Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc và ứng dụng trong mùa dịch Covid-19

Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc là gì ?

Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại đo nhiệt độ bằng cách phát hiện năng lượng hồng ngoại phát ra từ tất cả các vật liệu có nhiệt độ trên độ không tuyệt đối (0 ° Kelvin).

Thiết kế cơ bản nhất bao gồm một thấu kính để tập trung năng lượng hồng ngoại (IR) vào đầu đo, giúp chuyển đổi năng lượng thành tín hiệu điện có thể được hiển thị theo đơn vị nhiệt độ sau khi được bù nhiệt cho sự thay đổi nhiệt độ môi trường. Thiết kế này tạo điều kiện cho phép đo nhiệt độ từ khoảng cách xa mà không tiếp xúc với đối tượng cần đo.

Do đó, cảm biến nhiệt độ hồng ngoại rất hữu ích để đo nhiệt độ trong các trường hợp trong đó các cặp nhiệt điện hoặc cảm biến loại đầu đo khác không thể được sử dụng hoặc cho kết quả đo không chính xác vì nhiều lý do. Một số trường hợp điển hình là đối tượng cần đo đang di chuyển hoặc trong các ứng dụng yêu thời gian cầu đáp ứng nhanh.

Nguyên lý hoạt động

Năng lượng hồng ngoại (IR) được phát ra từ tất cả các vật liệu có nhiệt độ trên 0°K. Bức xạ hồng ngoại là một phần của Phổ điện từ và nằm giữa tần số ánh sáng khả kiến (Ánh sáng nhìn thấy) và sóng vô tuyến. Phần hồng ngoại của phổ kéo dài bước sóng từ 0,7μm đến 1000μm. Trong dải sóng này, chỉ các tần số từ 0,7μm đến 20μm được sử dụng để đo nhiệt độ thực tế hàng ngày. Điều này là do cảm biến nhiệt độ IR hiện có không đủ nhạy để phát hiện lượng năng lượng rất nhỏ có sẵn ở bước sóng vượt quá 20μm.

Năng lượng hồng ngoại di chuyển theo đường thẳng từ nguồn và có thể bị phản xạ và hấp thụ bởi các bề mặt vật chất trên đường đi của nó. Trong trường hợp hầu hết các vật thể rắn, một phần năng lượng hồng ngoại đập vào bề mặt vật thể sẽ bị hấp thụ và một phần sẽ bị phản xạ. Điều này cũng áp dụng cho các vật liệu trong suốt ,chẳng hạn như : thủy tinh, khí và nhựa mỏng nhưng ngoài ra, một số năng lượng IR cũng sẽ đi qua vật thể. Những hiện tượng này được gọi là Độ phát xạ của vật thể hoặc vật liệu. 

Các loại vật liệu và khí khác nhau có độ phát xạ khác nhau, và do đó sẽ phát ra IR ở các cường độ khác nhau trong một nhiệt độ nhất định. Sự phát xạ của vật liệu hoặc khí là một chức năng của cấu trúc phân tử và đặc điểm bề mặt của nó. Nó thường không phải là một chức năng của màu sắc trừ khi nguồn màu là một chất hoàn toàn khác với cơ thể chính của vật liệu. Một ví dụ thực tế về điều này là sơn kim loại kết hợp một lượng đáng kể nhôm. Hầu hết các loại sơn có cùng độ phát xạ không phân biệt màu sắc, nhưng nhôm có độ phát xạ rất khác nhau do đó sẽ làm thay đổi độ phát xạ của sơn kim loại.

Cũng giống như trường hợp với ánh sáng khả kiến, một số bề mặt càng được đánh bóng cao thì bề mặt IR sẽ phản xạ càng nhiều. Do đó, các đặc tính bề mặt của vật liệu cũng sẽ ảnh hưởng đến độ phát xạ của nó. Trong đo nhiệt độ, điều này có ý nghĩa trong trường hợp vật liệu có độ phát xạ thấp. Do đó, một miếng thép không gỉ được đánh bóng cao sẽ có độ phát xạ thấp hơn nhiều so với cùng loại với bề mặt được gia công thô. Điều này là do các rãnh được tạo ra bởi gia công ngăn chặn phần lớn năng lượng IR bị phản xạ. Ngoài cấu trúc phân tử và điều kiện bề mặt, yếu tố thứ ba ảnh hưởng đến sự phát xạ rõ ràng của vật liệu hoặc khí là độ nhạy bước sóng của cảm biến, được gọi là đáp ứng quang phổ của cảm biến. Như đã nêu ở trên, chỉ các bước sóng hồng ngoại trong khoảng 0,7μm và 20μm được sử dụng để đo nhiệt độ thực tế.

Ưu điểm và tính năng : 

Một vài ưu điểm về tính năng của cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc :

- Kích thước cảm biến nhỏ (28mm x 16mm) và chi phí thấp

- Dễ dàng giao tiếp với MCU thông qua gia thức truyền thông I2C

- Điện áp hoạt động : 3.3-5V

- Dải nhiệt độ hoạt động lớn :

+ Đối với cảm biến : -40°C đến 125°C

+ Đối với đối tượng : -70°C đến 380°C

- Độ chính xác cao

- Có tích hợp chế độ giúp giảm tải tiêu thụ điện năng

Ứng dụng 

Với những tính năng và lợi tích, ưu điểm nêu phía trên, cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc có rất nhiều ứng dụng trong thực tiễn như :

- Cảm biến độ nhạy nhiệt cho hệ thống điều khiển điều hòa không khí di động

- Theo dõi và phát hiện chuyển động (nhất là ban đêm)

- Phát hiện góc mù của oto

- Kiểm soát nhiệt độ các thiết bị trong công nghiệp

- Kiểm soát nhiệt độ trong máy in, máy photocopy, laptop, ...

- Chăm sóc sức khỏe con người

- Giám sát chăn nuôi

- Làm nhiệt kế không tiếp xúc đo nhiệt độ con người (ứng dụng mạnh mẽ trong đợt COVID-19 hiện nay

Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc trong phòng chống Covid-19

Nhiệt kế hồng ngoại không tiếp xúc bán trên thị trường.

Trong thời gian qua thì với diễn biến phức tạp của dịch Covid-19 và sự thiếu hụt thiết bị y tế (Thiết bị đo thân nhiệt) - 500ae cộng đồng yêu công nghệ đã cho ra đời các sản phẩm nhiệt kế cầm tay DIY sử dụng cảm biến nhiệt hồng ngoại không tiếp xúc MLX90614 phục vụ cho công tác phòng chống dịch một cách kịp thời !

MLX90614 family

Thông số kỹ thuật  : Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc MLX90614                             

 Một số project ứng dụng cảm biến nhiệt độ hồng ngoại trong mùa Covid-19

Make a Non-Contact Infrared Thermometer with IR Temperature Sensor

How to Make a Temperature Gun With ESP32

Arduino - Infrared Thermometer with MDF Case

Như vậy chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu các thuật ngữ Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc là gì ? Nguyên lý hoạt động ? và Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc trong mùa covid-19 là gì ?. Hy vọng qua bài viết các bạn hiểu hơn về Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc và ứng dụng của nó trong đợt dịch Covid này. Hẹn gặp lại các bạn trong các bài viết tiếp theo !!!

MLAB : Liên hệ số HOTLINE để được hỗ trợ trực tiếp : 0862.628.846

+ Chuỗi Bài viết về MÁY ĐO THÂN NHIỆT (LINK HERE)

+ Playlist Video về MÁY ĐO THÂN NHIỆT (LINK HERE)

Nếu các bạn có bất kỳ ý tưởng mới cũng như đóng góp nào đừng ngần ngại mà hãy inbox trực tiếp cho fanpage . Xin chào và hẹn gặp lại các bạn trong các bài viết tiếp theo !!!

PIVIETNAM.COM.VN CHÚC CÁC BẠN THÀNH CÔNG !!!

Thực hiện bài viết : Đào Văn Hậu

Để cập nhật các tin tức công nghệ mới các bạn làm theo hướng dẫn sau đây :

Các bạn vào Trang chủ >> Tin tức. ở mục này có các bài viết kỹ thuật thuộc các lĩnh vực khác nhau các bạn có thể lựa chọn lĩnh vực mà mình quan tâm để đọc nhé !!!

Các bạn cũng có thế kéo xuống cuối trang để xem những tin tức công nghệ mới nhất.