Nhờ tính năng linh hoạt, cảm biến này được ứng dụng rộng rãi trong đèn chiếu sáng thông minh, hệ thống cửa tự động, thiết bị chống trộm, điều khiển từ xa… Cùng Intech Group khám phá chi tiết hơn về cảm biến hồng ngoại trong bài viết này!

Cảm biến hồng ngoại là gì?

Cảm biến hồng ngoại có tên tiếng anh là Infrared Sensor và được viết tắt là IR Sensor. Đây là thiết bị điện tử có khả năng phát hiện hoặc phát ra bức xạ hồng ngoại từ môi trường xung quanh không nhìn thấy được bằng mắt thường. Khi một vật thể có nhiệt độ trên 35°C hoặc phát ra mức nhiệt trên 5 độ K thì bức xạ này sẽ được sinh ra. Cảm biến hồng ngoại giúp phát hiện chuyển động, đo nhiệt độ và kiểm soát thiết bị tự động.

Phân loại cảm biến hồng ngoại

Cảm biến hồng ngoại được thiết kế với độ nhạy cao, có khả năng nhận biết các vật thể phát ra nhiệt độ từ trên 5 Kelvin. Cảm biến được chia thành hai loại chính:

1. Cảm biến hồng ngoại chủ động (Active Infrared – AIR)

Gồm đèn LED hồng ngoại phát tia và bộ thu nhận tín hiệu phản xạ. Khi có vật thể xuất hiện gần cảm biến, tia hồng ngoại sẽ phản xạ trở lại và được bộ thu ghi nhận. Loại này thường được ứng dụng trong các hệ thống phát hiện vật cản như robot, cảm biến cửa tự động hoặc các thiết bị đo khoảng cách.

2. Cảm biến hồng ngoại thụ động (Passive Infrared – PIR)

Khi phát hiện sự thay đổi nhiệt độ (chuyển động), cảm biến sẽ truyền tín hiệu đến hệ thống điều khiển. PIR được sử dụng phổ biến trong các thiết bị chống trộm, cảm biến chuyển động của đèn thông minh hoặc hệ thống an ninh.

Nguyên tắc hoạt động của cảm biến hồng ngoại

Cảm biến hồng ngoại hoạt động dựa trên khả năng phát hiện tia hồng ngoại là loại bức xạ nhiệt không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Tùy theo loại cảm biến mà nguyên lý hoạt động sẽ khác nhau:

1. Cảm biến hồng ngoại chủ động (Active Infrared Sensor)

Cảm biến hồng ngoại chủ động gồm 2 thành phần chính là nguồn phát tia hồng ngoại (thường là đèn LED hồng ngoại) và bộ thu tín hiệu. Khi cảm biến phát ra tia hồng ngoại, nếu có vật thể xuất hiện trước mắt cảm biến, tia sẽ phản xạ trở lại và được bộ thu ghi nhận. Tín hiệu phản hồi này cho phép cảm biến xác định có vật thể đang ở gần, từ đó truyền tín hiệu đến hệ thống điều khiển.

2. Cảm biến hồng ngoại thụ động (Passive Infrared Sensor – PIR)

Cảm biến PIR không phát ra tia hồng ngoại mà chỉ thu nhận bức xạ nhiệt phát ra từ các vật thể sống như người hoặc động vật. Thiết bị sử dụng tổ hợp gồm: Cảm biến nhiệt điện, bộ lọc hồng ngoại, thấu kính Fresnel để khuếch đại tín hiệu từ các vùng phát nhiệt.
Khi phát hiện sự thay đổi nhiệt độ trong vùng giám sát, cảm biến sẽ gửi tín hiệu cảnh báo hoặc kích hoạt hệ thống điều khiển.

Ứng dụng của cảm biến hồng ngoại trong đời sống

Cảm biến hồng ngoại được tích hợp phổ biến trong các thiết bị thông minh nhằm phát hiện chuyển động hoặc bức xạ nhiệt từ con người. Qua đó, thiết bị có thể tự động vận hành theo lập trình sẵn, nâng cao hiệu suất trong sinh hoạt hàng ngày. Một số ứng dụng của cảm biến hồng ngoại trong đời sống:

1. Bật tắt đèn tự động

Cảm biến hồng ngoại phát hiện sự hiện diện của con người thông qua tia hồng ngoại phát ra từ cơ thể. Khi có người đi qua, hệ thống đèn sẽ tự động bật; khi không có người, đèn sẽ tắt. Ứng dụng này thường thấy ở hành lang, cầu thang, nhà vệ sinh công cộng giúp tiết kiệm điện và nâng cao tính tự động hóa.

2. Hệ thống chống trộm

Cảm biến hồng ngoại phát hiện chuyển động lạ hoặc nhiệt độ bất thường từ vật thể xâm nhập vào khu vực được bảo vệ như hàng rào, cửa sổ, ban công. Khi phát hiện có đột nhập, cảm biến sẽ kích hoạt còi báo động hoặc gửi tín hiệu cảnh báo giúp chủ nhà kịp thời xử lý.

3. Mở cửa tự động

Trong các trung tâm thương mại, văn phòng hay bệnh viện, cảm biến hồng ngoại được lắp ở phía trên cửa ra vào. Khi phát hiện có người tiếp cận, thiết bị sẽ điều khiển cửa tự động mở hoặc đóng mà không cần chạm tay.

4. Truyền lệnh điều khiển từ xa

Tia hồng ngoại là công nghệ truyền tín hiệu phổ biến trong các thiết bị điều khiển từ xa như remote tivi, máy lạnh, đầu đĩa… Nhờ cảm biến hồng ngoại, tín hiệu được truyền đi nhanh chóng và chính xác đến thiết bị nhận. Ngày nay, nhiều smartphone được tích hợp cảm biến hồng ngoại, cho phép người dùng điều khiển các thiết bị điện tử như tivi, máy lạnh, quạt… bằng chính điện thoại của mình.