Cảm Biến Hồng Ngoại – Nguyên Lý & Ứng Dụng

Cảm biến hồng ngoại được biết đến là một thiết bị được sử dụng nhiều nhất trên thị trường hiện nay bởi nhiều ứng dụng tuyệt vời trong cuộc sống. Vậy cảm biến hồng ngoại là gì? Cách thiết lập và ứng dụng của cảm biến hồng ngoại trong đời sống như thế nào? Hãy theo dõi bài viết dưới đây của chúng tôi nhé!

Cảm biến hồng ngoại là gì?

Cảm biến hồng ngoại hay còn được gọi là IR Sensor, là một thiết bị điện tử dung để đo và phát hiện ra bức xạ hồng ngoại trong nhiều môi trường xung quanh bạn. Theo nghiên cứu, bức xạ hồng ngoại được nhà thiên văn học William Herchel vô tình phát hiện ra khi ông đo nhiệt độ của từng màu ánh sang khác nhau vào năm 1800. Lúc này ông nhận thấy được nhiệt độ vượt ra ngoài của ánh sang đỏ là cao nhất.

Cảm biến hồng ngoại mắt người không thể nhìn thấy được vì bước sóng của nó rộng hơn ánh sáng khả kiến. Trên thực tế, bất cứ thứ gì phát ra nhiệt và trên 5 độ K thì đều sẽ phát ra bức xạ hồng ngoại.

Hiện nay có hai loại cảm biến hồng ngoại trên thị trường là cảm biến chủ động và thụ động:

• Cảm biến hồng ngoại chủ động: Được cấu tạo từ 2 phần là diode phát sáng (LED) và máy thu. Khi vật thể bất kỳ đến gần cảm biến, ánh sáng hồng ngoại từ diode phát sáng sẽ phản xạ ra khỏi vật thể và được người nhận phát hiện ra.
• Cảm biến hồng ngoại thụ động: Đây là cảm biến chỉ phát hiện và nhận các tia hồng ngoại phát ra từ vật thể khác, cảm biến hồng ngoại thụ động không thể tự phát ra được tia hồng ngoại. Sau khi nhận nguồn nhiệt, bộ phận cảm biến của hồng ngoại thụ động sẽ phân tích để xác định được điều kiện báo động. Cảm biến thụ động được cấu tạo từ 3 phần gồm cảm biến nhiệt điện, bộ lọc hồng ngoại và thấu kính Fresnel.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại

Cảm biến hồng ngoại dựa vào nguyên tắc hoạt động sử dụng một cảm biến ánh sáng để phát hiện bước sóng ánh sáng trong phổ hồng ngoại.

Muốn xem cường độ của ánh sáng nhận được, bạn sử dụng đèn LED tạo ra được ánh sáng có cùng bước sóng với cảm biến hồng ngoại đang tìm kiếm. Khi vật đó đang ở gần cảm biến, ánh sáng từ đèn LED sẽ ra khỏi vật thể và đi vào cảm biến ánh sáng. Đây được gọi là một bước nhảy lớn về cường độ.

Ứng dụng của cảm biến hồng ngoại đối với đời sống

Như đã đề cập ở trên, cảm biến hồng ngoại là thiết bị có nhiều tính năng nổi bật, giúp ích được rất nhiều trong cuộc sống hàng ngày của con người. Chúng ta có thể kể đến một số ứng dụng tuyệt vời của cảm biến hồng ngoại như sau:

• Cảm biến hồng ngoại giúp bật tắt đèn tự động:Với khả năng bật đèn tự động khi chúng cảm nhận được có người bước vào thì lúc này cảm biến hồng ngoại sẽ tự động làm cho đèn sáng lên. Đặc biệt, khi người di chuyển đến đâu thì đèn sẽ sáng đến đó. Còn khi chúng không cảm nhận thấy có người thì sẽ tự động tắt. Thông thường cảm biến hồng ngoại sẽ được lắp đặt ở những vị trí như hành lang dùng bật đèn chiếu sáng lối đi hoặc nhà vệ sinh sẽ giúp cho các vị trí này được chiếu sáng. Việc ứng dụng chức năng này cũng giúp tiết kiệm được năng lượng điện tiêu thụ cho gia đình.
• Cảm biến hồng ngoại giúp chống trộm:So với các thiết bị chống trộm phổ biến nhất hiện nay thì chống trộm bằng cảm biến hồng ngoại được đánh giá là ưu việt nhất hiện nay. Việc sử dụng thiết bị cảm biến này sẽ bảo vệ được gia đình bạn một cách tốt nhất. Bởi khi đêm đến nếu có trộm bước vào nhà hay chỉ cần đi qua sân vườn, ban công của nhà bạn, nếu trộm nằm vào tầm ngắm của cảm biến hồng ngoại được lắp đặt sẵn thì thiết bị sẽ kêu, báo cho chủ nhà biết có trộm để đề phòng và có biện pháp xử lý kịp thời

  

• Cảm biến hồng ngoại giúp mở cửa tự động:Hiện nay có rất nhiều thiết bị cảm biến hồng ngoại được lắp đặt kèm theo chế độ mở cửa tự động giúp cho người dùng trải nghiệm được nhiều tính năng ưu việt. Thông thường, việc mở cửa tự động sẽ được lắp đặt trong các trung tâm thương mại, khu mua sắm, các tòa chung cư có nhiều người ra vào.
• Cảm biến hồng ngoại giúp truyền lệnh điều khiển: Cảm biến hồng ngoại được ứng dụng rộng rãi trong việc truyền mã lệnh cho các thiết bị thông minh như remote TV, điều hòa,… hay bất cứ thứ gì điều khiển được từ xa. Nguyên lý hoạt động của các remote là phát ra các mã lệnh hồng ngoại. Các cảm biến ở từng thiết bị sẽ thu tín hiệu rồi chuyển đổi nó.

  

• Cảm biến hồng ngoại giúp sáng tạo thiết bị nhìn đêm: Thiết bị này giúp con người nhìn thấy được vật trong môi trường không đủ ánh sáng khả kiến. Chúng hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi các photon ánh sáng xung quanh thành các electron. Sau đó là khuếch đại chúng bằng cách sử dụng một quá trình hóa học chuyển đổi thành ánh sáng khả kiến.

  

• Cảm biến hồng ngoại ứng dụng trong thiên văn: Cảm biến hồng ngoại ứng dụng trong kính viễn vọng, hệ thống cảm biến và máy dò trạng thái rắn. Qua đó các nhà thiên văn học có thể quan sát các vật thể trong vũ trụ. Xem chúng có phát xạ nhiệt, hồng ngoại hay không. Cảm biến hồng ngoại cũng được phát triển cho các đài quan sát hồng ngoại. Hệ thống này đã được thiết lập trong không gian như kính thiên văn vũ trụ Spitzer hay đài quan sát không gian Herschel.
• Cảm biến hồng ngoại ứng dụng trong nghệ thuật chế tác và phục hồi tranh ảnh: Phản xạ hồng ngoại được sử dụng bởi các nhà sử học nghệ thuật để phân tích, nghiên cứu, tiết lộ các lớp ẩn trong tranh. Kỹ thuật phản xạ này rất hữu ích trong việc giúp các nhà nhận định xem xét, đưa ra quyết định xem một bức tranh thật hay là giả. Giúp hạn chế tình trạng làm giả tranh không đáng có.

Ưu, nhược điểm khi sử dụng cảm biến hồng ngoại hiện nay

Bất kỳ thiết bị nào được sử dụng trên thế giới này đều có những ưu, nhược điểm nhất định và cảm biến hồng ngoại cũng không phải ngoại lệ. Đoạn viết dưới đây sẽ liệt kê một số ưu, nhược điểm của cảm biến hồng ngoại, cụ thể là đèn rada được chúng tôi thống kê nhé!

Ưu điểm của cảm biến hồng ngoại

Đèn rada là loại đèn có độ nhạy rất cao, có khả năng phát hiện ra những chuyển động dù là nhỏ nhất, kể cả những chuyển động xuyên qua lớp tường mỏng, lớp gỗ và nhựa. Đèn rada có góc quét rất rộng, khoảng 360 độ và có độ nhạy cảm ứng lên đến khoảng cách từ 6 đến 8m nên rất thích hợp cho không gian rộng lớn. Đèn cũng không chịu sự chi phối từ nhiệt độ của môi trường xung quanh.

Đặc biệt, đèn có có khả năng phân biệt được cả chuyển động của người và đồ vật. Bạn hoàn toàn có thể điều chỉnh được góc cảm ứng theo ý muốn của mình và sử dụng vách ngăn để tránh đi những vùng không muốn cảm ứng.

Nhược điểm của cảm biến hồng ngoại

Độ nhạy cao của cảm biến radar cũng là nhược điểm lớn của công nghệ này vì dễ bị nhầm lẫn khi phát hiện vật chuyển động. Khác với đèn rada hiện đại ở trên, đèn dùng công nghệ cảm biến hồng ngoại lại có rất nhiều yếu điểm là góc quét nhỏ, có điểm chết, không thể cảm biến xuyên vật cản. Cảm biến hồng ngoại phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ nên tại môi trường có nhiệt độ cao thì đèn càng kém nhạy. Phạm vi đèn cảm biến được nằm trong khoảng từ 2 đến 3m.

Các vấn đề cần tránh khi lắp đặt cảm biến hồng ngoại

• Khi lắp đặt cảm biến hồng ngoại tại giàn nóng máy lạnh thì không hướng mắt sensor về phía giàn nóng máy lạnh khi hoạt động vì chúng có nhiệt độ rất cao, tia bức xạ hồng ngoại phát ra sẽ gây nhiễu cảm biến, khiến cảm biến hoạt động không chính xác.
• Không hướng mắt sensor của cảm biến hồng ngoại về phía cửa sổ có rèm che để tránh báo động giả. Khi cửa sổ mở, nguồn nhiệt ngoài trời sẽ xâm nhập qua rèm che, gặp gió sẽ có thể gây nhiễu cảm biến.
• Không lắp đặt cảm biến PIR trong nhà ra ngoài trời bởi vì cảm biến PIR loại trong nhà không có tính năng chịu mưa nắng nên khi để ngoài trời sẽ dễ bị hỏng khiến chức năng hoạt động kém dần đi.
• Không hướng mắt sensor của cảm biến về nơi có nhiều nắng mặt trời bởi tia nắng có nhiều bức xạ hồng ngoại sẽ khiến sensor bị nhiễu.
• Không nên đặt sensor gần đầu dây điện nguồn bởi vì cảm biến PIR là một thiết bị điện tử, hoạt động ở điện áp thấp mà dây điện nguồn lại có điện áp cao nên bạn cần hạn chế việc đặt gần.
• Không nên hướng mắt sensor ra quá sát phía cổng cạnh đường đi để tránh báo động giả do người đi đường đi ngang qua cổng. Sensor có thể lầm với việc đột nhập.
• Không lắp sensor trên những bức tường không chắc chắn để giúp sensor hoạt động ổn định hơn.

Một số lưu ý khác khi lắp đặt cảm biến hồng ngoại:

• Đặt đầu báo hiệu đúng với độ cao như tài liệu kỹ thuật hướng dẫn.
• Tính toán sao cho vùng cảm nhận của đầu báo phù hợp với vùng cảm nhận theo yêu cầu được đưa ra.
• Tránh những lắp đặt vào đúng điểm mù khiến đầu báo không thể phát hiện được mục tiêu.
• Kiểm tra khả năng cảm nhận của đầu báo sau khi lắp đặt.
• Do đầu báo hồng ngoại rất nhạy cảm với năng lượng hồng ngoại nên khi lắp đặt cần lưu ý tránh các nguồn phát nhiệt, dễ gây ra báo động giả như điều hoà, lỗ thoát khí, bếp lửa và ánh sáng mặt trời.

Như vậy, bài viết trên đã cung cấp cho các bạn đầy đủ những thông tin về cảm biến hồng ngoại. Hy vọng những kiến thức này sẽ giúp các bạn có thêm hiểu biết về thiết bị hiện đại và ưu việt này để vận dụng tốt hơn trong đời sống.