Cảm Biến Hồng Ngoại Là Gì? Ứng Dụng Cảm Biến Hồng Ngoại

Tư vấn từ SECOM

May. 18, 2024

Cảm Biến Hồng Ngoại Là Gì? Ứng Dụng Cảm Biến Hồng Ngoại

Ở thời đại 4.0, ngành công nghệ điện tử ngày càng phát triển và có những cải tiến vượt bậc, nhiều sản phẩm tiên tiến được ra đời nhằm cải thiện chất lượng cuộc sống của con người. Trong đó, cảm biến hồng ngoại là một công nghệ có tính ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực đời sống. Vậy công nghệ cảm biến hồng ngoại là gì và có nguyên lý hoạt động như thế nào? Cùng SECOM tìm hiểu thông tin chi tiết về công nghệ cũng như ứng dụng của cảm biến hồng ngoại.

Khái niệm cảm biến hồng ngoại là gì?

Cảm biến hồng ngoại có tên gọi tiếng Anh là Infrared Sensor và được viết tắt là IR Sensor. Đây là thiết bị điện tự động, sử dụng điện tử điện dung để đo và phát hiện các bức xạ hồng ngoại không thể nhìn thấy được bằng mắt thường. Loại bức xạ này được sinh ra khi bất cứ vật thể nào phát ra mức nhiệt trên 5 độ K.

Phân loại cảm biến hồng ngoại

Dựa vào chức năng và độ nhạy của thiết bị cảm biến hồng ngoại, có thể chia sản phẩm thành 2 loại, cụ thể:

• Chủ động (AIR): Thiết bị tự động phát ra tia hồng ngoại khi có vật thể đến gần sau đó sẽ phản xạ lại, từ đó giúp cảm biến nhận diện được vật thể.
• Thụ động (PIR): Thiết bị chỉ có thể phát hiện được những bức xạ được phát ra từ người, động vật hay nguồn nhiệt, sau đó chuyển tín hiệu nhận được thành báo động.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại

Hiện nay, thiết bị cảm biến hồng ngoại dần trở nên phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhờ nguyên lý hoạt động thông minh, mang lại sự tiện lợi và an toàn cho người dùng. Vậy cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại là gì? Hãy theo dõi những thông tin được đề cập dưới đây.

Cấu tạo của cảm biến tia hồng ngoại

Thực tế, cảm biến hồng ngoại hoạt động dựa theo nguyên tắc cảm biến ánh sáng. Vậy nên, cấu tạo của cảm biến hồng ngoại khá tương đồng với thiết bị cảm biến ánh sáng, gồm những bộ phận sau:

• Đèn LED hồng ngoại giữ vai trò phát ra nguồn sáng hồng ngoại.
• Điện trở có công dụng cản trở cường độ dòng điện quá mức chạy qua đèn LED.
• Máy dò hồng ngoại sẽ nhận tín hiệu và phát hiện bức xạ hồng ngoại sau đó phản xạ trở lại.
• Dây điện giúp kết nối các chi tiết nhằm đảm bảo thiết bị cảm biến hồng ngoại hoạt động ổn định.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại

Với cấu tạo được nêu trên, vậy nguyên lý hoạt động cảm biến hồng ngoại là gì? Thực tế, nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại khá đơn giản. Bất kỳ một vật thể nào đến gần thiết bị cảm biến hồng ngoại đều sẽ tạo ra một tín hiệu. Lúc này, thiết bị cảm biến sẽ thu tín hiệu vào mạch xử lý và tạo ra các hiệu ứng điều khiển hay báo động khi cần thiết.

Đối với các loại cảm biến hồng ngoại, nguyên tắc hoạt động cụ thể của từng loại như sau:

• Cảm biến hồng ngoại chủ động: Nguồn phát hồng ngoại sẽ sử dụng đèn LED để phát ra tia hồng ngoại. Khi phát hiện vật thể nằm trong tầm cảm biến, tia sáng sẽ phản xạ lại và được bộ thu sóng thu nhận. Tiếp đến tín hiệu sẽ được đưa vào mạch điện tử bên trong để xử lý và xác định khoảng cách.
• Cảm biến hồng ngoại thụ động: Thiết bị hoạt động bằng cách thu nhận tia hồng ngoại được phát ra từ những vật thể xung quanh bởi các phần tử cảm biến. Khi tia hồng ngoại và phần tử cảm biến va chạm sẽ tạo ra điện áp tương ứng và được chuyển đổi thành tín hiệu. Lúc này, tín hiệu sẽ được xử lý thông qua mạch điện tử để xác định vật thể.

>>> Tìm hiểu thêm: Camera hồng ngoại là gì? Lợi ích và cơ chế hoạt động?

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

Là một ứng dụng công nghệ tiên tiến, trải qua quá trình nghiên cứu và phát triển liên tục, cảm biến hồng ngoại giúp đời sống của con người trở nên tiện ích và an toàn hơn. Hiện nay, cảm biến hồng ngoại được ứng dụng rộng rãi trong các hoạt động sản xuất, quản lý,… nhờ những ưu điểm nổi bật như:

• Rất nhạy với các vật thể phát ra bức xạ hồng ngoại trong không gian. Cảm biến hồng ngoại có thể hoạt động tốt ngay cả trong điều kiện thiếu sáng.
• Xác định khoảng cách của vật thể phát ra tia hồng ngoại chuẩn xác.
• Quá trình hoạt động ổn định, hạn chế tối đa sự cố xảy ra.

Bên cạnh những ưu điểm vượt trội, cảm biến hồng ngoại vẫn tồn tại một số hạn chế nhất định:

• Thiết bị hoạt động kém hiệu quả trong điều kiện nhiệt độ môi trường cao.
• Tồn tại nhiều góc chết trong phạm vi quét của thiết bị.
• Dễ bị nhầm lẫn khi phát hiện ra chuyển động.

Một số ứng dụng của cảm biến tia hồng ngoại

Cảm biến hồng ngoại được tạo ra nhằm tăng tính tiện lợi cho người dùng bằng cách tự động điều khiển các thiết bị hoạt động theo lập trình khi phát hiện chuyển động của một vật thể bất kỳ. Vậy ứng dụng tiêu biểu của cảm biến hồng ngoại là gì? Dưới đây là một loạt các ứng dụng phổ biến nhất.

Bật tắt đèn tự động

Thiết bị cảm biến hồng ngoại sẽ được liên kết với đèn để điều khiển đèn bật, tắt tự động khi phát hiện chuyển động hay tia hồng ngoại từ con người phát ra. Điều này giúp tạo ra sự thuận tiện trong sinh hoạt hàng ngày, đồng thời tiết kiệm điện năng đáng kể. Thông thường, thiết bị này sẽ được gắn ở những vị trí trước cửa ra vào hay phía ngoài hành lang.

Chống trộm

Hiện nay cảm biến hồng ngoại được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị, giải pháp chống trộm, giúp nâng cao hiệu quả an ninh. Khi phát hiện có bất kỳ vật thể lạ nào xâm nhập vào phạm vi quét, cảm biến hồng ngoại sẽ phát hiện và kích hoạt thiết bị âm thanh đã được kết nối sẵn để ra tín hiệu báo động. Với ứng dụng chống trộm, thiết bị cảm biến hồng ngoại thường sẽ được gắn ở những nơi dễ đột nhập như hàng rào, cổng ra vào, ban công,…

Giúp mở cửa tự động

Để tạo ra sự thuận tiện và tăng tính hiện đại, cảm biến hồng ngoại còn được lắp tại cửa của các trung tâm thương mại, hội nghị,… Theo đó, thiết bị sẽ được đặt ở phía trên cửa để dễ dàng quét các chuyển động ra vào, từ đó thực hiện lệnh điều khiển cửa tự động đóng/ mở phù hợp.

Giúp truyền lệnh điều khiển

Các thiết bị remote TV, máy lạnh từ lâu đã được ứng dụng tia hồng ngoại nhằm phát tín hiệu điều khiển các thiết bị ở khoảng cách xa dễ dàng. Dựa trên ứng dụng này, ngày nay dòng điện thoại thông minh đều được tích hợp cảm biến hồng ngoại nhằm giúp người dùng có thể điều khiển các vật dụng dễ dàng.

Giúp sáng tạo thiết bị nhìn đêm

Cảm biến hồng ngoại còn có thể chuyển đổi photon ánh sáng xung quanh thành electron, sau đó khuếch đại bằng chất hóa học, từ đó tạo nên các thiết bị nhìn ban đêm, giúp người dùng nhìn thấy được vật thể dù trong điều kiện môi trường không có ánh sáng. Nhờ nguyên lý hoạt động này, các thiết bị nhìn đêm thường xuất hiện trong các đơn vị an ninh như cảnh sát, bộ đội.

Ứng dụng trong thiên văn

Trong lĩnh vực thiên văn học, thiết bị cảm biến hồng ngoại được ứng dụng để chế tạo một số thiết bị hỗ trợ như kính viễn vọng, máy dò trạng thái rắn và hệ thống cảm biến. Theo đó, kính viễn vọng có cảm biến hồng ngoại sẽ phát hiện những vật thể phát xạ nhiệt hay tia hồng ngoại, từ đó giúp nhà thiên văn học có thể quan sát các vật thể trong vũ trụ một cách dễ dàng.

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

Nhờ có thiết bị cảm biến hồng ngoại, các nhà khảo cổ hay nghiên cứu dễ dàng phân tích các lớp ẩn trong các bức tranh nghệ thuật. Qua đó, những đặc điểm của bức tranh như chất liệu, tuổi đời sẽ được nhận định một cách chính xác.

Ứng dụng trong một số lĩnh vực quan trọng khác

Ngoài những ứng dụng được nêu trên, thiết bị cảm biến hồng ngoại các được ứng dụng trong những lĩnh vực tiêu biểu khác như:

• Máy dò khí
• Điều chế quang học
• Phân tích nước
• Thử nghiệm gây mê
• Thăm dò dầu khí
• Tự động hóa

Hướng dẫn cách thiết lập cảm biến hồng ngoại

Để thiết lập cảm biến hồng ngoại, người dùng sẽ dựa vào mục đích sử dụng thiết bị. Đối với loại cảm biến hồng ngoại chủ động, chỉ cần điều chỉnh khoảng cách của bộ phát và bộ thu sao cho tín hiệu được vật thể phát ra có thể phản xạ lại đến bộ thu chuẩn xác.

Trường hợp thiết bị cảm biến hồng ngoại yêu cầu đo khoảng cách, hãy điều chỉnh độ nhạy của thiết bị phù hợp với khoảng cách đo mong muốn. Ngoài ra, để đảm bảo có thể quét toàn bộ khu vực cần quan sát và hạn chế góc chết, hãy thiết lập độ rộng và góc quét của cảm biến. Khi sử dụng cảm biến hồng ngoại thụ động, người dùng cần chắc chắn thiết bị được đặt ở vị trí phù hợp để có thể nhận tín hiệu từ nhiều nguồn khác nhau.

Có thể thấy, việc thiết lập cảm biến hồng ngoại chuẩn xác sẽ đảm bảo quá trình xử lý tín hiệu cảm biến nhanh chóng và thực hiện các chức năng cần thiết, từ đó đáp ứng mục đích sử dụng của người dùng một cách tốt nhất.

Các lưu ý khi lắp đặt và sử dụng cảm biến hồng ngoại

Cảm biến hồng ngoại mang đến nhiều tiện ích cho đời sống con người, từ những ứng dụng trọng hoạt động thường ngày đến những lĩnh vực cao cấp hơn như y tế, thiên văn,… Tuy nhiên, để đảm bảo thiết bị cảm biến sau khi lắp đặt có thể hoạt động một cách tốt nhất và đúng với mục đích sử dụng, người dùng cần lưu ý những yếu tố sau:

• Vị trí lắp: Vị trí được lắp phải quét được khu vực cần giám sát và tránh những nơi có ánh sáng quá mạnh hoặc nhiễu từ điện, làm ảnh hướng đến chất lượng dữ liệu.
• Độ cao: Độ cao phải phù hợp với vùng cần giám sát để đảm bảo phát hiện các vật thể chuẩn xác và tránh những vật thể không cần thiết.
• Góc quan sát: Được điều chỉnh phù hợp với mục đích sử dụng cảm biến hồng ngoại.
• Điều kiện ánh sáng: Tránh lắp cảm biến hồng ngoại ở những vị trí quá tối hoặc quá sáng để thiết bị hoạt động tốt.
• Môi trường: Trong môi trường ẩm ướt hoặc có nhiệt độ quá cao sẽ khiến thiết bị không thể hoạt động tốt.

Như vậy, toàn bộ thông tin trên đây đã giải đáp thắc mắc cảm biến hồng ngoại là gì và những đặc điểm cũng như ứng dụng của công nghệ này trong cuộc sống. Nếu quý khách đang cần tư vấn về các giải pháp an ninh, hãy liên hệ ngay đến SECOM để được hỗ trợ và giải đáp nhanh chóng.

Column List