🌱 Tín hiệu hồng ngoại - IR Infrared và ứng dụng
Thiết bị sử dụng tín hiệu hồng ngoại đã quá quen thuộc trong cuộc sống của chúng ta, chúng xuất hiện trong điều khiển tivi, điều hòa, dàn nhạc, ... hay trong các thiết bị cảm biến khoảng cách, phát hiện vật cản. Chuỗi Series bài viết và video này tổng hợp các hiểu biết của Nghĩa trong quá trình tìm hiểu và làm việc với dự án "Điều khiển điều hòa thông minh". Mình sẽ chia sẻ về một số topic:
- Tín hiệu hồng ngoại là gì và ứng dụng
- Một số chuẩn hồng ngoại phổ biến trong thực tế (NEC, Sony, RC-5 protocols)
- Giải mã tín hiệu hồng ngoại từ remote sử dụng vi điều khiển
- Phát tín hiệu hồng ngoại sử dụng vi điều khiển
Chắc hẳn là bạn cũng đã sử dụng remote hồng ngoại để điều khiển TV, quạt, máy lạnh,…. đúng không nào? Các remote này đều sử dụng tín hiệu hồng ngoại (Infrared, gọi tắt là IR), được hiểu là bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng nhìn thấy (mắt người có thể cảm nhận được màu sắc) nhưng ngắn hơn tia bức xạ vi ba.
Vùng ánh sáng mà mắt người thông thường nhìn thấy có bước sóng từ 380 nm đến 760 nm. Bức xạ hồng ngoại được định nghĩa có bước sóng từ 760 nm đến 1 mm.
Một số đặc điểm của sóng hồng ngoại:
- Mọi vật có nhiệt độ lớn hơn 0° K đều phát ra tia hồng ngoại. Ví dụ cơ thể người phát ra sóng hồng ngoại với bước sóng khoảng 9µm.
- Tác dụng nhiệt
- Có thể biến điệu như sóng điện từ cao tần
- Tia hồng ngoại tuân theo các định luật: truyền thẳng, phản xạ, và cũng gây được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng thông thường
➤ Các ứng dụng của tín hiệu hồng ngoại
Từ các đặc điểm của sóng hồng ngoại, nó có rất nhiều ứng dụng trong thực tế, bài viết này chỉ đề cập đến một số ứng dụng phổ biến và liên quan đến sản phẩm nhúng, các ứng dụng khác bạn đọc có thể xem tại Wikipedia.
① Đo nhiệt độ
Việc thu nhận và đo đạc tia hồng ngoại có thể giúp xác định nhiệt độ của vật từ xa, nếu chúng là nguồn phát ra các tia thu được. Kỹ thuật đo nhiệt độ bằng hồng ngoại được dùng chủ yếu trong quân sự, và ứng dụng công nghiệp. Kỹ thuật này hiện cũng đang được ứng dụng và dần quen thuộc với thị trường dân sự như: máy ảnh trên xe hơi; tùy thuộc vào giá thành của các sản phẩm có được giảm mạnh hay không.
Một ứng dụng đo nhiệt độ điển hình của IR là nhiệt kế hồng ngoại,
② Điều khiển từ xa
Đây có lẽ là ứng dụng gần và dễ thấy trong thực tế nhất của IR, các thiết bị điều khiển từ xa của Tivi, điều hòa sử dụng các LED thu/phát hồng ngoại để ra tín hiệu điều khiển. Áp dụng khả năng "biến điệu" (Wave Generation) giống như các sóng cao tần, các tín hiệu hồng ngoại có thể truyền dữ liệu đi xa (mặc dù khoảng cách hạn chế hơn so với một số loại sóng khác).
 |
| Tín hiệu sóng hồng ngoại |
Điều khiển từ xa bằng hồng ngoại áp dụng trong điều hòa, các bạn có thể xem mô tả trong tài liệu "Điện tử cơ bản trong hệ thống nhúng".
Điều khiển từ xa bằng hồng ngoại là phương thức rẻ nhất so với các phương thức điều khiển khác (wifi, bluetooth, zigbee, RF, ...), nên nó được sử dụng trong hầu hết các thiết bị audio và video.
③ Cảm biến hồng ngoại phát hiện vật cản
Áp dụng tính chất truyền thẳng và phản xạ của sóng hồng ngoại, nó được sử dụng trong một số cảm biến phát hiện vật cản.
Nguyên lý rất đơn giản, cảm biến sử dụng một LED phát và một LED thu hồng ngoại, khi có vật cản đi qua, sóng hồng ngoại được phát ra, dội vào vật cản và phản xạ lại LED thu.
 |
| IR Sensor phát hiện vật cản |
Dưới đây là một ví dụ ứng dụng của IR Sensor giao tiếp vi điều khiển để đếm sản phẩm:
④ Cảm biến hồng ngoại thụ động PIR
PIR - Passive Infrared là loại cảm biến hồng ngoại sử dụng để đo và phát hiện bức xạ hồng ngoại trong môi trường xung quanh. Dựa trên tính chất là mọi vật có nhiệt độ lớn hơn 0° K đều phát ra tia hồng ngoại. Ví dụ cơ thể người phát ra sóng hồng ngoại với bước sóng khoảng 9µm. PIR thường sử dụng tính chất này để phát hiện sự xuất hiện của con người bằng cách sử dụng một cặp cảm biến nhiệt điện ở bên trong để phát hiện sự thay đổi của nhiệt độ từ sóng hồng ngoại.
.jpg "IR") |
| Hoạt động của Passive Infrared Sensor - PIR |
Thông thường loại cảm biến này sẽ sử dụng thêm một thấu kính Fresnel ở vỏ để bức xạ hồng ngoại tập trung vào cảm biến nhiệt ở bên trong.
>>>= Follow ngay =<<<