1. Giới thiệu

Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang diễn ra ngày càng mạnh mẽ ở tất cả các nước trên thế giới và Việt Nam cũng không ngoại lệ. Việc tự lắp đặt các sản phẩm công nghệ trong chính ngôi nhà của mình cũng không còn mấy xa lạ đối với các hộ gia đình ở Việt Nam. Cuộc sống sinh hoạt thường ngày cũng đã dễ dàng hơn nhiều nhờ vào các bộ điều khiển, hệ thống các cảm biến và một loạt các cơ cấu chấp hành. Trong những ứng dụng thực tế đó ta có thể kể đến việc bật tắt đèn tự động mà không cần sử dụng đến công tắc. Chỉ với cảm biến chuyển động PIR kết hợp với một bộ module relay ta có thể giải quyết nhanh chóng vấn đề tưởng chừng phức tạp nhưng vô cùng đơn giản này.

2. PIR là gì?

PIR 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 (Infrared) chính là các tia nhiệt phát ra từ các vật thể nóng. Trong các cơ thể sống 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 sang dạng tín hiệu điện, nhờ đó mà cảm biến có thể phát hiện các vật thể có tia hồng ngoại 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 nhiệt bên ngoài môi trường như con người, con vật…
Cảm biến chuyển động PIR về cơ bản sẽ có 2 bộ phận: lăng kính Fresnel và đầu dò tia hồng ngoại

Cảm biến chuyển động PIR SR501 SR505

Tia hồng ngoại cũng giống với những loại tia khác, đều có hiện tượng khúc xạ. Lợi dụng đặc điểm này, lăng kính Fresnel được tạo ra nhằm tập trung tia hồng ngoại từ ngoài môi trường về một điểm, điểm đó là đầu dò hồng ngoại, từ đó cho phép cảm biến có khả năng phát hiện chuyển động với góc rộng hơn.

Cảm biến chuyển động PIR SR501 SR505

Cảm biến chuyển động PIR SR501 SR505

Quan sát hình ảnh ta có thể dễ dàng nhận thấy bề ngoài đơn giản của đầu dò, chỉ bao gồm bộ phận dò tia hồng ngoại và 3 chân chức năng.

Cảm biến chuyển động PIR SR501 SR505

Quan sát kĩ hơn về cấu tạo bên trong, ta có một số thành phần cơ bản như kính lọc, tấm phát hiện tia hồng goại, tụ lọc, bộ phận chuyển đổi tín hiệu từ nhiệt sang điện.

Cảm biến chuyển động PIR SR501 SR505

Khi có nguồn nhiệt như người hoặc động vật đi vào vùng phát hiện của cảm biến, lần lượt 2 tấm phát hiện tia hồng ngoại sẽ đưa ra 2 tín hiệu Output như hình trên. Đầu dò tia hồng ngoại sẽ dựa vào tín hiệu Output để có thể nhận biết được rằng có chuyển động hay không.

Cảm biến chuyển động PIR SR501 SR505

Cảm biến chuyển động PIR SR501

Cảm biến chuyển động PIR SR501 SR505

Cảm biến chuyển động PIR SR505

Cảm biến chuyển động PIR SR501 SR505

Thông số kĩ thuật của cả 2 loại cảm biến chuyển động đều khá tương đồng. Chỉ có một lưu ý nhỏ đó là SR501 có khả năng điều chỉnh độ nhạy và độ trễ kèm theo đó là khả năng lựa chọn một trong hai chế độ H và L. Tuy nhiên nếu các bạn chọn chế độ L thì đèn sẽ bị bật tắt liên tục theo thời gian trễ, do đó mình khuyên các bạn nên sử dụng chế độ H để mạch hoạt động một cách ổn định nhất.

Cảm biến chuyển động PIR SR501 SR505

Sơ đồ đấu nối của SR501 vô cùng đơn giản. Vì điện áp cấp cho cả 2 loại cảm biến chuyển động đều nằm trong dải từ 4,5 đến 20VDC nên chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng 2 loại module relay 5VDC hoặc 12VDC. Tuy nhiên bộ module relay sử dụng trong mạch phải là loại module relay có opto cách ly cho relay. Nếu không có opto, điện áp chân OUT của cảm biến sẽ bị nhiễu và mạch không thể hoạt động chính xác.

Một tính năng khá thú vị của cảm biến chuyển động PIR là chúng ta có thể sử dụng cảm biến kết hợp với quang trở. Việc gắn thêm quang trở sẽ giúp chúng ta kiểm soát một cách chặt chẽ hơn việc bật hay tắt đèn, đó là khi ánh sáng đủ thì đèn sẽ không bật dù có người hay không. Còn khi ánh sáng yếu và có người trong phạm vi phát hiện của cảm biến, đèn sẽ sáng.

Cảm biến chuyển động PIR SR501 SR505

Đối với SR501, nhà sản xuất đã thiết kế sẵn cho chúng ta một vị trí riêng để gắn quang trở, do đó chúng ta chỉ cần hàn cố định quang trở vào cảm biến là được.

Cảm biến chuyển động PIR SR501 SR505

Còn đối với SR505 thì khó khăn hơn một chút, đòi hỏi các bạn có một chút khéo tay, đó là chúng ta cần hàn quang trở vào 2 chân GND và OUT để đưa ra ngoài giống như trên hình.

Như vậy mình và các bạn đã cùng nhau tìm hiểu xong 2 phiên bản của cảm biến chuyển động PIR, đó là SR501 và SR505. SR501 cho khả năng điều chỉnh linh hoạt độ nhạy và độ trễ cũng như khả năng chuyển đổi linh hoạt giữa 2 chế độ L và H. Còn SR505 nổi bật với sự nhỏ gọn, đi kèm với khả năng phát hiện chuyển động vô cùng nhanh và chính xác.