Cảm biến chuyển động hồng ngoại – PIR Sensor

Cảm biến chuyển động hồng ngoại PIR là gì?

Cảm biến chuyển động hồng ngoại PIR (Passive Infrared Sensor) hay Cảm biến hồng ngoại chủ động là thiết bị phát hiện chuyển động dựa vào sự thay đổi bức xạ hồng ngoại. Tiếng anh là PIR Motion Sensor Infrared.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến PIR dựa trên việc quan sát sự thay đổi của tia hồng ngoại phát ra từ vật thể trong tầm nhìn của nó. Khi có sự chuyển động, sự thay đổi về nhiệt độ sẽ xuất hiện và cảm biến PIR sẽ phát hiện và đưa ra tính hiệu phản hồi dưới dạng điện áp cao – thấp.

PIR khác gì với diod IR?

PIR thu nhận bước sóng hồng ngoại trong khoản rộng 8um đến 18um như tương tự như cảm biến hồng ngoại của máy đo nhiệt độ IR không tiếp xúc. Vì thế PIR còn có thế xem như cảm biến thân nhiệt, cảm biến hiện diện khi có một người nào đó xuất hiện trước cảm biến.

Còn Diod IR bước sóng hồng ngoại cố định ở bước sóng 850nm, 940nm. Thường dùng ở các remote, cảm biến tiệm cận hồng ngoại.

Có những loại cảm biến chuyển động nào?

Cảm biến chuyến động có 3 loại: hồng ngoại, sóng siêu âm – microwave radar, cảm biến hồng ngoại tiệm cận:

• Cảm biến chuyển động hồng ngoại ( cảm biến PIR): Cảm biến hồng ngoại hoạt động dựa trên sự phát hiện bức xạ hồng ngoại. Khi có vật thể di chuyển qua vùng cảm biến, bức xạ hồng ngoại sẽ bị nhiễu và cảm biến sẽ phát hiện chuyển động. Nhưng PIR không hoạt động trong khu vực quá nóng.

• Cảm biến siêu âm (microwave sensor): Cảm biến siêu âm hoặc cảm biến radar hoạt động dựa trên sự phát hiện sóng siêu âm. Khi có vật thể di chuyển qua vùng cảm biến, sóng siêu âm sẽ bị phản xạ và cảm biến sẽ phát hiện chuyển động.

• Cảm biến tiệm cận hồng ngoại (IR): Cảm biến này dùng một Diod phát và diod nhận cùng một hướng. Bề mặt phản xạ lại hồng ngoại phát (IR) và được diod nhận cường độ mạnh yếu để phản hồi khoảng cách cũng như nhận biết được sự thay đổi khoản cách.

Bộ cảm biến chuyển động hoạt động hồng ngoại như thế nào?

Cảm biến chuyển động thường được làm thành một module với kết hợp nhiều linh kiện điện tử khác nhau đế cho ra các chức năng khác nhau dựa trên phản hồi của PIR. Từ đó đưa ra điện áp điều khiển cao 3,3V – thấp <0,4V.

Các cảm biến sẽ kết hợp thêm một thấu kính để có thể phát hiện chuyển động trong một khu vực chính xác hơn.

Ngoài ra, các module có thể kết hợp thêm cảm biến ánh sáng tạo nên chức năng chỉ bật – tắt khi trời tối cho các ứng dụng bật – tắt đèn tự động khi có chuyển động vào ban đêm. Thường gọi đơn giản là Cảm biến chuyển động – ánh sáng.

Có các module cảm biến chuyển động PIR phổ biến sau:

• HC-SR501
• HC-SR505
• AS312/AM312
• MH-SR602
• Cảm biến chuyển động 220v có điều chỉnh
• Cảm biến chuyển động 220v cố định

Bảng so sánh sẽ chi tiết hơn các thông số kỹ thuật của các module cảm biến này

Loại cảm biến	Kích thước mạch	Điện áp vào	Điện áp ra điều khiển	Khoảng cách cảm biến tối đa	Góc cảm biến	Thời gian trễ phát hiện	Thời gian duy trì sau kích hoạt	Tích hợp cảm biến ánh sáng	Điện tiêu thụ	Chế độ lặp lại	Giá
HC-SR501	32x24x25 mm	3,8V-12V	Thấp 0V – Cao 3,3V	7m	120 độ	Điều chỉnh được	Có thể điều chỉnh	Có, lắp thêm	<65mA	Điều chỉnh được	15,000 ₫
HC-SR505	10×23 mm	4,5V-20V	Thấp 0V – Cao 3V	3m	100 độ	2s	8s	Không	<60uA	Lặp lại	15,000 ₫
AS312/AM312	10×8 mm	2,7V – 12V	Thấp 0V – Cao 3,3V	5m	100 độ	2s	2s	Không	<0,1mA	Lặp lại	14,000 ₫
MH-SR602	12x10mm	3,3V-15V	Thấp 0V – Cao 3,3V		100 độ	1-2s	2,5s hoặc thay bằng điện trở	Có, lắp thêm	<20uA	Lặp lại	15,000 ₫
Cảm biến chuyển động 220v có điều chỉnh	40x42x D25 mm	220VAC	220VAC	8m	120 độ	2s	3s, 45s, 4p	Có	<65mA	Lặp lại	55,000 ₫
cảm biến chuyển động 220v cố định	30x35x D 18mm	220VAC	220VAC	7m	120 độ	2s	45s	Có	<65mA	Lặp lại	35,000 ₫

Dữ liệu dựa vào thông số nhà cung cấp, đo kiểm thực tế và giá thành mua thực tế.

Ý nghĩa các thông số:

• Kích thước và trọng lượng: Cảm biến có kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ sẽ dễ dàng lắp đặt và di chuyển hơn.
• Phạm vi quét: Cảm biến có phạm vi quét rộng sẽ phát hiện được chuyển động trong diện tích lớn hơn.
• Độ nhạy:Cảm biến có độ nhạy cao sẽ dễ dàng phát hiện chuyển động, nhưng có thể bị kích hoạt bởi các vật thể di chuyển như rèm cửa, cánh cửa, chó, mèo,…
• Tiêu thụ điện năng: Lượng điện mà cảm biến tiêu thụ khi hoạt động không tải.
• Giá thành:Cảm biến có giá thành hợp lý sẽ phù hợp với túi tiền của nhiều người.
• Thời gian trễ:Thời gian trễ là khoảng thời gian từ khi cảm biến phát hiện chuyển động đến khi kích hoạt tính hiệu Bật (Mở).
• Số lần kích hoạt: Cảm biến tiếp tục duy trì trạng thái mở nếu có lặp lại chuyển động, tức là duy trì sự hiện diện. Nếu không có thì cảm biến chỉ mở rồi tắt sau thời gian duy trì, phải thực hiện lại hành động di chuyển mới kích hoạt lại cảm biến.
• Chế độ hoạt động:Cảm biến chuyển động có thể hoạt động ở chế độ liên tục hoặc chế độ ngắt quãng.

Cách lắp đặt cảm biến chuyển động?

Hình ảnh thực tế các loại mạch cảm biến chuyển động hồng ngoại PIR

 

Mạch cảm biến HC-SR501

Mạch cảm biến HC-SR505

Mạch cảm biến AS312/AM312

Mạch cảm biến MH-SR602

Cảm biến chuyển động 220v có điều chỉnh

Cảm biến chuyển động 220v cố định

Ứng dụng sensor cảm biến chuyển động

Ứng dụng cơ bản

Cơ bản nhất là dùng như Công Tắc Cảm Biến Chuyển Động

– Bật tắt đèn quạt nhà vệ sinh khi có người và không có người sử dụng.
– Bật tắt Đèn đường, đèn sân, đèn cầu thang tự động.
– Còi báo trộm kết hợp bật đèn đế đảm bảo an ninh.
– Bật tắt Quạt khi có người và không có người trong khu vực.

Ứng dụng kết hợp Smart home – nhà thông minh

Kết hợp với các hệ thống app thông minh của các thương hiệu như: Tuyp, Rạng Đông, Xiaomi, MPE…

• Bật – tắt nhiều thiết bị với cảm biến hiện diện.
• Cảnh bảo an ninh khi phát hiện chuyển động.
• Kết hợp thêm các cảm biến khác đế tạo nên nhiều chức năng phức tạp hơn.

Đánh giá chung

Bạn xem thêm video đánh giá review các loại cảm biến trên kênh Youtube: Hiếu – Tập Làm Kỹ Sư

Ưu điểm

• Cảm biến có thể phân biệt được chuyển động của người và đồ vật.
• Có thể phát hiện chuyển động với độ tin cậy cao.
• Góc hoạt động của cảm biến có thể điều chỉnh được theo ý muốn.
• Giá thành tương đối rẻ so với các loại cảm biến khác.
• Sử dụng ít điện năng hơn.
• Thời gian sử dụng lâu bền.
• Không bị ảnh hưởng bởi âm thanh và ánh sáng.

Nhược điểm

• Công nghệ hồng ngoại có nhược điểm là vùng , có điểm chết, không thể cảm biến xuyên vật cản.
• Đối với những môi trường có nhiệt độ cao, cảm biến hồng ngoại sẽ hoạt động kém hiệu quả.
• Cảm biến hồng ngoại không quá nhạy như công tắc cảm biến radar: Đôi khi với chuyển động quá nhỏ và chậm rãi của đối tượng trong vùng cảm ứng, cảm biến cũng không phát hiện được và tự động tắt đèn.

 

Nguồn tham khảo thêm:

1. https://320volt.com/en/led-lamp-hc-sr501-ldr/
2. HC-SR505 PIR Sensor Pinout, Features, Circuit & Datasheet (components101.com)