Cảm biến thông minh là gì? Có những loại cảm biến thông minh nào?

Chúng ta đang sống trong một kỷ nguyên điều khiển bằng cảm biến. Cảm biến thông minh giúp nâng cao khả năng theo dõi và ghi nhận thông tin từ thế giới xung quanh. Chúng xuất hiện trong hầu hết các lĩnh vực để làm cho cuộc sống của con người dễ dàng và tốt hơn nhiều. Ví dụ: điều chỉnh đèn theo tâm trạng, bật các thiết bị tự động, đảm bảo an ninh, theo dõi... chỉ là một vài ứng dụng có sự trợ giúp của cảm biến thông minh.

Cảm biến thông minh có mặt ở mọi nơi

Bên cạnh đó, với việc công nghệ IoT thâm nhập vào mọi khía cạnh của cuộc sống, việc sử dụng các cảm biến thông minh đang phát triển theo cấp số nhân. Internet vạn vật không thể tồn tại nếu không có các cảm biến thông minh.

Cảm biến thông minh là gì?

Cảm biến thông minh là một thiết bị điện tử thu thập thông tin từ môi trường vật lý. Sau khi được lập trình sẵn, nó sẽ tự động thực hiện các phản hồi tương ứng đối với dữ liệu thu thập được. Các thiết bị này được sử dụng cho cơ chế giám sát và điều khiển trong nhiều môi trường khác nhau bao gồm lưới điện thông minh, trinh sát chiến trường, thăm dò, ứng dụng khoa học...

Cảm biến thông minh hoạt động như thế nào?

Các cảm biến thông minh sẽ thu thập dữ liệu từ các môi trường và biến đổi thành dữ liệu mà bộ xử lý tích hợp có thể đọc được. Sau đó, bộ xử lý sẽ đưa ra phản hồi tương ứng. Những phản hồi đó thường được lập trình trước theo dạng "if .. then" thông qua máy tính. Tùy thuộc vào sự phức tạp về chức năng và nhu cầu tính năng gia tăng, một hệ thống có thể sử dụng nhiều cảm biến thông minh khác nhau.

Có những loại cảm biến thông minh nào?

Có rất nhiều loại cảm biến thông minh khác nhau được phát minh để phục vụ nhu cầu ngày càng cao của con người trong một thế giới công nghệ liên tục phát triển như hiện nay. Dưới đây là một số loại cảm biến phổ biến đang được sử dụng nhiều.

Cảm biến chuyển động

Cảm biến chuyển động là một công nghệ thiết kế để phát hiện sự xuất hiện hoặc rời đi của con người hoặc các đối tượng khác trong một không gian cụ thể. Khi cảm biến phát hiện sự chuyển động, nó sẽ tự động gửi tín hiệu để kích hoạt các hành động của các thiết bị tích hợp cảm biến. Trong hệ thống nhà thông minh, loại cảm biến này thường được tích hợp vào các bóng đèn.

Nhờ tích hợp cảm biến chuyển động trong các bóng đèn, việc điều khiển ánh sáng trở nên thông minh và tiết kiệm năng lượng hơn. Khi cảm biến phát hiện chuyển động của người hoặc vật thể trong vùng phủ sóng của nó, nó sẽ kích hoạt hành động chuyển đổi chế độ bật/tắt cho đèn. Ví dụ, khi có người đi vào phạm vi của cảm biến, đèn sẽ tự bật sáng để cung cấp ánh sáng cho người dùng. Sau khi không còn phát hiện chuyển động, nó sẽ tự tắt đèn sau một khoảng thời gian không sử dụng, giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng và làm cho hệ thống chiếu sáng trở nên tiện lợi hơn, hiệu quả hơn.

Cảm biến chuyển động trong nhà thông minh không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn cải thiện tính an toàn và sự thoải mái cho người sử dụng. Ví dụ, khi di chuyển trong nhà vào ban đêm, người dùng không cần phải tìm kiếm công tắc đèn mà đèn sẽ tự động bật khi phát hiện chuyển động.

Cảm biến mực nước

Cảm biến mực nước là một loại cảm biến quan trọng được sử dụng để đo và giám sát lượng chất lỏng hoặc chất khí trong các thùng chứa hoặc bình chứa. Cảm biến này thường được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, trong đó một ứng dụng phổ biến là giám sát mức nhiên liệu trong xe thông qua việc kết nối đồng hồ đo nhiên liệu với cảm biến mức nhiên liệu trong bình.

Với cảm biến mức nước, việc đo lường và giám sát mức nước trong một thùng chứa trở nên dễ dàng và chính xác. Khi được tích hợp vào hệ thống đồng hồ đo nhiên liệu của xe, cảm biến này cho phép tài xế biết chính xác mức nhiên liệu còn lại trong bình, giúp họ dự đoán và quản lý lượng nhiên liệu còn lại một cách hiệu quả.

Ngoài ra, cảm biến mực nước còn được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như hóa chất, năng lượng, thực phẩm và đồ uống để giám sát lượng chất lỏng hoặc khí trong các thùng chứa và bể chứa khác nhau. Từ đó, việc kiểm soát quá trình sản xuất và lưu trữ trở nên hiệu quả, đáng tin cậy.

Cảm biến nhiệt độ

Cảm biến nhiệt độ là một công nghệ quan trọng được thiết kế để đo và giám sát nhiệt độ của các bộ phận, thiết bị hoặc môi trường. Cảm biến này cho phép theo dõi chính xác nhiệt độ và thực hiện các phản hồi tự động nếu nhận thấy nhiệt độ đạt mức mong muốn. Trong môi trường công nghiệp, cảm biến nhiệt độ có vai trò quan trọng trong việc bảo đảm rằng các máy móc và thiết bị không bị quá nóng, tránh gây hư hỏng hoặc nguy hiểm cho quá trình sản xuất.

Sử dụng cảm biến nhiệt độ trong các ứng dụng công nghiệp cho phép theo dõi và kiểm soát nhiệt độ một cách hiệu quả. Khi nhiệt độ vượt quá ngưỡng an toàn, cảm biến sẽ phát hiện và gửi tín hiệu cảnh báo, từ đó kích hoạt hành động bảo vệ. Điều này có thể bao gồm việc tắt máy móc hoặc kích hoạt hệ thống làm mát để giảm nhiệt độ xuống mức an toàn.

Cảm biến nhiệt độ có nhiều loại khác nhau, bao gồm cảm biến tiếp xúc trực tiếp, cảm biến không tiếp xúc và cảm biến từ xa dựa trên hạt lai nhạy nhiệt, hoặc các công nghệ tương tự. Vì vậy, nó có thể phù hợp với nhiều ứng dụng, môi trường và lĩnh vực khác nhau.

Cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất là một loại cảm biến quan trọng được dùng để giám sát và đo lường áp suất của chất lỏng hoặc khí trong các đường ống hoặc hệ thống. Chức năng chính của cảm biến áp suất là cung cấp thông tin chính xác về áp suất hiện tại trong hệ thống. Bằng cách theo dõi áp suất, cảm biến này giúp phát hiện các vấn đề như rò rỉ hay sự giảm đột ngột trong lưu lượng dòng chảy bên trong.

Khi cảm biến áp suất phát hiện một sự thay đổi không bình thường trong áp suất, nó sẽ tạo ra các tín hiệu cảnh báo hoặc dữ liệu số để thông báo về tình trạng của hệ thống. Nhờ vào những cảnh báo này, người điều hành hoặc cơ chế phản hồi tự động có thể phản ứng kịp thời để khắc phục sự cố.

Cảm biến áp suất có nhiều loại khác nhau, bao gồm cảm biến áp suất thủy tĩnh (gauge pressure), áp suất tương đối (absolute pressure) và áp suất chênh lệch (differential pressure). Mỗi loại cảm biến áp suất được sử dụng phù hợp với nhu cầu và yêu cầu của từng ứng dụng cụ thể. Ứng dụng của cảm biến áp suất rất đa dạng và phong phú, từ ngành công nghiệp chế biến, sản xuất, đến ô tô, hàng không vũ trụ, y tế và nhiều lĩnh vực khác.

Cảm biến hồng ngoại

Cảm biến hồng ngoại là một loại cảm biến quan trọng được áp dụng rộng rãi trong các ứng dụng như camera hồng ngoại và nhiệt kế hồng ngoại không tiếp xúc. Cảm biến này sử dụng công nghệ hồng ngoại để thu thập và phân tích dữ liệu về nhiệt độ hoặc các thông tin liên quan đến bức xạ hồng ngoại từ vật thể.

Trong camera hồng ngoại, cảm biến hồng ngoại có khả năng nhận biết và nhìn thấy hình ảnh trong điều kiện ánh sáng yếu hoặc thiếu sáng bằng cách sử dụng bức xạ hồng ngoại mà mắt người không thể nhìn thấy. Điều này cho phép camera hồng ngoại thu thập hình ảnh chất lượng cao trong ban đêm hoặc trong các môi trường thiếu ánh sáng.

Ngoài ra, trong nhiệt kế hồng ngoại không tiếp xúc, cảm biến hồng ngoại cung cấp khả năng đo lường nhiệt độ của các vật thể mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng. Điều này rất hữu ích trong các ứng dụng y tế, công nghiệp và môi trường.

Cảm biến ánh sáng

Về bản chất, cảm biến ánh sáng là một phiên bản khác của cảm biến hồng ngoại, được sử dụng để điều chỉnh và tương tác với thiết bị tích hợp cảm biến dựa trên mức độ ánh sáng môi trường.

Chức năng chính của cảm biến ánh sáng là phát hiện và đo lường mức độ ánh sáng xung quanh. Dựa vào thông tin này, thiết bị có thể tự động điều chỉnh hành động, chức năng hoặc hiển thị phù hợp với môi trường ánh sáng hiện tại.

Ví dụ, trong các hệ thống đèn tự động, cảm biến ánh sáng có thể phát hiện khi môi trường trở nên tối hơn do đêm xuống. Khi phát hiện mức ánh sáng giảm, cảm biến sẽ kích hoạt đèn để tự động bật sáng và cung cấp đủ ánh sáng cho môi trường xung quanh.

Cảm biến ánh sáng cũng thường được sử dụng trong các thiết bị di động như điện thoại thông minh và máy tính bảng. Khi điện thoại phát hiện môi trường trở nên tối hơn do vào buổi tối hoặc chỗ không có ánh sáng, cảm biến ánh sáng sẽ kích hoạt chức năng tự động điều chỉnh độ sáng màn hình nhằm giảm ánh sáng, tránh gây mỏi mắt cho người dùng.

Cảm biến góc

Cảm biến góc còn được gọi là cảm biến góc quay hoặc cảm biến góc xoay, là một loại cảm biến được sử dụng để đo và giám sát góc quay hoặc vị trí góc của một đối tượng, hệ thống hoặc thiết bị so với một trục tham chiếu. Cảm biến này chuyển đổi thông tin về góc quay thành tín hiệu điện hoặc tín hiệu số để thực hiện các hành động hoặc điều khiển hệ thống.

Cảm biến góc thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Ví dụ:

• Ô tô và xe hơi: Trong hệ thống lái, cảm biến góc giúp xác định vị trí góc của bánh xe và giúp kiểm soát hướng di chuyển.
• Hàng không và không gian: Trong các máy bay và tàu vũ trụ, cảm biến góc hỗ trợ điều khiển độ cao, hướng và vị trí của máy bay hoặc tàu vũ trụ.
• Robot và thiết bị tự động hóa: Cảm biến góc đóng vai trò quan trọng trong điều khiển và giám sát chuyển động của robot và các thiết bị tự động hóa khác.
• Thiết bị di động: Một số điện thoại thông minh và máy tính bảng sử dụng cảm biến góc để phát hiện và thay đổi hướng màn hình theo vị trí của người dùng.
• Hệ thống giám sát: Cảm biến góc cũng được sử dụng trong các hệ thống giám sát và đo lường công nghiệp để theo dõi vị trí và chuyển động của các bộ phận hoặc máy móc.

Cảm biến nhịp tim

Cảm biến nhịp tim là một loại cảm biến y tế hoặc cảm biến sức khỏe được sử dụng để đo và giám sát nhịp tim của người dùng. Cảm biến này thường tích hợp vào các thiết bị di động, đồng hồ thông minh, thiết bị đeo tay hoặc các thiết bị y tế để cung cấp thông tin về nhịp tim và tình trạng sức khỏe của người dùng.

Cảm biến nhịp tim hoạt động bằng cách đo và ghi lại nhịp tim thông qua các công nghệ như quang phổ học hoặc dò hồng ngoại. Khi đặt gần da, cảm biến sẽ phát hiện các thay đổi nhỏ trong lượng máu đang lưu thông qua các mạch máu trong cơ thể khi tim hoạt động. Dựa vào các biến đổi này, cảm biến có thể xác định nhịp tim của người dùng và đưa ra thông tin liên quan đến tình trạng tim mạch.

Ứng dụng của cảm biến nhịp tim rất đa dạng và hữu ích trong nhiều trường hợp. Đối với người dùng cá nhân, cảm biến nhịp tim trong các thiết bị di động hoặc smartwatch giúp theo dõi hoạt động thể chất, đo lường nhịp tim trong suốt quá trình tập luyện và đảm bảo sự an toàn trong việc vận động. Ngoài ra, cảm biến nhịp tim cũng có thể hỗ trợ trong giám sát sức khỏe và phát hiện các vấn đề tim mạch như nhịp tim không đều hay các vấn đề khác về nhịp tim.

Trong lĩnh vực y tế, cảm biến nhịp tim có vai trò quan trọng trong giám sát và theo dõi bệnh nhân, đặc biệt đối với những người có các vấn đề tim mạch hoặc các trạng thái bệnh lý khác liên quan đến nhịp tim. Điều này giúp các chuyên gia y tế theo dõi sát sao tình trạng sức khỏe và đưa ra các biện pháp can thiệp kịp thời nếu cần thiết.

Cảm biến định vị đa tần số

Cảm biến định vị đa tần số còn được gọi là cảm biến định vị đa băng tần (Multi-Frequency Positioning Sensor), là một loại cảm biến sử dụng nhiều băng tần tần số khác nhau để xác định vị trí và định vị đối tượng trong không gian. Cảm biến này thường được sử dụng trong các hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System - GPS) hoặc hệ thống định vị trong nhà (Indoor Positioning System - IPS).

Khả năng định vị đa tần số cho phép cảm biến nhận và xử lý các tín hiệu từ nhiều nguồn tần số, điều này cải thiện độ chính xác và đáng tin cậy của dữ liệu định vị. Khi cảm biến thu thập thông tin từ nhiều băng tần, nó có khả năng ước tính vị trí của đối tượng với độ chính xác cao hơn và giảm thiểu sai số do tác động của môi trường và nhiễu.

Cảm biến định vị đa tần số có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm công nghiệp, vận tải, thiết bị di động, thiết bị định vị cá nhân, y tế, chăm sóc sức khỏe, hàng không, không gian, xe hơi…

Cảm biến độ cao

Cảm biến độ cao còn được gọi là cảm biến đo độ cao, là một loại cảm biến được sử dụng để đo và giám sát độ cao của một vật thể hoặc người so với một tham chiếu địa lý hoặc mặt nước biển. Cảm biến này thường được trang bị trong các thiết bị di động, máy bay, tàu vũ trụ, thiết bị định vị, hệ thống đo lường khí quyển…

Cảm biến độ cao hoạt động bằng cách đo lường áp suất không khí tại độ cao hiện tại. Khi vật thể di chuyển lên hoặc xuống trong không gian hoặc khí quyển, áp suất không khí sẽ thay đổi theo độ cao tương ứng. Cảm biến độ cao sẽ đo lường sự thay đổi này và tính toán ra độ cao tương ứng của vật thể.

Cảm biến khí áp kế

Cảm biến khí áp kế (barometer) là một loại cảm biến được sử dụng để đo lường áp suất không khí trong môi trường xung quanh. Áp suất không khí là lực mà không khí tác động lên bề mặt đất và các vật thể trên mặt đất do sự trọng lực của khí quyển. Cảm biến khí áp kế được thiết kế để cảm nhận sự thay đổi trong áp suất không khí và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện hoặc tín hiệu số để đo lường và giám sát.

Cảm biến khí áp kế chủ yếu sử dụng trong hai loại ứng dụng chính là dự báo thời tiết và đo độ cao. Nó giúp cải thiện hiểu biết về khí tượng học, đảm bảo an toàn và hỗ trợ quyết định trong các hoạt động thể thao, du lịch, dã ngoại, hàng không và nhiều ứng dụng khác liên quan đến môi trường và khí quyển.

Cảm biến cao áp

Cảm biến cao áp (High-Pressure Sensor) là một loại cảm biến được sử dụng để đo lường và giám sát áp suất ở mức cao hơn so với áp suất không khí thông thường. Cảm biến này thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và kỹ thuật yêu cầu đo lường áp suất ở mức cao, nơi mà áp suất vượt quá giới hạn mà cảm biến áp suất thông thường không thể đo lường được.

Cảm biến hô hấp

Cảm biến hô hấp là một loại cảm biến được sử dụng để theo dõi và đo lường thông tin liên quan đến quá trình hô hấp của người dùng mà không cần tiếp xúc trực tiếp với cơ thể. Cảm biến hô hấp thường sử dụng các công nghệ như hồng ngoại, siêu âm hoặc sóng vô tuyến để giám sát chuyển động của ngực và bụng khi người dùng thở vào và thở ra.

Cảm biến này có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực y tế và chăm sóc sức khỏe. Chúng được sử dụng trong giám sát hô hấp của bệnh nhân trong các bệnh viện, phòng chăm sóc đặc biệt và các phòng mổ để theo dõi tình trạng hô hấp và phát hiện các vấn đề liên quan đến hô hấp. Cảm biến hô hấp cũng có thể tích hợp trong các thiết bị di động cá nhân như đồng hồ thông minh hoặc vòng đeo tay thông minh để theo dõi sức khỏe của người dùng trong thời gian thực.

Cảm biến độ ẩm

Cảm biến độ ẩm là một loại cảm biến được sử dụng để đo lường độ ẩm trong môi trường xung quanh. Cảm biến này thường sử dụng các công nghệ như điện dung, điện trở hoặc quang học để chuyển đổi thông tin về độ ẩm thành tín hiệu điện hoặc tín hiệu số. Khi cảm biến được đặt trong môi trường, nó sẽ đo lường sự hấp thụ hoặc hấp thu nước từ không khí xung quanh và chuyển đổi thông tin này thành giá trị độ ẩm tương ứng.

Các ứng dụng của cảm biến độ ẩm rất đa dạng và phong phú, bao gồm thời tiết, khí hậu, nông nghiệp, công nghiệp, chế biến thực phẩm, điện tử tiêu dùng, y tế…

Cảm biến thông minh dùng để làm gì?

Cảm biến thông minh cũng có trên cả điện thoại thông minh​

Có vô số trường hợp sử dụng cảm biến thông minh. Chúng được sử dụng rất phổ biến trong môi trường công nghiệp và là động lực thúc đẩy Công nghiệp 4.0. Các nhà máy thường sử dụng cảm biến nhiệt độ thông minh để đảm bảo máy móc không bị quá nhiệt và cảm biến rung để đảm bảo máy móc không có nguy cơ bị rung.

Cảm biến thông minh cũng cho phép kiểm soát quy trình như giám sát quy trình sản xuất một mặt hàng và thực hiện bất kỳ điều chỉnh nào có thể được yêu cầu để đáp ứng các mục tiêu về chất lượng hoặc sản xuất.

Cảm biến thông minh cũng đóng một vai trò quan trọng trong các hệ thống an ninh hiện đại. Cảm biến nhiệt độ có thể được sử dụng để phát hiện thân nhiệt của kẻ đột nhập. Tương tự, các thiết bị như khóa thông minh, cảm biến chuyển động, cảm biến cửa sổ và cửa ra vào thường được kết nối với một mạng chung. Điều này cho phép các cảm biến bảo mật làm việc cùng nhau để mang tới sự an toàn cho ngôi nhà của bạn.

Xem thêm:

Hệ thống cảm biến thông minh trên máy hút bụi, robot hút bụi có những loại nào?

Cảm biến khói là gì? Top 5 cảm biến khói tốt nhất 2021 cho Smart Home