Camera pir cảm biến chuyển động là gì

Ngày nay công nghệ nhận dạng chuyển động trên camera quan sát đã có nhiều bước đột phá đáng kể, trong đó không thể kể đến công nghệ cảm biến chuyển động PIR giúp phân tách và sàng lọc chính xác hơn, tránh trường hợp báo động giả do lá cây, vật cản hoặc vật nuôi vô tình di chuyển ngang qua vùng camera giám sát. Vậy camera PIR là gì, cảm biến PIR sensor là gì và chúng hoạt động như thế nào?

Bài viết dưới đây sẽ giải thích rõ hơn về công nghệ cảm biến hồng ngoại PIR độc đáo này.

Cảm biến PIR là gì?

Cảm biến PIR được viết tắt từ chữ tiếng Anh Passive InfraRed sensor (PIR sensor), tức là bộ cảm biến thụ động chuyên nhận tín hiệu từ tia hồng ngoại (IR).

Tia hồng ngoại là một loại bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng nhìn thấy nhưng ngắn hơn tia bức xạ vi ba. Chữ “hồng ngoại” có nghĩa là “ngoài vạch màu hồng (màu đỏ)”. Chúng ta đều biết rằng màu đỏ là màu sắc có bước sóng dài nhất trong dãy ánh sáng mà mắt người có thể nhìn thấy được. Vì vậy nhóm tia hồng ngoại là dạng ánh sáng không nhìn thấy được bằng mắt thường, nhưng camera với bộ cảm biến sẽ nhìn thấy được.

Tia hồng ngoại tồn tại trong các cơ thể sống như con người, động vật (luôn có bức xạ nhiệt).

Cơ chế hoạt động của PIR sensor:

Trở lại vấn đề của cảm biến PIR, chúng hoạt động trên nguyên lý phát hiện tia hồng ngoại phát ra từ con người (do cơ thể chúng ta luôn có thân nhiệt từ 36-38 độ C và với cường độ đủ lớn để camera phát hiện được).

Sở dĩ gọi cảm biến PIR là cảm biến thụ động vì chính chúng không phát ra nguồn năng lượng (không dùng nguồn nhiệt tự phát, chủ động) mà chỉ phụ thuộc và các nguồn tha nhiệt, các nguồn thân nhiệt ở các thực thể khác như con người, động vật…

Ứng dụng công nghệ PIR với camera cảm biến thân nhiệt PIR:

Do khả năng bắt sóng hồng ngoại rất tốt của cảm biến pir nên chúng thường được dùng để phát hiện chuyển động chính xác hơn (nói cách khác cảm biến Pir phát hiện chính xác có trộm đột nhập hoặc các yếu tố liên quan đến con người, mà không phải vật nuôi, lá cây, tấm rèm cửa đong đưa…).

Điều này giải quyết được bài toán tránh camera báo động giả, gây nhiều phiền hà cho khách hàng.

Do đặc điểm ngăn ngừa báo động giả hiệu quả nên công nghệ PIR còn có các tên gọi khác như: camera chống báo động PIR, cảm biến thân nhiệt PIR, camera cảm biến di chuyển PIR…

Camera PIR là gì?

Xét về cơ bản camera PIR đơn giản là dòng camera quan sát cao cấp sử dụng cảm biến PIR. Tuy nhiên dòng camera PIR có một số đặc điểm liên quan, khác với các dòng camera khác. Chúng ta hãy cùng xem xét những điểm khác biệt ở camera Pir là gì.

Cấu tạo và khác biệt camera PIR

Nhìn bên ngoài camera Pir có cấu tạo tương tự các dòng camera khác. Cũng có thân camera, thấu kính, cảm biến và phần chân đế. Tuy nhiên đi sâu vào bên trong thì camera pir có cấu tạo và chức năng rất khác biệt.

Khác biệt của camera PIR là gì?:

1. Kiểu dáng: hình bầu tròn ngộ nghĩnh, nhỏ, chiều dài ngắn.
2. Cảm biến PIR cao cấp.
3. Hệ thống kính lọc Fresnel ở bên trong.
4. Giá thành cao hơn các loại camera thông thường.
5. Chức năng: chuyên nhận dạng chuyển động và chống trộm.
6. Phần mềm nhận dạng & phân tích hình ảnh, kết hợp cảm biến Pir để bắt chuyển động chính xác.

Tính năng báo động camera PIR như thế nào?

Dĩ nhiên các dòng camera thông thường khác cũng nhận dạng được chuyển động dựa trên việc phân tích hình ảnh. Nhược điểm của những loại này là không có khả năng phát hiện thân nhiệt mà chỉ đơn thuần dựa vào sự thay đổi của khung hình để báo động, do vậy rất thường xảy ra báo động giả, gây phiền hà cho chủ nhà cũng như cho hàng xóm trong việc phối hợp ngăn ngừa trộm cắp.

Tuy nhiên với camera Pir thì lại khác. Sự kết hợp giữa bộ cảm biến PIR sensor (cảm biến thân nhiệt hồng ngoại) kết hợp với bộ lọc và phân tách hình ảnh sẽ cho kết quả chính xác hơn rất nhiều.

Dưới đây là điểm khác biệt của camera báo động hồng ngoại PIR:

• Hoạt động chính xác cả ngày lẫn đêm.
• Báo động chính xác, ngăn ngừa báo động giả (chó, mèo, lá cây rụng, gió, rèm cửa đu đưa…) => Phòng ngừa trộm cắp hiệu quả.
• Kết hợp với loa báo động hoặc còi hú (báo động trộm cắp).
• Kết hợp với đèn Led nhấp nháy liên tục (xua đuổi trộm cắp).

Ứng dụng camera PIR trong báo động

• Báo động hồng ngoại: phát hiện tia hồng ngoại của người đột nhập và gửi tín hiệu cảnh báo về điện thoại.
• Báo động hồng ngoại tại chỗ: phát hiện đồng thời phát loa báo động, cảnh báo toàn khu vực, kết hợp đèn nháy chớp tắt liên hồi.

.

Nguyên lý hoạt động của camera PIR

Camera Pir được tích hợp 1 kính lọc Fresnel. Chiếc kính này giữ nhiệm vụ chỉ lọc lấy các chùm tia sáng hồng ngoại (loại bỏ các tia sáng bình thường mà mắt người có thể quan sát được).

Tín hiệu chuyển động luôn được so sánh với nhiệt hồng ngoại mà camera nhận được. Hiểu cách khác đó là camera phải xem xét đó có phải là con người không, trước khi phát tín hiệu báo động về trung tâm.

So sánh chùm tia hồng ngoại chuyển động

Khi có một vật nóng đi ngang qua, các cảm biến hồng ngoại sẽ so sánh 2 vùng hồng ngoại lân cận từ đối tượng đang chuyển động. Nếu có độ chênh lệch cao (giữa cơ thể người và vùng không có người đi ngang) tức là có đối tượng con người xâm nhập. Tín hiệu này sẽ được khuếch đại để có biên độ đủ cao và đưa vào mạch so áp để tác động vào một thiết bị điều khiển hay báo động.

Hình vẽ cho thấy 2 vùng cảm ứng nhậy cảm tương ứng với 2 cảm biến trong đầu dò. Khi có một con vật đi ngang, từ thân con vật sẽ luôn phát ra tia nhiệt, nó được tiêu tụ mạnh với kính Fresnel và rồi tiêu tụ trên bia là cảm biến hồng ngoại, vậy khi con vật đi ngang, ở ngả ra của đầu dò chúng ta sẽ thậy. Xuất hiện một tín hiệu, tín hiệu này sẽ được cho vào mạch xử lý để tạo tác dụng điều khiển hay báo động.

Đầu dò hồng ngoại người qua lại

Bạn xem hình động sau đây dùng diễn tả nguyên lý làm việc của đầu dò PIR đối với người qua lại:

Chế tạo PIR chipset

Tia nhiệt:

Mọi vật chất đều được cấu tạo từ các phân tử nhỏ li ti. Trong số đó năng lượng nhiệt được tạo ra từ các dao động của các phân tử chuyển động hỗn loạn, không trật tự.

Sự chuyển động hỗn loạn không định hướng này sẽ phát ra các tia nhiệt – mà chúng ta thường gọi đó là sức nóng.

Thân nhiệt mỗi người thường ở mức 36 – 37 độ C, đó là nguồn nhiệt mà mọi người đều có. Nếu dùng linh kiện cảm ứng thân nhiệt, chúng ta sẽ có thiết bị phát hiện ra người, đó chính là ý tưởng mà người ta chế ra thiết bị motion detector, điều khiển theo nguồn thân nhiệt chuyển động.

Vật liệu cảm ứng tia nhiệt pyroelectric

Vật liệu nhóm pyroelectric được dùng làm cảm biến dò tia nhiệt.

Kẹp vật liệu pyroelectric giữa 2 bản cực thì người ta nhận thấy khi có tia nhiệt đi xuyên qua thì trên hai 2 bản cực sẽ xuất hiệu tín hiệu điện. Tuy nhiên sẽ cần thêm 01 bộ mạch khuyếch đại do tín hiệu này khá yếu.

• Bên trong PIR chipset, người ta gắn 2 cảm ứng PIR nằm ngang, và cho nối vào cực Gate (chân Cổng) của một transistor FET có tính khuếch đại.
• Khi cảm biến pyroelectric thứ nhất nhận được tia nhiệt, nó sẽ phát ra tín hiệu và khi nguồn nóng di chuyển ngang, sẽ đến cảm biến pyroelectric thứ hai nhận được tia nhiệt và nó lại phát ra tín hiệu điện.
• Sự xuất hiện của 2 tín hiệu này cho nhận biết là đã có một nguồn nhiệt di động ngang và mạch điện tử sẽ phát ra tín hiệu điều khiển. Tín hiệu này có thể dùng tắt mở đèn hay dùng để báo động khi có kẻ lạ vào nhà.

Kính hội tụ tia nhiệt (kính Focus)

Trên thực tế các tia nhiệt hồng ngoại phát ra từ cơ thể người khá yếu và phân tán ra nhiều hướng khác nhau. Vì vậy để tăng độ nhạy chính xác hơn người ta thường thiết kế thêm 1 kính hội tụ (kính lúp) để tập trung các chùm tia này. Kính lúp là một dạng kính lồi, khi lắp vào camera làm cho camera có hình bầu bầu ngộ nghĩnh là vậy.

Trên đây là nội dung giải đáp các thắc mắc xung quanh vấn đề camera pir là gì, cảm biến PIR là gì và ứng dụng thực tiễn của camera PIR trong báo động hồng ngoại, chống trộm hiệu quả. Cám ơn sự quan tâm của quý bạn đọc. Thân mến!

• https://khoingo.net/camera-pir-la-gi/
  
• http://arduino.vn/bai-viet/522-pir-sensor-alarm
• https://www.onsemi.com/pub/Collateral/NCS36000-D.PDF