- Cảm biến hồng ngoại:
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 chủ động và thụ động. Cảm biến hồng ngoại hoạt động bằng cách phát ra và phát hiện bức xạ hồng ngoại. Cảm biến hồng ngoại chủ động thường cấu tạo 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 đóng vai trò là cảm biến tiệm cận và chúng thường được sử dụng trong các hệ thống phát hiện chướng ngại vật (như trong robot). Hồng ngoại thụ động có nghĩa là chỉ nhận các tia hồng ngoại phát ra từ vật thể khác như người, động vật hoặc một nguồn nhiệt bất kỳ, chứ tự nó không phát ra tia hồng ngoại nào cả. Sau khi nhận biết được nguồn nhiệt, bộ phận cảm biến sẽ phân tích để xách định điều kiện 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 bằng cách sử dụng một cảm biến ánh sáng cụ thể 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 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 chúng ta đã biết có thể được phát hiện bằng cách sử dụng một ngưỡng.
Ứng dụng của cảm biến hồng ngoại:
Cảm biến hồng ngoại là thiết bị có nhiều tính năng nổi bật như: bật tắt đèn tự động, báo trộm, mở cửa tự động…
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 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 vì thế các bạn có thể tham khảo một số ưu và nhược điểm sau đây để có thể hiểu thêm nhé.
Ưu điểm:
Nếu bạn đang muốn dùng loại đèn có độ nhạy cao, có khả năng phát hiện chuyển động nhỏ xuyên tường mỏng, gỗ, nhựa,… thì có thể chọn đèn dùng công nghệ cảm biến rada. Với công nghệ này, đèn có góc quét rộng, 360 độ, không điểm chết và cảm ứng với khoảng cách 6 – 8m. Đèn áp dụng công nghệ radar sẽ không phụ thuộc cảm biến vào nhiệt độ môi trường.
Đối với công nghệ cảm biến hồng ngoại, đèn có khả năng phân biệt được cả chuyển động của người và đồ vật. Bạn hoàn toàn có thể 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 khi cũng là nhược điểm của công nghệ này vì dễ bị nhầm lẫn khi phát hiện vật chuyển động. Đèn dùng công nghệ cảm biến hồng ngoại lại có yếu điểm là góc quét nhỏ, có điểm chết, không thể cảm biến xuyên vật cản. Chính vì công nghệ này phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ để cảm biến nên tại môi trường có nhiệt độ cao thì đèn càng kém nhạy. Phạm vi đèn cảm biến được chỉ trong khoảng 2 – 3m.
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 thường có nhiệt độ cao, tia bức xạ hồng ngoại của nó phát ra sẽ gây nhiễu cảm biến, khiến nó hoạt động không chính xác.
Không hướng mắt sensor về phía cửa sổ có rèm che để tránh báo động giả. Khi cửa sổ mở, nhiều nguồn nhiệt xâm nhập rèm che gặp gió sẽ có thể gây nhiễu cảm biến vi sóng.
Không lắp đặt cảm biến PIR trong nhà ra ngoài trời bởi vì 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 chất liệu vỏ, lăng kính fresnel, khiến chức năng hoạt động 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 bởi vì cảm biến PIR là một thiết bị điện tử, hoạt động 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 có thể lầm với việc đột nhập.
Không lắp sensor trên tường bị rung để giúp sensor hoạt động ổn định hơn.
Một số lưu ý khác:
Trong hướng dẫn lắp đặt của hầu hết mọi nhà sản xuất cảm biến PIR đều có ghi chú về các vị trí lắp cảm biến cần tránh. Nếu không để ý kỹ, người lắp đặt sẽ dễ phạm phải. Kết quả là cảm biến có khi không hoạt động đúng chức năng, có khi lại báo động giả. Chúng ta cần lưu ý những vấn đề sau:
Đặt đầu báo tại nơi kẻ đột nhập phải đi qua, hoặc tại nơi tạo ra một cái bẫy với kẻ gian.
Đặt đầu báo với độ cao đúng như tài liệu kỹ thuật chỉ dẫn.
Tính toán vùng cảm nhận của đầu báo sao cho phù hợp với vùng cần cảm nhận theo yêu cầu.
Tránh những vùng khuất (điểm mù) tại nơi lắp đặt, khiến đầu báo không thể phát hiện được chuyển động.
Kiểm tra khả năng cảm nhận của đầu báo sau khi lắp đặt.
Do đầu báo động hồng ngoại nhạy cảm với năng lượng hồng ngoại, cần lưu ý tránh các nguồn phát nhiệt, dễ gây ra báo động giả như: Gần cửa, điều hoà, lỗ thoát khí, bếp lửa và ánh sáng mặt trời.
Công nghệ giúp phân biệt vật nuôi.
- Cảm biến chuyển động:
- Cảm biến hiện diện:
Cảm biến hiện diện hoạt động theo nguyên tắc tương tự cảm biến chuyển động sử dụng cảm biến hồng ngoại thụ động phát hiện bức xạ nhiệt trong môi trường xung quanh. Nếu bức xạ nhiệt được phát hiện nó sẽ chuyển đổi thành tín hiệu điện và đèn được bật.
Cảm biến hiện diện hoạt động theo nguyên tắc tương tự cảm biến chuyển động sử dụng cảm biến hồng ngoại thụ động phát hiện bức xạ nhiệt trong môi trường xung quanh. Nếu bức xạ nhiệt được phát hiện nó sẽ chuyển đổi thành tín hiệu điện và đèn được bật.
Sự khác nhau giữa cảm biến hiện diện và cảm biến chuyển động là độ nhạy của cảm biến. Cảm biến hiện diện có độ nhạy cao hơn hẳn so với cảm biến chuyển động để có thể phát hiện được những cử động dù là nhỏ nhất. Cảm biến hiện diện với vùng phát hiện chia ra tới 1000 vùng có thể phát hiện được những chuyển động nhỏ nhất ví dụ như thao tác gõ bàn phím tại văn phòng làm việc ngược lại với cảm biến chuyển động chỉ phát hiện được chuyển động lớn.
Tính năng đo đạc cường độ ánh sáng
Một sự khác biệt nữa của cảm biến hiện diện và cảm biến chuyển động là tính năng đo đạc ánh sáng. Đối với cảm biến chuyển động tính năng đo ánh sáng chỉ hoạt động 1 lần khi phát hiện có sự chuyển động nhưng đối với cảm biến hiện diện tính năng đo ánh sáng hoạt động liên tục điều này thực sự quan trọng cho việc tiểt kiệm điện năng.
Cảm biến hiện diện hoạt động với 2 chức năng là phát hiện sự hiện diện trong vùng phát hiện và đo đạc cường độ ánh sáng trong phòng. Với việc đo ánh sáng liên tục này cảm biến hiện diện không chỉ bật đèn khi không đủ ánh sáng mà còn tính toán bù ánh sáng cho đủ khi người sử dụng dung loại đèn có thể điều chỉnh ánh sáng.
Hoạt động chuyển đổi bù sáng
Trong thời gian phát hiện sự hiện diện, cảm biến sẽ tổng hợp ánh sáng của đèn và ánh sáng ngoài trời. Cảm biến sẽ tắt đèn khi ánh sáng ngoài trời đã đủ. Cảm biến liên tục phân tích quá trình chuyển đổi ánh sáng trong phòng và lập tức điều chỉnh ánh sáng của đèn bù cho ánh sáng ngoài trời khi ánh sáng ngoài trời yếu dần đi.
Kiểm soát ánh sáng liên tục:
Cảm biến hiện diện sẽ đo tổng cường độ ánh sáng ngoài trời và ánh sáng của đèn. Nó xác định độ sáng mong muốn và liên tục điều chỉnh và kiểm soát đèn để đạt được độ sáng mong muốn. Điều này có thể được ứng dụng ở các xưởng sản xuất khi mà cường độ ánh sáng trong xưởng luôn phải ở ngưỡng quy định.
Vùng phát hiện của cảm biến hiện diện
Hầu hết các phòng làm việc hay phòng họp đều có thiết kế hình vuông hoặc hình chữ nhật. Vùng phát hiện của cảm biến hiện diện có hình vuông giúp cho việc thiết kế trở lên đơn giản hơn rất nhiều. Hoàn toàn không có điểm mù và sự chồng chéo cảm biến trong phòng.
Sự chuyển động của máy móc như quạt cũng có thể bị cảm biến nhận diện là sự chuyển động.
Giải pháp chiếu sáng tự động cho nhà vệ sinh:
Cảm biến hiện diện điều khiển đèn và quạt thông gió trong nhà vệ sinh khi có người vào sử dụng.
Giải pháp chiếu sáng cho văn phòng lớn và hội trường
Việc điều khiển ánh sáng trong phòng lớn yêu cầu đo đạc ánh sáng ở các điểm khác nhau ví dụ khu vực gần cửa sổ hay khu tối của hành lang,…Tùy thuộc vào giá trị cường độ ánh sáng khác nhau mà đèn trong văn phòng bật lên.
- Cảm biến vi sóng
- Cảm biến ánh sáng
- Cảm biến âm thanh
