Cảm biến thụ động là gì?

Tác giả: Lý Ái
Nguồn: Ulink Media

Cảm biến thụ động là gì?

Cảm biến thụ động còn được gọi là cảm biến chuyển đổi năng lượng. Giống như Internet vạn vật, nó không cần nguồn điện bên ngoài, tức là cảm biến không cần sử dụng nguồn điện bên ngoài mà vẫn có thể lấy năng lượng thông qua cảm biến bên ngoài.

Chúng ta đều biết rằng cảm biến có thể được chia thành cảm biến chạm, cảm biến hình ảnh, cảm biến nhiệt độ, cảm biến chuyển động, cảm biến vị trí, cảm biến khí, cảm biến ánh sáng và cảm biến áp suất theo các đại lượng vật lý khác nhau của nhận thức và phát hiện. Đối với cảm biến thụ động, năng lượng ánh sáng, bức xạ điện từ, nhiệt độ, năng lượng chuyển động của con người và nguồn rung động được cảm biến phát hiện là các nguồn năng lượng tiềm năng.

Có thể hiểu rằng cảm biến thụ động có thể được chia thành ba loại sau: cảm biến thụ động sợi quang, cảm biến thụ động sóng âm bề mặt và cảm biến thụ động dựa trên vật liệu năng lượng.

• Cảm biến sợi quang

Cảm biến sợi quang là một loại cảm biến dựa trên một số đặc điểm của sợi quang được phát triển vào giữa những năm 1970. Đây là thiết bị chuyển đổi trạng thái đo được thành tín hiệu ánh sáng có thể đo được. Nó bao gồm nguồn sáng, cảm biến, bộ thu phát ánh sáng, mạch xử lý tín hiệu và sợi quang.

Nó có các đặc tính như độ nhạy cao, khả năng chống nhiễu điện từ mạnh, cách điện tốt, khả năng thích ứng với môi trường mạnh, đo lường từ xa, tiêu thụ điện năng thấp và ngày càng hoàn thiện trong ứng dụng Internet vạn vật. Ví dụ, thủy âm sợi quang là một loại cảm biến âm thanh sử dụng sợi quang làm bộ phận nhạy cảm, và cảm biến nhiệt độ sợi quang.

• Cảm biến sóng âm bề mặt

Cảm biến sóng âm bề mặt (SAW) là cảm biến sử dụng thiết bị sóng âm bề mặt làm thành phần cảm biến. Thông tin đo được được phản ánh thông qua sự thay đổi tốc độ hoặc tần số của sóng âm bề mặt trong thiết bị sóng âm SURFACE, và được chuyển đổi thành cảm biến đầu ra tín hiệu điện. Đây là một cảm biến phức tạp với phạm vi cảm biến rộng. Nó chủ yếu bao gồm cảm biến áp suất sóng âm bề mặt, cảm biến nhiệt độ sóng âm bề mặt, cảm biến gen sinh học sóng âm bề mặt, cảm biến khí hóa học sóng âm bề mặt và cảm biến thông minh, v.v.

Bên cạnh cảm biến sợi quang thụ động có độ nhạy cao, có thể đo khoảng cách, đặc tính tiêu thụ điện năng thấp, cảm biến sóng âm bề mặt thụ động sử dụng phương pháp dự đoán sự thay đổi tần số Hui, do đó việc kiểm tra sự thay đổi của phép đo bên ngoài có thể rất chính xác. Đồng thời, với đặc tính kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, tiêu thụ điện năng thấp, cảm biến này có thể đạt được các tính chất nhiệt và cơ học tốt, mở ra một kỷ nguyên mới của cảm biến không dây nhỏ gọn. Nó được sử dụng rộng rãi trong các trạm biến áp, tàu hỏa, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác.

• Cảm biến thụ động dựa trên vật liệu năng lượng

Cảm biến thụ động dựa trên vật liệu năng lượng, đúng như tên gọi, sử dụng năng lượng thông thường trong cuộc sống để chuyển đổi năng lượng điện, chẳng hạn như năng lượng ánh sáng, năng lượng nhiệt, năng lượng cơ học, v.v. Cảm biến thụ động dựa trên vật liệu năng lượng có ưu điểm là băng thông rộng, khả năng chống nhiễu mạnh, ít gây nhiễu cho đối tượng đo, độ nhạy cao và được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực đo lường điện từ như điện áp cao, sét, cường độ trường bức xạ mạnh, vi sóng công suất cao, v.v.

Kết hợp cảm biến thụ động với các công nghệ khác

Trong lĩnh vực Internet vạn vật (IoT), cảm biến thụ động ngày càng được sử dụng rộng rãi, và nhiều loại cảm biến thụ động khác nhau đã được công bố. Ví dụ, các cảm biến kết hợp với NFC, RFID và thậm chí cả wifi, Bluetooth, UWB, 5G và các công nghệ không dây khác đã ra đời. Ở chế độ thụ động, cảm biến lấy năng lượng từ tín hiệu vô tuyến trong môi trường thông qua ăng-ten, và dữ liệu cảm biến được lưu trữ trong bộ nhớ không bay hơi, được lưu trữ khi không có nguồn điện.

Cảm biến biến dạng vải thụ động không dây dựa trên công nghệ RFID, kết hợp công nghệ RFID với vật liệu dệt để tạo thành thiết bị có chức năng cảm biến biến dạng. Cảm biến biến dạng vải RFID sử dụng chế độ giao tiếp và cảm ứng của công nghệ thẻ RFID thụ động UHF, hoạt động dựa trên năng lượng điện từ, có tiềm năng thu nhỏ và linh hoạt, trở thành lựa chọn tiềm năng cho các thiết bị đeo.

Vào cuối

Internet Vạn Vật Thụ Động (IPV) là hướng phát triển tương lai của Internet Vạn Vật. Là một mắt xích của Internet Vạn Vật thụ động, yêu cầu đối với cảm biến không còn giới hạn ở kích thước nhỏ gọn và mức tiêu thụ điện năng thấp. Internet Vạn Vật Thụ Động cũng sẽ là một hướng phát triển đáng được khai thác. Với sự trưởng thành và đổi mới liên tục của công nghệ cảm biến thụ động, ứng dụng của công nghệ cảm biến thụ động sẽ ngày càng mở rộng.