Cảm biến ánh sáng là thuật ngữ trong vật lý được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống con người thông qua hệ thống đèn led, điện thoại smartphone, hệ thống liên lạc laser,…Cùng Hapigo tìm hiểu chi tiết về cảm biến ánh sáng dưới bài viết này!
Cảm biến ánh sáng là gì?
Cảm biến ánh sáng là thiết bị điện quang, cảm biến thông minh có khả năng chuyển đổi ánh sáng (Ánh sáng nhìn thấy và ánh sáng dạng tia hồng ngoại) trở thành tín hiệu điện. Cảm biến ánh sáng hiểu đơn giản là khả năng nhận biết và tự điều chỉnh lượng ánh sáng của thiết bị dựa trên điều kiện ánh sáng của môi trường bên ngoài thông qua mắt cảm biến.
Cảm biến ánh sáng thường được chia thành: Cảm biến ánh sáng xung quanh, cảm biến ánh sáng hồng ngoại, cảm biến ánh sáng mặt trời, cảm biến ánh sáng cực tím.
Lợi ích và ứng dụng của cảm biến ánh sáng trong cuộc sống
Cảm biến ánh sáng ngày nay mang lại rất nhiều lợi ích cho con người khiến cho cuộc sống thêm thuận tiện hơn. Những ứng dụng phổ biến trong cuộc sống của cảm biến ánh sáng có thể kể đến như:
- Dùng làm đèn cảm biến ánh sáng, cảm biến ánh sáng bật tắt đèn. Các loại đèn được ứng dụng có thể kể đến đèn ngủ, đèn chiếu khi về đêm.
- Đèn cảm biến ánh sáng iphone, ipad, các loại điện thoại, điện tử, vi tính. Cảm biến ánh sáng xung quanh trên smartphone gồm máy chiếu sáng và bộ thu ánh sáng. Các tín hiệu ánh sáng khác nhau thông qua bộ thu sáng sẽ chuyển đổi thành các tín hiệu tương ứng -> trung tâm xử lý -> điều khiển, hoạt động bên trong smartphone. Rõ rệt nhất chính là màn hình điện thoại sẽ tự động chuyển vùng ánh sáng theo điều kiện ánh sáng bên ngoài môi trường, hoặc kéo giảm ánh sáng màn hình nếu điện năng do màn hình tiêu thụ lớn
- Cảm biến ánh sáng trên ô tô thay đổi ánh sáng đèn tùy theo độ sáng của môi trường.
- Được ứng dụng tinh tế trong việc bảo mật.
- Đôi khi còn được ứng dụng dùng cho pin mặt trời trong các sản phẩm sử dụng năng lượng mặt trời.
- Kiểm soát mức độ chiếu sáng và hiệu năng sử dụng của hệ thống đèn thông minh trong gia đình tiết kiệm điện năng.
- Cảm biến ánh sáng trên đèn nền của các thiết bị thông minh như tivi, màn hình máy tính, máy tính bảng, máy ảnh kỹ thuật số, tủ lạnh tích hợp tivi,…
- Cảm biến ánh sáng sử dụng trên các thiết bị chiếu sáng cảm ứng, màn hình quảng cáo ngoài trời
- Hệ thống chiếu sáng thông minh tự động điều khiển thiết bị chiếu sáng, cho ánh sáng tương thích phù hợp với ánh sáng xung quanh.
Phân loại cảm biến ánh sáng
Dựa theo nguyên lý, tính chất hoạt động và ứng dụng thực tế mà cảm biến ánh sáng được chia thành 3 loại chính:
Cảm biến Photoresistor
- Loại cảm biến này được sử dụng và ứng dụng nhiều trong các thiết bị cảm biến. Đây chính là chất cảm quang – điện trở phụ ánh sáng (LDR). Chất cảm quang này giúp kiểm tra được đèn bật hay tắt, so sánh được mức độ ánh sáng của môi trường ở tính chất tương đối suốt 1 ngày hoạt động
- Chất bán dẫn khá nhạy cảm với ánh sáng, có thể thấy ánh sáng gần với hồng ngoại
- Nguyên lý hoạt động: Bộ phát quang hoạt động như điện trở thông thường. Sự thay đổi điện trở hoàn toàn phụ thuộc vào điều kiện ánh sáng bên ngoài môi trường. Nếu cường độ ánh sáng càng cao thì điện trở sẽ càng giảm và ngược lại. Do vậy mà đèn sẽ sáng khi trời tối và tắt khi trời sáng
- Ứng dụng thực tế: Cảm biến photoresistor được dùng cho đèn đường, đèn quảng cáo ban đêm, đèn thông minh trong nhà,….
Cảm biến Photodiodes
- Cảm biến Photodiodes là loại cảm biến có thể thay đổi ánh sáng thành dòng điện. Được làm từ vật liệu silicon và gecmani, bộ lọc quang lọc, ống kính tích hợp
- Nguyên lý hoạt động: dựa vào hiệu ứng quang học trong. Khi mà có chùm ánh sáng chiếu vào thì các electron sẽ tạo thành các khoảng trống cho dòng điện chạy qua. Nếu ánh sáng càng lớn, lỗ hở giữa các electron càng to thì dòng điện sẽ càng mạnh
- Ứng dụng thực tế: Cảm biến Photodiodes được dùng trong các thiết bị điều khiển từ xa, các thiết bị điện tử, thiết bị y tế, đo lường, tấm pin mặt trời,….
Phototransistors
Đây là một loại nhỏ trong cảm biến Photodiodes nhưng Phototransistors có thể khuếch đại lên nhiều lần. Và được ứng dụng trong các thiết bị đo cảm ứng cao hoặc kích thước lớn.
Nguyên lý hoạt động của cảm biến ánh sáng
Cảm biến ánh sáng hoạt động chủ yếu dựa trên nguyên lý của hiệu ứng quang điện – Hiện tượng một số chất đặc biệt khi khi đã hấp thụ ánh sáng sẽ chuyển đổi thành năng lượng điện. Trong hiệu ứng quang điện thì có chia thành 2 loại nhỏ:
- Hiệu ứng quang điện trong: Là loại quang điện trong xảy ra với chất bán dẫn. Khi chiếu ánh sáng vào vật liệu, năng lượng này sẽ làm thay đổi điện trở suất bên trong vật liệu ga ra điện động vì thế sẽ làm thay đổi tính chất điện của vật liệu
- Hiệu ứng quang điện ngoài: Là sự tác động bề mặt bên ngoài của vật liệu được chiếu bởi ánh sáng, các điện tử sẽ hấp thụ năng lượng rồi tạo ra điện. Khi đó các điện tử bên trong vật liệu chuyển động ra phía bên ngoài bề mặt vật liệu rồi tạo ra hiệu ứng quang điện ngoài.
Các loại công tắc cảm biến ánh sáng phổ biến
Công tắc cảm biến ánh sáng 12v
- Cảm biến ánh sáng 12V được sản xuất để hoạt động theo nguyên lý tự động bật tắt ánh sáng khi trời tối.
- Được ứng dụng làm đèn chiếu sáng như: Đèn ốp trần, đèn LED dây, đèn LED panel, đèn âm đất,…
- Điện áp sử dụng của cam biến này khoảng từ 12V-50Hz.
- Độ mở sáng của cảm biến là 30 Lux
- Mức giá: 42.000đ – 50.000đ
Công tắc cảm biến ánh sáng 220V AS-10
- Cảm biến ánh sáng 200V có điện áp đầu vào là DC hoặc AC 220V
- Cường độ tải tối đa: Khoảng 10A
- Được ứng dụng làm đèn đường, đèn ô tô, xe máy, bóng đèn led nhà xưởng, đèn sân vườn,… có tính ứng dụng cao.
- Cảm biến ánh sáng này hoạt động theo nguyên tắc cảm biến tự động bật tắt ánh sáng theo mức độ ánh sáng của không gian.
- Mức giá: 39.000đ – 51.000đ
Công tắc cảm biến ánh sáng 220V-25A
- Có khả năng chịu điện áp khá lớn (25A)
- Cảm biến ánh sáng được thiết kế đạt tiêu chuẩn IP54, thích hợp ứng dụng trong các dòng đèn chiếu sáng trong nhà hay những khu vực có độ ẩm cao nhờ vào khả năng chống nước.
- Được ưu tiên dùng trong các bóng đèn chiếu sáng dân dụng hoặc chiếu sáng công nghiệp tại nhà.
- Có thể dùng cảm biến ánh sáng 220V này để thay đổi cường độ ánh sáng đèn bằng động tác xoay núm điều chỉnh ở mặt sau cảm biến.
- Cũng hoạt động tương tự với cơ chế tắt bật ánh sáng dựa vào cảm nhận của ánh sáng khu vực xung quanh. (Tự động bật khi không gian có chỉ số Lux 8-30 và tự động tắt khi không gian có Lux 5-100).
- Mức giá: 230.000đ – 250.000đ
Công tắc cảm biến hồng ngoại
- Cảm biến có điện áp lớn, từ 85V – 265V
- Phạm vi cảm biến lớn, từ 3M – 6M
- Góc cảm biến của loại này rất rộng, từ 110 độ.
- Có thể dùng cho đèn Led 40W-60W và đèn compact truyền thống.
- Hoạt động theo công tắc cảm biến nên khi có người bước đến gần với đèn ở khoảng cách 3M-6M thì đèn được lắp cảm biến sẽ sáng lên tự động.
- Bất cứ khi nào tròi tối dưới 4 Lux thì đèn sẽ được bật sáng nhờ vào quy tắc cảm biến ánh sáng.
- Mức giá: 35.000đ – 50.000đ
Công tắc cảm biến ánh sáng có điều chỉnh
- Có khả năng điều chỉnh dòng cảm biến nâng cấp rất hiện đại.
- Có thể dùng công tắc để điều chỉnh tăng giảm cuowfngd dộ ánh sáng theo mức mong muốn.
- Có thể điều chỉnh ánh sáng nếu môi trường chiếu sáng có ánh sáng chênh lệch với mức cài đặt của cảm biến.
Có nên sử dụng các thiết bị cảm biến ánh sáng không?
Rất nhiều người băn khoăn không biết có nên lắp đặt các thiết bị cảm biến ánh sáng như đèn ngủ, đèn trang trí, đèn cầu thang trong nhà hay không. Sau đây là một vài ưu nhược điểm cho bạn nhìn nhận rõ vấn đề:
Hướng dẫn dùng một vài cảm biến ánh sáng
Hướng dẫn làm mạch cảm biến ánh sáng
Cách tắt cảm biến ánh sáng trên Iphone
- Ấn vào mục Cài đặt >> Trợ năng >> Màn hình & Cỡ chữ
- Ở mục độ sáng tự động đang được bật, gạt nút bật từ phải sang trái để tắt tính năng cảm biến ánh sáng trên Iphone
Cách tắt cảm biến ánh sáng trên Android
- Bước 1: Truy cập menu cài đặt để bắt đầu tắt cảm biến hoặc nhấn vào biểu tượng hình bánh răng (Settings) trên màn hình chính.
- Bước 2: Trong menu thì cuộn xuống và bấm vào mục hiển thị (Display).
- Bước 3: Tìm tùy chọn “Adaptive Brightness” (Độ sáng thích ứng), nhấn vào công tắc gạt tương ứng bên ạnh để chuyển về trạng thái tắt.
Tổng kết
Như vậy trên đây là toàn bộ các thông tin về cảm biến ánh sáng, nguyên lý hoạt động các ứng dụng trong đời sống. Có thể trong tương lai không xa các thiết bị vật dụng trong đời sống của chúng ta sẽ được ứng dụng cảm biến ánh sáng nhiều hơn!
Bên cạnh đó ngoài cảm biến ánh sáng ra bạn có thể tham khảo thêm Cảm biến nhiệt độ, cảm biến vân tay cũng được ứng dụng trong cuộc sống đem lại nhiều lợi ích to lớn. Vì một trái đất khỏe, tiết kiệm năng lượng cho tương lai!