Bật mí các kiến thức tổng quan nhất về cảm biến hồng ngoại

Như tên gọi, cảm biến hồng ngoại sử dụng loại tia hồng ngoại để phát ra. Chúng thường xuyên xuất hiện khá nhiều trong cuộc sống. Và đặc biệt đây là một khía cạnh quan trọng trong thuyết vật lý. Tuy nhiên bạn đã biết cảm biến hồng ngoại là gì chưa? Đặc điểm cũng như các khía cạnh quan trọng nhất ra sao. Bài viết này sẽ bật mí các kiến thức cơ bản nhất từ A đến Z nhé!

Tìm hiểu về khái niệm cảm biến hồng ngoại là gì?

Tên gọi khác của cảm biến hồng ngoại là IR Sensor. Chúng là một thiết bị điện tử đặc biệt có khả năng đo và phát hiện bức xạ hồng ngoại. Được viết tắt là PIR, bạn có thể dịch tạm là “hồng ngoại thụ động”. Mắt người thường không thể nhận biết được cảm biến hồng ngoại. Lý do đến từ bước sóng của ánh sáng hồng ngoại dài hơn ánh sáng khả kiến. Đặc biệt, bất cứ thứ gì phát ra nhiệt (Thường có nhiệt độ > 5 độ kenvin) đều phát ra bức xạ hồng ngoại.

Cảm biến dạng chủ động và thụ động là 2 loại cảm biến hồng ngoại phổ biến và thông dụng nhất hiện nay. 

Hoạt động của cảm biến hồng ngoại dựa trên phát ra và phát hiện bức xạ hồng ngoại. Cảm biến chủ động được tạo nên từ 2 phần. Chúng là điốt và máy thu. Tiến trình diễn ra như sau: khi một vật thể đến gần cảm biến, ánh sáng hồng ngoại được phát ra sẽ phản xạ từ vật thể hắt lại. Nhờ đó chúng ta phát hiện được đối tượng. Do đó, loại cảm biến này thường được ứng dụng để phát hiện các chướng ngại vật.

Cảm biến hồng ngoại hoạt động như nào?

Sử dụng một cảm biến ánh sáng cụ thể để phát hiện ra bước sóng ánh sáng chọn lọc. Nhờ đó, vận hành cảm biến hồng ngoại hoạt động. Khách hàng có thể sử dụng đèn LED tạo ra ánh sáng có cùng bước sóng với cảm biến đang tìm kiếm. Lúc này, bạn có thể xem cường độ của ánh sáng nhận được. Trường hợp vật ở gần cảm biến, ánh sáng từ đèn LED bật ra sẽ đi vào cảm biến ánh sáng. Chúng tạo ra một bước nhảy lớn về cường độ. Chúng có thể được phát hiện bằng cách sử dụng một ngưỡng.

Kinh nghiệm tốt nhất để chọn cảm biến hồng ngoại là gì?

Trường hợp kết nối điện thoại thông minh

Cảm biến hồng ngoại tạo nên một sự tiện lợi lớn khi chúng có thể kết nối với điện thoại để giảm các bước di chuyển không cần thiết. 

Đáp ứng tốt mục đích sử dụng sản phẩm

Cảm biến giúp đáp ứng nhu cầu tuyệt đối của khách hàng. Họ là những người thường xuyên mang những thiết bị thông minh bên mình. Chúng giúp bạn hạn chế những rủi ro, di chuyển không cần thiết. Chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng cảm biến để điều khiển căn nhà từ xa, thiết lập theo yêu cầu và sở thích cá nhân. 

Lựa chọn sản phẩm có chất lượng tốt

Hiện tại có nhiều sản phẩm là ứng dụng được tạo nên từ cảm biến hồng ngoại. Chúng có thể là hệ thống khóa chống trộm, hệ thống chuông báo… Tuy nhiên, bạn nên cân nhắc tránh vì tiết kiệm tiền mà chọn sản phẩm giá quá thấp. Điều này giúp đảm bảo hiệu quả sử dụng hơn và tránh những tác hại không đáng có.

Chọn nhà cung cấp uy tín và thương hiệu có tiếng tăm

Điều này không có nghĩa là bạn phải chọn sản phẩm có giá thành khá cao. Cao hơn rất nhiều khả năng chi trả của bản thân. Với sự phát triển như ngày nay, có rất nhiều nhà cung cấp uy tín để bạn mua sản phẩm. Là người tiêu dùng thông thái, hãy chọn những nhà cung cấp uy tín trên thị trường để đảm bảo chất lượng cũng như sức khỏe khi sử dụng nhé! 

Điểm danh một số thương hiệu uy tín

Cảm biến hồng ngoại thương hiệu Schneider

Đây là một dòng cảm biến đến từ Châu Âu. Do đó, không khó để khẳng định chất lượng cũng như mức độ uy tín của sản phẩm. Và quả đúng như vậy, khách hàng hiện đang rất hài lòng với sản phẩm cảm biến từ Schneider. Đúng với tiêu chí “tiền nào của nấy” thì dòng sản phẩm này khá tốt khi đạt chuẩn Châu Âu. Đặc biệt, tại thị trường Việt Nam chúng được nhập khẩu nguyên liệu cao cấp nhất. Nhược điểm lớn nhất ở việc, chuyên về cảm biến thì hãng Schneider không là là chọn tối ưu cho người tiêu dùng.

Cảm biến hồng ngoại thương hiệu Panasonic

Trong số các thương hiệu thì Panasonic được đánh giá là thiết bị cảm biến có chất lượng cực kì tốt. Ngoài ra, quy trình sản xuất của chúng cũng được đảm bảo một cách rất nghiêm ngặt. Thiết kế tinh tế, nổi bật đặc biệt một sensor chính có thể kết nối tối đa với bốn sensor phụ. Do đó, người dùng có thể di chuyển đến bất cứ vị trí nào để đảm bảo được sự hoạt động hiệu quả của thiết bị.

Một số đặc điểm nổi bật khác như: Độ nhạy cực kỳ cao. Điều này giúp chúng báo hiệu cho người dùng nhanh và chính xác nhất. Bên cạnh đó, giá cả của sản phẩm khá phải chăng. Chúng đặc biệt phù hợp với nhu cầu sử dụng của các công trình giúp cho chủ đầu tư và cá nhân tiết kiệm các khoản chi phí lắp đặt phù hợp. 

Thiết lập cảm biến hồng ngoại như thế nào?

Để sử dụng cảm biến hồng ngoại, bạn cần thiết lập một vài thứ cần thiết để đảm bảo thiết bị vận hành tốt. Dưới đây là chi tiết hướng dẫn cùng cách thiết lập đơn giản, dễ hiểu cho khách hàng

Bước 1: Thiết lập Breadboard:

Để có thể thiết lập hoạt động của một cảm biến hồng ngoại thì các bạn cần chuẩn bị những thứ như sau:

• Máy dò hồng ngoại loại 2x
• 2x đèn LED hồng ngoại tốt trong vỏ
• Điện trở hiệu 2x 2kΩ (đỏ-đen-đỏ)
• Điện trở hiệu 2x 220Ω (đỏ-đỏ-nâu)
• Dây nhảy màu đỏ nhãn 2x
• Dây nhảy màu đen nhãn 2x
• Dây nhảy tín hiệu nhãn 2x (có thể có bất kỳ màu nào)

Đối với đèn hồng ngoại cần chú ý như sau: 

Thứ nhất, Khách hàng chèn IR LED vào phần vỏ lớn hơn với dây dẫn dính ra.

Thứ 2, nhấn mạnh đèn LED vào vỏ với thao tác chuyên nghiệp.

Cuối cùng, đặt phần vỏ nhỏ hơn trên đầu của đèn LED.

Bước 2: Đặt đèn LED hồng ngoại

Tiếp theo bạn có thể đặt đèn LED IR vào bảng mạch. Đặc biệt,  khách hàng nên lưu ý về chân của thiết bị với những điều chú ý như sau:

• Cực dương sản phẩm là chân dài hơn, cạnh tròn
• Cực âm sản phẩm là chân ngắn hơn, cạnh phẳng

Chú ý rằng, tuyệt đối không được đấu dây sai chân của đèn LED. Điều này có thể làm dẫn đến hỏng linh kiện

Bước 3: Đặt máy dò hồng ngoại

Ở bước này, bạn tiến hành đặt máy dò hồng ngoại vào bảng mạch. Phần giữa của bộ thu đặc biệt phải nằm trên cùng một bus với cực âm của đèn LED.

Bước 4: Đặt điện trở

Chúng sẽ cần một điện trở để thực hiện nhiệm vụ hạn chế dòng điện chạy qua. Điều này cực kỳ cần thiết bởi các bước sóng ánh sáng của cảm biến hồng ngoại phát ra không thể nhìn thấy bằng mắt người. Dẫn đến rất khó để xác định được chúng có hoạt động hay không.

Bước 5: Đi dây điện đúng cách

Bước cuối cùng, chúng ta cần nối các đèn LED IR, điện trở và bộ thu IR vào Arduino. Tiến trình này diễn ra như sau:

Đầu tiên, kết nối các ngạnh + 5v của các máy thu IR bằng việc dùng hệ thống các dây màu đỏ. Tiếp theo, kết nối các ngạnh mặt đất của các máy thu hồng ngoại trên cùng một bus với cực âm của đèn LED IR. Và với cổng GND của Arduino bằng dây điện có màu đen.

Tiếp tục, các ngạnh thứ ba, hoặc các ngạnh tín hiệu của các máy thu IR kết nối qua các điện trở 220 ohm với các chân 7 và 8 cách sử dụng dây màu xám.

Cuối cùng, cực dương của đèn LED IR cần nối với điện trở 2k riêng biệt vào cổng bằng các dây màu vàng. Khách hàng cần tiến hành kiểm tra bảng mạch ảo nhằm đảm bảo dây được nối chính xác nhất.

Ứng dụng nổi bật của cảm biến hồng ngoại là gì?

Các ứng dụng nổi bật nhất gồm có: bật tắt đèn tự động, báo trộm, mở cửa tự động…

• Ứng dụng bật tắt đèn tự động: Khi có người bước vào thì cảm biến hồng ngoại tự động đèn sẽ sáng lên. Đây là ứng dụng cho hệ thống nhà, văn phòng thông minh. Chúng thường lắp đặt ở hành lang dùng bật đèn chiếu sáng lối đi hoặc nhà vệ sinh, đảm bảo không gian đó được chiếu sáng luôn.
• Ứng dụng giúp chống trộm: Sản phẩm có khả năng chống trộm tốt nhất, bảo vệ được gia đình hiệu quả hơn. Điều này được căn cứ như sau: Đêm đến nếu có trộm bước vào nhà, ban công của nhà bạn, khi chúng đi ngang qua mắt cảm ứng, thiết bị sẽ kêu. Lúc này, ngay lúc đó thì chủ nhà biết có trộm. Nhờ đó có biện pháp để đề phòng và có biện pháp xử lý kịp thời. 
• Ứng dụng mở cửa tự động: Hiện nay có nhiều thiết bị cảm biến hồng ngoại thông minh được lắp đặt kèm theo chế độ mở cửa tự động. Điều này vô cùng tiện lợi, chúng giúp cho người dùng có thể tiện lợi và linh hoạt hơn khi sử dụng và lắp đặt các thiết bị.

Ưu nhược điểm cảm biến hồng ngoại là gì? 

Bất kể một loại thiết bị nào thì cũng có những thế mạnh và những điều hạn chế. Và cảm biến hồng ngoại cũng không ngoại lệ. Dưới đây là một số ưu điểm cùng hạn chế của dòng sản phẩm này để quý khách tham khảo. 

Ưu điểm nổi bật:

Đối với công nghệ cảm biến hồng ngoại, đèn có khả năng đặc biệt phân biệt được cả chuyển động của người và đồ vật. Khách hàng hoàn toàn có thể điều chỉnh được góc cảm ứng theo ý muốn. Từ đó, sử dụng vách ngăn để tránh vùng không muốn dùng cảm ứng.

Nhược điểm hạn chế:

Độ nhạy cao của cảm biến radar đôi khi cũng là nhược điểm của công nghệ này vì chúng dễ bị nhầm lẫn khi phát hiện vật chuyển động. Ngoài ra, đèn dùng công nghệ cảm biến hồng ngoại còn có yếu điểm với góc quét nhỏ. Chúng có nhiều điểm chết, không thể cảm biến xuyên vật cản. Ngoài ra, công nghệ này còn bị phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ để cảm biến. Thông thường,  tại môi trường có nhiệt độ cao thì đèn càng kém nhạy. Phạm vi cảm biến không quá lớn, chỉ trong khoảng 2 – 3m.

Những lưu ý thiết lập và sử dụng cảm biến hồng ngoại:

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

Đầu tiên, bạn không hướng mắt sensor về phía giàn nóng máy lạnh vì khi hoạt động thường có nhiệt độ cao. Đặc biệt, tia bức xạ hồng ngoại của nó phát ra sẽ gây nhiễu cảm biến làm chúng hoạt động không chính xác.

Thứ hai, không hướng mắt sensor về phía cửa sổ có rèm che để tránh báo động giả. Trường hợp cửa sổ mở, nhiều nguồn nhiệt xâm nhập rèm che gặp gió sẽ có thể làm nhiễu cảm biến vi sóng.

Thứ ba, không lắp đặt cảm biến PIR trong nhà ra ngoài trời bởi PIR là loại không có tính năng chịu mưa nắng. Chúng để ngoài trời dù không trực tiếp gặp mưa nắng vẫn có thể bị hỏng chất liệu vỏ, lăng kính fresnel. Từ đó, khiến chức năng hoạt động kém dần đi.

Cuối cùng, không hướng trực tiếp mắt sensor về nơi có nhiều nắng mặt trời. Tia mặt trời sẽ khiến sensor bị nhiễu.

Một số lưu ý quan trọng khác khách hàng cần biết 

Thông thường đều có hướng dẫn chi tiết trong bộ sản phẩm. Tuy nhiên, nếu bạn không đọc kỹ chú ý sẽ dẫn đến trường hợp lắp đặt vị trí không đúng chỗ. Kết quả dẫn đến hoạt động sai chức năng hoặc dẫn đến báo động giả. 

• Đặt đầu đèn báo tại địa điểm có xác xuất cao kẻ đột nhập đi qua. 
• Tính toán vùng cảm nhận của đầu đèn báo để phù hợp với vùng cần cảm nhận theo yêu cầu trước đó của khách hàng.
• Tránh những giới hạn tầm nhìn (điểm mù) tại nơi lắp đặt. Điều này có thể khiến đầu báo không thể phát hiện được chuyển động của vật cản.
• Thực hiện kiểm tra khả năng cảm nhận của đầu báo sau khi hoàn tất lắp đặt.
• Do đầu báo động hồng ngoại hiện nay khá nhạy cảm với năng lượng hồng ngoại. Điều này khiến khách hàng cần lưu ý tránh các nguồn phát nhiệt. Chúng có thể dễ gây ra báo động giả.

Cảm biến hồng ngoại có nhiều ứng dụng trong cuộc sống và hoạt động kinh doanh. Đây là một khía cạnh vật lý khá thú vị để bạn tìm hiểu và nghiên cứu. Hy vọng những phân vân và thắc mắc từ bài viết này sẽ đem lại ít nhiều kiến thức tuyệt vời cho khách hàng.