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Obwohl der Infrarotsensor in unserem täglichen Leben allgegenwärtig ist, bleibt er oft unbemerkt. Lesen Sie diesen Artikel und erfahren Sie, wie er funktioniert, wie er aufgebaut ist und wo er zum Einsatz kommt. Sind Sie bereit für eine solide Dosis an interessantem Wissen? Los geht’s!
Aufbau des Infrarotsensors
Infrarot-Sensoren sind ein wesentlicher Bestandteil vieler moderner Technologien. In seiner einfachsten Form besteht ein Infrarotsensor aus einigen wenigen Hauptkomponenten. Hier sind sie:
- Infrarotlichtquelle – ein Element, das Infrarotstrahlung aussendet. Dabei handelt es sich in der Regel um eine Leuchtdiode (LED), die speziell für die Erzeugung von Licht im Infrarotbereich ausgelegt ist.
- Infrarotdetektor – die andere Schlüsselkomponente des Sensors. Bei dem Detektor handelt es sich in der Regel um eine Fotodiode oder einen Fototransistor, der für Infrarotlicht empfindlich ist.
- Verarbeitungsschaltung – die Schaltung, die das vom Detektor empfangene Signal interpretiert. Sie kann verschiedene Arten von Filtern und Verstärkern enthalten, die helfen, das empfangene Signal zu interpretieren und zu entscheiden, was damit geschehen soll.
- Gehäuse – alle Komponenten des Infrarotsensors sind in einem speziellen Gehäuse untergebracht, das sie vor Beschädigungen und äußeren Einflüssen wie Staub und Feuchtigkeit schützt.
Die Konstruktion eines Infrarotsensors kann bei fortschrittlichen Geräten wie Wärmebildkameras komplizierter sein, da diese eine komplexe Optik und Elektronik enthalten können. Der grundlegende Aufbau bleibt jedoch gleich
Infrarotsensor - Funktionsprinzip
Das Prinzip des Infrarotsensors beruht auf der Erfassung von Infrarotstrahlung, die von verschiedenen Objekten ausgesendet oder reflektiert wird. Infrarotstrahlung ist eine Energieform, die von allen Objekten ausgesandt wird, deren Temperatur über dem absoluten Nullpunkt (-273,15 Grad Celsius) liegt.
Eigentlich ist es die Strahlung, die wir “Wärme” nennen.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip des Infrarotsensors lässt sich in drei Schritten beschreiben:
- Emission – bei aktiven Sensoren sendet eine Infrarotlichtquelle, in der Regel eine LED, Infrarotstrahlung aus.
- Detektion – Infrarotstrahlung, die von einem Objekt reflektiert oder emittiert wird, wird dann von einem Infrarotdetektor erfasst. Der Detektor erzeugt ein elektrisches Signal, das proportional zur Menge der empfangenen Infrarotstrahlung ist.
- Interpretation – Das elektrische Signal wird dann an den Verarbeitungskreislauf weitergeleitet, der es interpretiert und darauf basierend eine Entscheidung trifft. Bei einem Fernsehgerät zum Beispiel kann der Schaltkreis das Signal der Fernbedienung interpretieren und den Kanal wechseln.
Bei passiven Sensoren, wie z. B. Wärmebildsensoren, gibt es keine Emissionsstufe. Stattdessen erkennen diese Sensoren Infrarotstrahlung, die direkt von Objekten in ihrem Sichtfeld ausgesendet wird.
Erfahren Sie mehr über die verschiedenen Arten von Infrarotsensoren
Infrarotsensoren haben zwar ein gemeinsames Funktionsprinzip, können aber je nach Anwendung und spezifischen technischen Anforderungen variieren. Hier sind einige grundlegende Typen von Infrarotsensoren:
- Passiv-Infrarot-Sensoren (PIR) – Passiv-Infrarot-Sensoren, die von Infrarotkörpern ausgesandte Strahlung erkennen, ohne selbst Strahlung erzeugen zu müssen.
- Fototransistorsensoren – verwenden einen Fototransistor, der für Infrarotlicht empfindlich ist.
- Photodioden-Sensoren – ähnlich wie Phototransistor-Sensoren verwenden sie ein infrarotlichtempfindliches Element – eine Photodiode.
- Thermosäulen-Sensoren – verwenden Thermosäulen zur Messung von Temperaturänderungen durch Erkennung von Infrarotstrahlung.
- Bolometrische Sensoren – verwenden ein Material, das seine elektrischen Eigenschaften in Reaktion auf die Absorption von Infrarotstrahlung ändert.
Jeder dieser Sensoren hat seine eigenen einzigartigen Anwendungen und Vorteile, und ihre Auswahl hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab.
Beispiele für den Einsatz von Infrarotsensoren in der Praxis
Infrarotsensoren werden in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt. Sowohl im Alltag als auch im industriellen Maßstab. Was sind die Verwendungsmöglichkeiten?
Unterhaltungselektronik
Eine der beliebtesten Anwendungen für Infrarotsensoren sind Fernbedienungen für Fernsehgeräte, Klimaanlagen oder Audiosysteme. Der Benutzer drückt eine Taste auf der Fernbedienung, die ein bestimmtes Muster von Infrarotlicht aussendet, das dann von einem Sensor im gesteuerten Gerät gelesen wird.
Sicherheitssysteme
PIR-Sensoren werden häufig in Alarmanlagen und Bewegungsmeldern eingesetzt. Sie erkennen Veränderungen in der Infrarotstrahlung, die auf Bewegungen in ihrem Sichtfeld hinweisen können.
Medizin
Infrarot-Thermometer verwenden Infrarotsensoren, um die Körpertemperatur ohne Körperkontakt zu messen. Sie sind besonders während einer Pandemie für die Temperaturüberwachung nützlich.
Astronomie
Infrarotsensoren werden häufig in Teleskopen eingesetzt, um ferne Sterne und Galaxien zu untersuchen. Sie ermöglichen es den Astronomen, Phänomene zu beobachten, die für herkömmliche optische Teleskope unsichtbar sind.
Gebäudeautomatisierung
Infrarotsensoren werden häufig zur Steuerung von Beleuchtungs- oder HLK-Anlagen (Heizung, Lüftung, Klimaanlagen) in Gebäuden eingesetzt, die in Abwesenheit von Personen ausgeschaltet werden, was zu Energieeinsparungen beiträgt.
Dies sind nur einige der vielen möglichen Anwendungen von Infrarotsensoren. Sie sind eine Schlüsselkomponente vieler Technologien, die wir tagtäglich nutzen. Wussten Sie, dass sie in Ihrem Leben so allgegenwärtig sind?
