Nguyên Lý Hoạt Động Của Cảm Biến Hồng Ngoại Là Gì ? Cảm Biến Hồng Ngoại Là Gì

Cảm biến hồng ngoại là một khái niệm không quá mới, nhưng không phải ai cũng biết đến nó. Chính vì vậy trong bài viết này, AME Group sẽ cùng bạn đi tìm hiểu chi tiết về loại cảm biến này nhé.

Bạn đang xem: Cảm biến hồng ngoại là gì


*

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.

Xem thêm:

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.

Cảm biến hồng ngoại sử dụng tia hồng ngoại (IR Sensor) để phát ra và phát hiện lượng ánh sáng hồng ngoại trở lại. Tìm hiểu làm thế nào để sử dụng chúng để phát hiện các đối tượng. Cùng tìm hiểu thêm cảm biến hồng ngoại là gì?


Cảm biến hồng ngoại là gì

Cảm biến hồng ngoại (IR Sensor) là một thiết bị điện tử đo và phát hiện bức xạ hồng ngoại trong môi trường xung quanh. Bức xạ hồng ngoại đã vô tình được phát hiện bởi một nhà thiên văn học tên là William Herchel 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. IR Sensor là 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.


Nhiệt kế hồng ngoại sử dụng cảm biến IR


*
*

+
Xem nhanh

Nhiệt kế hồng ngoại testo 810


Được xếp hạng 5.00 5 sao
(1)2.500.000₫
*

+
Xem nhanh

Bộ gồm testo 831 và testo 106: nhiệt kế hồng ngoại


Được xếp hạng 5.00 5 sao
(1)4.750.000₫
*
*

+
Xem nhanh

Nhiệt kế hồng ngoại – Testo 826-T2


Được xếp hạng 5.00 5 sao
(1)3.040.000₫
*
*

+
Xem nhanh

Nhiệt kế hồng ngoại – Testo 831


Được xếp hạng 5.00 5 sao
(1)4.085.000₫

Có hai loại cảm biến hồng ngoại: chủ động và thụ động. Cảm biến hồng ngoại hoạt động cả phát ra và phát hiện bức xạ hồng ngoại. Cảm biến hồng ngoại chủ động 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).

*

Cảm biến hồng ngoại thụ động (Pir) chỉ phát hiện bức xạ hồng ngoại và không phát ra từ đèn LED. Cảm biến hồng ngoại thụ động bao gồm:

Nguyên tắc hoạt động

Chúng tôi đã thảo luận về cách một cảm biến ánh sáng hoạt động. Cảm biến hồng ngoại 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.

*
Mô tả hoạt động của một cảm biến hồng ngoại

Phát hiện độ sáng

Vì cảm biến hoạt động bằng cách tìm kiếm ánh sáng phản xạ, có thể có một cảm biến có thể trả về giá trị của ánh sáng phản xạ. Loại cảm biến này sau đó có thể được sử dụng để đo mức độ “sáng” của vật thể. Điều này rất hữu ích cho các nhiệm vụ như theo dõi dòng.

*
Mô tả hoạt động của một Cảm biến hồng ngoại để đo độ sáng

Sơ đồ 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 khác biệt duy nhất là việc bổ sung đèn LED hồng ngoại và đầu dò hồng ngoại yêu cầu kết nối với 5V và nối đất.

*

Sơ đồ cảm biến hồng ngoại

Thiết lập Breadboard

Để thiết lập các cảm biến bạn sẽ cần:

Máy dò hồng ngoại 2x2x đèn LED hồng ngoại trong vỏ
Điện trở 2x 2kΩ (đỏ-đen-đỏ)Điện trở 2x 220Ω (đỏ-đỏ-nâu)Dây nhảy màu đỏ 2x
Dây nhảy màu đen 2x
Dây nhảy tín hiệu 2x (có thể có bất kỳ màu nào)

Trước tiên, chúng ta cần đảm bảo rằng các 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

Bây giờ chúng ta có thể đặt đèn LED IR vào bảng. Lưu ý rằng cực dương (chì dài hơn, cạnh tròn) là cực dương và cực âm (chì ngắn hơn, cạnh phẳng) là cực âm. Đảo ngược cực có thể làm hỏng đèn LED.

*

Breadboard ảo với đèn LED IR

*

Breadboard với đèn LED hồng ngoại

Đặt máy dò hồng ngoại

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

*

Breadboard ảo với thiết bị dò hồng ngoại được thêm vào

*

Breadboard với máy dò hồng ngoại

Điện trở

Hãy 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 cần nhớ với đèn LED hồng ngoại vì các bước sóng ánh sáng mà chúng phát ra không thể nhìn thấy bằng mắt người; có thể khó xác định xem họ có làm việc hay không.

*

Breadboard ảo có thêm điện trở

*

Breadboard với điện trở

Dây điện

Điều cuối cùng cần làm là nối các đèn LED IR, điện trở và bộ thu IR vào Arduino. Đầu tiên, kết nối các ngạnh + 5v của các máy thu IR (ngạnh phải nếu đối diện với máy thu) bằng các dây màu đỏ. Chúng nên được nối trực tiếp lên cổng +5 volt trên Arduino mà không có điện trở nối tiếp.

Tiếp theo, kết nối các ngạnh mặt đất của các 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.

Các ngạnh thứ ba, hoặc các ngạnh tín hiệu của các máy thu IR (ngạnh trái nếu đối diện với máy thu) nên được kết nối qua các điện trở 220 ohm với các 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.

Cuối cùng, cực dương của đèn LED IR ‘ s nên được chạy qua các điện trở 2k riêng biệt vào cổng 9 bằng cách sử dụng các dây màu vàng. Kiểm tra bảng mạch ảo để đảm bảo mỗi dây được nối chính xác.

*

Breadboard ảo có thêm dây

*

Breadboard với dây

So sánh với cảm biến hồng ngoại bình thường
Một cảm biến hồng ngoại bình thường chỉ có thể cho biết nếu một vật thể bị dội ngược lại ánh sáng hồng ngoại. Tuy nhiên, có những lúc bạn cũng cần biết vật thể đó ở bao xa. Đây là nơi mà cảm biến Sharp IR phát huy tác dụng. Cảm biến Sharp có một máy dò đặc biệt không chỉ xác định nếu có ánh sáng, mà còn có thể đo khoảng cách của một vật thể và trả về giá trị tương tự của khoảng cách.

Cảm biến hồng ngoại hoạt động như thế nào

Máy dò trong cảm biến Sharp IR tương tự như cảm biến hình ảnh được tìm thấy trong máy ảnh kỹ thuật số. Do máy dò và đèn LED hồng ngoại có khoảng cách và hướng cố định so với nhau, nên khoảng cách của một vật sẽ ảnh hưởng đến góc mà ánh sáng từ đèn LED IR chiếu vào máy thu. Bằng cách nhìn vào nơi ánh sáng chiếu vào máy dò, có thể tính được góc của ánh sáng và từ góc đó rút ra khoảng cách đến vật thể (tất cả đều được thực hiện bởi chính cảm biến).

*

Cảm biến Sharp IR có thể phát hiện khoảng cách đối tượng

Bạn đang xem bài viết cảm biến hồng ngoại là gì, hy vọng bạn sẽ có nhiều thông tin hữu ích. Đôi khi cảm biến hồng ngoại cũng được sử dụng thay thế cho cảm biến nhiệt độ trong nhiệt kế hồng ngoại.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

x

Welcome Back!

Login to your account below

Retrieve your password

Please enter your username or email address to reset your password.