เซ็นเซอร์อินฟาเรดมีหลักการทำงานอย่างไร

เจาะลึกหลักการทำงานของเซ็นเซอร์อินฟราเรด: ดวงตาที่มองเห็นความร้อน

เซ็นเซอร์อินฟราเรด หรือที่เรียกสั้นๆ ว่า IR sensor เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน เราพบเห็นการใช้งานเซ็นเซอร์ชนิดนี้ในอุปกรณ์รอบตัวมากมาย ไม่ว่าจะเป็นโทรทัศน์ เครื่องปรับอากาศ ไปจนถึงรถยนต์ไร้คนขับ

แต่เบื้องหลังการทำงานของเทคโนโลยีที่ดูล้ำสมัยนี้ แท้จริงแล้วอาศัยหลักการที่เรียบง่ายแต่ชาญฉลาด นั่นคือการใช้ “รังสีอินฟราเรด” ในการตรวจจับวัตถุ

รังสีอินฟราเรดคืออะไร?

รังสีอินฟราเรด (Infrared radiation) คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าแสงที่ตามองเห็น วัตถุทุกชนิดที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ (-273.15 องศาเซลเซียส) จะปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมา ยิ่งวัตถุร้อนมากเท่าไหร่ ก็จะยิ่งปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมามากขึ้นเท่านั้น

หลักการทำงานของเซ็นเซอร์อินฟราเรด

1. ปล่อยรังสีอินฟราเรด: ภายในเซ็นเซอร์อินฟราเรดจะมีส่วนประกอบที่เรียกว่า “Infrared emitter” ทำหน้าที่ปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมา
2. ตรวจจับรังสีอินฟราเรดที่สะท้อนกลับ: เมื่อรังสีอินฟราเรดกระทบกับวัตถุ ส่วนหนึ่งจะสะท้อนกลับมายังเซ็นเซอร์ โดยมีส่วนประกอบที่เรียกว่า “Infrared detector” ทำหน้าที่รับรังสีที่สะท้อนกลับมานี้
3. ประมวลผลสัญญาณ: สัญญาณรังสีอินฟราเรดที่ Infrared detector รับมา จะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า
4. ส่งสัญญาณ: สัญญาณไฟฟ้าจะถูกส่งต่อไปยังวงจรควบคุม ซึ่งจะนำไปประมวลผลและสั่งการอุปกรณ์ต่อไป เช่น เปิดไฟ เปิดประตู หรือสั่งให้รถเบรก เป็นต้น

เซ็นเซอร์อินฟราเรดกับการตรวจจับวัตถุ

ดังที่ได้กล่าวไปข้างต้นว่า วัตถุทุกชนิดปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมา เซ็นเซอร์อินฟราเรดใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติข้อนี้ในการตรวจจับวัตถุ โดยการวิเคราะห์รูปแบบและปริมาณของรังสีอินฟราเรดที่สะท้อนกลับมา

• ไม่มีวัตถุ: หากไม่มีวัตถุขวางกั้น รังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกไปจะไม่สะท้อนกลับมา เซ็นเซอร์จะตรวจจับรังสีได้น้อยมาก
• มีวัตถุ: หากมีวัตถุขวางกั้น รังสีอินฟราเรดส่วนหนึ่งจะสะท้อนกลับมายังเซ็นเซอร์ เซ็นเซอร์จะตรวจจับรังสีได้มากขึ้น

โดยทั่วไปแล้ว เซ็นเซอร์อินฟราเรดจะถูกตั้งค่าให้ส่งสัญญาณ “0” เมื่อไม่พบวัตถุ และส่งสัญญาณ “1” เมื่อพบวัตถุ

ข้อดีของเซ็นเซอร์อินฟราเรด

• ราคาถูก: เทียบกับเซ็นเซอร์ชนิดอื่นๆ เซ็นเซอร์อินฟราเรดมีราคาถูกกว่ามาก
• ติดตั้งง่าย: เซ็นเซอร์อินฟราเรดมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และติดตั้งง่าย
• ใช้พลังงานต่ำ: เซ็นเซอร์อินฟราเรดใช้พลังงานต่ำมาก จึงเหมาะสำหรับอุปกรณ์พกพา
• ไม่ต้องสัมผัสกับวัตถุ: เซ็นเซอร์อินฟราเรดสามารถตรวจจับวัตถุได้โดยไม่ต้องสัมผัส จึงเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความสะอาดสูง เช่น ในโรงพยาบาล หรือในอุตสาหกรรมอาหาร

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์อินฟราเรดในชีวิตประจำวัน

• เครื่องใช้ไฟฟ้า: เช่น โทรทัศน์ เครื่องปรับอากาศ ประตูอัตโนมัติ ใช้เซ็นเซอร์อินฟราเรดในการรับคำสั่งจากรีโมทคอนโทรล
• ระบบรักษาความปลอดภัย: เช่น สัญญาณกันขโมย กล้องวงจรปิด ใช้เซ็นเซอร์อินฟราเรดในการตรวจจับความเคลื่อนไหว
• อุตสาหกรรม: เช่น โรงงานผลิต คลังสินค้า ใช้เซ็นเซอร์อินฟราเรดในการตรวจจับวัตถุ นับจำนวน และควบคุมกระบวนการผลิต
• ยานยนต์: เช่น รถยนต์ ใช้เซ็นเซอร์อินฟราเรดในระบบช่วยจอด ระบบเตือนมุมอับ และระบบเบรกอัตโนมัติ

เซ็นเซอร์อินฟราเรดเป็นเทคโนโลยีที่น่าทึ่ง มีบทบาทสำคัญต่อการพัฒนาอุปกรณ์และระบบอัตโนมัติต่างๆ