آردوینو • آموزش آردوینو • مدارهای الکترونیک • پروژه های آردوینو

سنسور مادون قرمز چیست؟ چه کاربردهایی دارد (بررسی کامل )

9 سال قبل
۱۷ دیدگاه
توسط پریسا پوربلورچیان
20,328 بازدید
11 دقیقه زمان مطالعه
آموزش راه‌اندازی ماژول فرستنده گیرنده مادون قرمز TCRT5000 آردوینو Arduino - دیجی اسپارک
نوشته شده توسط پریسا پوربلورچیان

سنسور مادون قرمز، یک حسگر الکترونیکی است که قابلیت تشخیص و اندازه‌گیری موجودیت‌های مادون قرمز را دارد. این سنسور برای کنترل ریموت کنترل، تشخیص حرکت، تشخیص موجودیت در محیط و کاربردهای دیگر استفاده می‌شود. در ادامه با مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

 

 

 سنسور مادون قرمز چیست؟ 

سنسور مادون قرمز یا IR Sensor (Infrared Sensor)، یک حسگر الکترونیکی است که قابلیت تشخیص و اندازه‌گیری امواج مادون قرمز را دارد. این امواج به دلیل طول موج بسیار کوتاه خود، به چشم غیرقابل رویت هستند. سنسورهای مادون قرمز در انواع مختلفی تولید می‌شوند که شامل سنسورهای فرستنده و گیرنده هستند. سنسور فرستنده امواج مادون قرمز را تابانده و سنسور گیرنده این امواج را دریافت کرده و با توجه به تغییرات آن، به تشخیص اجسام و اندازه گیری فاصله می‌پردازد. کاربردهای سنسورهای مادون قرمز بسیار گسترده هستند و از جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • کنترل از راه دور: این سنسورها برای کنترل دستگاه‌های الکترونیکی از راه دور مانند تلویزیون، رادیو، کنترل از راه دور خودرو و غیره استفاده می‌شوند.
  • سیستم‌های امنیتی: در سیستم‌های امنیتی خانه و دفتر، این سنسورها برای تشخیص حرکت افراد در نقاط حساس استفاده می‌شوند.
  • رباتیک: در رباتیک، سنسورهای مادون قرمز برای تشخیص موانع و تعیین مسیر ربات‌ها به کار می‌روند.
  • خودرو: در خودروها، سنسورهای مادون قرمز برای تشخیص موانع و جلوگیری از تصادفات به کار می‌روند.
  • پزشکی: در پزشکی نیز از سنسورهای مادون قرمز برای اندازه‌گیری دما، اکسیژن خون و ضربان قلب استفاده می‌شود.

مادون قرمز در بسیاری از صنایع و بخش‌ها از جمله الکترونیک، اتوماسیون صنعتی، خودروسازی، هوافضا، ارتباطات، پزشکی و … مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای مثال، در برخی دستگاه‌های پرینتر، سنسورهای مادون قرمز برای تشخیص موقعیت صفحه کاغذ استفاده می‌شوند. در برخی سیستم‌های مانیتورینگ محیطی، سنسورهای مادون قرمز برای تشخیص دمای محیط استفاده می‌شوند. در اتوماسیون صنعتی نیز این سنسورها برای تشخیص حرکت قطعات و مواد در خطوط تولید و پردازش استفاده می‌شوند.در برخی از کاربردهای سنسورهای مادون قرمز، امواج مادون قرمز توسط اشیاء جذب می‌شوند و در برخی دیگر، این امواج توسط اشیاء منعکس می‌شوند. سنسورهای مادون قرمز می‌توانند به راحتی با سایر اجزای الکترونیکی و میکروکنترلرها، مانند آردوینو و رزبری‌پای، به کار گرفته شوند.به طور کلی، سنسورهای مادون قرمز به عنوان یکی از حسگرهای پرکاربرد در صنعت الکترونیک و تکنولوژی، در بسیاری از بخش‌های از جمله کنترل دستگاه‌ها، ایمنی، رباتیک، سیستم‌های نظارتی، اتوماسیون و… استفاده می‌شوند.

 

انواع سنسورها و ماژول های مادون قرمز

انواع مختلفی از سنسورها و ماژول‌های مادون قرمز وجود دارند که به طور کلی می‌توان آن‌ها را به چند دسته‌ی اصلی زیر تقسیم بندی کرد:

سنسورهای مادون قرمز دیجیتال: این سنسورها دارای خروجی دیجیتال هستند که می‌توانند با استفاده از آن‌ها، فاصله، حرکت، شدت نور و سایر ویژگی‌ها را اندازه‌گیری کنند. برخی از محبوب‌ترین سنسورهای مادون قرمز دیجیتال شامل ماژول‌های HX1838 و KY-022 هستند.

سنسورهای مادون قرمز آنالوگ: این سنسورها دارای خروجی آنالوگ هستند که به طور مستقیم با ولتاژ یا شدت سیگنال خروجی مرتبط هستند. برای مثال، سنسورهای مادون قرمز آنالوگ معمولاً برای تشخیص شدت نور در محیط‌های مختلف استفاده می‌شوند. ماژول‌های TCRT5000 و TCRT1010 بین محبوب‌ترین سنسورهای مادون قرمز آنالوگ هستند.

ماژول‌های ریموت کنترل: این ماژول‌ها به طور خاص برای استفاده در سیستم‌های کنترل از راه دور طراحی شده‌اند و برای کنترل دستگاه‌های الکترونیکی مانند تلویزیون، ویدیو پروژکتور، رسیور و سایر دستگاه‌های خانگی استفاده می‌شوند. ماژول‌هایی مانند TSOP1738 و IRM-3638 برای کنترل از راه دور به کار می‌روند.

ماژول‌های تشخیص حرکت: این ماژول‌ها به طور خاص برای تشخیص حرکت در محیط‌هایی مانند خانه‌ها، ادارات و فضاهای عمومی طراحی شده‌اند. این ماژول‌ها معمولاً دارای یک یا چند سنسور مادون قرمز هستند که به وسیله‌ی آن‌ها می‌توانند تغییرات در شدت نور و حرکت اشیاء را در محیط شناسایی کنند. ماژول‌های PIR (Passive Infrared) و AM312 از جمله معروف‌ترین ماژول‌های تشخیص حرکت با سنسور مادون قرمز هستند.

ماژول‌های ارتباطی: برخی از ماژول‌های مادون قرمز طراحی شده‌اند تا برای ارتباطات بی‌سیم بین دو دستگاه الکترونیکی استفاده شوند. برای مثال، ماژول‌هایی مانند HM-10 BLE و MLT-BT05 از ماژول‌های ارتباطی مادون قرمز هستند که می‌توانند برای ارتباط با دستگاه‌های هوشمند، ربات‌ها و دستگاه‌های دیگر کاربرد داشته باشند.

همچنین باید توجه داشت که سنسورهای مادون قرمز ممکن است در محیط‌هایی با نور خیلی شدید، از جمله نور مستقیم آفتاب، به مشکل بخورند. به همین دلیل، برای استفاده بهینه از آن‌ها، باید توجه داشت که این سنسورها در محیط‌هایی با نور مناسب و بدون موانع بین سنسور و منبع نور استفاده شوند.

 

کاربرد و استفاده از سنسورهای مادون قرمز

سنسور مادون قرمز به عنوان یک سنسور فراوانی در انواع دستگاه‌های الکترونیکی و کاربردهای مختلف دیگر استفاده می‌شود. برخی از کاربردهای سنسور مادون قرمز عبارتند از:
کنترل از راه دور: سنسور مادون قرمز به عنوان یکی از روش‌های ارتباطی در کنترل از راه دور در دستگاه‌های الکترونیکی، مانند تلویزیون، دستگاه‌های صوتی، دستگاه‌های تهویه مطبوع استفاده می‌شود.
سنجش دما: برخی از سنسورهای مادون قرمز برای سنجش دما در کنترل پردازش صنعتی، دستگاه‌های تهویه مطبوع، دستگاه‌های پزشکی و… استفاده می‌شوند.
تشخیص حرکت: سنسورهای مادون قرمز برای تشخیص حرکت در محیط‌هایی مانند خانه‌ها، ادارات و فضاهای عمومی، مثل ماشین‌های بانکی و درب‌های خودکار، استفاده می‌شوند.
ردیابی موقعیت: سنسورهای مادون قرمز در دستگاه‌های ردیابی موقعیتی مانند گیرنده‌های GPS و ناوبری ماهواره‌ای به کار می‌روند.
تشخیص اشیاء: سنسورهای مادون قرمز در برخی از دستگاه‌های تشخیص اشیاء، مانند دستگاه‌های خودکار خرید و دستگاه‌هایی که می‌توانند بارهای پرسنلی را شناسایی کنند، به کار می‌روند.

شکل گیرنده مادون قرمز و نحوه اتصال آن در مدار الکترونیکی

گیرنده مادون قرمز یک قطعه الکترونیکی است که به عنوان حسگر از پرتو مادون قرمز برای دریافت اطلاعات استفاده می‌شود. این گیرنده‌ها برای دریافت سیگنال‌های مادون قرمز از فرستنده‌های مادون قرمز استفاده می‌شوند. در بسیاری از مدارهای الکترونیکی، گیرنده مادون قرمز به عنوان یکی از قطعات الزامی در آنها استفاده می‌شود. برای اتصال گیرنده مادون قرمز به مدار الکترونیکی، از یک کانکتور سه پایه استفاده می‌شود. پایه‌های این کانکتور به صورت زیر است:

پایه مثبت: این پایه به منبع تغذیه مثبت متصل می‌شود.
پایه منفی: این پایه به منبع تغذیه منفی متصل می‌شود.
پایه داده: این پایه به ورودی مدار الکترونیکی برای دریافت سیگنال‌های مادون قرمز متصل می‌شود.
با اتصال این سه پایه به مدار الکترونیکی، گیرنده مادون قرمز آماده دریافت سیگنال‌های مادون قرمز از فرستنده مادون قرمز متصل به دستگاه دیگر خواهد شد.

 شکل فرستنده مادون قرمز و نحوه اتصال آن در مدار الکترونیکی

فرستنده مادون قرمز یک قطعه الکترونیکی است که از پرتو مادون قرمز برای ارسال اطلاعات به گیرنده‌ها استفاده می‌شود. این فرستنده‌ها به عنوان یکی از قطعات الزامی در بسیاری از مدارهای الکترونیکی به کار می‌روند. برای اتصال فرستنده مادون قرمز به مدار الکترونیکی، معمولاً از یک کانکتور دو پایه استفاده می‌شود. پایه‌های این کانکتور عبارتند از:
  • پایه مثبت: این پایه به منبع تغذیه مثبت متصل می‌شود.
  • پایه داده: این پایه به ورودی مدار الکترونیکی برای ارسال سیگنال‌های مادون قرمز متصل می‌شود.
با اتصال این دو پایه به مدار الکترونیکی، فرستنده مادون قرمز آماده ارسال سیگنال‌های مادون قرمز به گیرنده مادون قرمز خواهد بود. این فرستنده‌ها معمولاً از یک LED مادون قرمز به عنوان منبع نور برای تولید پرتو مادون قرمز استفاده می‌کنند.

 

معرفی سنسور مادون قرمز FC51

سنسور FC51 یک سنسور مادون قرمز (Infrared Sensor) قابل استفاده در پروژه‌های الکترونیکی می‌باشد. این سنسور قابلیت تشخیص اشیاء را با فاصله کمتر از ۷ سانتیمتر را داراست. سنسور FC51 دارای دو پین ولتاژ و یک پین خروجی می‌باشد. پین VCC به منبع تغذیه ۳ تا ۵ ولتی وصل می‌شود و پین GND به زمین متصل می‌شود. پین خروجی OUT به میکروکنترلر یا برد آردوینو وصل می‌شود تا بتوان اطلاعاتی که توسط سنسور جمع‌آوری شده است را پردازش کرد.عملکرد این سنسور بر اساس تغییرات فرکانس مادون قرمز است که به سنسور برمی‌گردد. این تغییرات فرکانس به دلیل انعکاس نور از سطح اشیاء در معرض مادون قرمز ایجاد می‌شود و سنسور قادر است این تغییرات را دریافت کند.سنسور FC51 به دلیل سادگی استفاده و ارزان بودن، در بسیاری از پروژه‌های الکترونیکی کاربرد دارد. مشخصات فنی و ویژگی‌های سنسور FC51 عبارتند از:
  • نوع سنسور: مادون قرمز (Infrared Sensor)
  • ولتاژ کاری: ۳ تا ۵ ولت
  • جریان کاری: حداکثر ۲۰ میلی آمپر
  • فاصله تشخیص اشیاء: حداکثر ۷ سانتیمتر
  • خروجی: سیگنال دیجیتال با مقادیر HIGH و LOW
  • زاویه تشخیص: ۳۵ درجه
  • زمان پاسخگویی: کمتر از ۲۵ میلی ثانیه
  • دمای کاری: ۲۰ تا ۵۰ درجه سلسیوس
  • ابعاد: ۳۴ × ۲۰ × ۱۵ میلی‌متر
  • سادگی و قابلیت استفاده در پروژه‌های الکترونیکی
  • ارزان بودن و قیمت مناسب
  • عملکرد پایدار و دقیق در شرایط مختلف
  • قابلیت استفاده در پروژه‌هایی که نیاز به تشخیص اشیاء با فاصله کم دارند
  • قابلیت اتصال به بردهای مختلف میکروکنترلر و بردهای آردوینو

 

 جهت راه اندازی سنسور مادون قرمز FC51 مطابق با تصویر بالا سنسور را به برد آردوینو متصل کنید. سپس سنسور را به پایه ۲ دیجیتال اتصال دهید. سنسور را به عنوان ورودی تعریف کنید. سپس در صورتیکه سنسور مانع را تشخیص دهد، یک پیام نمایش داده می‌شود.

// Define the input pin for the sensor
int sensorPin = 2;
void setup() {
  // Initialize serial communication
  Serial.begin(9600);
  // Set the sensor pin as input
  pinMode(sensorPin, INPUT);
}
void loop() {
  // Read the sensor value
  int sensorValue = digitalRead(sensorPin);
  // Check if an object is detected by the sensor
  if (sensorValue == HIGH) {
    Serial.println(“Object detected!”);
  } else {
    Serial.println(“No object detected.”);
  }
  // Delay for a short time before checking again
  delay(100);
}

معرفی سنسور مادون قرمز TCRT5000

سنسور مادون قرمز TCRT5000 یک سنسور فتوترانزیستور است که برای تشخیص اشیاء و خطوط تیره و روشن در پروژه‌های الکترونیکی استفاده می‌شود. این سنسور شامل یک LED مادون قرمز و یک فتوترانزیستور است که امواج مادون قرمزی را از سطح مقابل به سمت فتوترانزیستور ارسال می‌کند. در صورتی که اشیاء یا خطوط تیره در مسیر این امواج قرار گیرند، تابش مادون قرمز به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و فتوترانزیستور در پاسخ به این تغییرات محاسباتی را انجام می‌دهد.این سنسور با ولتاژ کمتر از ۵ ولت کار می‌کند و خروجی آن به صورت دیجیتال (لوگیکی) است. بسته به تنظیماتی که در مدار الکترونیکی صورت می‌گیرد، خروجی سنسور با وضوح مختلفی قابل تعیین است.از کاربردهای این سنسور می‌توان به روبات‌های خطی، سامانه‌های خودران و روبات‌های مسابقه‌ای، سیستم‌های هوشمند کنترل کیفیت و غیره اشاره کرد. بعضی از مشخصات فنی سنسور TCRT5000 عبارتند از:
  • ولتاژ کاری: ۵ ولت
  • جریان مصرفی: ۶۰ میلی‌آمپر
  • فاصله عملکرد: تا ۱۴ میلی‌متر
  • زمان پاسخگویی: ۲٫۲ میکروثانیه
  • خروجی دیجیتال: مقدار HIGH یا LOW
  • دمای کاری: از -۲۵ تا +۸۵ درجه سلسیوس

 

 جهت راه اندازی سنسور مادون قرمز TCRT5000 مطابق با تصویر بالا سنسور را به برد آردوینو متصل کنید. سپس سنسور را به پایه ۲ دیجیتال اتصال دهید. سنسور را به عنوان ورودی تعریف کنید. سپس در صورتیکه سنسور مانع را تشخیص دهد، یک پیام نمایش داده می‌شود.
int TCRT5000_pin = 2; //تعیین پین سنسور
void setup() {
  Serial.begin(9600); //شروع کار با پورت سریال
  pinMode(TCRT5000_pin, INPUT); //تنظیم پین سنسور به عنوان ورودی
}
void loop() {
  int sensorValue = digitalRead(TCRT5000_pin); //خواندن وضعیت سنسور
  if (sensorValue == LOW) { //اگر سیگنال تیره شده است
    Serial.println(“Object Detected!”); //نشان دادن پیام در پورت سریال
  }
  delay(100); //تاخیر برای از پر شدن پورت سریال جلوگیری می کند
}

 چگونه یک سنسور مادون قرمز انتخاب کنیم؟

برای انتخاب سنسور مادون قرمز برای پروژه خود، شما باید در نظر داشته باشید که نیازهای خاصی که برای پروژه دارید چیستند و چه ویژگی‌هایی برای سنسور مادون قرمز شما الزامی است. برخی از معیارهایی که می‌توانید برای انتخاب سنسور مادون قرمز در نظر بگیرید عبارتند از:
  •  محدوده تشخیص: یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های سنسور مادون قرمز، محدوده تشخیص آن است. این ویژگی نشان می‌دهد که سنسور مادون قرمز تا چه فاصله‌ای از منبع تابش می‌تواند اجسام را تشخیص دهد. بنابراین اگر پروژه شما نیازمند تشخیص اجسام در فواصل بلندتر است، سنسوری با محدوده تشخیص بالاتر را انتخاب کنید.
  •  نوع تابش: سنسورهای مادون قرمز به دو نوع تابش دارند: تک پرتوی و دو پرتوی. سنسورهای تک پرتوی تنها یک بار تابش را ارسال کرده و پس از برخورد با اجسام، به سمت سنسور برمی‌گردد. در حالی که سنسورهای دو پرتوی دو بار تابش را ارسال می‌کنند و در هنگام برخورد با اجسام، پرتو‌های اول و دوم با یکدیگر مخلوط شده و به سمت سنسور بازمی‌گردند. اگر پروژه شما نیازمند تشخیص دقیق‌تری از اجسام است، سنسور دو پرتوی را انتخاب کنید.
  •  دقت: دقت سنسور مادون قرمز مهم است. بنابراین قبل از انتخاب سنسور، باید مطمئن شوید که دقت آن، برای پروژه شما کافی است.

    زاویه دید: زاویه دید سنسور مادون قرمز نیز باید مورد توجه قرار گیرد. این ویژگی نشان می‌دهد که سنسور به چه میزان از فضا پوشش دارد و می‌تواند اجسام را تشخیص دهد. اگر پروژه شما نیازمند پوشش گسترده‌تری است، سنسور با زاویه دید بزرگتر را انتخاب کنید.

  •  قابلیت تنظیم: برخی سنسورهای مادون قرمز، دارای قابلیت تنظیم هستند که به شما اجازه می‌دهد تا پارامترهای مختلف را برای پروژه خود تنظیم کنید. اگر پروژه شما نیازمند تغییرات زیادی است، سنسور با قابلیت تنظیم بیشتر را انتخاب کنید.
  •  هزینه: هزینه نیز یکی از موارد مهمی است که باید در انتخاب سنسور مادون قرمز در نظر گرفته شود. قیمت سنسورهای مادون قرمز متفاوت است و باید با بودجه پروژه شما هماهنگ باشد.

با توجه به معیارهای فوق، شما می‌توانید سنسور مادون قرمز مناسبی برای پروژه خود انتخاب کنید. همچنین بهتر است از فروشگاه‌های معتبر و تولیدکنندگان معروف سنسورهای مادون قرمز خرید کنید تا از کیفیت و عملکرد آن‌ها اطمینان حاصل کنید.

درباره نویسنده

پریسا پوربلورچیان

تولید کننده محتوا / کارشناس IOT

زندگی یعنی پژوهش و فهمیدن چیزی جدید

تلاشم بر این است تجربیاتم در زمینه IOT‌ را به بهترین شکل با شما در میان بگذارم.

نمایش همه مطالب

مطالب مرتبط با علاقمندی شما

تبادل نظر و رفع عیب با ثبت دیدگاه

۱۷ دیدگاه

  • سلام وقت بخیر
    یه سوال داشتم
    میخواستم بدونم چجوری میشه یه فرستنده اکسترنال ساخت که به گوشی وصل بشه و برای گوشی هایی که سنسور مادون قرمز ندارن امکان کنترل انواع تلویزیون و… رو فراهم کرد.
    اینم بگم که تو سایت ها با وصل کردن دو عدد ال ای دی فرستنده به خروجی هندزفری این کار رو کردن ولی برد بسیار کمی داره
    اگر بشه به این ال ای دی ها یک تقویت کننده اضافه کرد که باعث افزایش برد بشه عالیه
    و اینکه موج مورد نیاز از خروجی هدفون توسط برخی نرم افزار ها قابل تامینه.

    ممنون از سایت عالیتون

    پاسخ

    • با سلام
      ضمن تشکر از توجه شما، سوال شما بسیار کلی است. برای این منظور n روش وجود دارد. کافیست شما یک روش را با خلاقیت خودتان انتخاب کنید و اجرا کنید. در این زمینه هم به دنبال پروژه‌های اجرا شده کامل نباشید. باید خودتان هم تخصص کافی در زمینه برنامه نویسی و سخت افزار داشته باشید تا اجرا شود.

      پاسخ

    • سرکار خانم . اینکه میفرمایید با ماژول tcrt5000 امکان قطع و وصل کردن یک مدار ثانویه وجود ندارد خدمدتون عارضم مگر با نزدیک شدن یک شیئ به ال ال دی های گیرنده و فرستنده موجب قطع و وصل شدن ال ای دی نصب شده روی برد نمیشود. خوب از همین فرمان نمی توان برای قطع و وصل کردن یک رله بهره گرفت؟

      پاسخ

    • با سلام
      کاربر گرامی ماژول فرستنده گیرنده TCRT5000مادون قرمز است و این امکان وجود ندارد.

      پاسخ

    • سلام مجدد
      توضیح بیشتر در سوال قبلی این هست که قصد دارم توسط ماژولtcrt5000 یک مدار الکتریکی ۲۴vdc را قطع و وصل کنم. بدین شکل که با نزدیک شدن انگشت دست به ال ای دی های این ماژول و تحریک آن موجب سوییچ کردن مدار مورد نظر شد. امکان دارد راهنمایی بفرمایید چگونه میتوانم به این خواسته برسم. در حقیقت این طرح برای عدم تماس انگشتان با کلیدهای فشاری هست که در اغلب لوازم الکتریکی استفاده میشود.
      از راهنمایی شما سپاسگذارم

      پاسخ

  • مجددا وبا عرض پوزش
    اگر مطلب تکراری نباشد
    بنده قصد دارم با استفاده از ماژول tcrt5000جهت جانشین کردن کلید های مکانیکی که با فشردن انگشت فعال میشوند استفاده کنم . البته برای فاصله ۲ یا ۳ سانتی متری.
    ممکن هست راهنمایی بفرمایید.
    بسیار سپاسگذار خواهم شد

    پاسخ

    • با سلام
      کاربر گرامی مساعدت فرمایید و فقط از طریق یک بخش اقدام به پرسش نمایید. در کامنت های قبل به سوالات شما پاسخ داده شده است، بررسی نمایید.

      پاسخ

    • با سلام
      طبق اطلاعات درج شده در دیتاشیت سنسور TCRT5000 رنج قابل تشخیص بین ۱ تا ۸ میلی متر mm می‌باشد.

      پاسخ