Cảm biến hồng ngoại là gì? Ứng dụng thực tiễn của IR Sensor

Cảm biến hồng ngoại là gì?

Cảm biến hồng ngoại có tên tiếng Anh là Infrared Sensor hoặc viết tắt IR Sensor. Đây là một thiết bị điện tử có khả năng phát hoặc nhận bức xạ hồng ngoại từ môi trường xung quanh. Khi vật thể phát ra nhiệt độ trên 35 độ C sẽ phát ra bức xạ hồng ngoại, nhưng con người khó có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Phân loại IR Sensor

Loại cảm biến hồng ngoại này hiện được chia thành 2 loại phổ biến, cụ thể như sau:

• IR Sensor chủ động: Khi vật thể đến gần, tia hồng ngoại từ thiết bị sẽ phát ra và chạm vào các vật thể và phản xạ lại. Nhờ vậy mà cảm biến có thể nhận diện được vật thể.
• IR Sensor thụ động: Loại cảm biến này không tự phát ra tia hồng ngoại, nhưng nó có thể phát hiện và nhận diện được tia hồng ngoại từ các vật thể khác.

Cấu tạo cảm biến hồng ngoại

Infrared Sensor có cấu tạo như thế nào? Chúng ta cùng tìm hiểu trong phần nội dung này của bài viết nhé:

• Đèn led hồng ngoại: Đây là thiết bị có vai trò phát ra nguồn sáng hồng ngoại.
• Máy dò hồng ngoại: Đảm nhận vai trò nhận tín hiệu và phát hiện bức xạ hồng ngoại phản xạ trở lại.
• Điện trở: Có vai trò cản trở cường độ dòng điện trong trường hợp cường độ dòng điện quá lớn chạy quá đèn led làm hệ thống chập cháy.
• Dây điện: Được dùng với mục đích kết nối các chi tiết tạo nên IR Sensorhoạt động ổn định.

Nguyên lý hoạt động IR Sensor

Nguyên lý hoạt động của cảm biến tùy thuộc vào từng loại. Cụ thể như sau:

• Đối với cảm biến chủ động: Loại cảm biến này có 2 thành phần chính là nguồn phát hồng ngoại sử dụng một bóng đèn led và IR Sensor. Khi gặp vật thể, tia hồng ngoại sẽ được bật ngược lại và đi vào cảm biến.
• Đối với cảm biến thụ động: Đây là loại cảm biến nhiệt điện. Bộ lọc hồng ngoại và thấu kính Fresnel có thể phát hiện ra tia hồng ngoại phát ra từ vật thể.

Cách thiết lập cảm biến hồng ngoại

Việc thiết lập cảm biến cần được thực hiện bởi những người có chuyên môn. Tuy nhiên chúng tôi sẽ chia sẻ cụ thể về cách thiết lập để các bạn cùng theo dõi nhé:

Sơ đồ thiết kế

Đối với IR Sensor chúng ta nhận thấy rằng nó sử dụng cảm biến ánh sáng, chính vì vậy mà sơ đồ của nó cũng sẽ tương tự như sơ đồ của cảm biến ánh sáng. Tuy nhiên có sự khác biệt đó chính là việc bổ sung đèn led hồng ngoại và đầu dò hồng ngoại loại kết nối 5v và nối đất.

Thiết lập Breadboard

Kỹ thuật viên sẽ thực hiện việc thiết lập Breadboard. Đồng thời chuẩn bị các thiết bị và phụ kiện đầy đủ như sau:

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

Tuy nhiên cần phải chắc chắn rằng, các đèn led luôn được đặt ở bên trong của vỏ. Cụ thể:

• Bước 1: Chèn IR Sensor LED vào phần vỏ lớn hơn với dây dẫn dính ra.
• Bước 2: Thực hiện thao tác nhấn mạnh đèn led vào phần vỏ của nó.
• Bước 3: Đặt vỏ nhỏ hơn ở vị trí trên đèn led.

Đặt đèn led hồng ngoại

Ở bước này chúng ta sẽ đặt đèn led IR vào bảng mạch và chú ý về chân của thiết bị. Việc đấu nối chuẩn sẽ tránh được tình trạng ảnh hưởng đến đèn led cũng như hạn chế hư hỏng linh kiện.

• Cực âm là cực có chân ngắn hơn, cạnh phẳng.
• Cực dương là cực có phần chân dài hơn và cạnh tròn hơn.

Đặt máy dò hồng ngoại

Đến bước này, các kỹ thuật viên có thể lắp máy dò hồng ngoại vào bảng mạch. Tuy nhiên cần đảm bảo cho phần giữa của bộ thu luôn nằm trên cùng một bus với cực âm đèn LED IR.

Đặt điện trở

Đối với các đèn led IR là 1 dạng của đèn led. Do đó nó sẽ cần một điện trở để có thể hạn chế tình trạng dòng điện đi qua nó. Đèn led hồng ngoại hoạt động với bước sóng ánh sáng mà chúng ta không thể quan sát bằng mắt thường. Vì vậy việc có thể xác định chính xác nó có đang hoạt động hay không là điều rất khó.

Đi dây điện

Công đoạn cuối cùng của việc thiết lập cảm biến hồng ngoại (IR Sensor) chính là việc đi dây điện. Quy trình đi dây điện sẽ được thực hiện cụ thể như sau:

• Bước 1: Kết nối ngạnh +5V của máy thu IR bằng dây điện màu đỏ. Những ngạnh này sẽ được nối trực tiếp lên cổng +5v trên Arduino và không sử dụng đến điện trở nối tiếp.
• Bước 2: Kết nối ngạnh mặt đất với ngạnh giữa của các máy thu hồng ngoại trên cùng 1 bus với cực âm của đèn LED IR và cổng GND của Arduino thông qua dây màu đen.
• Bước 3: Các ngạnh tín hiệu của máy thu IR hoặc ngạnh thứ 3 kết nối qua các điện trở 220 ohm với các chân 7 và 8 của Arduino, thông qua dây màu xám. Lưu ý phần đầu thu phải trên chân số 7 và đầu thu trái bên chân số 8.
• Bước 4: Đối với cực dương của đèn led IR chạy qua điện trở 2k riêng vào cổng 9 thông qua sợi dây màu vàng. Lúc này kỹ thuật viên sẽ phải kiểm tra mạch ảo để đảm bảo mỗi dây nối được chính xác.

Ứng dụng của cảm biến hồng ngoại

Hiện nay loại cảm biến này có tính ứng dụng cao trong đời sống. Dưới đây là một số ứng dụng điển hình của loại cảm biến này:

• Ứng dụng trong thiết bị chống trộm: Những thiết bị ứng dụng công nghệ hồng ngoại có thể bảo vệ được gia đình với mục đích chống trộm. Thông thường khi kẻ xấu đột nhập vào nhà từ sân vườn, ban công…Khi chúng di chuyển qua thiết bị cảm ứng, thiết bị sẽ hú còi báo động để hạn chế những tổn thất, thiệt hại có thể xảy ra.
• Ứng dụng trong việc bật/tắt đèn tự động: Cảm biến này sẽ khiến cho đèn bật sáng khi có người bước vào vùng không gian giới hạn. Người di chuyển đến chỗ nào thì đèn sẽ bật sáng ở vị trí đó. Nhờ vậy có thể chiếu sáng kịp thời cho con người khi di chuyển đến những vị trí lắp đặt cảm biến, nhưng vẫn có thể tiết kiệm điện năng một cách tốt nhất.
• Cảm biến trong hệ thống cảm biến của hệ thống cửa tự động: Đối với cửa tại các quán ăn, siêu thị, cửa hàng…khi lắp đặt loại cảm biến này thì cửa sẽ tự động đóng/mở khi có người. Nhờ vậy sẽ giúp nâng cao tính tiện ích cho con người.

Lưu ý khi lắp đặt và sử dụng cảm biến hồng ngoại

Mặc dù được đánh giá cao về tính ứng dụng, tuy nhiên khi sử dụng các bạn cần lưu ý đến một số vấn đề mà chúng tôi chia sẻ dưới đây nhé:

• Không nên lắp đặt cảm biến hồng ngoại ở những điểm mù, có vật cản. Bởi điều này có thể khiến đầu báo không thể phát hiện được mục tiêu.
• Tránh lắp đặt tại những nguồn phát điện vì dễ gây ra tình trạng báo động giả. Bởi đầu hồng ngoại dễ nhạy cảm với năng lượng hồng ngoại.
• Đầu báo hiệu hồng ngoại cần phải đặt ở độ cao như trong tài liệu hướng dẫn.
• Sau khi quá trình lắp đặt kết thúc, cần kiểm tra lại kỹ càng đầu báo để đảm bảo quá trình vận hành diễn ra hiệu quả.

Trên đây là những thông tin mà AME Group muốn chia sẻ đến các bạn về cảm biến hồng ngoại. Hy vọng những thông tin được chia sẻ có thể đáp ứng một cách tốt nhất nhu cầu tìm kiếm thông tin của các bạn.