赤外線センサの調査・検討

33 平野貴司

  1. 目的
  2.  赤外線センサと赤外線LEDの仕組み、特性、及び、定格を調査しMILSへの利用法を検討する。

  3. 赤外線について
  4.  可視光線の長波長側の限界(〜0.75)から約1oまでの波長の電磁波は赤外線と呼ばれる。また、赤外線は熱線ともいわれる。それは、赤外線は強い熱効果、すなわち物質に吸収されてその物質を発熱される効果があるためである。
     また、主な特徴としては、次に挙げる3つがある。
    1. 肉眼で直接観察できない。
    2. 波長が可視光線や紫外線に比べて長いので微粒子によって散乱される度合いが少なく空気中を比較的よく透過する。
    3. 周波数が物質を構成している分子の固有振動数をだいたい同程度の範囲にあるため物質に当たると電磁的な共振がおこり、そのエネルギーが無駄なく物質に吸収される。

  5. 赤外線センサについて
    1. 使用素子
    2. <発光側>東芝発光LED TLN105B
      <受光側>SHARP  IS1U60

    3. 発光側の定格及び特性
      1. 外観
      2. LED外観

      3. 最大定格
      4. (Ta=25℃において)
        項目 記号 定格 単位
         直流順電流  IF  100  mA 
         直流順電流低減率(Ta>25℃) ΔIF/℃  −1.33  mA/℃ 
         パルス順電流  IFP(注)  1  A 
         直流逆電流  VR  5  V 
         許容損失  PD  150  mW 
         動作温度  Topr  −20〜75  ℃ 
         保存温度  Tstg  −30〜100  ℃ 
         (注)パルス幅≦100μs、繰り返し周波数=100Hz

      5. 電気的特性
      6. (Ta=25℃において)
        項目 記号 測定条件 最小 標準 最大 単位
         順電圧  VF   IF=100mA −  1.35 1.5  V 
         逆電流  IR   VR=5V −  −  10  A 
         放射強度  IE   IF=50mA 12  20  −  mW/sr 
         光出力  PO   IF=50mA −  11  −  mW 
         端子間容量  CT   VR=0、f=1MHz −  20  −  pF 
         ピーク間容量  λP   IF=50mA −  950  −  nm 
         スペクトル半値幅 Δλ   IF=50mA −  50  −  nm 
         半値角  θ1/2  IF=50mA − ±23.5  −  ° 

      7. 波長特性
      8. (標準値、IF=50mA、Ta=25℃において)
        波長特性(グラフ)

      9. 指向特性(水平方向)
      10. (標準値、Ta=25℃において)
        指向特性(グラフ)

      11. 製作における注意
        1. リードフォーミングは、リード線のストッパ部より先端部分で、素子に跡が残らないように曲げ、その後に半田付けする。
        2. 半田付けは、リード線のストッパ部より先端部分で行う。
        3. 半田付けの温度は、260℃以下。時間は5秒以下とする。

    4. 受光側の定格及び特性
      1. 外観
      2. センサ外観

      3. 構成図
      4. センサ構成図(回路図)

      5. 絶対最大定格
      6. 項目 記号 定格値 単位
         電源電圧  VCC  0〜6.0  V 
         動作温度  Topr ※1 −10〜60  ℃ 
         保存温度  Tstg  −20〜70  ℃ 
         半田温度  Tsol ※2    260  ℃ 
         ※1 結露なきこと。 ※2 樹脂端面より下部の位置で5秒間

      7. 推奨動作条件
      8. 項目 記号 動作条件 単位
         電源電圧  VCC  4.7〜5.3  V 

      9. 電気的特性
      10. 項目 記号 最小 標準 最大 単位 備考
         消費電流  ICC  −  2.8 4.5  mA  入力光なし、出力端子OPEN
         Hレベル出力電圧  VOH CC−20  −  −  V   ※3、出力端子OPEN
         Lレベル出力電圧  VOL  − 0.45 0.6  V   ※3、プルアップ抵抗2.2kΩ
         Hレベルパルス幅  T1  400  − 800  μs  ※3
         Lレベルパルス幅  T2  400  − 800  μs  ※3
         B.P.F中心周波数 f0  −  38  −  kHz  
         下図に示すバースト波を、送信機にて送信するものとする。
        バースト波

      11. 指向角特性(水平方向)
      12. 指向角特性
        指向角特性(グラフ)
         赤外線センサーが赤外線を感知できる距離は、光源から0.2〜5m。角度は左右に約30°である。

  6. 回路構成
  7. 赤外線センサ信号回路

    赤外線センサ信号処理回路


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参考文献

mirs9501…seki1.sam seki2.sam seki3.sam
mirs9502…sekigai.sam sekigai1.sam sekigai2.sam

Last Update : 1997.1.9
Dep. of Electoronics and Control Enginnering