Infrarot-LED und Fotodioden

Zu dem, was hier bereits gesagt wurde, möchte ich noch etwas hinzufügen.

1. Die Körpertemperatur des Menschen beträgt etwa 310 K. Das Schwarzkörperspektrum bei 310 K erreicht seinen Höhepunkt bei etwa 10 um: ( Quelle )

2. Die in dieser Art von Schaltung verwendeten Fotodioden sind typischerweise Siliziumbauelemente mit einer Bandlückenenergie, die etwa 1,1 um entspricht. Die Empfindlichkeit fällt bei längeren Wellenlängen stark ab: ( Quelle )

   Dieser Detektor hat also keine praktisch nützliche (oder verwirrende) Reaktion auf die Strahlung des menschlichen Körpers. Wenn dies der Fall wäre, würde es sogar Strahlung von anderen nahe gelegenen Objekten mit ähnlicher Temperatur erkennen, wie z. B. der Leiterplatte, auf der es montiert ist, dem Metall- oder Kunststoffgehäuse um die eigentliche Fotodiode usw.

   3. Das Reflexionsvermögen der menschlichen Haut hängt etwas von der Farbe der betreffenden Haut ab, aber bei den Wellenlängen im nahen Infrarotbereich, die Ihre Fotodiode am stärksten beeinflussen, sind wir alle ungefähr gleich. Wir sind keine großartigen Reflektoren, aber wahrscheinlich gut genug, um einen messbaren Effekt auf Ihren Sensor zu haben: ( Quelle )

Der Detektor muss eine schwarze Linse haben , die IR durchlässt und sichtbares Streulicht blockiert. auch bekannt als "Daylight Blocking Filter"

Die Haut reflektiert etwas IR, auch wenn Sie schwarzhäutig sind. Es leitet auch IR, so dass es halbtransparent ist, was gut für Herzfrequenz- und Oximeter mit Fingergefühl ist.

Da aber die Dielektrizitätskonstante bei dieser Wellenlänge größer als 1 ist, bricht sie auch. (Kunststoff ist höher als Glas, sodass dünnere Linsen für Augenrahmen verwendet werden können)

Aber Haut ist auch eine unregelmäßige Oberfläche im Vergleich zur Wellenlänge, also streut sie auch Licht.

Wir erzeugen auch IR als Wärme, aber dies ist eine längere Wellenlänge, als die meisten IR-LEDs und PDs erkennen können. FIR oder Far InfraRed ist (> 5 um), aber ich bin mir der Spitzenwellenlänge nicht sicher.

Der Körper absorbiert auch Infrarotwärme, sowohl kurzes IR oder SIR von Wolframheizungen als auch fernes IR oder FIR von unseren Partnerkörpern. Für einige gibt es dem „Schwarzkörpereffekt“ eine ganz neue Bedeutung, aber einige Forscher, einschließlich mir, wissen um die gesundheitlichen Vorteile von FIR und einige sagen, dass verheiratete Paare länger leben, wenn sie näher schlafen. Alle Akupunkturärzte wissen das, weil sie FIR-Lampen verwenden.

Ein weiteres Wortspiel ist „Hauteffekt“, weil wir wissen, dass die längeren Wellenlängen tiefer eindringen, eine wichtige Eigenschaft von FIR aus therapeutischen Gründen. Oft wird es mit vielen mineralischen Leuchtstoffen einschließlich Germanium mit einer kurzen IR-Rückseitenheizung synthetisiert.

Ich würde es eine "diffuse Oberfläche" nennen , die monochrome Bilder mit niedrigerer Auflösung oder Streuung von einfallendem Licht an und unter der Oberfläche ergibt.

Ohne Ihnen hier die tatsächlichen Zahlen zu nennen, kann ich Ihnen aus meinen eigenen Erfahrungen mit solchen IR-Schaltungen sagen, dass das IR-Licht von Ihrem Körper reflektiert wird und dass Ihr Körper selbst nicht genug IR emittiert, um diese Art von Schaltung zu versagen. Aber Sonnenlicht-IR ist ein großes Problem, das Sie berücksichtigen müssen.

Der zweite Teil, der mir aufgefallen ist, ist, dass der Sensor auch dann aktiviert wird, wenn die IR-LED entfernt wird, da unser Körper auch Strahlung aussendet, die die Fotodiode erkennen kann. Vorausgesetzt, die Schwellenspannung ist niedrig genug. Was bringt es also, eine IR-LED in der Schaltung zu haben, wenn die Schaltung bereits aktiviert wird, wenn sich ein Finger der Schaltung nähert, oder verstehe ich das falsch?

Vorausgesetzt, die Schwelle ist niedrig genug. Wenn das passiert, wird die Schaltung auch durch Dinge wie Streusonnenlicht ausgelöst.

Der Schwellenwert ist also höher eingestellt als die höchste Umgebungsbeleuchtung, die Sie für wahrscheinlich halten, und dies macht es unmöglich, das von Ihrem Körper emittierte IR auszulösen. Dann benötigen Sie eine LED, um noch mehr Beleuchtung zu bieten, damit die Schaltung überhaupt auslösen kann.

Beachten Sie, dass das Anbringen eines IR-Filters vor dem Detektor hilfreich ist, da er Umgebungsstrahlung im sichtbaren Bereich eliminiert und die Menge an unerwünschter Leistung verbessert, die auf den Detektor fällt.

Wie bei jedem unvollkommenen Spiegel wird ein Teil des IR-Lichts reflektiert und ein Teil absorbiert. Ich kenne das Verhältnis nicht aus dem Kopf – aber selbst wenn das meiste absorbiert wird, wird immer noch etwas reflektiert. Wenn also der EINZIGE optische Weg zwischen der LED und dem Detektor eine Reflexion von einer Person beinhaltet, wird der Detektor STÄRKER aktiviert – vorausgesetzt, die Person blockiert keine größere IR-Lichtquelle, wie z. B. die Sonne.

Viele Detektorschaltungen modulieren die LED, und dann suchen Sie nach einer Änderung im Detektor bei der modulierten Frequenz. Auf diese Weise wissen Sie, dass Sie nur Änderungen betrachten, die die interessierende Lichtquelle betreffen.