Cảm biến hồng ngoại là gì ? Nguyên lý làm việc ? Cách thức lắp đặt chi tiết

Mến chào tất cả các bạn nhé, trong bài viết này mình và các bạn sẽ cùng nhau tìm hiểu về một loại thiết bị cảm biến đặc biệt. Đó chính là cảm biến hồng ngoại, là một loại cảm biến được sử dụng khá phổ biến trên thị trường hiện nay trong nhiều ứng dụng khác nhau. Và chính vì có quá nhiều ứng dụng có thể sử dụng đến loại thiết bị này nên chúng cũng là một chủ đề được khá nhiều bạn quan tâm và tìm hiểu. Nắm bắt được nhu cầu đó nên thông qua bài viết này mình muốn chia sẻ đến các bạn các kiến thức liên quan như khái niệm về cảm biến hồng ngoại là gì ? Chúng hoạt động theo nguyên lý nào ? Các ứng dụng thường thấy của chúng ? Các ưu nhược điểm khi sử dụng chúng cũng như các thông tin chi tiết liên quan khác. Từ đó các bạn sẽ có thêm cái nhìn tổng quan hơn về loại thiết bị này nhé, còn bây giờ thì bắt đầu nào !

Đây là bài viết chia sẻ kiến thức, bên mình không kinh doanh mặt hàng này. Vui lòng không gọi điện, nhắn tin hỏi hàng. Xin cám ơn !

Cuộc sống của tất cả chúng ta sống sót trong cùng lúc với nhiều thực thể vật lý, những thứ tất cả chúng ta nhận ra được như thể những hoạt động cơ học, tính năng của nhiệt ( nhận ra qua lớp da ), của ánh sáng ( phân biệt qua mắt ), của âm thanh ( phân biệt qua tai ), của mùi ( nhận ra qua mũi ), của vị ( phân biệt qua lưỡi ), và nhất là của điện. Hiện nay, điện tử học là một công cụ Giao hàng con người nhiều nhất, tất cả chúng ta có radio, cassette, TV, máy ghi hình, máy tính …. Ưu điểm của những thiết bị điện là giải quyết và xử lý những yếu tố rất nhanh, nhưng những thiết bị điện thì lại chỉ thao tác với tín hiệu thuộc điện, mà chung quanh tất cả chúng ta không phải chỉ có những hiện tượng kỳ lạ thuộc điện mà song song còn rất nhiều hiện tượng kỳ lạ phi điện khác đang sống sót, từ đó người ta nghĩ đến những SENSOR. Sensor là những cảm biến, nó dùng để quy đổi những tín hiệu không thuộc điện ra dạng tín hiệu điện và đưa vào những dạng mạch điện để giải quyết và xử lý. Ngày nay có rất nhiều, rất nhiều loại SENSOR. Trong lần này, tất cả chúng ta sẽ khám phá loại sensor dùng phát hiện những vật thể nóng có hoạt động ngang, quen gọi là PIR moton detector .

Cảm biến hồng

ngoại

là gì ?

Như thường lệ thì trước khi vào nội dung chính chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu sơ lược về dòng thiết bị này trước nhé. Cảm biến hồng ngoại hay còn được gọi là IR Sensor, chúng là một thiết bị điện tử có khả năng đo và phát hiện bức xạ hồng ngoại trong môi trường xung quanh. Thực ra, tên tiếng anh của cảm biến hồng ngoại là Passive Infrared, viết tắt là PIR dịch sát nghĩa là “hồng ngoại thụ động”. Cảm biến hồng ngoại (IR Sensor) phát ra các tia vô hình đối với mắt người, vì bước sóng của nó dài hơn ánh sáng khả kiến ​​(mặc dù nó vẫn nằm trên cùng một phổ điện từ). Bất cứ thứ gì phát ra nhiệt (mọi thứ có nhiệt độ trên năm độ Kelvin) đều phát ra bức xạ hồng ngoại.

Hồng ngoại hay còn gọi là tia hồng ngoại là bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng và ngắn hơn tia bức xạ Vi ba. Hồng ngoại tức là ngoài bức sóng đỏ. Màu đỏ là màu có bước sóng dài nhất trong ánh sáng thường. Thông thường những vật thể có nhiệt độ trên 35 ° C sẽ phát ra bước sóng hồng ngoại. Bức xạ hồng ngoại đã vô tình được phát hiện bởi một nhà thiên văn học tên là William Herschel vào năm 1800. Trong khi đo nhiệt độ của từng màu ánh sáng ( cách nhau bởi một lăng kính ), ông nhận thấy rằng nhiệt độ vượt ra ngoài ánh sáng đỏ là cao nhất

Có hai loại cảm biến hồng ngoại đó là cảm biến dạng dữ thế chủ động và thụ động. Cảm biến hồng ngoại hoạt động giải trí bằng cách phát ra và phát hiện bức xạ hồng ngoại. Cảm biến hồng ngoại dữ thế chủ động thường cấu trúc có hai phần : diode phát sáng ( LED ) và máy thu. Khi một vật thể đến gần cảm biến, ánh sáng hồng ngoại từ đèn LED sẽ phản xạ khỏi vật thể và được người nhận phát hiện. Cảm biến hồng ngoại hoạt động giải trí đóng vai trò là cảm biến tiệm cận và chúng thường được sử dụng trong những mạng lưới hệ thống phát hiện chướng ngại vật ( như trong robot ) .
Hồng ngoại thụ động có nghĩa là chỉ nhận những tia hồng ngoại phát ra từ vật thể khác như người, động vật hoang dã hoặc một nguồn nhiệt bất kể, chứ tự nó không phát ra tia hồng ngoại nào cả. Sau khi phân biệt được nguồn nhiệt, bộ phận cảm biến sẽ nghiên cứu và phân tích để xách định điều kiện kèm theo báo động. Vì thế người ta gọi đó là thụ động, chỉ phát hiện chứ không phải là nguồn phát ra tia hồng ngoại .

Nguyên tắc hoạt động của cảm biến hồng ngoại là gì ?

Cảm biến hồng ngoại sẽ hoạt động giải trí bằng cách sử dụng một cảm biến ánh sáng đơn cử để phát hiện bước sóng ánh sáng chọn trong phổ hồng ngoại ( IR ). Bằng cách sử dụng đèn LED tạo ra ánh sáng có cùng bước sóng với cảm biến đang tìm kiếm, bạn hoàn toàn có thể xem cường độ của ánh sáng nhận được. Khi một vật ở gần cảm biến, ánh sáng từ đèn LED bật ra khỏi vật thể và đi vào cảm biến ánh sáng. Điều này dẫn đến một bước nhảy lớn về cường độ, mà tất cả chúng ta đã biết hoàn toàn có thể được phát hiện bằng cách sử dụng một ngưỡng .

Sơ đồ mạch thiết kế cảm biến hồng ngoại:

Vì cảm biến hồng ngoại sử dụng cảm biến ánh sáng, nên sơ đồ rất giống với cảm biến ánh sáng. Sự độc lạ duy nhất là việc bổ trợ đèn LED hồng ngoại và đầu dò hồng ngoại nhu yếu liên kết với 5V và nối đất. Các bạn hoàn toàn có thể tìm hiểu thêm mạch phong cách thiết kế của cảm biến hồng ngoại dưới đây để hoàn toàn có thể hiểu thêm nhé .

Cách thiết lập cảm biến hồng ngoại:

Trước khi sử dụng cảm biến hồng ngoại thì tất cả chúng ta cần thiết lập một vài thứ đơn cử để bảo vệ cho việc hoạt động giải trí của thiết bị. Lưu ý là cảm biến hồng ngoại sẽ có nhiều loại khác nhau, tuy nhiên phần này mình chỉ đề cập đến cảm biến hồng ngoại dạng linh phụ kiện để những bạn hoàn toàn có thể tự học lắp ráp để ship hàng cho việc học hay nguyên cứu nhé. Loại này sẽ khác với một con cảm biến hoàn hảo bán ngoài thị trường có tính năng cảm biến hồng ngoại bằng cách cấp nguồn là được .

Thiết lập Breadboard:

Để hoàn toàn có thể thiết lập hoạt động giải trí của một cảm biến hồng ngoại thì những bạn cần có những thứ như sau :

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

Trước tiên thì tất cả chúng ta cần bảo vệ rằng những đèn LED hồng ngoại nằm trong vỏ của chúng :

1. Chèn IR LED vào phần vỏ lớn hơn với dây dẫn dính ra .
2. Nhấn mạnh đèn LED vào vỏ .
3. Đặt phần vỏ nhỏ hơn trên đèn LED .

Đặt đèn LED hồng ngoại:

Tiếp theo thì tất cả chúng ta hoàn toàn có thể đặt đèn LED IR vào bảng mạch và nên chú ý quan tâm về chân của thiết bị như sau :

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

Tuyệt đối những bạn không được đấu dây sai chân của LED đâu nhé, như vậy sẽ làm hỏng linh phụ kiện

Đặt máy dò hồng ngoại:

Bây giờ tất cả chúng ta hoàn toàn có thể đặt máy dò hồng ngoại vào bảng mạch rồi. Phần giữa của bộ thu phải nằm trên cùng một bus với cực âm của đèn LED ( để buộc nó xuống đất ) .

Đặt điện trở:

Các bạn cần nhớ rằng đèn LED IR vẫn là một dạng của đèn LED và sẽ cần một điện trở để hạn chế dòng điện chạy qua chúng. Điều này đặc biệt quan trọng quan trọng cần nhớ với đèn LED hồng ngoại vì những bước sóng ánh sáng mà chúng phát ra không hề nhìn thấy bằng mắt người. Chúng ta không thể nào hoặc rất khó xác lập được nó có thao tác hay không .

Đi dây điện:

Điều cuối cùng cần làm là nối các đèn LED IR, điện trở và bộ thu IR vào Arduino. Cụ thể như sau:

1. Đầu tiên thì tất cả chúng ta sẽ liên kết những ngạnh + 5 v của những máy thu IR ( ngạnh phải nếu đối lập với máy thu ) bằng những dây màu đỏ. Chúng nên được nối trực tiếp lên cổng + 5 volt trên Arduino mà không có điện trở tiếp nối đuôi nhau .
2. Tiếp theo, liên kết những ngạnh mặt đất của những máy thu hồng ngoại ( ngạnh giữa ), trên cùng một bus với cực âm của đèn LED IR, với cổng GND của Arduino bằng dây màu đen .
3. Các ngạnh thứ ba, hoặc những ngạnh tín hiệu của những máy thu IR ( ngạnh trái nếu đối lập với máy thu ) nên được liên kết qua những điện trở 220 ohm với những chân 7 và 8 của Arduino ( đầu thu phải trên chân 7, đầu thu bên trái trên chân 8 ) bằng cách sử dụng dây màu xám .
4. Cuối cùng, cực dương của đèn LED IR ‘ s nên được chạy qua những điện trở 2 k riêng không liên quan gì đến nhau vào cổng 9 bằng cách sử dụng những dây màu vàng. Kiểm tra bảng mạch ảo để bảo vệ mỗi dây được nối đúng mực .

Ứng dụng của cảm biến hồng ngoại:

Cảm biến hồng ngoại là thiết bị có nhiều tính năng điển hình nổi bật như : bật tắt đèn tự động hóa, báo trộm, Open tự động hóa …

• Cảm biến hồng ngoại giúp bật tắt đèn tự động: với chức năng bật đèn tự động khi có người bước vào thì cảm biến hồng ngoại tự động đèn sẽ sáng lên. Và khi người di chuyển đến đâu thì đèn sẽ sáng đến đó. Vì thế mà ở các không gian lắp đặt thiết bị cảm biến hồng ngoại ở những vị trí như hành lang dùng bật đèn chiếu sáng lối đi hoặc nhà vệ sinh sẽ giúp cho các không gian đó được chiếu sáng luôn.

• Cảm biến hồng ngoại giúp chống trộm: so với các thiết bị chống trộm khác thì việc sử dụng thiết bị cảm biến hồng ngoại giúp chống trộm tốt nhất, bảo vệ được gia đình. Bởi khi đêm đến nếu có trộm bước vào nhà hay đi qua sân vườn, ban công của nhà bạn, khi chúng đi ngang qua mắt cảm ứng mà trộm không xác định được vị trí lắp đặt của cảm biến thì thiết bị hú còi và ngay lúc đó thì chủ nhà biết có trộm để đề phòng và có biện pháp xử lý kịp thời 

• Cảm biến hồng ngoại giúp mở cửa tự động: hiện nay có nhiều thiết bị cảm biến hồng ngoại được lắp đặt kèm theo chế độ mở cửa tự động giúp cho người dùng có thể tiện lợi và linh hoạt hơn khi sử dụng và lắp đặt các thiết bị.

Các ưu nhược điểm khi sử dụng cảm biến hồng ngoại là gì ?

Bất kể tất cả chúng ta sử dụng một loại thiết bị nào thì cũng có những thế mạnh và những điều hạn chế đúng không nào. Và cảm biến hồng ngoại cũng là một trong số đó, chính do đó những bạn hoàn toàn có thể tìm hiểu thêm 1 số ít ưu và điểm yếu kém sau đây để hoàn toàn có thể hiểu thêm nhé .

Ưu điểm:

Nếu bạn đang muốn dùng loại đèn có độ nhạy cao, có năng lực phát hiện hoạt động nhỏ xuyên tường mỏng dính, gỗ, nhựa, … thì hoàn toàn có thể chọn đèn dùng công nghệ tiên tiến cảm biến rada. Với công nghệ tiên tiến này, đèn có góc quét rộng, 360 độ, không điểm chết và cảm ứng với khoảng cách 6 – 8 m. Đèn vận dụng công nghệ tiên tiến radar sẽ không nhờ vào cảm biến vào nhiệt độ thiên nhiên và môi trường .
Đối với công nghệ tiên tiến cảm biến hồng ngoại, đèn có năng lực phân biệt được cả hoạt động của người và vật phẩm. Bạn trọn vẹn hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh được góc cảm ứng theo ý muốn của mình và sử dụng vách ngăn để tránh vùng không muốn cảm ứng .

Nhược điểm:

Độ nhạy cao của cảm biến radar đôi lúc cũng là điểm yếu kém của công nghệ tiên tiến này vì dễ bị nhầm lẫn khi phát hiện vật hoạt động. Đèn dùng công nghệ tiên tiến cảm biến hồng ngoại lại có yếu điểm là góc quét nhỏ, có điểm chết, không hề cảm biến xuyên vật cản. Chính vì công nghệ tiên tiến này nhờ vào nhiều vào nhiệt độ để cảm biến nên tại thiên nhiên và môi trường có nhiệt độ cao thì đèn càng kém nhạy. Phạm vi đèn cảm biến được chỉ trong khoảng chừng 2 – 3 m .

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

Các vấn đề cần tránh khi lắp đặt cảm biến hồng ngoại:

• Không hướng mắt sensor về phía giàn nóng máy lạnh vì giàn nóng máy lạnh khi hoạt động giải trí thường có nhiệt độ cao, tia bức xạ hồng ngoại của nó phát ra sẽ gây nhiễu cảm biến, khiến nó hoạt động giải trí không đúng chuẩn .
• Không hướng mắt sensor về phía hành lang cửa số có rèm che để tránh báo động giả. Khi hành lang cửa số mở, nhiều nguồn nhiệt xâm nhập rèm che gặp gió sẽ hoàn toàn có thể gây nhiễu cảm biến vi sóng .
• Không lắp ráp cảm biến PIR trong nhà ra ngoài trời chính do cảm biến PIR loại trong nhà không có tính năng chịu mưa nắng, để ngoài trời dù không trực tiếp gặp mưa nắng, nó cũng dễ bị hỏng dần vật liệu vỏ, lăng kính fresnel, khiến tính năng hoạt động giải trí kém dần đi .
• Không hướng trực tiếp mắt sensor về nơi nhiều nắng mặt trời. Tia mặt trời có nhiều bức xạ hồng ngoại, khiến sensor bị nhiễu .
• Không nên đặt sensor gần dây điện nguồn chính do cảm biến PIR là một thiết bị điện tử, hoạt động giải trí ở điện áp thấp nên hạn chế đặt gần điện nguồn cao áp .
• Không nên hướng mắt sensor ra phía cổng sát đường đi để tránh báo động giả không đáng có do người khác đi bộ hoặc chạy bộ ngang qua cổng. Sensor hoàn toàn có thể lầm với việc đột nhập .
• Không lắp sensor trên tường bị rung để giúp sensor hoạt động giải trí không thay đổi hơn

Một số lưu ý khác:

Trong hướng dẫn lắp ráp của hầu hết mọi đơn vị sản xuất cảm biến PIR đều có ghi chú về những vị trí lắp cảm biến cần tránh. Nếu không chú ý kỹ, người lắp ráp sẽ dễ phạm phải. Kết quả là cảm biến có khi không hoạt động giải trí đúng tính năng, có khi lại báo động giả. Chúng ta cần chú ý quan tâm những yếu tố sau :

• Đặt đầu báo tại nơi kẻ đột nhập phải đi qua, hoặc tại nơi tạo ra một cái bẫy với kẻ tà đạo .
• Đặt đầu báo với độ cao đúng như tài liệu kỹ thuật hướng dẫn .
• Tính toán vùng cảm nhận của đầu báo sao cho tương thích với vùng cần cảm nhận theo nhu yếu .
• Tránh những vùng khuất ( điểm mù ) tại nơi lắp ráp, khiến đầu báo không hề phát hiện được hoạt động .
• Kiểm tra năng lực cảm nhận của đầu báo sau khi lắp ráp .
• Do đầu báo động hồng ngoại nhạy cảm với nguồn năng lượng hồng ngoại, cần chú ý quan tâm tránh những nguồn phát nhiệt, dễ gây ra báo động giả như : Gần cửa, điều hòa, lỗ thoát khí, nhà bếp lửa và ánh sáng mặt trời .
• Công nghệ giúp phân biệt vật nuôi

Trên đây là một số thông tin và kiến thức cơ bản về cảm biến hồng ngoại là gì ? Hy vọng nó sẽ cần thiết cho những bạn đang cần tìm hiểu. Vì là kiến thức cá nhân và thu thập được trên các trang mạng nên không thể tránh khỏi sai sót, rất mong được sự đóng góp của các bạn để bài viết được hoàn hảo hơn.

Đây là bài viết chia sẻ kiến thức, bên mình không kinh doanh mặt hàng này. Vui lòng không gọi điện, nhắn tin hỏi hàng. Xin cám ơn !

[ Total : 1 Average : 5/5 ]