Nguyên lý hoạt động & nhược điểm của cảm biến chuyển động hồng ngoại

Cảm biến chuyển động hoạt động theo nguyên lý hồng ngoại THỤ ĐỘNG, hay còn gọi là PASSIVE INFRARED – PIR, được sử dụng rộng rãi trong đời sống hiện nay do giá thành và tính năng của nó.
Các ứng dụng cơ bản là dùng cho việc bật tắt đèn sân vườn hay cầu thang khi có người qua, hoặc tự động mở cửa khi có người tới gần.

Cảm biến chuyển động hồng ngoại KNX gắn tại một công trình của Dương Quang thực hiện
Tuy nhiên, cũng có nhiều than phiền về sự thiếu tin cậy và phiền phức khi sử dụng cảm biến PIR. Bài viết này sẽ phân tích về nguyên lý hoạt động của PIR và cách thức sử dụng sao cho phù hợp, cũng như các công nghệ sẽ thay thế PIR trong thời gian tới.
Cảm biến Thụ động hồng ngoại bao gồm mắt nhận hồng ngoại loại Pyroelectric và mạch xung điều khiển. Mắt nhận này không cần dùng điện để hoạt động, do đó người ta gọi nó là thụ động, hay passive.
Khi có người hoặc vật thể trong vùng quét, cảm biến sẽ thu nhận bức xạ hồng ngoại từ người hoặc vật thể đó gửi về mạch điện tử.

cảm biến nhận bức xạ hồng ngoại từ vật thể
Mạch điện tử này nhận ra sự CHÊNH LỆCH về bức xạ nhiệt giữa môi trường xung quanh cảm biến và khi có vật thể vào vùng quét, đưa ra lệnh tác động khi trị số chênh lệch này có giá trị DƯƠNG.

PIR chỉ tác động khi sự chênh lệch có giá trị dương mà thôi
Việc cảm biến nhận ra chuyển động phụ thuộc vào các thông số sau:
  • Chiều di chuyển của đối tượng trong vùng quét. Di chuyển càng rộng thì càng dễ phát hiện
  • Nhiệt độ khác biệt giữa đối tượng và môi trường, sự khác biệt càng lớn thì độ nhạy càng cao=> nếu nhiệt độ môi trường từ 35 – 40 độ C, cảm biến gần như không tác động.
  • Kích thước của vật thể cần phát hiện
  • Tốc độ mà vật thể di chuyển trong vùng quét
  • Ảnh hưởng của thời tiết, dẫn đến việc hấp thụ tia hồng ngoại, như: mưa, tuyết hay sương mù.
Như vậy, có thể thấy, nhận thức rõ ràng về ưu và nhược điểm của cảm biến PIR, chúng ta sẽ có cách lắp đặt và sử dụng đúng đắn. Ví dụ :
  • Cảm biến PIR ở ngoài trời hoặc ở môi trường có nhiệt độ quá cao (trong mùa hè), ví dụ ở sảnh cầu thang, có cửa sổ kính lớn chẳng hạn, thì cảm biến sẽ hoạt động thất thường.
  • Lắp cảm biến PIR trên trần, cạnh nguồn sáng mạnh, như đèn chùm, cũng sẽ làm ảnh hưởng tới độ chính xác của nó.
Để giải quyết triệt để các nhược điểm của PIR, các nhà sản xuất đi theo hai hướng : tăng cường độ nhạy của mạch pyroelectric hoặc tìm ra các nguyên lý phát hiện vật thể khác.
Đại diện xuất sắc cho xu hướng phát minh sáng tạo là STEINEL Group với các cảm biến như sau :
  • Active Infrared – AIR cho phép nhận biết, thậm chí đếm chính xác số lượng người trong vùng quét.
  • iHF – intelligent High Frequency cảm biến chủ động với tần số quét 5,8GHz cho phép phân biệt chính xác người hay vật hoặc bụi cây..trong vùng quét.
  • TruePresence cảm biến chủ động với tần số quét 7,2GHz có thể nhận ra hơi thở của người!
Footer