C m bi n PIR (s u t m) ả ế ư ầ
Chào các b n,ạ
Cu c s ng c a chúng ta t n t i trong cùng lúc v i nhi u th c th v t lý, nh ng th chúngộ ố ủ ồ ạ ớ ề ự ể ậ ữ ứ
ta nh n bi t đ c nh là các v n đ ng c h c, tác d ng c a nhi t (nh n bi t qua l p da),ậ ế ượ ư ậ ộ ơ ọ ụ ủ ệ ậ ế ớ
c a ánh sáng (nh n bi t qua m t), c a âm thanh (nh n bi t qua tai), c a mùi (nh n bi tủ ậ ế ắ ủ ậ ế ủ ậ ế
qua mũi), c a v (nh n bi t qua l i), và nh t là c a đi n. Hi n nay, đi n t h c là m tủ ị ậ ế ưỡ ấ ủ ệ ệ ệ ử ọ ộ
công c ph c v con ng i nhi u nh t, chúng ta có radio, cassette, TV, máy ghi hình, máyụ ụ ụ ườ ề ấ
tính.... u đi m c a các thi t b đi n là x lý các v n đ r t nhanh, nh ng các thi t b đi nƯ ể ủ ế ị ệ ử ấ ề ấ ư ế ị ệ
thì l i ch làm vi c v i tín hi u thu c đi n, mà chung quanh chúng ta không ph i ch có cácạ ỉ ệ ớ ệ ộ ệ ả ỉ
hi n t ng thu c đi n mà song song còn r t nhi u hi n t ng phi đi n khác đang t n t i,ệ ượ ộ ệ ấ ề ệ ượ ệ ồ ạ
t đó ng i ta nghĩ đ n các SENSOR. Sensor là các c m bi n, nó dùng đ chuy n đ i cácừ ườ ế ả ế ể ể ổ
tín hi u không thu c đi n ra d ng tín hi u đi n và đ a vào các d ng m ch đi n đ x lý.ệ ộ ệ ạ ệ ệ ư ạ ạ ệ ể ử
Ngày nay có r t nhi u, r t nhi u lo i SENSOR. Trong l n này, chúng ta s tìm hi u lo iấ ề ấ ề ạ ầ ẽ ể ạ
sensor dùng phát hi n các v t th nóng có chuy n đ ng ngang, quen g i là ệ ậ ể ể ộ ọ PIR moton
detector.
PIR là gì?
Nó là ch vi t t t c a ữ ế ắ ủ Passive InfraRed sensor (PIR sensor), t c là b c m bi n th đ ngứ ộ ả ế ụ ộ
dùng ngu n kích thích là tia h ng ngo i. Tia h ng ngo i (IR) chính là các tia nhi t phát raồ ồ ạ ồ ạ ệ
t các v t th nóng. Trong các c th s ng, trong chúng ta luôn có thân nhi t (thôngừ ậ ể ơ ể ố ệ
th ng là 37 đ C), và t c th chúng ta s luôn phát ra các tia nhi t, hayườ ở ộ ừ ơ ể ẽ ệ còn g i là cácọ
tia h ng ngo i, ng i ta s dùng m t t bào đi n đ chuy n đ i tia nhi t ra d ng tín hi uồ ạ ườ ẽ ộ ế ệ ể ể ổ ệ ạ ệ
đi n và nh đó mà có th làm ra c m bi n phát hi n các v t th nóng đang chuy n đ ng.ệ ờ ể ả ế ệ ậ ể ể ộ
C m bi n này g i là th đ ng vì nó không dùng ngu n nhi t t phát (làm ngu n tích c c,ả ế ọ ụ ộ ồ ệ ự ồ ự
hay ch đ ng) mà ch ph thu c vào các ngu n tha nhi t, đó là thân nhi t c a các th c thủ ộ ỉ ụ ộ ồ ệ ệ ủ ự ể
khác, nh con ng i con v t...ư ườ ậ
Tr c h t, chúng ta tìm hi u c u trúc c a m t c m bi n PIR ướ ế ể ấ ủ ộ ả ế (B n xem hình).ạ
Trên đây là đ u dò PIR, lo i bên trong g n 2 c m bi n tia nhi t, nó có 3 chân ra, m t chânầ ạ ắ ả ế ệ ộ
n i masse, m t chân n i v i ngu n volt DC, m c áp làm vi c có th t 3 đ n 15V. Góc dòố ộ ố ớ ồ ứ ệ ể ừ ế
l n. Đ tăng đ nh y cho đ u dò, B n dùng kính Fresnel, nó đ c thi t k cho lo i đ uớ ể ộ ậ ầ ạ ượ ế ế ạ ầ
có 2 c m bi n, góc dò l n, có tác d ng ngăn tia t ngo i.ả ế ớ ụ ử ạ
Hình v cho th y cách dùng đ u dò PIR đ phát hi n ng i hay con v t di chuy nẽ ấ ầ ể ệ ườ ậ ể
ngang.
Nguyên lý làm vi c c a lo i đ u dò PIR nh hình sau:ệ ủ ạ ầ ư
Các ngu n nhi t (v i ng i và con v t là ngu n thân nhi t) đ u phát ra tia h ng ngo i,ồ ệ ớ ườ ậ ồ ệ ề ồ ạ
qua kính Fresnel, qua kích l c l y tia h ng ngo i, nó đ c cho tiêu t trên 2 c m bi nọ ấ ồ ạ ượ ụ ả ế
h ng ngo i g n trong đ u dò, và t o ra đi n áp đ c khu ch đ i v i transistor FET. Khiồ ạ ắ ầ ạ ệ ượ ế ạ ớ
có m t v t nóng đi ngang qua, t 2 c m bi n này s cho xu t hi n 2 tín hi u và tín hi uộ ậ ừ ả ế ẽ ấ ệ ệ ệ
này s đ c khu ch đ i đ có biên đ đ cao và đ a vào m ch so áp đ tác đ ng vào m tẽ ượ ế ạ ể ộ ủ ư ạ ể ộ ộ
thi t b đi u khi n hay báo đ ng. ế ị ề ể ộ
Hình v cho th y 2 vùng c m ng nh y c m t ng ng v i 2 c m bi n trong đ u dò. Khiẽ ấ ả ứ ậ ả ươ ứ ớ ả ế ầ
có m t con v t đi ngang, t thân con v t s luôn phát ra tia nhi t, nó đ c tiêu t m nhộ ậ ừ ậ ẽ ệ ượ ụ ạ
v i kính Fresnel và r i tiêu t trên bia là c m bi n h ng ngo i, v y khi con v t đi ngang, ớ ồ ụ ả ế ồ ạ ậ ậ ở
ng ra c a đ u dò chúng ta s th y. xu t hi n m t tín hi u, tín hi u này s đ c cho vàoả ủ ầ ẽ ậ ấ ệ ộ ệ ệ ẽ ượ
m ch x lý đ t o tác d ng đi u khi n hay báo đ ng.ạ ử ể ạ ụ ề ể ộ
B n xem hình đ ng sau đây dùng di n t nguyên lý làm vi c c a đ u dò PIR đ i v iạ ộ ễ ả ệ ủ ầ ố ớ
ng i qua l i:ườ ạ
Lý thuy t chung v tia nhi t:ế ề ệ
M i v t th đ u đ c c u t o t các phân t nh li ti, nhi t là m t d ng năng l ng t oọ ậ ể ề ượ ấ ạ ừ ử ỏ ệ ộ ạ ượ ạ
ra t các xao đ ng c a các phân t (B n xem hình), đó là các chuy n đ ng h n lo n,ừ ộ ủ ử ạ ể ộ ỗ ạ
không tr t t . T các xao đ ng này, nó phát ra các tia nhi t, b ng c m giác thông th ngậ ự ừ ộ ệ ằ ả ườ
c a giác quan, con ng i chúng ta nói đó là s c nóng. m i ng i ngu n thân nhi tủ ườ ứ Ở ỗ ườ ồ ệ
th ng đ c đi u n m c 37 đ C, đó là ngu n nhi t mà ai cũng có và n u dùng linhườ ượ ề ổ ở ứ ộ ồ ệ ế
ki n c m ng thân nhi t, chúng ta s có thi t b phát hi n ra ng i, đó chính là ý t ngệ ả ứ ệ ẽ ế ị ệ ườ ưở
mà ng i ta ch ra thi t b motion detector, đi u khi n theo ngu n thân nhi t chuy nườ ế ế ị ề ể ồ ệ ể
đ ng.ộ
Hình v sau đây cho th y v t li u nhóm pyroelectric đ c dùng làm c m bi n dò tiaẽ ấ ậ ệ ượ ả ế
nhi t.ệ
Ng i ta k p v t li u pyroelectric gi a 2 b n c c, khi có tác kích c a các tia nhi t, trên haiườ ẹ ậ ệ ữ ả ự ủ ệ
2 b n c c s xu t hi u tín hi u đi n, do tín hi u y u nên c n m ch khu ch đ i.ả ự ẽ ấ ệ ệ ệ ệ ế ầ ạ ế ạ
Trong b đ u dò PIR, ng i ta g n 2 c m ng PIR n m ngang, và cho n i vào c c Gateộ ầ ườ ắ ả ứ ằ ố ự
(chân C ng) c a m t transistor FET có tính khu ch đ i. Khi c m bi n pyroelectric thổ ủ ộ ế ạ ả ế ứ
nh t nh n đ c tia nhi t, nó s phát ra tín hi u và khi ngu n nóng di chuy n ngang, sấ ậ ượ ệ ẽ ệ ồ ể ẽ
đ n c m bi n pyroelectric th hai nh n đ c tia nhi t và nó l i phát ra tín hi u đi n. Sế ả ế ứ ậ ượ ệ ạ ệ ệ ự
xu t hi n c a 2 tín hi u này cho nh n bi t là đã có m t ngu n nhi t di đ ng ngang vàấ ệ ủ ệ ậ ế ộ ồ ệ ộ
m ch đi n t s phát ra tín hi u đi u khi n. Tín hi u này có th dùng t t m đèn hayạ ệ ử ẽ ệ ề ể ệ ể ắ ở
dùng đ báo đ ngể ộ khi có k l vào nhà.ẻ ạ
Bây gi hãy nói đ n thi t b tiêu tờ ế ế ị ụ gôm tia nhi t r i trên b m t c m ng PIR:ệ ọ ề ặ ả ứ
Chúng ta bi t các tia nhi t phát ra t thân th ng i r t y u và r t phân tán,ế ệ ừ ể ườ ấ ế ấ đ tăng để ộ
nh yậ ph i dùng kínhả có m t kính l i t o ch c năng tiêu t , quen g i là kinh Focus, hìnhặ ồ ạ ứ ụ ọ
đ ngộ d i đây cho th y các m t sóng c a các tia sáng khi đi qua m t m t kính l i đãướ ấ ặ ủ ộ ặ ồ
đ c cho gôm l i t i m t đi m nh , đi m đó g i là tiêu đi m ( ượ ạ ạ ộ ể ỏ ể ọ ể 焦焦 焦 theo âm Hán Vi t, chệ ữ
tiêu 焦 bên d i có b h a ướ ộ ỏ 焦 焦 , v y nó có nghĩa là đi m nóng, nhi u B n dùng kính lúp t oậ ể ề ạ ạ
ra đi m nóng,ể đi m nóng này có th đ t cháy gi y đ y, đó là trò ch i c a các b n nh ). ể ể ố ấ ấ ơ ủ ạ ỏ
Khuy t đi m c a lo i kính h i t dùng m t l i thông th ng là khi m t kính m r ng,ế ể ủ ạ ộ ụ ặ ồ ườ ặ ở ộ
đi m tiêu t s không n m m t ch , ng i ta cho hi u ch nh sai l ch này b ng m t kínhể ụ ẽ ằ ở ộ ổ ườ ệ ỉ ệ ằ ặ
Fresnel (B n xem hình, các m t cong xa tr c quang đã đ c ch nh l i). B n th y khi ạ ặ ở ụ ượ ỉ ạ ạ ấ ở
xa tr c quang h c, đ cong c a m t kính đ c hi u ch nh l i, v i cách làm này, chúng taụ ọ ộ ủ ặ ượ ệ ỉ ạ ớ
s có th h i t nhi u tia sáng t t h n, trên m t di n tích r ng l n h n và nh v y sẽ ể ộ ụ ề ố ơ ộ ệ ộ ớ ơ ư ậ ẽ
tăng đ c đ nh y cao h n và có góc dò r ng h n.ượ ộ ậ ơ ộ ơ
Tìm hi u kính Fresnel.ể