Cảm biến IR là gì? Phân loại, đặc điểm và ứng dụng trong thiết bị gia đình

Bấm remote là tivi đổi kênh, đi ngang hành lang là đèn tự bật, còn camera an ninh vẫn ghi hình rõ khi trời tối. Đằng sau những tiện ích đó là cảm biến IR, loại cảm biến dùng ánh sáng hồng ngoại mà mắt người không nhìn thấy. Cùng tìm hiểu cảm biến IR gồm những loại nào, hoạt động ra sao và đang có mặt trên các thiết bị nào trong nhà, từ remote máy lạnh đến laptop.

Tóm tắt nhanh về cảm biến IR

• • Cảm biến IR: Cảm biến phát hoặc thu tia hồng ngoại, ánh sáng có bước sóng dài hơn ánh sáng đỏ nên mắt không thấy, dùng để truyền lệnh hoặc phát hiện vật thể.
• • Hai loại chính: Loại chủ động có cả đèn phát và mắt thu như remote, cảm biến vật cản; loại thụ động PIR chỉ thu nhiệt cơ thể, là lõi của cảm biến chuyển động.
• • Đặc điểm: Không xuyên qua tường, cần hướng thẳng về thiết bị, tốn rất ít điện và an toàn ở công suất thấp; ánh nắng mạnh có thể gây nhiễu.
• • Ứng dụng: Remote tivi, máy lạnh, camera quan sát đêm 10 đến 30 m, đèn cảm ứng, IR camera mở khóa khuôn mặt trên laptop, robot hút bụi và nhiệt kế hồng ngoại.

Định nghĩa cảm biến IR

Cảm biến IR (Infrared sensor, cảm biến hồng ngoại) là linh kiện điện tử phát ra hoặc thu nhận tia hồng ngoại để truyền tín hiệu, phát hiện vật thể hay đo nhiệt độ. Tia hồng ngoại có bước sóng khoảng từ 700 nm đến 1 mm, dài hơn ánh sáng đỏ nên mắt người không nhìn thấy.

Một cảm biến IR thường gồm hai phần: đèn LED phát hồng ngoại và mắt thu (photodiode hoặc phototransistor) biến ánh sáng hồng ngoại nhận được thành tín hiệu điện. Tùy cách kết hợp hai phần này, cảm biến có thể dùng để gửi lệnh điều khiển, nhận biết có vật phía trước hay cảm nhận nhiệt độ của cơ thể người.

Hai loại cảm biến IR thường gặp

Cảm biến IR chủ động

Loại này tự phát tia hồng ngoại và đo phần ánh sáng quay về hoặc nhận tín hiệu từ một thiết bị khác. Remote và đầu thu trên tivi là cặp cảm biến chủ động quen thuộc: remote nhấp nháy đèn hồng ngoại theo mã riêng cho từng nút bấm, đầu thu giải mã và thực hiện lệnh. Cảm biến vật cản, cảm biến chống rơi trên robot hay vòi nước cảm ứng cũng hoạt động theo cách này.

Cảm biến IR thụ động (PIR)

Cảm biến PIR (Passive Infrared) không phát tia mà chỉ thu bức xạ nhiệt từ môi trường. Cơ thể người tỏa nhiệt ở dạng hồng ngoại, nên khi có người đi ngang qua vùng quét, lượng nhiệt thay đổi và cảm biến báo có chuyển động. Đèn cảm ứng hành lang, báo động chống trộm và nhiều thiết bị nhà thông minh dùng loại cảm biến này.

Tia IR có đặc điểm gì?

• Không nhìn thấy bằng mắt thường: bước sóng hồng ngoại nằm ngoài vùng ánh sáng mắt người cảm nhận được, nên đèn phát không gây chói.
• Không xuyên qua vật cản: tường, cửa đóng hay người đứng chắn đều làm mất tín hiệu, vì vậy remote phải hướng về phía thiết bị và chỉ dùng trong cùng phòng.
• Tiêu thụ rất ít điện: đèn LED hồng ngoại công suất thấp nên một cặp pin remote có thể dùng nhiều tháng.
• Dễ bị nhiễu bởi nguồn nhiệt và ánh nắng: ánh mặt trời chiếu trực tiếp vào đầu thu có thể khiến remote kém nhạy hoặc đèn cảm ứng bật nhầm.
• An toàn ở công suất thấp: tia hồng ngoại trên remote, camera hay điện thoại có cường độ nhỏ. Các thiết bị sưởi và bếp hồng ngoại dùng mức năng lượng cao hơn nhiều nên cần dùng đúng hướng dẫn.

Cảm biến IR có mặt ở đâu trong nhà bạn

Remote tivi và máy lạnh

Đây là ứng dụng phổ biến của cảm biến IR. Remote không cần ghép nối như Bluetooth, chỉ cần hướng về phía đầu thu là thiết bị nhận lệnh, nhờ vậy giá rẻ, bền và ít lỗi kết nối.

Camera an ninh quan sát ban đêm

Camera an ninh có đèn LED hồng ngoại chiếu sáng khung hình khi trời tối, cảm biến hình ảnh thu lại ánh sáng này để cho ra hình đen trắng rõ nét dù không bật đèn. Tầm nhìn đêm khác nhau theo mẫu: Camera FPT SE 2 trong nhà có phạm vi hồng ngoại khoảng 10 m, còn Camera FPT SE 3S ngoài trời quan sát ban đêm tới khoảng 30 m.

Điện thoại có cổng hồng ngoại

Một số điện thoại, phổ biến là các dòng điện thoại Xiaomi, có cổng phát hồng ngoại. Cảm biến hồng ngoại trên điện thoại thường là một ô nhỏ màu đen ở cạnh trên máy. Cài ứng dụng điều khiển, bạn có thể dùng điện thoại thay remote cho tivi, máy lạnh, quạt.

Mở khóa bằng khuôn mặt trên laptop

Laptop hỗ trợ Windows Hello nhận diện khuôn mặt dùng camera kết hợp đèn hồng ngoại để chụp bản đồ khuôn mặt. Nhờ dùng ánh sáng hồng ngoại, máy vẫn mở khóa được trong phòng tối và khó bị đánh lừa bằng ảnh chụp. Khi chọn laptop, bạn có thể xem mục camera trong thông số để biết máy có camera IR hay không.

Đèn cảm ứng và thiết bị cảm ứng không chạm

Đèn hành lang tự bật khi có người, vòi nước và máy sấy tay cảm ứng, thùng rác tự mở nắp đều dùng cảm biến IR. Trên robot hút bụi, các mắt hồng ngoại ở đáy máy đóng vai trò cảm biến chống rơi giúp robot dừng lại trước bậc cầu thang.

Nhiệt kế hồng ngoại

Nhiệt kế đo trán, đo tai thu bức xạ hồng ngoại từ cơ thể để tính nhiệt độ trong khoảng một giây mà không cần tiếp xúc lâu. Đây là ứng dụng của cảm biến IR thụ động trong y tế gia đình.

Mẹo kiểm tra remote hồng ngoại còn hoạt động

Khi tivi hay máy lạnh không nhận lệnh, bạn có thể kiểm tra nhanh remote bằng camera điện thoại:

• Mở ứng dụng camera trên điện thoại, nên thử camera trước vì một số camera sau có kính lọc hồng ngoại.
• Hướng đầu remote vào ống kính và bấm giữ một nút bất kỳ.
• Nếu thấy đốm sáng nhấp nháy trên màn hình, remote vẫn phát tín hiệu; nếu không thấy, hãy thay pin rồi thử lại trước khi kết luận remote hỏng.

Hỏi nhanh về cảm biến IR

Remote hồng ngoại có điều khiển xuyên tường được không?

Không. Tia hồng ngoại bị tường và cửa chặn lại, nên remote IR chỉ dùng trong cùng phòng. Nếu muốn điều khiển từ xa hơn, bạn cần thiết bị dùng Wi-Fi hoặc bộ điều khiển hồng ngoại thông minh đặt trong phòng.

Điện thoại không có cổng hồng ngoại có điều khiển tivi được không?

Được với smart tivi. Điện thoại và tivi cùng kết nối một mạng Wi-Fi, bạn dùng ứng dụng của hãng tivi để điều khiển thay cho remote hồng ngoại.

Cảm biến IR và cảm biến PIR khác nhau ra sao?

PIR là một loại cảm biến IR thụ động, chỉ thu nhiệt để phát hiện chuyển động. Cảm biến IR nói chung còn gồm loại chủ động có đèn phát, dùng để truyền lệnh hoặc đo khoảng cách tới vật cản.

Tạm kết

Cảm biến IR nhỏ, rẻ và tiết kiệm điện nên xuất hiện trên hầu hết thiết bị trong nhà, từ remote, camera đến laptop và robot hút bụi. Hiểu cách tia hồng ngoại hoạt động giúp bạn dùng thiết bị đúng cách và chọn sản phẩm phù hợp hơn, chẳng hạn một chiếc camera có tầm nhìn đêm đủ xa cho sân nhà. Bạn có thể tham khảo thêm các thiết bị tại FPT Shop.

Xem thêm:

• ToF là gì? Tính năng nổi bật của cảm biến camera Time-of-Flight (ToF) trên điện thoại
• Cảm biến ToF 3D: Đo chiều sâu bằng ánh sáng hoạt động ra sao và dùng ở đâu?