Cảm biến IR (hay cảm biến hồng ngoại) là một công nghệ quen thuộc được ứng dụng rộng rãi trong nhiều khía cạnh của đời sống hiện nay. Mặc dù hầu hết chúng ta đều đã từng sử dụng qua công nghệ này, nhưng không phải ai cũng rõ tia hồng ngoại là gì, cảm biến hồng ngoại là gì cũng như những đặc điểm và cách thức hoạt động đặc trưng của cảm biến hồng ngoại. Trong bài viết này, Hoàng Hà Mobile sẽ cung cấp một số thông tin đáng giá nhất về IR, mời bạn cùng tham khảo!
IR là gì?
IR là từ viết tắt của Infrared Ray, được dịch là tia IR, hay tia hồng ngoại. Đây là một dạng năng lượng bức xạ hồng ngoại có bước sóng lớn hơn so với ánh sáng mà mắt người thường có thể nhìn thấy được. Thay vào đó, chúng ta chỉ có thể cảm nhận chúng thông qua qua nhiệt độ.
Có thể nói rằng, mọi vật thể tồn tại trong vũ trụ này đều có một mức bức xạ riêng biệt, trong đó phải kể đến mặt trời và lửa – hai nguồn phát ra bức xạ nhiệt độ cao, bao gồm cả tia hồng ngoại.
William Herschel – nhà thiên văn học nổi tiếng đến từ nước Anh đã thực hiện một thí nghiệm vào năm 1800 và cũng đây cũng chính là bước ngoặt quan trọng giúp nhân loại phát hiện sự tồn tại của ánh sáng IR.
Cụ thể, ông đã chia tia sáng mặt trời thành các màu sắc khác nhau bằng kính lọc, sau đó đặt nhiệt kế ở từng màu để đo lường nhiệt độ. Khi ông di chuyển nhiệt kế từ màu xanh lam sang đỏ, ông ghi nhận được sự gia tăng dần về nhiệt độ. Quan trọng hơn là Herschel đã phát hiện nhiệt độ ở phía ngoài màu đỏ của quang phổ còn cao hơn so với nhiệt độ đo được ở màu đỏ.
Điều này có nghĩa là bên cạnh những ánh sáng có thể nhìn thấy được, còn tồn tại một dạng sóng điện từ có khả năng tạo ra nhiệt độ mà mắt thường không thể nhận biết – hay còn gọi là tia hồng ngoại.
Cảm biến IR là gì? Cách hoạt động của cảm biến IR
Cảm biến IR (hay cảm biến hồng ngoại) là một loại cảm biến sử dụng ánh sáng hồng ngoại để phát hiện, đo lường và trao đổi tín hiệu giữa các thiết bị khác nhau. Ngoài ra, cảm biến hồng ngoại còn được sử dụng để nhận diện các vật thể khó nhận diện trong bóng tối. Hiện nay, cảm biến hồng ngoại này thường xuất hiện trong các công nghệ điều khiển từ xa, hệ thống bảo mật, cảm biến chuyển động…
Cụ thể, cảm biến hồng ngoại có cơ chế hoạt động như sau:
- Phát tín hiệu hồng ngoại: Công nghệ này sẽ sử dụng một nguồn ánh sáng hồng ngoại (thường là đèn, đèn LED…) để phát ra tia hồng ngoại.
- Tương tác với đối tượng: Tia IR được phát ra từ cảm biến hồng ngoại sẽ chạm và tương tác với các đối tượng trong môi trường.
- Phản xạ/hấp thụ: Tùy vào đặc điểm, tính chất riêng mà đối tượng trong môi trường có thể phản xạ hoặc hấp thụ tia hồng ngoại.
- Thu thập tín hiệu: Cảm biến hồng ngoại sẽ thu thập tín hiệu từ mức phản xạ hoặc hấp thụ của đối tượng.
- Xử lý tín hiệu: Tín hiệu sau khi thu thập sẽ được xử lý bởi vi mạch điện tử trong cảm biến hồng ngoại để đo lường sự thay đổi. Thông thường, sự thay đổi này sẽ phản ánh tính chất của đối tượng như khoảng cách, nhiệt độ.
- Phân tích, đánh giá: Thông tin sau khi xử lý sẽ được dùng để phân tích, đánh giá, chẳng hạn như xác định khoảng cách, nhiệt độ hay sự hiện diện của đối tượng…
Đặc điểm của cảm biến hồng ngoại
Dưới đây là một số đặc điểm đặc trưng của cảm biến IR:
- Vì bước sóng của ánh sáng khả kiến thấp hơn so với bước sóng của tia IR nên mắt thường không thể nhìn thấy được tia hồng ngoại mà chỉ có thể cảm nhận ra nhiệt độ.
- Tia hồng ngoại không thể xuyên qua được các vật cản, vậy nên nếu bạn sẽ không thể điều khiển tivi bằng remote nếu giữa tivi với remote có vật cản.
- Cảm biến hồng ngoại tiêu thụ ít năng lượng vì thường sử dụng các loại đèn LED hồng ngoại có cường độ thấp giúp tiết kiệm năng lượng.
Những thiết bị nào sử dụng công nghệ cảm biến IR
Hiện nay, cảm biến hồng ngoại được sử dụng khá rộng rãi trên các thiết bị điện tử khác nhau như máy lạnh, máy quạt, tivi… cùng những sản phẩm có tích hợp tính năng điều khiển bằng remote hồng ngoại.
Bên cạnh đó, cảm biến hồng ngoại sẽ xuất hiện trên các dòng camera hồng ngoại hiện đại hiện nay, thường là camera giám sát hoặc camera ngoài trường. Cụ thể, những chiếc camera này sẽ thu hình ảnh trắng đen bằng cách chiếu phủ các tia hồng ngoại lên vật thể. Không chỉ dừng lại tại đó, cảm biến IR còn được ứng dụng trong các công nghệ FaceID, nhận diện khuôn mặt…
Tia hồng ngoại có trong các thiết bị công nghệ có gây hại hay không?
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, tia IR có trong hầu hết các công nghệ cảm biến hồng ngoại được tích hợp vào những thiết bị điện tử hiện nay đều không gây ảnh hưởng đến sức khỏe người dùng.
Nguyên nhân là vì chúng được sử dụng với cường độ thấp và thường phải vượt qua nhiều vòng kiểm định chặt chẽ để đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người dùng. Vậy nên, bạn hoàn toàn có thể yên tâm khi sử dụng các thiết bị điện tử có sử dụng công nghệ cảm biến hồng ngoại.
Tuy nhiên, hãy cẩn thận trước những thiết bị có cường độ tia IR cao như lò sưởi, bếp hồng ngoại… vì chúng có thể khiến bạn bị bỏng hoặc gây ra những sự cố không đáng trong quá trình sử dụng.
Làm thế nào để nhận biết tia IR?
Như đã đề cập ở trên, chúng ta không thể nhìn thấy tia hồng ngoại bằng mắt thường. Tuy nhiên, camera điện thoại vẫn có thể giúp bạn phát hiện và nhận diện tia hồng ngoại tồn tại trong môi trường xung quanh.
Rất đơn giản, bạn chỉ cần đưa camera điện thoại lên và soi xung quanh môi trường tối, nếu như nhìn thấy chấm đỏ bên trên màn hình thì tức là có thiết bị đang phát ra tia IR. Cách này thường được nhiều bạn trẻ sử dụng khi đến một nơi lạ để phòng tránh có người lắp đặt camera hồng ngoại với mục đích xấu.
Những tác hại ít ai biết của tia hồng ngoại
Hiện nay, tia hồng ngoại không chỉ được sử dụng trong công nghệ cảm biến hồng ngoại, mà còn được ứng dụng rộng rãi vào nhiều khía cạnh trong cuộc sống như y tế, quân sự, thiên văn học,…
Mặc dù tia hồng ngoại có trong các thiết bị công nghệ có cường độ khá thấp và không gây hại đến sức khỏe con người, nhưng nếu bạn tiếp xúc với tia hồng ngoại trong điều kiện không an toàn, chúng có thể gây ra nhiều tác hại như:
Có hại cho làn da
Nếu như bạn tiếp xúc với tia IR có cường độ lớn, làn da và các mô trên cơ thể bạn có thể bị tổn thương. Bởi lẽ, sóng hồng ngoại cũng tương tự như sóng nhiệt và chúng có thể gây nhiệt khi tương tác với vật thể. Trong đó, bạn cần đặc biệt cẩn trọng với các chùm tia laze vì chúng là tập hợp của các bức xạ điện từ được khuếch đại. Chúng có thể đốt xuyên qua kim loại và chắc chắn là làn da của bạn cũng không thể tránh khỏi việc bị ảnh hưởng và hư tổn khi tiếp xúc với chúng.
Bên cạnh đó, trong ánh nắng mặt trời cũng chứa các tia hồng ngoại, tử ngoại có thể gây hại cho làn da nếu bạn không sử dụng biện pháp chống nắng khi di chuyển ngoài trời. Việc ngồi trong xe ô tô cũng không loại trừ được khả năng bị ảnh hưởng từ các tác nhân này, nên tốt nhất là bạn hãy sử dụng các loại miếng dán cách nhiệt, chống tia UV, tia IR…
Gây tổn thương mắt
Những ai làm việc trong môi trường đòi hỏi sự tiếp xúc thường xuyên với các tia hồng ngoại có thể bị tổn thương mắt nếu để tình trạng này tiếp diễn trong một thời gian dài. Bởi lẽ, mắt người rất nhạy cảm, nhất là đối với các loại bức xạ hồng ngoại ở cường độ cao.
Việc tiếp xúc với bức xạ hồng ngoại cao có thể gây ra một số vấn đề cho mắt như: hỏng tinh thể, tổn thương giác mạc… Để hạn chế các ảnh hưởng tiêu cực từ tia IR, bạn không nên nhìn lên mặt trời quá lâu và đừng quên sử dụng các loại kính bảo hộ chuyên dụng khi phải làm việc gần với bức xạ hồng ngoại cường độ cao.
Hiệu ứng nhà kính
Bức xạ hồng ngoại cũng là một trong những tác nhân ảnh hưởng đến hiệu ứng nhà kính và gây ra hàng loạt vấn đề đáng lo ngại đối với môi trường sống của mỗi chúng ta.
Cụ thể, bề mặt của trái đất và các đám mây sẽ hấp thụ bức xạ từ ánh nắng mặt trời, sau đó phát ra bầu khí quyển dưới dạng các bức xạ IR. Khi đó, bức xạ hồng ngoại có thể bị giữ lại ở gần bề mặt trái đất khiến cho nhiệt độ trái đất tăng cao và gây ra hiệu ứng nhà kính, đồng thời kéo theo hàng loạt hệ lụy khác nhau như thay đổi khí hậu hay sự xuất hiện của các hiện tượng thời tiết cực đoan.
Nguy cơ cháy nổ
Tia IR có thể tạo nên một mức nhiệt cao khi tương tác với các vật liệu, nhất là đối với những vật liệu dễ cháy hoặc dễ nóng chảy, từ đó gây ra hiện tượng cháy nổ cùng nhiều nguy hại khác cho con người. Bên cạnh đó, tia hồng ngoại còn gây hại và làm nóng chảy, biến dạng cho những loại vật dụng được làm từ nhựa dẻo.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng những tác hại kể trên chỉ xuất hiện đối với bức xạ hồng ngoại ở cường độ cao và trong điều kiện sử dụng không an toàn. Trên thực tế, tia hồng ngoại trên các thiết bị công nghệ thường được kiểm soát một cách chặt chẽ trước khi đến tay người dùng, vậy nên bạn có thể yên tâm khi sử dụng chúng trong sinh hoạt hằng ngày.
Bên trên là những thông tin cơ bản về tia IR và công nghệ cảm biến hồng ngoại đang được ứng dụng một cách rộng rãi hiện nay. Nhìn chung, đây là một công nghệ khá hữu ích và không gây hại cho sức khỏe con người nếu được kiểm soát ở cường độ thấp. Tuy nhiên, tốt nhất là bạn vẫn nên cẩn trọng để tránh những ảnh hưởng tiêu cực đến từ loại bức xạ này.
Xem thêm:
