Jak działa czujnik podczerwieni? Przez całe życie korzystamy z wielu urządzeń. Urządzenia te to czasem proste urządzenia mechaniczne, czasem np. różnego rodzaju urządzenia elektroniczne. Niezależnie od tego, czy mamy do czynienia z prostymi urządzeniami, czy bardziej złożonymi, rzeczywistość jest taka, że bardzo niewielu z nas wie, jak one działają i jak zostały stworzone. Właściwie z tego właśnie powodu większość z nas po prostu nie rozumie, na jakim poziomie technologicznym funkcjonuje nasza cywilizacja. Aby dokładniej omówić ten temat, dzisiaj skupimy się na czujnikach podczerwieni. Te czujniki to urządzenia, których używamy tak często, że praktycznie nikt nie wie, jak działają i jakie zjawiska wykorzystują. Nie wiemy więc na przykład, co może przeszkadzać w ich pracy.
Co to jest podczerwień?
Aby zacząć mówić o czujnikach podczerwieni, musimy najpierw powiedzieć sobie, czym jest tajemnicza podczerwień. Mówimy mit, ponieważ słowo to jest używane przez wielu ludzi. Na przykład słowo to jest powszechnie używane przez dwie osoby, gdy rozmawiają o tym, że ktoś zainstalował gdzieś czujnik podczerwieni. Brzmi sprytnie, ale prawie nikt tak naprawdę nie wie, o czym mówi. Bez zbędnych ceregieli przejdźmy do plusów. Podczerwień to nic innego jak zakres emisji fal elektromagnetycznych, aw określonym zakresie zarezerwowana jest dla zakresu widma podczerwieni. Nie będziemy tutaj wchodzić w szczegóły, czym dokładnie są te długości fal, ale są to długości fal dłuższe niż długości fal czerwonych. Ogólnie rzecz biorąc są to fale niskoenergetyczne i tutaj również trafne jest stwierdzenie, że mówimy tu o falach elektromagnetycznych, czyli o falach, które uznawane są za fale świetlne. Jednak w przypadku podczerwieni jest to fala niewidoczna dla ludzkiego oka, w przeciwieństwie do promieniowania czerwonego, dlatego mówimy o podczerwieni.
Co jest takiego specjalnego w czujnikach podczerwieni?
Czujniki podczerwieni wykorzystujące promieniowanie podczerwone to oczywiście dość powszechne zastosowanie zjawiska, o którym nie wspomnieliśmy. Po pierwsze, czujniki podczerwieni są stosowane np. w tzw. czujnikach ruchu lub różnego rodzaju fotokomórkach lub tym podobnych. Skąd fotokomórka ma wiedzieć w ciemnościach w nocy, na przykład, że kilka metrów przed nią stoi osoba lub zwierzę. Jest ciemno i nie widać obiektów. To już koniec tematu zasady działania promieni podczerwonych, bo tak naprawdę dla ludzkiego oka np. w zupełnie ciemnym pomieszczeniu człowiek jest niewidoczny, ale jeśli nosimy noktowizory, które również wykorzystują promieniowanie podczerwone lub zainstaluj promienie podczerwone Czujki, zwane również fotokomórkami, doskonale reagują na obiekty w pomieszczeniu, a poza tym można je wizualizować, a nie tylko wykrywać.
Dzieje się tak głównie dlatego, że każdy obiekt o temperaturze powyżej 0 kelwinów emituje promieniowanie podczerwone. Innymi słowy, promieniowanie podczerwone jest promieniowaniem niskoenergetycznym, a także promieniowaniem związanym z falami elektromagnetycznymi, promieniowaniem cieplnym itp., które nazywamy falami podczerwonymi. Im bardziej twoje ciało się nagrzewa, tym intensywniejsze jest emitowane przez nie światło podczerwone. Kiedy mówimy o temperaturze zero Kelvina, mówimy o braku temperatury. Na przykład próżnia kosmiczna wynosi średnio od 2 do 4 kelwinów. Temperatura, w której się poruszamy, oscyluje w granicach 270 – 290 kelwinów, więc emisje są dość duże, choć niewidoczne gołym okiem.
Jak działa czujnik podczerwieni?
Teraz możemy zabrać się do pracy, czyli jak zasadniczo działa czujnik podczerwieni. Aby czujnik podczerwieni działał, musimy umieścić w nim detektor podczerwieni, materiał, który może wykryć to promieniowanie elektromagnetyczne i zareagować z nim. Ponadto materiał musi być zdolny do generowania impulsów elektrycznych pod wpływem tego promieniowania. Wielkość tych impulsów będzie zależała między innymi od natężenia promieniowania podczerwonego docierającego do detektora. Dzięki temu możemy stworzyć np. bardzo proste czujniki jak zwykłe fotokomórki wykrywające tylko promienie podczerwone, ale możemy też stworzyć np. kamery na podczerwień czy urządzenia noktowizyjne. Czujniki te nie tylko wykrywają promienie podczerwone, ale za pomocą różnego rodzaju filtrów i algorytmów komputerowych są w stanie generować np. obrazy, które jednocześnie są obrazami ruchomymi i są obrazami wyraźnymi. Czujników podczerwieni jest oczywiście o wiele więcej, np. różnego rodzaju układy nadawczo-odbiorcze, takie jak stosowane w tzw. bramkach.
