Kiến thức nhà thông minh, Tin tức
Cảm biến hồng ngoại phát hiện người là gì? Nguyên lý, phân loại, ưu nhược điểm và ứng dụng trong cuộc sống
Th4
Nhờ khả năng nhận diện chuyển động thông qua nhiệt lượng cơ thể, cảm biến hồng ngoại phát hiện người ngày càng được các gia đình ưa chuộng để tự động hóa không gian sống. Bài viết này, cùng LUMI khám phá nguyên lý hoạt động, phân loại, ứng dụng thực tế và những xu hướng công nghệ mới của cảm biến hồng ngoại phát hiện người nhé!
1. Cảm biến hồng ngoại phát hiện người là gì? Lịch sử và vai trò trong cuộc sống
Cảm biến hồng ngoại phát hiện người là một thiết bị điện tử có thể nhận biết sự xuất hiện của con người nhờ vào lượng nhiệt mà cơ thể tỏa ra. Thân nhiệt trung bình của con người khoảng 37°C, phát ra tia hồng ngoại nằm trong dải sóng từ 8 đến 14 micromet – đúng với vùng mà cảm biến IR (Infrared) có thể phát hiện.
Lịch sử của cảm biến hồng ngoại bắt nguồn từ năm 1800, khi nhà thiên văn học người Anh William Herschel phát hiện ra bức xạ hồng ngoại – một phát hiện mang tính nền tảng cho sự phát triển của công nghệ cảm biến sau này. Trải qua hơn 200 năm, cảm biến IR đã được cải tiến để trở nên nhỏ gọn, chính xác và đa dạng hơn về ứng dụng.
Ngày nay, cảm biến hồng ngoại phát hiện người được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống nhà thông minh, thiết bị IoT và ứng dụng công nghiệp hiện đại. Thiết bị này giúp tự động hóa nhiều thao tác quen thuộc như bật đèn khi có người bước vào phòng, mở cửa tự động hay theo dõi chuyển động trong các khu vực cần đảm bảo an ninh… từ đó, tạo nên trải nghiệm sống tiện nghi, hiện đại và tiết kiệm năng lượng.
Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng cảm biến hồng ngoại phát hiện người đang gia tăng nhanh chóng cùng với sự phát triển của nhà ở thông minh và các hệ thống tự động hóa. Theo báo cáo của Mordor Intelligence, khu vực châu Á – Thái Bình Dương, trong đó có Việt Nam, được dự báo sẽ trở thành thị trường tăng trưởng nhanh nhất trong giai đoạn 2025–2030. Sự phổ biến của các thiết bị tiết kiệm năng lượng và giải pháp an ninh hiện đại đang góp phần thúc đẩy mạnh mẽ thị trường cảm biến, mở ra nhiều tiềm năng ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực dân dụng lẫn công nghiệp.
2. Nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại phát hiện người
Cảm biến hồng ngoại phát hiện người hoạt động dựa trên nguyên lý nhận diện bức xạ nhiệt phát ra từ cơ thể sống. Khi một vật thể phát nhiệt di chuyển trong vùng quét, cảm biến sẽ phát hiện sự thay đổi trong mức năng lượng hồng ngoại và chuyển đổi thành tín hiệu điện.
Quá trình này diễn ra thông qua chuỗi linh kiện đặc trưng: đầu tiên, bức xạ hồng ngoại từ cơ thể người được thấu kính Fresnel gom và định hướng về phía cảm biến; tiếp theo, cảm biến pyroelectric tiếp nhận và phát hiện sự thay đổi nhiệt độ tức thời; sau đó, tín hiệu nhiệt được biến đổi thành tín hiệu analog, được bộ khuếch đại xử lý và truyền tới vi điều khiển trung tâm, nơi đưa ra hành động tương ứng như bật đèn, mở cửa hay gửi cảnh báo.
Một ứng dụng điển hình của nguyên lý này là cảm biến chuyển động Zigbee/Bluetooth Mesh của Lumi, hiện đang được triển khai rộng rãi trong các hệ thống nhà thông minh. Thiết bị có khả năng phát hiện chuyển động trong bán kính 6 mét, góc quét lên đến 120 độ, giúp tự động hóa nhiều thao tác thường ngày như bật/tắt đèn, tăng cường bảo mật và tối ưu hiệu suất tiêu thụ điện năng.
3. Phân loại cảm biến
Trên thị trường hiện nay, cảm biến hồng ngoại phát hiện người được phân thành ba nhóm chính: PIR (cảm biến thụ động), IR chủ động và cảm biến kết hợp (Dual-tech).
| Tiêu chí | PIR (Thụ động) | IR Chủ Động | Dual-Tech (Kết hợp) |
| Đặc điểm | Tiết kiệm năng lượng, không phát tín hiệu | Phản hồi nhanh, dễ lắp đặt | Ổn định trong môi trường phức tạp, giảm báo động giả |
| Cơ chế hoạt động | Thu nhận tia hồng ngoại phát ra từ cơ thể người | Phát tia IR, nhận phản xạ từ vật thể di chuyển | Kết hợp PIR + radar vi sóng để tăng độ chính xác |
| Phạm vi hoạt động | 5 – 12 m | 1 – 5 m | 10 – 15 m |
| Độ chính xác | Cao (~90%) | Trung bình (~70%) | Rất cao (~95%) |
| Giá thành (VNĐ) | 500.000 – 1.000.000 | 150.000 – 280.000 | 890.000 – 3.000.000 |
| Ứng dụng phổ biến | Chiếu sáng, cảnh báo chuyển động cơ bản | Cửa trượt tự động, nhà hàng, siêu thị | Hệ thống an ninh cao cấp, tòa nhà văn phòng |
4. Ứng dụng thực tế
Nhờ khả năng phát hiện chuyển động nhanh, tiêu thụ ít năng lượng và dễ dàng tích hợp với các thiết bị điều khiển, cảm biến hồng ngoại phát hiện người được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
4.1. An ninh
Trong lĩnh vực an ninh, cảm biến hồng ngoại được sử dụng để kích hoạt camera ghi hình, còi báo động hoặc gửi cảnh báo khi phát hiện người lạ xâm nhập. Điển hình như camera Dahua IPC-HDW3849H-AS-PV tích hợp cảm biến PIR để tự động bật chế độ ghi hình ban đêm khi có chuyển động. Nhờ đó, hệ thống giám sát trở nên chủ động và tiết kiệm năng lượng hơn, đồng thời tăng hiệu quả phòng ngừa rủi ro.
4.2. Chiếu sáng thông minh
Hệ thống chiếu sáng tự động sử dụng cảm biến hồng ngoại có thể tự bật/tắt đèn khi phát hiện người đi vào hoặc rời khỏi khu vực. Tại một số dự án chung cư ở TP.HCM, giải pháp này đã giúp giảm tới 30% lượng điện tiêu thụ hàng tháng, đồng thời nâng cao sự tiện nghi cho cư dân mà không cần thao tác thủ công.
4.3. Y tế
Trong y tế, cảm biến hồng ngoại đóng vai trò quan trọng trong việc theo dõi thân nhiệt và hoạt động của bệnh nhân từ xa. Trong đại dịch COVID-19, thiết bị đo nhiệt độ từ xa như FLIR T540 đã được triển khai tại nhiều bệnh viện để giám sát nhiệt độ người bệnh mà không cần tiếp xúc, góp phần giảm nguy cơ lây nhiễm và tăng cường hiệu quả phòng dịch.
4.4. Công nghiệp
Ở môi trường công nghiệp, cảm biến hồng ngoại giúp phát hiện sự hiện diện của công nhân trong các khu vực nguy hiểm, từ đó kích hoạt hệ thống cảnh báo hoặc dừng máy. Một ví dụ điển hình là tại nhà máy Formosa Hà Tĩnh, các cảm biến chuyển động đã được tích hợp vào hệ thống an toàn nhằm giảm thiểu tai nạn lao động và bảo vệ nhân sự trong môi trường sản xuất cường độ cao.
5. Hướng dẫn lựa chọn & lắp đặt
Dưới đây là lưu ý để lựa chọn đúng thiết bị và lắp đặt cảm biến hồng ngoại chuẩn xác không nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng
5.1. Tiêu chí lựa chọn cảm biến phù hợp
Trước khi tiến hành lắp đặt, người dùng cần xem xét một số tiêu chí kỹ thuật để lựa chọn cảm biến phù hợp với môi trường và mục đích sử dụng:
- Góc quét: Với những khu vực rộng như hành lang, phòng khách hoặc sân vườn, cảm biến nên có góc quét tối thiểu 110 độ để đảm bảo bao phủ tốt không gian chuyển động.
- Chỉ số bảo vệ IP: Nếu sử dụng ngoài trời, thiết bị cần đạt chuẩn IP65 để chống nước và bụi, giúp duy trì độ bền trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
- Khả năng chống nhiễu: Một số dòng cảm biến hiện đại được trang bị chế độ “Pet Immunity” – giúp phân biệt chuyển động của vật nuôi với người, hạn chế cảnh báo sai trong không gian sống có thú cưng.
Nổi bật trên thị trường là cảm biến chuyển động Lumi được sản xuất tại Việt Nam, đạt tiêu chuẩn xuất khẩu châu Âu (CE) và RoHS, sử dụng chất liệu nhựa chống cháy PP an toàn. Thiết bị hỗ trợ kết nối Zigbee/Bluetooth Mesh, đồng thời tích hợp đo ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm – đáp ứng tốt cho cả nhà ở và văn phòng thông minh.
5.2. Quy trình lắp đặt cơ bản
Dưới đây là các bước lắp đặt đúng cách, đảm bảo độ nhạy và tính chính xác của cảm biến.
- Bước 1: Chọn vị trí gắn phù hợp
Cảm biến nên được lắp ở độ cao từ 2 đến 2.5 mét tính từ mặt sàn, giúp tối ưu góc quét và giảm thiểu điểm mù trong khu vực giám sát. - Bước 2: Tránh lắp gần nguồn nhiệt
Tránh đặt cảm biến gần điều hòa, lò vi sóng, bếp nấu hoặc cửa sổ có ánh nắng trực tiếp. Những nguồn nhiệt này có thể gây nhiễu, làm giảm độ chính xác khi thiết bị phân tích bức xạ hồng ngoại. - Bước 3: Hiệu chỉnh độ nhạy
Hầu hết các cảm biến hiện nay đều có biến trở tích hợp hoặc điều chỉnh qua phần mềm. Người dùng có thể điều chỉnh độ nhạy theo đặc điểm không gian (ít người, nhiều chuyển động, có vật nuôi…) để đảm bảo thiết bị phản hồi chính xác mà không gây phiền toái.
6. Xu hướng công nghệ mới
Trong tương lai gần, ba xu hướng công nghệ được dự báo sẽ định hình thế hệ cảm biến hồng ngoại phát hiện người, góp phần nâng cao hiệu suất, độ chính xác và khả năng ứng dụng trong môi trường phức tạp.
6.1. Trí tuệ nhân tạo và học máy (AI & Machine Learning)
Việc tích hợp trí tuệ nhân tạo vào cảm biến hồng ngoại giúp thiết bị không chỉ nhận diện chuyển động, mà còn phân biệt chính xác giữa con người và vật nuôi, nhờ các mô hình học máy được huấn luyện chuyên sâu.
Một số hệ thống sử dụng nền tảng TensorFlow Lite đã đạt độ chính xác lên tới 98%, giúp hạn chế báo động giả và nâng cao hiệu quả trong các hệ thống an ninh và nhà thông minh.
6.2. Cảm biến đa phổ (Multimodal Sensing)
Thay vì sử dụng đơn lẻ một loại cảm biến, công nghệ mới kết hợp nhiều nguồn dữ liệu cảm biến để tăng độ chính xác và độ tin cậy. Sự kết hợp giữa mmWave radar và PIR đang được các hãng như Sensera Systems áp dụng, giúp cảm biến hoạt động tốt hơn trong điều kiện ánh sáng yếu hoặc môi trường nhiều vật cản. Đây là giải pháp lý tưởng cho các khu vực ngoài trời, bãi đỗ xe và công trình công nghiệp lớn.
7. Kết luận
Trên đây, LUMI đã giới thiệu chi tiết về cảm biến hồng ngoại phát hiện người. Để cập nhật nhiều thiết bị thông minh mới, hãy ghé website của Lumi thường xuyên. Thông tin của các sản phẩm sẽ được update liên tục trên website: https://lumi.vn/ chính của Lumi.
Với niềm đam mê công nghệ và sự am hiểu sâu sắc về các giải pháp tự động hóa, tôi không ngừng khám phá và chia sẻ những thông tin hữu ích về cách biến ngôi nhà thành không gian sống tiện nghi, hiện đại và an toàn hơn.
