Xã hội ngày càng tăng trưởng, công nghệ tiên tiến cũng tăng trưởng rất nhanh. Đi cùng với điều đó, ý đồ xấu và tội phạm cũng ngày càng tăng. Để phòng tránh, người ta đã dùng nhiều cách khác nhau, trong đó có một loại cảm ứng là cảm ứng hoạt động giúp ta phân biệt được kẻ xâm phạm .
PIR là gì?
Nó là chữ viết tắt của Passive InfraRed sensor (PIR sensor), tức là bộ cảm biến thụ động dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại. Tia hồng ngoại (IR) chính là các tia nhiệt phát ra từ các vật thể nóng. Trong các cơ thể sống, trong chúng ta luôn có thân nhiệt (thông thường là ở 37 độ C), và từ cơ thể chúng ta sẽ luôn phát ra các tia nhiệt, hay còn gọi là các tia hồng ngoại, người ta sẽ dùng một tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt ra dạng tín hiệu điện và nhờ đó mà có thể làm ra cảm biến phát hiện các vật thể nóng đang chuyển động. Cảm biến này gọi là thụ động vì nó không dùng nguồn nhiệt tự phát (làm nguồn tích cực, hay chủ động) mà chỉ phụ thuộc vào các nguồn tha nhiệt, đó là thân nhiệt của các thực thể khác, như con người con vật…
Trước hết, tất cả chúng ta khám phá cấu trúc của một cảm ứng PIR ( Bạn xem hình bên dưới. ) .
Trên đây là đầu dò PIR, loại bên trong gắn 2 cảm ứng tia nhiệt, nó có 3 chân ra, một chân nối masse, một chân nối với nguồn volt DC, mức áp thao tác hoàn toàn có thể từ 3 đến 15V. Góc dò lớn. Để tăng độ nhậy cho đầu dò, Bạn dùng kính Fresnel, nó được phong cách thiết kế cho loại đầu có 2 cảm ứng, góc dò lớn, có tính năng ngăn tia tử ngoại .
Hình vẽ cho thấy cách dùng đầu dò PIR để phát hiện người hay con vật di chuyển ngang.
Nguyên lý làm việc của loại đầu dò PIR như hình sau
Các nguồn nhiệt ( với người và con vật là nguồn thân nhiệt ) đều phát ra tia hồng ngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, nó được cho tiêu tụ trên 2 cảm ứng hồng ngoại gắn trong đầu dò, và tạo ra điện áp được khuếch đại với transistor FET. Khi có một vật nóng đi ngang qua, từ 2 cảm ứng này sẽ cho Open 2 tín hiệu và tín hiệu này sẽ được khuếch đại để có biên độ đủ cao và đưa vào mạch so áp để tác động ảnh hưởng vào một thiết bị tinh chỉnh và điều khiển hay báo động .
Hình vẽ cho thấy 2 vùng cảm ứng nhậy cảm tương ứng với 2 cảm ứng trong đầu dò. Khi có một con vật đi ngang, từ thân con vật sẽ luôn phát ra tia nhiệt, nó được tiêu tụ mạnh với kính Fresnel và rồi tiêu tụ trên bia là cảm ứng hồng ngoại, vậy khi con vật đi ngang, ở ngả ra của đầu dò tất cả chúng ta sẽ thậy. Xuất hiện một tín hiệu, tín hiệu này sẽ được cho vào mạch giải quyết và xử lý để tạo tác dụng điều khiển và tinh chỉnh hay báo động .
Bạn xem hình động sau đây dùng miêu tả nguyên tắc thao tác của đầu dò PIR so với người qua lại :
Mọi vật thể đều được cấu trúc từ những phân tử nhỏ li ti, nhiệt là một dạng nguồn năng lượng tạo ra từ những xao động của những phân tử ( Bạn xem hình ), đó là những hoạt động hỗn loạn, không trật tự. Từ những xao động này, nó phát ra những tia nhiệt, bằng cảm xúc thường thì của giác quan, con người tất cả chúng ta nói đó là sức nóng. Ở mỗi người nguồn thân nhiệt thường được điều ổn ở mức 37 độ C, đó là nguồn nhiệt mà ai cũng có và nếu dùng linh phụ kiện cảm ứng thân nhiệt, tất cả chúng ta sẽ có thiết bị phát hiện ra người, đó chính là sáng tạo độc đáo mà người ta chế ra thiết bị motion detector, điều khiển và tinh chỉnh theo nguồn thân nhiệt hoạt động .
Hình vẽ sau đây cho thấy vật liệu nhóm pyroelectric được dùng làm cảm biến dò tia nhiệt.
Người ta kẹp vật tư pyroelectric giữa 2 bản cực, khi có tác kích của những tia nhiệt, trên hai 2 bản cực sẽ xuất hiệu tín hiệu điện, do tín hiệu yếu nên cần mạch khuếch đại .
Trong bộ đầu dò PIR, người ta gắn 2 cảm ứng PIR nằm ngang, và cho nối vào cực Gate ( chân Cổng ) của một transistor FET có tính khuếch đại. Khi cảm ứng pyroelectric thứ nhất nhận được tia nhiệt, nó sẽ phát ra tín hiệu và khi nguồn nóng chuyển dời ngang, sẽ đến cảm ứng pyroelectric thứ hai nhận được tia nhiệt và nó lại phát ra tín hiệu điện. Sự Open của 2 tín hiệu này cho phân biệt là đã có một nguồn nhiệt di động ngang và mạch điện tử sẽ phát ra tín hiệu tinh chỉnh và điều khiển. Tín hiệu này hoàn toàn có thể dùng tắt mở đèn hay dùng để báo động khi có kẻ lạ vào nhà .
Bây giờ hãy nói đến thiết bị tiêu tụ gôm tia nhiệt rọi trên bề mặt cảm ứng PIR
Chúng ta biết những tia nhiệt phát ra từ thân thể người rất yếu và rất phân tán, để tăng độ nhậy phải dùng kính có mặt kính lồi tạo công dụng tiêu tụ, quen gọi là kinh Focus, hình động dưới đây cho thấy những mặt sóng của những tia sáng khi đi qua một mặt kính lồi đã được cho gôm lại tại một điểm nhỏ, điểm đó gọi là tiêu điểm ( 焦点 ， theo âm Hán Việt, chữ tiêu 焦 bên dưới có bộ hỏa 灬 火, vậy nó có nghĩa là điểm trung tâm, nhiều Bạn dùng kính lúp tạo ra điểm trung tâm, điểm trung tâm này hoàn toàn có thể đốt cháy giấy đấy, đó là game show của những bạn nhỏ ) .
Khuyết điểm của loại kính quy tụ dùng mặt lồi thường thì là khi mặt kính lan rộng ra, điểm tiêu tụ sẽ không nằm ở một chổ, người ta cho hiệu chỉnh xô lệch này bằng mặt kính Fresnel ( Bạn xem hình, những mặt cong ở xa trục quang đã được chỉnh lại ). Bạn thấy khi ở xa trục quang học, độ cong của mặt kính được hiệu chỉnh lại, với cách làm này, tất cả chúng ta sẽ hoàn toàn có thể quy tụ nhiều tia sáng tốt hơn, trên một diện tích quy hoạnh to lớn hơn và như vậy sẽ tăng được độ nhậy cao hơn và có góc dò rộng hơn .
Cảm biến hoạt động PIR là gì ?
Cảm biến chuyển PIR là loại cảm ứng thụ động dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại .
PIR loại bên trong gắn 2 cảm biến tia nhiệt, nó có 3 chân ra, một chân nối mass, một chân nối với nguồn DC, mức áp làm việc có thể từ 3 đến 15V. Góc dò lớn. Để tăng độ nhậy cho đầu dò, Bạn dùng kính Fresnel, nó được thiết kế cho loại đầu có 2 cảm biến, góc dò lớn, có tác dụng ngăn tia tử ngoại.
Nguyên lý hoạt động giải trí của cảm ứng hoạt động PIR
Các nguồn nhiệt ( với người và con vật là nguồn thân nhiệt ) đều phát ra tia hồng ngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại. Trên đầu dò PIR có gắn 2 cảm ứng hồng ngoại ở 2 khe của PIR. Bình thường cảm ứng chưa hoạt động giải trí, cả 2 khe điều nhận cùng một lượng hồng ngoại ( phát ra từ môi trường tự nhiên xung quanh : phòng, tường hoặc ngoài trời ). Khi có một khung hình ấm như con người hoặc động vật hoang dã đi ngang qua cảm ứng. Đầu tiên vào vùng ảnh hưởng tác động 1, khe 1 của cảm ứng bị chặn ( nhận được lượng hồng ngoại khác khe thứ 2 ) sẽ gây ra một sự biến hóa tín hiệu ( pha dương ). Tiếp đến vào vùng ảnh hưởng tác động 2, khe 2 của cảm ứng bị chặn gây ra sự đổi khác tín hiệu ( pha âm ) .
