Ngày nay, công nghệ cảm biến chuyển động hồng ngoại PIR đã trở nên vô cùng phổ biến trong cuộc sống mỗi chúng ta. Dù có biết hay không, bạn đã được tiếp xúc với công nghệ này nhiều hơn bạn nghĩ.
Chúng ta đã được tiếp xúc với công nghệ này trong những thiết bị quen thuộc nhất. Hẳn bạn đã từng bất ngờ khi thấy chiếc đèn cầu thang tự động bật sáng khi đang lên cầu thang ở những khu chung cư hay đi qua những chiếc cửa mở tự động ở những khu trung tâm mua sắm
Có thể thấy, công nghệ cảm biến chuyển động thân nhiệt trong những thập kỉ qua đã có những bước phát triển nhanh chóng. Công nghệ này được ứng dụng mạnh nhiều lĩnh vực, từ quân sự, an ninh, sản xuất cho đến dân dụng bởi các ưu điểm như giá trị mang lại cao và chi phí giá thành thấp.
Pir – Lịch sử phát triển công nghệ cảm biến chuyển động
Dù đã được phát hiện từ những năm 1800 bởi nhà thiên văn học William Herchel nhưng sóng hồng ngoại chưa thực sự được ứng dụng nhiều trong đời sống. Phải đến mãi 160 năm sau, khi mà nhu cầu về các thiết bị an ninh tăng mạnh, cần một giải pháp thay thế các máy dò radar và vi sóng đã có trước đó. Cảm biến hồng ngoại ra đời với chi phí rẻ hơn và ít cảnh báo sai hơn trong việc phân biệt người và các vật thể chuyển động khác. Tuy nhiên phải mất thêm 10 năm nữa, cho đến khi Herbert Berman đề xuất kết hợp cảm biến chuyển động hồng ngoại với thấu kính Fresnel nhằm khắc phục khoảng cách quá ngắn, đồng thời sử dụng 1 cặp cảm biến nhiệt điện, chỉ xuất tín hiệu ra khi cả 2 cảm biến đều thu được tín hiệu nhằm giúp tăng độ chính xác và tin cậy của cảm biến. Nhờ những đề xuất cải tiến đáng giá đó mà công nghệ này đã khắc phục được những điểm yếu lớn nhất là khoảng cách quá ngắn và thiếu chính xác, được đưa vào sử dụng trong quân đội và hệ thống an ninh, máy dò báo động.
Tuy nhiên, trong thời kì đầu phát triển, có một vấn đề quan trọng nữa khiến cảm biến hồng ngoại bị nhiễu đó là nhiễu điện từ gây ra bởi nguồn điện cấp vào cảm biến, về vấn đề này, các nhà sản xuất đã thêm bộ lọc cho tín hiệu đầu vào và tụ điện để giảm nhiễu.
Cho đến nay công nghệ cảm biến chuyển động đã có rất nhiều cải tiến và nâng cấp, đang dần hoàn thiện theo năm tháng và được sử dụng rộng rãi trong đời sống.
Cảm biến chuyển động PIR sensor là gì?
Con người, động vật hay thậm chí là đồ vật đều phát ra bức xạ hồng ngoại, lượng bức xạ này tùy thuộc vào nhiệt độ cơ thể hay vật thể sở hữu.
Cảm biến hồng ngoại thụ động (Passive Infrared) viết tắt là PIR là thiết bị điện tử có thể nhận các tín hiệu hồng ngoại được phát ra từ người, động vật hay các nguồn phát nhiệt bất kỳ. Đặc điểm của loại cảm biến này là không phát ra các nguồn hồng ngoại nào khác.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến Pir.
Nguyên lý cảm biến vật cản hồng ngoại thụ động (PIR) hoạt động là sử dụng một cặp cảm biến nhiệt điện để phát hiện năng lượng nhiệt từ sóng hồng ngoại trong môi trường xung quanh. Hai cảm biến này được thiết kế nằm cạnh nhau và khi có sự chênh lệch về tín hiệu giữa cả hai cảm biến này (ví dụ: nếu một người vào phòng), cảm biến vật cản hồng ngoại sẽ hoạt động. Thiết bị sẽ kích hoạt báo động, thông báo cho cơ quan chức năng (có thể là loa báo, đèn báo…) hoặc có thể tự dộng bật tắt đèn, quạt. Bức xạ hồng ngoại tập trung vào mỗi trong số hai cảm biến nhiệt điện bằng cách sử dụng một loạt thấu kính được gọi là thấu kính Fresnel được cấu tạo như vỏ của cảm biến. Những thấu kính này giúp mở rộng vùng cảm nhận của cảm biến có thể thấy hầu hết ở vị trí mắt cảm biến hồng ngoại .
Công nghệ cảm biến chuyển động hồng ngoại thụ động PIR có những đặc điểm như đã đề cập ở trên, được ứng dụng nhiều trong các loại công tắc cảm biến thân nhiệt hồng ngoại giúp tự động bật tắt đèn: Với khả năng bật đèn tự động khi cảm nhận được có người bước vào, công tắc cảm biến chuyển động hồng ngoại sẽ tự động kích hoạt đèn sáng lên. Đặc biệt, khi người di chuyển đến đâu thì đèn sẽ sáng đến đó,nếu không cảm nhận thấy có người thì sẽ tự động tắt. Thông thường cảm biến hồng ngoại sẽ được lắp đặt ở những vị trí như hành lang, ban công, nhà vệ sinh… Việc ứng dụng công nghệ cảm biến chuyển động này giúp tiết kiệm được năng lượng điện tiêu thụ cho gia đình, tránh tình trạng rời đi quên tắt đèn.
Điểm khác biệt giữa công nghệ hồng ngoại Pir cảm ứng chuyển động với 5 loại công nghệ hồng ngoại khác
Khác với cảm biến hồng ngoại dạng bị động Pir đã nêu ở trên bài viết, công nghệ hồng ngoại còn có dạng chủ động bao gồm 1 bộ thu phát ra sóng hồng ngoại và một bộ phát thu lại sóng hồng ngoại. chúng được ứng dụng phổ biến trong các thiết bị như:
1. Hàng rào hồng ngoại: thiết bị bao gồm 2 bộ phận đầu thu và đầu phát hồng ngoại công suất cao, có thể thu phát ở khoảng cách xa, được sử dụng như 1 bộ thiết bị chống trộm ngoài trời khi có người đi qua hàng rào hồng ngoại này sẽ khiến tín hiệu từ bộ phát đến bộ thu bị ngắt quãng, từ đó kích hoạt bộ báo động như loa, còi hú không chỉ khiến đối tượng hoảng sợ mà còn cảnh báo cho gia chủ có người đột nhập, tăng cường cảnh giác.
2. Remote điều khiển từ xa cho các thiết bị gia dụng: Ở đây remote của tv, điều hòa đóng vai trò là bộ phát sóng hồng ngoại khi bấm, còn trên thiết bị có mắt thu để nhận tín hiệu từ remote.
3. Cảm biến hồng ngoại ở cửa thang máy, cửa kính lùa: với đặc điểm là cả mắt phát và mắt thu hồng ngoại bố trí gần nhau trên cùng một thiết bị. Khi có bất kì người hay vật chuyển động qua sẽ phản chiếu ánh sáng từ bộ phát về bộ thu và kích hoạt thiết bị. Loại này thường lắp đặt trong các trung tâm thương mại, khu mua sắm, các tòa chung cư có nhiều người ra vào hay giúp đóng mở cửa thang máy.
4. Cảm biến hồng ngoại tiệm cận: cũng giống cảm biến cửa thang máy, cửa kính lùa được đề cập bên trên với mắt phát và thu trên cùng 1 thiết bị, nhưng tầm xa được hạn chế lại xuống chỉ còn 4-6cm để dùng cho các ứng dụng công tắc vẫy tay hay đèn tủ vẫy tay, khi muốn bật/tắt thiết bị chỉ việc vẫy tay qua lại tầm gần mà không cần chạm tay trực tiếp vào công tắc. Đặc biệt thích hợp lắp cho nhà vệ sinh, bệnh viện, nhà bếp… nơi đôi tay thường xuyên bị ướt, bẩn để tránh việc chạm trực tiếp vào công tắc.
5. Công nghệ hồng ngoại trong camera, kính viễn vọng: Đèn hồng ngoại được tích hợp trong các thiết bị nhìn đêm như camera an ninh, kính viễn vọng giúp con người nhìn thấy được vật trong môi trường không đủ ánh sáng khả kiến. Chúng hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi các photon ánh sáng xung quanh thành các electron. Sau đó là khuếch đại chúng bằng cách sử dụng một quá trình hóa học chuyển đổi thành ánh sáng khả kiến.
Đó là những gì Homematic muốn giới thiệu với bạn về công nghệ cảm biến chuyển động hồng ngoại PIR, bài viết có tham khảo một số thông tin từ trang Wikipedia và một số bài báo nước ngoài, hi vọng cung cấp được cho bạn những thông tin mà bạn cần. Việc hiểu được công nghệ cảm ứng hồng ngoại sẽ giúp bạn sử dụng các thiết bị mang công nghệ này một cách có hiệu quả và ít xảy ra lỗi hơn. Ngoài ra bạn có thể tham khảo các bài viết:
- 7 ưu điểm và 4 nhược điểm của cảm biến chuyển động hồng ngoại
- 8 lưu ý khi lắp đặt công tắc cảm biến chuyển động.
