物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中常見的非接觸人體感應(yīng)方案_紅外傳感器詳解

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中為什么要使用紅外傳感器

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用紅外傳感器的原因主要基于紅外傳感器的獨(dú)特優(yōu)勢及其在多個(gè)應(yīng)用場景中的實(shí)用性。以下是詳細(xì)的分析：

紅外傳感器的獨(dú)特優(yōu)勢

非接觸式測量：紅外傳感器能夠在不接觸被測物體的情況下進(jìn)行測量，這避免了傳統(tǒng)接觸式測量可能帶來的磨損、污染或破壞等問題。

高靈敏度與高精度：紅外傳感器具有較高的靈敏度和精度，能夠準(zhǔn)確感知和測量物體的溫度、位置或運(yùn)動狀態(tài)等參數(shù)。

抗干擾能力強(qiáng)：紅外傳感器能夠在復(fù)雜環(huán)境中穩(wěn)定工作，不易受到電磁干擾或光線變化等因素的影響。

低功耗與長壽命：由于紅外傳感器采用非接觸式測量方式，其功耗相對較低，同時(shí)其結(jié)構(gòu)簡單、耐用，因此具有較高的可靠性和長壽命。

紅外傳感器在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用場景

智能家居：

人體感應(yīng)：紅外傳感器可用于檢測人體的存在和移動，從而實(shí)現(xiàn)智能家居的自動化控制，如自動開關(guān)燈、調(diào)節(jié)空調(diào)溫度等。

門窗狀態(tài)監(jiān)測：通過安裝紅外傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測門窗的開關(guān)狀態(tài)，提高家庭安全性。

安全監(jiān)控：

入侵檢測：紅外傳感器可用于夜視監(jiān)控和入侵檢測，當(dāng)有人或物體進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域時(shí)，傳感器會立即發(fā)出警報(bào)信號。

火災(zāi)預(yù)警：結(jié)合熱釋電效應(yīng)的紅外傳感器可用于火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，通過監(jiān)測環(huán)境溫度的變化來及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情。

工業(yè)自動化：

生產(chǎn)線監(jiān)測：在工業(yè)生產(chǎn)線上，紅外傳感器可用于監(jiān)測產(chǎn)品的位置、尺寸和溫度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)和質(zhì)量控制。

安全性保障：在危險(xiǎn)性機(jī)械系統(tǒng)上安裝紅外傳感器，可進(jìn)行非接觸測量，當(dāng)超過預(yù)定的安全距離時(shí)給出警示，防止人太靠近造成危險(xiǎn)，保護(hù)工人健康、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

醫(yī)療健康：

體溫測量：紅外傳感器可用于非接觸式體溫測量，減少交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)，特別適用于疫情期間的大規(guī)模篩查。

生命體征監(jiān)測：在醫(yī)療設(shè)備中，紅外傳感器可用于監(jiān)測患者的生命體征，如心率、呼吸頻率等。

物流倉儲：

貨物檢測：紅外傳感器可用于檢測貨架上的貨物數(shù)量和狀態(tài)，當(dāng)貨物不足或出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)提醒工作人員進(jìn)行處理。

自動化分揀：在自動化倉儲系統(tǒng)中，紅外傳感器可用于識別和分揀不同種類的貨物。

消費(fèi)電子：智能手機(jī)中的面部識別、手勢控制和遙控等功能。

汽車安全：實(shí)現(xiàn)自動停車和碰撞預(yù)警功能。

航空航天：火箭和導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)中。

農(nóng)業(yè)：農(nóng)作物檢測和農(nóng)田監(jiān)測等。

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用紅外傳感器的原因在于其獨(dú)特的優(yōu)勢以及在多個(gè)應(yīng)用場景中的廣泛適用性。紅外傳感器不僅能夠提高物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能化水平，還能夠提升系統(tǒng)的安全性、可靠性和用戶體驗(yàn)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，紅外傳感器在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用前景將更加廣闊。

本文會再為大家詳解傳感器家族中的一員——紅外傳感器。

紅外傳感器定義

紅外傳感器，又稱為紅外探測器或紅外轉(zhuǎn)換器（infrared transducer），是一種能夠感應(yīng)紅外線并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出的傳感器。紅外線是電磁波譜中波長介于可見光和微波之間的部分，具有反射、折射、散射、干涉和吸收等物理特性。紅外傳感器利用這些特性，通過非接觸的方式實(shí)現(xiàn)對物體的檢測、測量和監(jiān)控。

紅外傳感器原理

紅外傳感器的原理主要基于幾種效應(yīng)，包括熱電效應(yīng)、光電效應(yīng)和熱釋電效應(yīng)：

熱電效應(yīng)：當(dāng)兩種不同材料之間存在溫差時(shí)，會產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象。在紅外傳感器中，熱電偶被用來檢測目標(biāo)表面與參考表面之間的溫差，從而計(jì)算出目標(biāo)表面的溫度。

光電效應(yīng)：光子與物質(zhì)相互作用，使物質(zhì)吸收光子能量并釋放出光電子的現(xiàn)象。紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外線遇到物體后，部分光線被反射回來，由紅外接收器接收并轉(zhuǎn)換為電信號。

熱釋電效應(yīng)：某些晶體材料在溫度變化時(shí)會產(chǎn)生電極化現(xiàn)象，從而產(chǎn)生電壓信號。當(dāng)紅外輻射通過晶體時(shí)，晶體的電極化現(xiàn)象發(fā)生變化，產(chǎn)生電壓信號，通過測量這個(gè)電壓信號可以確定目標(biāo)表面的發(fā)射率。

紅外傳感器分類

紅外傳感器可以根據(jù)其工作原理和檢測方式分為多種類型，主要包括熱傳感器和光子傳感器兩大類：

熱傳感器：

熱敏電阻型：利用熱敏電阻值隨溫度變化而改變的特性來檢測紅外輻射。

熱電偶型：利用熱電偶在不同溫度下產(chǎn)生電勢差的特性來檢測紅外輻射。

高萊氣動型：利用氣體吸收紅外輻射后溫度升高、體積增大的特性來檢測紅外輻射。

熱釋電型：利用具有極化現(xiàn)象的熱晶體（鐵電體）在溫度變化時(shí)釋放電荷的特性來檢測紅外輻射。

光子傳感器：

光電導(dǎo)傳感器：利用某些半導(dǎo)體材料在紅外輻射照射下導(dǎo)電率增加的特性來檢測紅外輻射。

光生伏特傳感器：利用紅外輻射在半導(dǎo)體材料的PN結(jié)上產(chǎn)生光生電動勢的特性來檢測紅外輻射。

光磁電傳感器：利用紅外輻射在半導(dǎo)體材料中引起電子和空穴擴(kuò)散并在強(qiáng)磁場作用下產(chǎn)生開路電壓的特性來檢測紅外輻射。

紅外傳感器選型參數(shù)

在選型紅外傳感器時(shí)，需要考慮以下主要參數(shù)：

檢測溫度范圍：確定傳感器能夠檢測的溫度范圍。

距離系數(shù)（D:S）：傳感器到目標(biāo)的距離D與在該距離下測溫儀測量區(qū)域直徑S的比值，用于衡量傳感器的檢測能力。

視場角（FOV）：紅外傳感器能“看”到的范圍。

精度：傳感器測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

輸出類型：傳感器輸出的信號類型，如模擬信號或數(shù)字信號。

電源要求：傳感器工作所需的電源電壓和電流。

工作環(huán)境：傳感器的工作環(huán)境條件，如溫度、濕度等。

紅外傳感器使用注意事項(xiàng)

了解性能指標(biāo)和應(yīng)用范圍：在使用前必須了解紅外傳感器的性能指標(biāo)和應(yīng)用范圍，掌握其使用條件。

關(guān)注工作溫度：一般選擇能在室溫下工作的紅外傳感器，便于維護(hù)。

調(diào)整工作點(diǎn)：確保傳感器工作在最佳工作點(diǎn)，以獲得最大的信噪比。

選用適當(dāng)前置放大器：配合適當(dāng)前置放大器使用，以獲取最佳探測效果。

調(diào)制頻率匹配：確保調(diào)制頻率與紅外傳感器的頻率響應(yīng)相匹配。

保護(hù)光學(xué)部分：傳感器的光學(xué)部分不能用手摸、擦，防止損傷與沾污。

注意存放條件：傳感器存放時(shí)注意防潮、防振、防腐。

紅外傳感器廠商

紅外傳感器的廠商眾多，包括國內(nèi)外多個(gè)知名品牌。由于市場競爭激烈，廠商不斷推出新產(chǎn)品和技術(shù)，以滿足不同領(lǐng)域的需求。然而，由于我無法直接獲取最新的廠商信息，建議在選擇紅外傳感器時(shí)，通過查閱相關(guān)行業(yè)報(bào)告、參加展會或咨詢專業(yè)人士，以獲取最新的廠商推薦和產(chǎn)品信息。

供應(yīng)商A：森霸

https://www.nysenba.com/

1、產(chǎn)品能力

（1）選型手冊

https://www.nysenba.com/pir/

（2）主推型號1：D203B

對應(yīng)的產(chǎn)品詳情介紹

探測視場角度大；干涉濾光片截止深度高，抗白光能力強(qiáng)； 結(jié)型場效應(yīng)管以源極跟隨器的形式實(shí)現(xiàn)阻抗變換； ● 采用雙元補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，有效抵抗環(huán)境變化、振動、雜散光的干擾；

硬件參考設(shè)計(jì)

（3）主推型號2：：D203S

對應(yīng)的產(chǎn)品詳情介紹

熱釋電紅外線傳感器是利用材料自發(fā)極化隨溫度變化的特征來探測紅外線輻射的傳感器，采用雙靈敏元設(shè)計(jì)，抑制環(huán)境溫度變化產(chǎn)生的干擾，提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。本產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，例如智能玩具，自動燈開關(guān)，感應(yīng)門等，特別適用于智能玩具應(yīng)用場合。

輸出方式：模擬信號輸出

窗口尺寸：3*4mm

感應(yīng)距離：10M（透鏡SB-F-02 ）不同距離詳見透鏡選型

感應(yīng)角度：120°（水平方向）

工作電壓：3-15V

靜態(tài)噪聲：＜80mV

推薦配套IC：ISB6601L，RS8034，ISB02，BISS0001

硬件參考設(shè)計(jì)

研發(fā)設(shè)計(jì)注意使用事項(xiàng)

（1）技術(shù)產(chǎn)品

技術(shù)資料

D203B

639143e083784.pdf

D203S

639143e083784.pdf

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審核編輯 黃宇