Cảm Biến Hồng Ngoại Là Gì? Phân Loại, Ưu Điểm & Nguyên Lý Hoạt Động

Cảm biến hồng ngoại là gì? Trong đời sống hằng ngày chắc hẳn chúng ta ai cũng nghe qua cái tên cảm biến hồng ngoại, và cũng có những thắc mắc về loại cảm biến này. Vậy hãy cùng công ty nhà thông minh AiSmartHome khám phá những ứng dụng trong thực tế và những đặc điểm của cảm biến hồng ngoại này.

Cảm biến hồng ngoại là gì?

Cảm biến hồng ngoại là một loại cảm biến có khả năng phát và thu nhận bức xạ hồng ngoại trong môi trường xung quanh. Khi phát hiện một vật thể có nhiệt độ cao hơn 35 độ C trong môi trường thì cảm biến sẽ phát ra năng lượng bức xạ hồng ngoại đủ lớn để cảm biến nhận diện được.

Hiện nay cảm biến hồng ngoại thường được ứng dụng để phát hiện sự chuyển động của người hoặc vật trong phạm vị đặt cảm biến hoặc đối tượng chạm đi vào phạm vi quét của cảm biến. Do đó, người ta hay gọi cảm biến hồng ngoại là cảm biến chuyển động.

Phân loại cảm biến hồng ngoại

Việc phân loại cảm biến dựa trên nguyên lý hoạt động nên người ta chia cảm biến hồng ngoại thành hai loại khác nhau với những đặc điểm riêng biệt

Cảm biến hồng ngoại chủ động (AIR)

Cảm biến hồng ngoại chủ động là loại cảm biến sẽ tự động phát ra tia hồng ngoại khi có vật thể đến gần hoặc chạm vào cảm biến, nhờ vậy mà dễ dàng nhìn thấy vật thể. Loại cảm biến này thường được ứng dụng trong các hệ thống phát hiện chướng ngại vật như là robot. Cảm biến này gồm có hai thành phần chính đó là máy thu và bộ phận phát sáng (LED)

Cảm biến hồng ngoại thụ động (PIR)

Cảm biến hồng ngoại thụ động là loại cảm biến không thể phát ra tia hồng ngoại khi phát hiện vật thể mà chỉ có thể phát ra các bức xạ khi phát hiện người, vật thể, hay nguồn nhiệt,… Khi phát hiện ra vật thể, cảm biến hồng ngoại sẽ phát hiện vật thể bức xạ hồng ngoại và chuyển tín hiệu bức xạ thành báo động.

Ưu và nhược điểm của cảm biến hồng ngoại là gì?

Cảm biến hồng ngoại được có nhiều ưu điểm và nhược điểm nên người dùng cần phải hiểu rõ những đặc điểm này để có thể ứng dụng cảm biến phù hợp với mục đích sử dụng của mình.

Ưu điểm của cảm biến hồng ngoại

Cảm biến hồng ngoại có những ưu điểm nổi bật như sau:

• Cảm biến có độ nhạy cao có thể xác định vật thể phát ra bức xạ hồng ngoại
• Dựa vào thiết kế, cảm biến có thể xác định được vật thể ở khoảng cách chính xác của các vật thể phát ra hồng ngoại.
• Thiết kế của cảm biến giản, dễ sử dụng, giá thành rẻ
• Cảm biến được ứng dụng phổ biến rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, mang lại sự tiện lợi tối ưu cho người dùng.

Nhược điểm của cảm biến hồng ngoại

Tuy có nhiều ưu điểm, bên cạnh đó cảm biến còn tồn tại một số nhược điểm như sau:

• Cảm biến hồng ngoại dễ bị chịu ảnh hưởng bởi sự tác động của các yếu tố môi trường như nhiệt độ cao, mưa bão, cảm biến sẽ hoạt động không chính xác.
• Độ nhạy của cảm biến cao nên dễ bị tạo ra kết quả nhầm, phát hiện sai các chuyển động, như việc chuyển động của các loại vật nuôi.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại

Nguyên tắc hoạt động của cảm biến hồng ngoại được hoạt động dựa trên việc thu và phát tia hồng ngoại để phân tích và xác định sự hiện diện của các vật thể.

• Cảm biến hồng ngoại chủ động: Được hoạt động dựa trên việc sử dụng một đầu phát tia hồng ngoại để phát ra tia sáng và một bộ phận thu sóng từ vật thể phản xạ về. Khi vật thể nắm trong phạm vị hoạt động của cảm biến, tia sáng sẽ phản xạ ngược trở lại và bộ phận thu nhận sẽ nhận sóng phản xạ này, sau đó tia phản xạ sẽ được xử lý bởi mạch điện tử để xác định chính xác khoảng cách và thực hiện các tính toán cần thiết.

• Cảm biến hồng ngoại thụ động: Được hoạt động bằng cách sử dụng phân tử cảm biến để thu nhận tia hồng ngoại được phản xạ từ vật thể xung quanh cảm biến. Các phần tử này thường được làm bằng chất bán dẫn như germani, silic selendid. Khi các phần tử va chạm với cảm biến thì chúng sẽ tạo nên một điện áp tương ứng. Điện áp này được chuyển đổi thành tín hiệu điện và được xử lý mạch xử lý điện tử của cảm biến để xác định sự xuất hiện của vật thể.

Cấu tạo của cảm biến hồng ngoại là gì?

 Cảm biến hồng ngoại được cấu thành từ nhiều bộ phận khác nhau đẻ có thể hoạt động cho kết quả chính xác. Các bộ phận chính của cảm biến gồm có những chi tiết sau:

• Đèn LED hồng ngoại: Đây là thiết bị phát ra nguồn sáng hồng ngoại khi phát hiện vật thể.
• Máy dò hồng ngoại: Là thiết bị nhận tín hiệu và phát hiện ra bức xạ hồng ngoại phản xạ trở lại.
• Điện trở: Có chức năng cản trở cường độ dòng điện quá lớn khi chạy qua đèn LED tránh làm hệ thống chập cháy.
• Dây điện: Kết nối nhiều chi tiết trong cảm biến, đảm bảo cảm biến hoạt động ổn định.

Ứng dụng của cảm biến hồng ngoại trong thực tế

Cảm biến hồng ngoại được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đặc biệt là ứng dụng trong nhà thông minh. Sau đây là một số ứng dụng nổi bật mà bạn có thể biết thêm về cảm biến này nhé.

Bật tắt đèn tự động

Nhờ vào việc tích hợp các cảm biến hồng ngoại trên các đèn thông minh, giúp cho đèn có thể tự động bật/tắt tiện lợi khi phát hiện sự chuyển động của con người. Thường cảm biến sẽ lắp đặt tại các vị trí như hành lang, cầu thang, cửa ra vào hay nhà vệ sinh, để thuận tiện trong việc chiếu sáng.

Giúp báo động chống trộm

Khi nhận diện và phát hiện sự chuyển động, hay sự xâm nhập của vật thể vào nhà như cổng, ban công, hàng rào, cảm biến sẽ nhận diện được vật thể và kết nối với loa thông minh để phát ra các cảnh báo kịp thời, theo thời gian thực và giúp cho chủ nhà sớm đưa ra các giải pháp ngăn chặn kịp thời.

Giúp mở cửa tự động

Chúng ta có thể bắt gặp các cảm biến tự động đóng/mở tại các tòa nhà lớn, trung tâm thương mại,.., khả năng tự động này nhờ vào việc các cửa đã tích hợp với các biến hồng ngoại. Các cửa có thể nhận diện được sự di chuyển và phát hiện con người, vật nuôi trong phạm vi quét để có thể tự động mở và đóng cửa tự động.

Giúp truyền lệnh điều khiển

Cảm biến hồng ngoại được ứng dụng trên các thiết bị điều khiển như điều khiển tivi, điều hòa, để phát tín hiệu điều khiển từ xa. Tuy nhiên, hiện nay các cảm biến này lại được ứng dụng phổ biến hơn trên các điện thoại thông minh và các thiết bị điều khiển trong nhà để điều khiển các thiết bị như robot hút bụi, hệ thống rèm thông minh, camera thông minh.

Sáng tạo thiết bị nhìn đêm

Cảm biến hồng ngoại được ứng dụng để tạo ra các thiết bị nhìn ban đêm, nhờ vào nguyên lý chuyển đổi photon ánh sáng thành các phân tử electron, được khuếch đại bằng các chất hóa học. Nhờ vậy mà chúng ta có thể nhìn thấy rõ vật thể trong môi trường thiếu ánh sáng hay không có cánh sáng khả kiến. Các thiết bị được ứng dụng nhiều nhất đó là các thiết bị chuyên dùng trong quân đội, an ninh.

Ứng dụng trong thiên văn

Trong lĩnh vực thiên văn, cảm biến hồng ngoại được ứng dụng để chế tạo nên các kính viễn vọng. Với đặc điểm máy dò và hệ thống cảm biến ở trạng thái rắn trên các kính, các vật thể hay các tia hồng ngoại sẽ bị phát hiện. Nhờ vậy mà các nhà thiên văn có thể quan sát các vật thể trong vũ trụ, hay các hành tinh.

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

Cảm biến được ứng dụng để phân tích và nghiên cứu các lớp ẩn sau trong mỗi bức tranh nghệ thuật. Các đặc điểm như chất liệu sơn, chất liệu giấy, hay phân tích tuổi đời của bức tranh. Nhờ vậy mà có thể phát hiện và phân biệt đâu là bức tranh thật, bức tranh giả.

Ứng dụng trong một số lĩnh vực quan trọng khác

Ngoài những lĩnh vực mà nêu trên thì các cảm biến hồng ngoại được ứng dụng trong các nhiều lĩnh vực như điều chế quang học, phân tích độ ẩm, phân tích nước, ứng dụng trong khí tượng học, khí hậu học, thăm dò dầu khí, thử nghiệm gây mê, máy dò không khí, an toàn đường sắt.

Lưu ý khi mua và dùng cảm biến hồng ngoại mà người dùng nên biết

Để có thể mua và sử dụng cảm biến hồng ngoại đảm bảo chính hãng và chất lượng, thì bạn nên lưu ý một số nội dung sau nhé:

• Lựa chọn đơn vị mua cảm biến phải đảm bảo uy tín, chất lượng, cảm biến hoạt động hiệu quả. Đồng thời, khi mua nên chú ý đến đặc điểm kỹ thuật, giới hạn kỹ thuật mà nên mua cảm biến phù hợp.
• Không lắp đặt cảm biến tại những vị trí được xem là điểm mù, có vật cản khiến cảm biến không phát hiện đúng được mục tiêu.
• Tránh lắp đặt cảm biến gần những nơi có nguồn nhiệt, khi đó cảm biến sẽ xuất hiện tình trạng báo động giả như điều hòa, máy thoát khí, tránh ánh sáng mặt trời.
• Đầu báo của hiệu hồng ngoại của cảm biến phải đặt cùng với độ cao trong tài liệu kỹ thuật quy định.
• Định kỳ kiểm tra đầu báo kỹ thuật để và vệ sinh cảm biến thường xuyên đảm bảo cho thiết bị hoạt động ổn định.

Ngoài những ứng dụng phổ biến của cảm biến hồng ngoại được nêu trên, bạn có thể khám phá thêm những loại cảm biến thông minh khác được đánh giá rất quan trong đối vời đời sống hằng ngày của chúng ta. Bài viết sau đây sẽ giúp bạn hiểu hơn những loại cảm biến này nhé: Cảm biến thông minh là gì? cấu tạo, ứng dụng & phân loại.

Từ bài viết trên, với những thông tin chi tiết và đầy đủ, hy vọng có thể giúp cho bạn trả lời được câu hỏi cảm biến hồng ngoại là gì? Ta có thể thấy rằng, cảm biến hồng ngoại được ứng dụng phổ biến trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta, mang lại sự tiện ích và an toàn tối ưu. Nếu bạn muốn trang bị cho ngôi nhà của mình những loại cảm biến thông minh thì hãy nhanh tay liên hệ cho công ty nhà thông minh AiSmartHome qua hotline 0396999918 để được tư vấn nhé.