Cảm biến hồng ngoại (IR Sensor): Cấu tạo & nguyên lý hoạt động

0
88

Trong cảm biến có rất nhiều loại và trong đó phải kể đến là cảm biến hồng ngoại. Nó có tính ứng dụng cao trong nhiều hệ thống. Tuy nhiên chắc hẳn nhiều anh em cũng chưa biết nhiều về cảm ứng hồng ngoại, nó là gì? Nguyên lý hoạt động của nó như thế nào? Thì bài viết dưới đây sẽ chia sẽ cho anh em hiểu rõ về bản chất của cảm biến hơn, cùng xem nhé:

Khái niệm cảm biến hồng ngoại là gì?

Cảm biến hồng ngoại (IR Sensor / Infrared Sensor) được hiểu là thiết bị tự động được hoạt động dựa trên nguyên tắc điện tử điện dung, có chức năng đo và phát hiện những bức xạ hồng ngoại. Bức xạ hồng ngoại là những nguồn ánh sáng mà mắt của con người không thể nhìn thấy được.

cảm biến hồng ngoại là gì

Bởi vì bước sóng hồng ngoại rộng hơn ánh sáng khả biến. Khi có bất kỳ vật thể nào phát ra ở mức nhiệt độ lớn hơn 5 độ C sẽ phát ra bước sóng hồng ngoại.

→ Cấu tạo cảm biến hồng ngoại

IR Sensor được hoạt động dựa trên nguyên tắc của cảm biến ánh sáng. Vì vậy cấu tạo của cảm biến hồng ngoại sẽ tương tự như cảm biến ánh sáng.

Cấu tạo cảm biến hồng ngoại

Cấu tạo của cảm biến hồng ngoại như sau:

  • Đèn led hồng ngoại: Đây là thiết bị được phát ra từ nguồn sáng hồng ngoại
  • Máy dò hồng ngoại: Là thiết bị nhận tín hiệu và phát hiện ra bức xạ hồng ngoại phản xạ trở lại
  • Điện trở: Là thiết bị có tác dụng đi cường độ dòng điện quá lớn chạy quá đèn led làm cho hệ thống chập cháy
  • Dây điện: Tác dụng chính là kết nối các chi tiết để tạo nên cảm biến hoạt động ổn định

→ Sơ đồ mạch IR Sensor

Led phát hồng ngoại luôn luôn phát ra sóng ánh sáng có bước sóng hồng ngoại, led thu bình thường có nội trở lớn, khi led thu nhận tia hồng ngoại chiếu vào đủ lớn thì nội trở giảm xuống.

Sơ đồ mạch cảm biến hồng ngoại

Trường hợp khi có vật cản phía trước thì những chùm tia hồng ngoại đập vào vật cản và phản xạ lại led thu làm cho nó thay đổi giá trị nội trở và dẫn đến thay đổi mức điện áp ở phái đầu vào của op amp. Khi khoảng cách càng gần thì sự thay đổi sẽ càng lớn. Và khi đó điện áp đầu vào không đảo được đánh giá với giá trị điện áp sẽ không đổi ghim trên biến trở R3.

Nếu như giá trị điện áp đầu vào không đảo lớn hơn đầu vào đảo, op amp xuất ra mức 1, nếu như áp đầu vào không đảo nhỏ hơn đầu vào đảo, op amp sẽ xuất ra mức 0. Khi đấy điện trở R1, R2, R4 sẽ được sử dụng để đảm bảo dòng điện tối thiểu mA đi qua các thiết bị LED IR như Photodiode, đèn Led thông thường. Biến trở R3 sẽ dùng để điều chỉnh độ nhạy của mạch.

→ Nguyên lý hoạt động thiết bị

Về nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại thì không quá là phức tạp được hiểu đơn giản như sau: Vật thể nào cũng có thể phát ra được bức xạ hồng ngoại chỉ là nhiều hay ít.

nguyên lý hoạt động cảm biến hồng ngoại

Vậy nên khi một người hoặc là vật thể lạ đi ngang qua thiết bị cảm biến thì sẽ xuất hiện nay 1 tín hiệu. Và tín hiệu này sẽ được cảm biến thu vào và để cho mạch xử lý tạo tác dụng để điều khiển hoặc sẽ báo động khi cần thiết.

→ Ứng dụng

Dưới đây là những ứng dụng nổi bật của cảm biến hồng ngoại:

  • Bật tắt đèn tự động

Cảm biến hồng ngoại sẽ kết nội với đèn để bật tắt tự động khi phát hiện ra chuyển động hoặc các tia sóng hồng ngoại phát ra từ con người. Như thế này sẽ rất tiện lợi và tiết kiệm được điện năng.

Cảm biến hồng ngoại bật tắt đèn tự động

Vị trí để đặt cảm biến hồng ngoại thường là hành lang để có thể chiếu sáng đường đi, cửa ra vào hay nhà vệ sinh.

  • Cảm biến hồng ngoại giúp chống trộm

Khi có vật thể lạ xâm nhập vào nhà bằng hàng rào, ban công thì IR Sensor sẽ nhận diện được và kết nối với âm thanh để phát ra tiếng động báo hiệu cho chủ nhà để đề phòng và có được biện pháp xử lý kịp thời.

Cảm biến hồng ngoại giúp chống trộm

  • Giúp mở cửa tự động

Nếu như đi những trung tâm thương mại thì cảm biến hồng ngoại sẽ đặt ở phía trên để phát hiện ra những chuyển động ra vào của các vật thể, lúc đó sẽ tự động đóng mở sao cho phù hợp. Và nó được áp dụng nhiều ở các trung tâm hay văn phòng, vừa tiện lợi vừa thông minh.

Cảm biến hồng ngoại giúp mở cửa tự động

  • Giúp truyền lệnh điều khiển

Phần tia hồng ngoại đã được sử dụng vào các remote tivi, máy lạnh để có thể điều khiển từ xa. Tuy nhiên hiện nay với việc tích hợp thêm cảm biến hồng ngoại trên những thiết bị, điện thoại có thể phát ra tia hồng ngoại thì bạn có thể sử dụng điện thoại thông minh để điều khiển những vật dụng.

Cảm biến hồng ngoại giúp truyền lệnh điều khiển

  • Cảm biến hồng ngoại giúp sáng tạo thiết bị nhìn đêm

Dựa vào nguyên lý chuyển đổi photon ánh sáng xung quanh thành các electron và sau đó khuếch đại bằng chất hoá học sẽ tạo nên được thiết bị giúp cho ta có thể nhìn thấy được trong môi trường không có ánh sáng. Nó thường được áp dụng ở những lĩnh vực quân đội, cảnh sát là chủ yếu.

thiết bị nhìn đêm cảm biến hồng ngoại

  • Ứng dụng trong thiên văn

Trong thiên văn cảm biến hồng ngoại được sử dụng trong việc chế tạo ra kính viễn vọng, hệ thống cảm biến và máy dò trạng thái rắn. Khi đó các vật thể phát xạ nhiệt hay hồng ngoại sẽ phát hiện bằng kính, việc đó sẽ giúp cho các nhà thiên văn học có thể quan sát được các vật thể ở trong vũ trụ bao la.

cảm biến hồng ngoại trong thiên văn

  • Ứng dụng trong nghệ thuật chế tác và phục hồi trong ảnh

Những nhà nghiên cứu ứng dụng phản xạ hồng ngoại dùng để phân tích và nghiên cứu các lớp ẩn ở trong các bức tranh nghệ thuật. Về chất liệu, về tuổi đời thì sử dụng phản xạ hồng ngoại để phát hiện và từ đó sẽ nhận định được bức tranh là thật hay là giả.

Cảm biến hồng ngoại chế tác và phục hồi ảnh

  • Ứng dụng trong một số lĩnh vực quan trọng khác

Ngoài ra, cảm biến còn có một số ứng dụng trong các lĩnh vực khác như:

  • Khí hậu học
  • Điều chế quang học
  • Khí tượng học
  • Máy dò khí
  • Phân tích nước
  • Thử nghiệm gây mê
  • Phân tích độ ẩm
  • Thăm dò dầu khí
  • Phân tích khí
  • An toàn đường sắt

Có bao nhiêu loại cảm biến?

Hiện nay IR Sensor được chia thành 2 loại sau:

→ Cảm biến hồng ngoại chủ động

Nó được cấu tạo gồm diode phát sáng (LED) và máy thu. Khi có một vật thể đến gần với cảm biến thì thiết bị sẽ chủ động phát ra ánh sáng hồng ngoại từ đèn Led và sẽ phản xạ vào vật thể trở lại mà người nhận có thể nhận thấy được. Nó thường được sử dụng cho hệ thống phát hiện chướng ngại vật như robot.

Phân loại cảm biến hồng ngoại

→ Cảm biến hồng ngoại thụ động

Đây là thiết bị không thể phát ra được bức xạ hồng ngoại mà chỉ có thể phát ra được bức xạ từ các vật thể khác như người, động vật hay nguồn nhiệt. Cảm biến thụ động sẽ phát hiện ra vật thể phát xạ hồng ngoại và chuyển tín hiệu thành báo động. Vậy nên sẽ gọi là thụ động chỉ có thể phát hiện chứ sẽ không phát ra tia hồng ngoại.

Cảm biến hồng ngoại có tốt không?

IR Sensor được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đời sống, sản xuất công nghiệp. Có thể kể đến là thiết bị chống trộm, cảm biến bật tắt tự động, camera giám sát quay trong điều kiện thiếu ánh sáng, cảm biến đóng mở cửa tự động, truyền tín hiệu bật tắt tự động… Và cảm biến hồng ngoại còn được ứng dụng nhiều trong y học, quân sự, thiên văn và nghệ thuật.

Cảm biến hồng ngoại có tốt không

→ Ưu điểm

Cảm biến có những ưu điểm sau:

  • Có độ nhạy cao trong việc xác định vật thể phát ra bức xạ hồng ngoại trong không gian
  • Phần thiết kế của cảm biến cho phép xác định được khoảng cách chính xác của vật thể phát ra bức xạ hồng ngoại
  • Được thiết kế và cấu tạo đơn giản, có giá thành rẻ

→ Nhược điểm

Tuy nhiên IR Sensor cũng có một số nhược điểm sau:

  • Phụ thuộc nhiều vào điều kiện nhiệt độ môi trường. Những môi trường có nhiệt độ cao thì cảm biến sẽ hoạt động kém hiệu quả
  • Phần góc và phạm vi quét cảm biến hồng ngoại bị hạn chế có nhiều góc bị chết
    Bởi độ nhạy cao nên hay bị nhầm lẫn khi phát hiện ra chuyển động

Cần lưu ý gì khi mua cảm biến hồng ngoại?

Để mua cảm biến hồng ngoại đạt hiệu quả cần lưu ý lựa chọn được địa chỉ phân phối uy tín để có thể đảm bảo được chất lượng khi sử dụng. Chú ý đến hệ thống, giới hạn kỹ thuật, môi trường hoạt động của cảm biến có phù hợp hay không.

Khi chọn mua cảm biến, cần kiểm tra những giấy chứng nhận CO, CQ có đảm bảo hàng chính hãng hay không, đảm bảo chất lượng hay không. Để việc sử dụng được an toàn, lâu dài và hiệu quả.

Cách lắp đặt công tắc cảm biến hồng ngoại

Khi lắp đặt công tắc cảm ứng hồng ngoại rất đơn giản, không quá phức tạp. Chỉ cần lắp thêm công tắc cảm biến và bộ điều khiển kết nối với thiết bị điện trong nhà.

Cách lắp đặt công tắc cảm biến hồng ngoại

Có 2 cách đầu nối nguồn cho bộ cảm biến hồng ngoại là:

  • Dùng nguồn điện 5V – DC để cấp điện cho các thiết bị qua cổng micro USB phần bên hông của sản phẩm. Thường sẽ ứng dụng cho các thiết bị để ở trên bàn tiện lợi.
  • Với nguồn điện 220V – AC, sẽ mở nắp nhựa bên dưới thiết bị và đấu vào đường điện và thường sẽ sử dụng cho công tắc cảm biến gắn trần.

Cách lắp đặt IR Sensor bật tắt 1 bóng đèn

Cảm biến chỉ nhận được trong bán kính khoảng 10m và cũng có các loại chỉ có thể cảm biến được 3m hoặc những vùng cảm biến được chia nhỏ thành những vách ngăn hoặc chứa nhiều đồ thì cần phải sử dụng nhiều cảm biến.

  1. Cần xác định và chia vùng nhiệm vụ cho cảm biến, nếu cần bao nhiêu vùng cần tự động bật tắt đèn thì cần bấy nhiêu cảm biến.
  2. Sẽ đi dây nguồn tới các vị trí lắp đặt công tắc cảm biến. Khoan và cố định đế cảm biến. Sau đó nối nguồn vào cảm biến.
  3. Nối các đầu ra của cảm biến và nối đến bóng đèn. Pha lửa bật tắt bằng cảm biến và nối đèn pha nguội để nối chung.

⏭️ Mời anh em đọc thêm nhé:

Cảm biến hồng ngoại có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực và vô cùng cần thiết. Mang đến nhiều lợi ích tích cực cho cuộc sống vậy nên được sử dụng rộng rãi. Trên đây là những thông tin về IR Sensor, cấu tạo và ứng dụng của nó trong đời sống, trong sản xuất. Hi vọng với những thông tin trên anh em sẽ hiểu rõ hơn nhiều đặc tính của cảm biến hồng ngoại. Cám ơn đã theo dõi.

Mecsu Blog

Đam mê cơ khí trong máu rồi, biết gì chia sẻ đó, anh em cùng nhau chia sẻ nhé
Subscribe
Notify of
0 Bình luận
Inline Feedbacks
View all comments