الأشعة تحت الحمراء هي جزء من الطيف الكهرومغناطيسي، تقع بين الضوء المرئي بطول موجة أطول والميكروويف بطول موجة أقصر.نطاق طول الموجة للإشعاع تحت الحمراء (IR) بين 760 nm و 1 mm، والتي لا يمكن رؤيتها بالعين البشرية ، ولكن يمكن الكشف عن حرارتها. يتم تقسيم نطاق الأشعة تحت الحمراء إلى أجزاء متعددة ، بما في ذلك نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) من 760 nm إلى 1400 nm (الشكل 1).
صورة الطيف الكهرومغناطيسي، تبرز منطقة الأشعة تحت الحمراء
الشكل 1: تسلط الضوء على الطيف الكهرومغناطيسي في منطقة الأشعة تحت الحمراء. يبلغ طول موجة طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة ما بين 760 نانومتر و 1400 نانومتر ، وهو مناسب لمختلف التطبيقات. (مصدر الصورة:(بريدكوم)
كيفية عمل تطبيقات NIR
إن NIR مفيدة بشكل خاص لأنها تسهل الاتصال اللاسلكي. في معظم التطبيقات ، يتضمن الكشف عن عدم الاتصال باستخدام NIR ربط جهاز إرسال IR بمستقبل.
على سبيل المثال، جهاز التحكم عن بعد التلفزيون يستخدم تكنولوجيا إشعاع NIR. عندما يتم الضغط على الزر على جهاز التحكم عن بعد،الدائرة الداخلية سوف تحويل عمل الزر إلى رمز ثنائي وإرساله إلى جهاز إرسال الأشعة تحت الحمراءثمّ، يُبعث المرسل معلومات مشفرة في شكل نبضات ضوئيّة NIR. في الطرف الآخر،أجهزة الاستشعار المزدوجة على التلفزيون تتلقى نبضات وتحولها إلى رمز ثنائي لتنفيذ أوامر محددة.
يختلف استخدام مزيج من جهاز الإرسال والمستقبل في تطبيقات مختلفة. على غرار جهاز التحكم عن بعد ، يقوم المستقبل بتفكيك الإشارة المنبعثة من جهاز الإرسال.يتم تشغيل مفعل عندما يتم عرقلة الإشعاعيمكن استخدام هذا الوضع القائم على المقاطعة للكشف عن الأشخاص أو الأشياء.
لتجنب تداخلات الإشارة الخارجية، تم تصميم جهاز الاستقبال للكشف عن أطوال موجة محددة فقط،الذي يتطلب أن يكون للضوء المنبعث من جهاز الإرسال طول موجة دقيق متطابق وكثافة كافيةعلى سبيل المثال، جهاز HSM8-C120 IR ChipLED من شركة Broadcom (الشكل 2) هو LED IR يمكن استخدامه في تطبيقات مختلفة بما في ذلك الإلكترونيات الاستهلاكية والمقاييس الذكية وغيرها.
مصدّر الـ HSM8-C120 ChipLED IR LED من شركة Broadcom
الشكل 2: مصدر HSM8-C120 ChipLED IR LED من Broadcom لديه طول موجة ذروة 850 نانومتر وهو صغير الحجم ، مما يجعله مثاليًا لدوائر PCB عالية الكثافة. (مصدر الصورة: DigiKey)
HSM8-C120 هو جهاز IR ChipLED ذو سطح إصدار جانبي ذو حجم حزمة مضغوط يبلغ 1.6 ملم × 0.93 ملم فقط ، مناسب لتطبيقات مختلفة ذات مساحة محدودة.
طول الموجة القصوى لهذا LED هو 850 نانومتر ، بزاوية مشاهدة 150 درجة ، متوافقة مع آلات تركيب السطح التلقائي القياسية في الصناعة واللحام بالانفلونزا.
تطبيق NIR LED
كاشف دخان ضوئي - LED IR يستخدم المبدأ الأساسي لدخول الكائن للكشف عن الدخان ، ودمج جهاز الإرسال وكاشف الضوئي في الكاشف نفسه.في ظروف العمل العادية، مصابيح LED تصدر إشعاعا تحت الحمراء، مما يسبب الكاشف لتوليد التيار. ومع ذلك، فإن وجود الدخان يعطل مسار انبعاثات الأشعة تحت الحمراء ويتسبب في التشتت.التيار الصافي المسجل بواسطة كاشف الضوء سوف ينخفض ويشعل إنذاريمكن أن يخترق LED الأشعة تحت الحمراء الدخان ويكشف عن جسيمات أصغر وأكثر كثافة ، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص لهذا التطبيق.
أجهزة كشف الدخان الكهربائية الضوئية ليست النوع الوحيد من أجهزة الكشف في هذه الفئة، أجهزة كشف أخرى مثل تلك التي تقيس مستويات تآيون الهواء.هذه كلها أجهزة كشف معروفة يمكن أن تنتج نتائج إيجابية كاذبة (إيجابيات كاذبة)المشكلة الناجمة عن دخان الطهي خطيرة بشكل خاص، لذلك يجب على أجهزة إنذار الدخان في المباني السكنية اجتياز "اختبار الهامبرجر"، مما يعني أن دخان الطهي لن يؤدي إلى تشغيل الإنذار.لا تتأثر مصابيح LED تحت الأشعة تحت الحمراء بجسيمات دخان المطبخيمكن أيضًا دمج LED الأشعة تحت الحمراء مع أنظمة أخرى مثل أجهزة الكشف عن الحرارة والغازات وتدفق الهواء للحصول على مزيد من المعلومات في الوقت الحقيقي حول الحالات الخطرة.
الأجهزة المنزلية - بالإضافة إلى استخدامها للتحكم عن بعد، يمكن أن يكتشف أجهزة الاستشعار تحت الحمراء في غسالات الماء مستوى المياه.بينما يستخدم منظّفون الروبوتات أجهزة استشعار تحت الحمراء لتجنب العقبات على مسار رسم الخرائطهناك أيضا أجهزة استشعار مماثلة في أفران الميكروويف التي يمكن أن تكتشف ما إذا كان الباب مفتوحا وإصدار إنذارات مطابقة. الصنابير التلقائية، أجهزة الصابون،ويمكن لجميع المجففات استخدام وظائف العقبة الإلكترونية LED والكشف عن المدى القريب.
الستار الضوئي للسلامة - عند استخدام معدات صناعية كبيرة أو خطيرة في ورشة الإنتاج والمستودعات ومواقع البناء أو البيئات الصناعية الأخرى ،سلامة العمال هي دائما أولوية قصوىالحواجز المادية ضخمة وتتطلب الكثير من الجهد لترتيبها، في حين أن مصابيح LED الأشعة تحت الحمراء أخف وزنا وأكثر قابلية للحمل من الحواجز المادية، مما يجعلها بديلا فعالا.يمكن أيضًا تعيين مصابيح LED الأشعة تحت الحمراء بأشكال وحجم مختلف لتغطية مناطق مختلفة حسب الحاجة.