O infravermelho é uma parte do espectro eletromagnético, localizada entre a luz visível de comprimento de onda mais longo e o comprimento de onda mais curto das microondas. A faixa de comprimento de onda da radiação infravermelha (IR) está entre 760 nm e 1 mm, que não pode ser vista pelo olho humano, mas seu calor pode ser detectado. A banda infravermelha é dividida em várias partes, incluindo a faixa do infravermelho próximo (NIR) de 760 nm a 1400 nm (Figura 1).
Imagem do espectro eletromagnético, destacando a região infravermelha
Figura 1: Destaque o espectro eletromagnético na região do infravermelho. O comprimento de onda da espectroscopia no infravermelho próximo está entre 760 nm e 1400 nm, adequado para diversas aplicações. (Fonte da imagem: Broadcom)
Como funcionam os aplicativos NIR
O NIR é particularmente útil porque facilita a comunicação sem fio. Na maioria das aplicações, a detecção sem contato usando NIR envolve o emparelhamento de um transmissor IR com um receptor.
Por exemplo, o controle remoto da TV utiliza tecnologia de radiação NIR. Quando o botão do controle remoto é pressionado, o circuito interno converte a ação do botão em código binário e o encaminha para o transmissor IR. Em seguida, o transmissor emite informações codificadas na forma de pulsos de luz NIR. Na outra extremidade, sensores emparelhados na televisão recebem pulsos e os convertem novamente em código binário para executar comandos específicos.
O uso de combinações de transmissor e receptor varia em diversas aplicações. Semelhante a um controle remoto, o receptor decodifica o sinal emitido pelo transmissor. Em outros casos, um gatilho é acionado quando a radiação é obstruída. Este modo baseado em interrupção pode ser usado para detectar pessoas ou objetos.
Para evitar interferência de sinal externo, o receptor é projetado para detectar apenas comprimentos de onda específicos, o que exige que a luz emitida pelo transmissor tenha um comprimento de onda preciso e intensidade suficiente. Por exemplo, o emissor IR ChipLED HSM8-C120 da Broadcom (Figura 2) é um LED IR que pode ser usado para diversas aplicações, incluindo produtos eletrônicos de consumo, medidores inteligentes e muito mais.
Emissor LED IR ChipLED HSM8-C120 da Broadcom
Figura 2: O emissor LED IR ChipLED HSM8-C120 da Broadcom tem um comprimento de onda de pico de 850 nm e é compacto em tamanho, tornando-o ideal para circuitos PCB de alta densidade. (Fonte da imagem: DigiKey)
HSM8-C120 é um ChipLED IR de montagem em superfície com emissão lateral com um tamanho de pacote compacto de apenas 1,6 mm x 0,93 mm, adequado para várias aplicações com espaço limitado.
O comprimento de onda de pico deste LED é de 850 nm, com um ângulo de visão de 150 °, compatível com máquinas automáticas de montagem em superfície padrão da indústria e soldagem por refluxo infravermelho.
Aplicação de LED NIR
Detector fotoelétrico de fumaça - IR LED utiliza o princípio básico de intrusão de objetos para detectar fumaça, integrando o emissor e o detector fotoelétrico no mesmo detector. Sob condições normais de trabalho, os LEDs emitem radiação infravermelha, fazendo com que o detector gere corrente. No entanto, a presença de fumaça perturba o caminho de emissão infravermelha e causa dispersão. Portanto, a corrente líquida registrada pelo fotodetector diminuirá e acionará um alarme. O LED IR pode penetrar na fumaça e detectar partículas menores e mais densas, tornando-o particularmente adequado para esta aplicação.
Os detectores fotoelétricos de fumaça não são o único tipo de detector nesta categoria; outros detectores, como aqueles que medem os níveis de ionização do ar. No entanto, todos estes são detectores bem conhecidos que podem produzir falsos positivos (falsos positivos). O problema causado pela fumaça do cozimento é particularmente grave, por isso os alarmes de fumaça em edifícios residenciais devem passar no "teste do hambúrguer", o que significa que a fumaça do cozimento não acionará o alarme. O LED IR não é afetado pelas partículas de fumaça da cozinha, portanto a taxa de falsos alarmes é relativamente baixa. O LED IR também pode ser integrado a outros sistemas, como detectores de calor, gás e fluxo de ar, para obter mais informações em tempo real sobre situações perigosas.
Eletrodomésticos - Além de serem utilizados para controle remoto, os sensores infravermelhos nas máquinas de lavar também podem detectar o nível de água, enquanto os robôs de limpeza utilizam sensores infravermelhos para evitar obstáculos no caminho do mapeamento. Existem também sensores semelhantes em fornos de microondas que podem detectar se a porta está aberta e emitir os alarmes correspondentes. Torneiras automáticas, dispensadores de sabão e secadores podem usar funções de detecção de obstáculos e detecção de curto alcance por LED IR.
Cortina de luz de segurança - Ao usar equipamentos industriais grandes ou perigosos em oficinas de produção, armazéns, canteiros de obras ou outros ambientes industriais, a segurança dos trabalhadores é sempre uma prioridade máxima. As barreiras físicas são volumosas e exigem muito esforço para serem instaladas, enquanto os LEDs IR são mais leves e mais portáteis do que as barreiras físicas, o que os torna uma alternativa eficaz. Os LEDs IR também podem ser configurados em diferentes formatos e tamanhos para cobrir diferentes áreas conforme necessário.