Vì sao cảm biến chuyển động hồng ngoại phản ứng với người đang đi?

Khoa học tự nhiên 8 – phần Vật lý • Khám phá mở rộng

Một cảm biến chuyển động PIR thông thường nhận sự thay đổi của bức xạ hồng ngoại tới phần tử nhạy, rồi đổi thay đổi ấy thành tín hiệu điện. Người đi qua có thể làm mẫu bức xạ biến đổi giữa các vùng quan sát. Cảm biến không cần phát một tia dò rồi chờ ngón tay hay cơ thể phản xạ lại. [1][2]

Bức xạ được nhận một cách thụ động

Cơ thể và nhiều vật quanh ta phát bức xạ nhiệt. Hệ quang của cảm biến đưa phần bức xạ trong dải thích hợp tới vật liệu hỏa điện. Khi bức xạ hấp thụ làm nhiệt độ phần tử thay đổi, sự phân cực điện trong vật liệu thay đổi, tạo tín hiệu có thể xử lý. [1]

Từ “thụ động” nói về việc nhận bức xạ của môi trường; không có nghĩa thiết bị điện tử hoàn toàn không dùng điện. Bộ xử lý và mạch báo vẫn cần năng lượng để hoạt động.

Chuyển động làm mẫu tín hiệu thay đổi

Trong các thiết kế phổ biến, thấu kính và nhiều vùng nhạy tạo các vùng quan sát. Khi một người đi qua, lượng hồng ngoại tới từng vùng thay đổi theo thời gian, tạo mẫu tín hiệu mà mạch có thể dùng để báo chuyển động. Độ tương phản với nền và hướng đi cũng quan trọng. [2]

Hãy nghĩ tới một đèn hành lang bật khi có người bước qua. Hệ thống không nhất thiết tạo một bức ảnh hay nhận diện danh tính; nó phản ứng với tín hiệu phù hợp tiêu chí thiết kế. “Nhận chuyển động” không đồng nghĩa “biết đó là ai”.

Một nguồn nhiệt đứng yên có thể không duy trì tín hiệu

PIR hỏa điện đáp ứng tốt với thay đổi. Nếu cảnh hồng ngoại gần như không đổi, tín hiệu phát hiện có thể không được duy trì như khi đối tượng chuyển qua các vùng. Tài liệu kỹ thuật cũng lưu ý việc phát hiện có thể kém khi thiếu chuyển động hoặc thiếu thay đổi nguồn nhiệt. [2]

Nhưng không nên biến điều ấy thành một lời bảo đảm cho mọi cảm biến hay mọi tình huống: quang học, xử lý tín hiệu và môi trường khác nhau. Sự thay đổi nhiệt từ vật khác cũng có thể góp tín hiệu.

Khác với camera nhiệt tạo bản đồ ảnh hoặc nhiệt kế hồng ngoại ước tính nhiệt độ, câu hỏi chính của PIR là bức xạ trong trường nhìn có biến đổi theo cách đáng chú ý không. Chính câu hỏi đo ấy quyết định cách sử dụng kết quả.

Kết nối với bài học

Bài học nền tảng: Sự truyền nhiệt.

Đọc thêm: Bức xạ nhiệt truyền được qua chân không vì sao.

Chương trình Khoa học tự nhiên 8 – phần Vật lý · Trợ lý AI Ước Mơ Lớn.