Ngày 28/09/2023 21:49:40 / Lượt xem: 702 / Người đăng: biendt

Cảm biến hồng ngoại là gì? Nguyên lý, ứng dụng và những điều cần lưu ý

Cảm biến là thiết bị điện tự động hóa quan trọng, cần thiết giúp các hệ thống vận hành một cách hiệu quả, chính xác theo thiết kế kỹ thuật ban đầu. Cảm biến có nhiều loại, được thiết kế dựa trên các nguyên tắc vật lý cơ bản, tiếp nhận thông tin và chuyển đổi tín hiệu.

Trong đó có cảm biến hồng ngoại - tính ứng dụng cao trong nhiều hệ thống. Vậy, cảm biến hồng ngoại là gì? Nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại như thế nào? Ứng dụng thực tế và những lưu ý khi sử dụng thiết bị? 

Cảm biến hồng ngoại là gì?

Cảm biến hồng ngoại (IR sensor) là thiết bị điện tự động hoạt động trên nguyên tắc điện tử điện dung, dùng để đo và phát hiện các bức xạ hồng ngoại. Bức xạ hồng ngoại là những nguồn sáng mà mắt người không thể nhìn thấy được, bởi bước sóng hồng ngoại rộng hơn với ánh sáng khả biến. Do vậy, bất cứ vật thể gì phát ra mức nhiệt lớn hơn 5 độ C đều phát ra bước sóng hồng ngoại.

Thiết kế cảm biến hồng ngoại nhằm xác định vật thể phát ra bức xạ có nhiệt độ lớn hơn 5 độ K, với độ nhạy cao. Hiện nay, có thể phân loại cảm biến hồng ngoại thành 2 loại:

1. Chủ động (AIR): Có cấu tạo gồm diode phát sáng (LED) và máy thu. Khi một vật thể đến gần cảm biến, thiết bị sẽ chủ động phát ra ánh sáng hồng ngoại từ đèn LED và phản xạ vào vật thể trở lại mà người nhận có thể nhận thấy được. Ứng dụng này thường được sử dụng trong các hệ thống phát hiện chướng ngại vật (như trong robot).

1. Thụ động (PIR): Thiết bị không thểphát ra bức xạ hồng ngoại mà chỉ có thể phát hiện được bức xạ phát ra từ các vật thể khác như người, độc vật hoặc nguồn nhiệt. Cảm biến hồng ngoại thụ động sẽ phát hiện vật thể phát bức xạ hồng ngoại và chuyển tín hiệu thành báo động. Vì vậy người ta gọi đó là thụ động, chỉ phát hiện chứ không phải là nguồn phát ra tia hồng ngoại. 

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động thiết bị cảm biến hồng ngoại

Cảm biến hồng ngoại hoạt động dựa trên nguyên tắc cảm biến ánh sáng. Đồng thời, thiết bị cảm ứng hồng ngoại có cấu tạo tương tự so với cảm biến ánh sáng.

Cấu tạo cảm biến hồng ngoại bao gồm các chi tiết sau:

1. Đèn led hồng ngoại - thiết bị phát ra nguồn sáng hồng ngoại.
2. Máy dò hồng ngoại - thiết bị nhận tín hiệu và phát hiện bức xạ hồng ngoại phản xạ trở lại.
3. Điện trở - Thiết bị có tác dụng cản trở cường độ dòng điện quá lớn chạy quá đèn led làm hệ thống chập cháy.
4. Dây điện - Có tác dụng kết nối các chi tiết tạo nên cảm biến hồng ngoại hoạt động ổn định.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại không quá phức tạp, có thể hiểu đơn giản như sau: Bât kỳ một vật thể nào cũng phát ra các bước xạ hồng ngoại, nhiều hoặc ít. Nên khi một người hoặc vật thể lại đi ngang qua thiết bị cảm biến hồng ngoại sẽ xuất hiện 1 tín hiệu. Tín hiệu này sẽ được cảm biến thu vào và cho vào mạch xử lý, tạo tác dụng điều khiển hay báo động khi cần thiết.

Ưu nhược điểm của cảm biến hồng ngoại và ứng dụng

Cảm biến hồng ngoại được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đời sống, sản xuất công nghiệp. Cụ thể có thể kể đến như: thiết bị chống trộm, cảm biến bật tắt đèn tự động, camera giám sát quay trong điều kiện thiếu sáng, cảm biến đóng mở cửa tự động, truyền tín hiệu bật tắt tự động… Ngoài ra, cảm biến hồng ngoại còn ứng dụng nhiều trong y học, quân sự, thiên văn và cả nghệ thuật.

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

1. Cảm biến hồng ngoại có độ nhạy cao trong xác định vật thể phát ra bức xạ hồng ngoại trong không gian. 
2. Thiết kế cảm biến cho phép xác định khoảng cách chính xác của vật thể phát bức xạ hồng ngoại.
3. Thiết kế và cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ.

Hạn chế của cảm biến hồng ngoại:

1. Cảm biến hồng ngoại phụ thuộc nhiều vào điều kiện nhiệt độ môi trường. Với những môi trường có nhiệt độ cao, cảm biến sẽ hoạt động kém hiệu quả.
2. Góc và phạm vi quét cảm biến hồng ngoại hạn chế, nhiều góc chết.
3. Độ nhạy cao nên dễ nhầm lẫn khi phát hiện ra chuyển động.

Ứng dụng của cảm biến hồng ngoại

Lưu ý khi mua và sử dụng cảm biến hồng ngoại

Mua cảm biến hồng ngoại, người dùng cần lưu ý lựa chọn địa chỉ phân phối uy tín để đảm bảo chất lượng và hiệu quả hoạt động của thiết bị. Người mua cần chú ý đến yêu cầu hệ thống, giới hạn kỹ thuật, môi trường hoạt động của cảm biến phù hợp hay không.

Chọnmua cảm biến hồng ngoại cần kiểm tra các chứng nhận chất lượng đảm bảo hàng chính hãng, chất lượng. Ngoài ra, khi sử dụng cảm biến hồng ngoại cần lưu ý những điểm quan trọng sau:

1. Lắp đặt cảm biến không hướng thiết bị đến các nguồn tỏa nhiệt lớn như: dàn nóng lạnh, thiết bị điện, rèm cửa khi có gió cũng sẽ làm nhiễu tín hiệu.
2. Lắp đặt ở nơi quang đãng, tránh vùng khuất, điểm mù khiến cảm biến khó xác định chính xác vật thể.
3. Không lắp đặt cảm biến gần nguồn điện bởi nguồn điện từ sẽ bị cảm biến hồng ngoại hấp thụ, gây nhiễu.

Thiết bị cảm biến hồng ngoại sẽ là giải pháp cho các hệ thống tự động hóa, chiếu sáng nhà xưởng, tòa nhà, bảo mật an ninh… Kỹ thuật viên cần hiểu đặc trưng của hệ thống để chọn thiết bị cảm ứng hồng ngoại phù hợp, đảm bảo độ nhạy, khả năng đo đạc chính xác.

 (Theo batiea.com)