum controlada. Un altre aspecte a tenir en consideració és el coeficient de reflectivitat dels objectes, no per totes les superfícies el sensor treballarà igual.
Sensors de ranura (Sensor Break-Beam) [modifica]
Aquest tipus de sensor segueix el mateix principi de funcionament però la configuració del components és diferent, ambdós element es troben enfrontats a la mateixa alçada a banda i banda de una ranura normalment estreta, encara que trobem dispositius amb ranures mes grans. Aquest tipus s'utilitzen típicament per a control industrial. Una altra aplicació la trobem com a detector de la quantitat de voltes d'un volant, acoblant el sensor a l'eix.
Sensors modulats [modifica]
Aquest tipus de sensor infraroig segueix el mateix principi que el de reflexió però utilitzant l'emissió d'un senyal modulat, reduint molt la influència de la il·luminació ambient. Són sensors orientats a la detecció de presència, mesura de distàncies o detecció d'obstacles per la independència de la il·luminació.
Sensors d'escombrat [modifica]
La diferència amb els anteriors resideix en què el sensor realitza l'escombrat horitzontal de la superfície reflectant utilitzant senyals modulats per tal d'eliminar la influència de la llum ambient, color o reflectivitat dels objectes. Normalment aquests sistemes formen part d'un dispositiu de desplaçament perpendicular a l'eix d'exploració del sensor, per tal d'aconseguir les mesures de tota la superfície que volem estudiar.
Configuració òptica [modifica]
Aquesta configuració es basa en un únic sensor enfrontat a un mirall, el qual genera la imatge d'una secció de la regió a mesurar. Aquest mirall és solidari amb un motor de rotació per tal d'aconseguit l'escombrat de l'àrea de mesura. Té l'avantatge que adquireix un seqüència continua de la regió d'escombrat però resulta un sistema lent d'exploració.
Configuració de matriu de sensors [modifica]
En aquest cas la configuració del sistema de mesura està format de una matriu oconjunt de sensors d'infraroig, per tant no és necessari la utilització de cap sistema de miralls, només necessita un conjunt de lents òptiques d'enfoc (concentració de la radiació) a cadascun del sensors. Aquesta configuració és més complexa però permet major velocitat de translació i millor protecció contra els errors a la captació.
-
Escombrat òptic
-
Escombrat array.JPG
Escombrat mitjançant matriu de sensors
Aplicacions [modifica]
Domèstiques [modifica]
Per a aplicacions domèstiques, els sensors d'infraroig s'usen en electrodomèstics de línia blanca tals com forns microones, per exemple, per permetre la mesura de la distribució de la temperatura dintre del forn.
Aquests dispositius s'usen també per al control climàtic de la casa, per detectar escalfaments o refredaments de diferents objectes en un local. Aquest plantejament sofisticat permet que el sistema de climatització reaccioni abans que la temperatura del local variï. Els sensors d'infraroigs també es poden utilitzar com a sensors de gas.
Ciències mèdiques i biològiques [modifica]
Una tendència en el diagnòstic mèdic es desenvolupar nous mètodes de diagnòstics no invasors. Els sensors d'infraroig ofereixen una solució per certs procediments d'examinació, per exemple, els de mama i de muscles.
Una altre aplicació mèdica pels sensors d'infraroig és la mediació instantània de la temperatura del cos, es a dir, com un termòmetre remot.
Seguretat Aeroespacial, de Defensa y Territorial [modifica]
Els sensors d'infraroig s'estan introduint també a les forces armades. Els sistemes de monitorització de camp per infraroigs, tant fixes como portàtils, substitueixen cada cop més als sistemes refrigerats pel seu reduït consum d'energia.
Automobilisme [modifica]
En la indústria automobilística, els sensors d'infraroig s'utilitzen en el camp de la seguretat i el confort en la conducció. La monitorització del trànsit i l'estat de la carretera, els sistemes antiboira, l'estat dels neumàtics i dels frens, la millora de la visió del conductor i la detecció dels ocupants asseguts per al funcionament dels airbags intel·ligents són algunes de les aplicacions anteriors. D'altra banda, el control de la temperatura de la cabina i el control de la qualitat de l'aire constitueixen les aplicacions més recents.
Perifèrics de TI y Productes de Consum [modifica]
Una de les aplicacions futures és la integració d'un termòmetre per mesures de la temperatura dels cossos i objectes integrats als telèfons mòbils.
