Cảm biến

Cảm biến là khí cụ điện tự động đóng cắt tải khi phát hiện chuyển động, sự hiện diện của người hoặc thay đổi độ sáng, gồm sáu nhóm chính theo đại lượng phát hiện: hồng ngoại PIR, vi sóng radar 5,8GHz, hiện diện, quang điện photocell, cửa từ và âm thanh, làm việc ở điện áp 220-240V với góc quét 120-360 độ và tầm phát hiện 6-12m. Toàn bộ cảm biến trong bài được phân phối chính hãng bởi Hoàng Phát Lighting — Đại lý cấp 1 Panasonic, Schneider, MPE tại Việt Nam. Bài viết phân loại rạch ròi từng nhóm cảm biến theo đại lượng vật lý mà thiết bị đo được, giải mã bộ thông số quyết định khi chọn gồm góc quét, tầm phát hiện, độ cao lắp, ngưỡng sáng Lux, thời gian trễ và cấp bảo vệ IP, hướng dẫn phân biệt sơ đồ đấu 2 dây với 3 dây, cách chọn cảm biến theo từng không gian và cách bố trí, hiệu chỉnh để tránh nhả nhầm.

Cảm biến là gì và phân loại theo đại lượng phát hiện

Cảm biến trong nhóm thiết bị điều khiển là thiết bị biến một tín hiệu vật lý ngoài môi trường thành lệnh đóng cắt điện tự động, thay cho thao tác bật tắt bằng tay. Điểm mấu chốt để chọn đúng là hiểu mỗi loại cảm biến phát hiện đại lượng gì: nhiệt hồng ngoại, sóng phản xạ, cường độ sáng hay trạng thái tiếp điểm cơ. Các cảm biến dân dụng phổ biến làm việc ở điện áp 220-240V, tần số 50Hz, chịu tải từ 300W đến 1200W tùy loại đèn và có cấp bảo vệ từ IP20 trong nhà đến IP65 ngoài trời.

Định nghĩa nhanh: phân loại theo đại lượng phát hiện là cách chia cảm biến dựa trên tín hiệu vật lý mà đầu dò đo được, quyết định thiết bị hợp với không gian nào. Sáu nhóm thông dụng gồm hồng ngoại PIR bắt nhiệt cơ thể, vi sóng radar bắt chuyển động qua sóng phản xạ, hiện diện bắt cả cử động rất nhỏ, quang điện đo độ sáng, cửa từ đo đóng mở tiếp điểm, và âm thanh đo tiếng động.

Sáu nhóm cảm biến thông dụng và nguyên lý

Mỗi nhóm bắt một đại lượng khác nhau nên có vùng ứng dụng riêng. Cảm biến PIR bắt bức xạ hồng ngoại của cơ thể người có nhiệt độ khoảng 36 độ C, phù hợp hành lang, cầu thang với tầm 6-8m. Cảm biến vi sóng radar phát sóng 5,8GHz và đo tín hiệu phản xạ theo hiệu ứng Doppler, xuyên được vật liệu mỏng, tầm 1-15m điều chỉnh được. Cảm biến quang điện dùng điện trở quang, tự bật đèn khi trời tối dưới ngưỡng 3-50 Lux, chịu tải 1000-2200W cho đèn đường.

Cảm biến chuyển động: hồng ngoại PIR và vi sóng radar

Hai loại cảm biến chuyển động phổ biến nhất là hồng ngoại PIR và vi sóng radar, khác nhau ở đại lượng phát hiện nên hợp không gian khác nhau. PIR chỉ phản ứng khi có vật thể ấm băng ngang các vùng quét, tầm 6-12m, góc 120-360 độ, độ cao lắp 2,2-3,5m. Radar phát sóng 5,8GHz liên tục và đo phản xạ, nhạy với mọi chuyển động kể cả tiến thẳng vào cảm biến, tầm 1-15m, lắp được cao tới 6m cho trần nhà xưởng.

Cảm biến hồng ngoại PIR

Cảm biến PIR (Passive Infrared) dùng đầu dò pyroelectric thụ động, không phát sóng mà chỉ thu bức xạ hồng ngoại từ cơ thể có nhiệt độ khoảng 36 độ C. Thấu kính Fresnel chia trường nhìn thành nhiều vùng quét, PIR chỉ nhả khi vật ấm đi cắt ngang các vùng này, nên nhạy với chuyển động ngang hơn chuyển động tiến thẳng. Thông số điển hình: tầm 6-8m, góc 120 độ khi gắn tường hoặc 360 độ khi gắn trần, độ cao lắp 2,2-3,5m, thời gian trễ 10 giây đến 15 phút.

Ưu điểm của PIR là không phát sóng nên không gây nhiễu, tiêu thụ điện thấp và giá hợp lý, phù hợp hành lang, cầu thang, nhà vệ sinh và sân trước. Nhược điểm là bị giảm nhạy khi nhiệt độ môi trường gần thân nhiệt vào mùa nắng nóng trên 33 độ C, và không xuyên được kính hay tường. PIR cũng dễ bỏ sót người tiến thẳng chậm về phía đầu dò. Các dòng cảm biến PIR này được phân phối chính hãng bởi Hoàng Phát Lighting — Đại lý cấp 1 Panasonic, Schneider, MPE tại Việt Nam.

Cảm biến vi sóng radar (microwave)

Cảm biến vi sóng radar chủ động phát sóng cao tần 5,8GHz và đo sự thay đổi tần số của tín hiệu phản xạ theo hiệu ứng Doppler khi có vật chuyển động. Vì đo sóng phản xạ, radar bắt được cả người tiến thẳng, xuyên qua vách thạch cao, cửa gỗ mỏng và tấm nhựa, tầm phát hiện 1-15m điều chỉnh theo phần trăm, lắp cao tới 6m rất hợp trần nhà kho và gara. Độ nhạy có thể chỉnh từ 20% đến 100% để giới hạn vùng quét.

Radar phản ứng nhanh và nhạy hơn PIR với cử động nhỏ, làm việc ổn định ở nhiệt độ cao vì không phụ thuộc chênh lệch nhiệt. Bù lại, khả năng xuyên vật liệu khiến radar dễ nhả nhầm khi lắp sai, ví dụ bắt người đi ngoài hành lang qua vách mỏng, nên cần hạ độ nhạy hoặc chọn vị trí lắp che chắn. Radar cũng cần điện áp ổn định 220-240V để phát sóng đều.

Cảm biến hiện diện, quang điện, cửa từ và âm thanh

Bên cạnh cảm biến chuyển động, bốn nhóm còn lại phục vụ các bài toán chuyên biệt. Cảm biến hiện diện giữ đèn sáng khi người ngồi yên; cảm biến quang điện bật tắt theo trời tối sáng; cảm biến cửa từ báo đóng mở cửa; cảm biến âm thanh bật đèn theo tiếng động. Mỗi loại đo một đại lượng riêng nên không thể thay thế lẫn nhau, và việc hiểu đúng giúp tránh mua nhầm thiết bị cho không gian.

Cảm biến hiện diện và cảm biến quang điện photocell

Định nghĩa nhanh: cảm biến hiện diện là loại radar cao tần độ nhạy rất cao, bắt cả cử động cực nhỏ như gõ bàn phím hay lật trang sách, giữ đèn sáng liên tục suốt thời gian có người trong phòng. Tầm phát hiện thường 5-8m, độ cao lắp trần 2,5-3,5m, tích hợp thêm đo sáng để chỉ bật khi phòng tối dưới ngưỡng đặt trước, rất hợp văn phòng và phòng học nơi người ngồi ít di chuyển.

Cảm biến quang điện photocell dùng điện trở quang LDR để đo cường độ ánh sáng, tự đóng mạch khi trời tối xuống dưới ngưỡng cài đặt và ngắt khi trời sáng, không liên quan chuyển động. Ngưỡng tác động thường chỉnh 3-50 Lux, chịu tải 1000-2200W ở 220-240V, cấp bảo vệ IP44-IP65 vì lắp ngoài trời. Đây là thiết bị lõi cho đèn đường, đèn sân vườn và biển hiệu bật tắt hằng đêm mà không cần bấm công tắc.

Cảm biến cửa từ và cảm biến âm thanh

Cảm biến cửa từ gồm một công tắc lưỡi gà (reed switch) và một nam châm gắn trên cánh cửa; khi cửa đóng, hai phần cách nhau dưới khe hở 15-25mm và tiếp điểm đổi trạng thái NO hoặc NC. Loại này không đo chuyển động mà chỉ báo cửa mở hay đóng, dùng cho chuông báo cửa, tủ điện, hoặc đưa tín hiệu vào hệ báo động. Ưu điểm là tiêu thụ gần như bằng không và độ bền cơ học cao.

Cảm biến âm thanh dùng micro thu tiếng động và bật đèn khi mức ồn vượt ngưỡng 50-70 dB, giữ sáng trong 30-60 giây rồi tự tắt. Thiết bị này từng phổ biến ở cầu thang chung cư cũ nơi người đi có tiếng bước chân, nhưng nay ít dùng vì dễ bật nhầm theo tiếng ồn ngoài và không phân biệt được nguồn âm. Trong đa số trường hợp, cảm biến PIR hoặc radar là lựa chọn ổn định hơn cho cầu thang.

Bộ thông số quyết định khi chọn cảm biến

Chọn cảm biến đúng nằm ở bảy thông số cốt lõi, đọc được ngay trên vỏ hoặc datasheet. Bảy giá trị gồm: góc quét, tầm phát hiện, độ cao lắp khuyến nghị, ngưỡng sáng Lux, thời gian trễ, công suất tải tối đa và cấp bảo vệ IP. Bỏ sót bất kỳ thông số nào cũng dễ dẫn tới nhả nhầm, bỏ sót người hoặc quá tải cảm biến, nên cần đối chiếu đủ trước khi mua.

Góc quét, tầm phát hiện, độ cao lắp và ngưỡng Lux

Góc quét quyết định vùng bao phủ: loại gắn tường thường 120-180 độ, loại gắn trần 360 độ. Tầm phát hiện 6-12m cho biết khoảng cách xa nhất cảm biến còn nhạy, giảm dần khi vật đi chậm. Độ cao lắp khuyến nghị 2,2-6m tùy loại, lắp quá cao làm loãng vùng quét, lắp quá thấp làm hẹp góc. Ngưỡng sáng 3-2000 Lux cho phép cài đèn chỉ bật khi phòng tối, ví dụ đặt 50 Lux thì ban ngày đủ sáng đèn sẽ không bật dù có người.

Thời gian trễ là khoảng đèn giữ sáng sau lần phát hiện cuối, chỉnh được từ 10 giây tới 30 phút; hành lang nên đặt 30-60 giây, nhà vệ sinh 1-3 phút, kho 5-15 phút. Công suất tải tối đa giới hạn tổng công suất đèn cảm biến gánh được, thường 300-1200W cho đèn sợi đốt nhưng phải giảm mạnh với đèn LED. Cấp bảo vệ IP20 dùng trong nhà khô, IP44 nơi ẩm, IP65 ngoài trời chịu mưa bụi.

Sơ đồ đấu nối: cảm biến 2 dây và 3 dây

Hai kiểu đấu cảm biến phổ biến là loại 3 dây và loại 2 dây, khác nhau ở việc có lấy dây trung tính hay không. Loại 3 dây có dây pha L, dây trung tính N và một dây ra tải, cảm biến được cấp nguồn riêng nên đóng cắt dứt khoát, hợp mọi loại đèn kể cả LED công suất nhỏ. Loại 2 dây đấu nối tiếp với tải như một công tắc, đơn giản khi thay công tắc cũ nhưng dễ gặp lỗi với đèn LED.

Loại 3 dây có trung tính, tải rời

Cảm biến 3 dây có sơ đồ rõ ràng: dây pha L và trung tính N cấp nguồn nuôi mạch điện tử của cảm biến, dây thứ ba là ngõ ra tải nối tới đèn, đèn còn lại lấy trung tính chung. Vì có nguồn nuôi độc lập 220-240V, cảm biến 3 dây đóng cắt bằng rơ le hoặc triac dứt khoát, không cho dòng rò chạy qua đèn khi tắt. Kiểu này chịu tải ổn định 300-1200W và là lựa chọn chuẩn cho hệ đèn LED hiện đại.

Loại 2 dây nối tiếp tải và vấn đề dòng rò LED

Cảm biến 2 dây đấu nối tiếp giữa dây pha và đèn giống hệt một công tắc, không cần kéo dây trung tính về vị trí lắp nên tiện cải tạo. Nhược điểm là mạch cảm biến phải mượn một dòng rò rất nhỏ chạy qua đèn để tự nuôi ngay cả khi đèn đã tắt. Với bóng sợi đốt, dòng rò này không đủ làm sáng; nhưng với đèn LED công suất nhỏ 5-15W rất nhạy, dòng rò khiến đèn nhấp nháy hoặc sáng mờ dù đã tắt.

Để xử lý đèn LED nhấp nháy khi dùng cảm biến 2 dây, có thể lắp thêm một tụ hoặc điện trở khử dòng rò song song với đèn, hoặc tốt hơn là chuyển sang cảm biến 3 dây có trung tính. Khi bắt buộc dùng 2 dây, nên chọn đèn LED công suất lớn hơn 15W và có driver chất lượng, hoặc chọn cảm biến ghi rõ tương thích tải LED. Việc đi thêm dây trung tính có thể tham khảo danh mục ống luồn dây điện để bảo vệ tuyến dây gọn gàng, an toàn.

Chọn cảm biến theo từng không gian

Mỗi không gian có kiểu chuyển động, độ ẩm và yêu cầu chiếu sáng khác nhau nên cần loại cảm biến riêng. Hành lang và cầu thang hợp PIR góc rộng thời gian trễ ngắn; nhà vệ sinh cần cảm biến giữ sáng lâu hơn; kho và gara hợp radar tầm xa; sân vườn và đèn đường dùng quang điện; văn phòng cần cảm biến hiện diện. Chọn đúng theo không gian giúp đèn bật kịp lúc, không bỏ sót và không lãng phí điện.

Hành lang, cầu thang, nhà vệ sinh và gara

Hành lang và cầu thang có người đi ngang qua nhanh, hợp cảm biến PIR gắn tường góc 120-180 độ, tầm 6-8m, độ cao lắp 2,2-2,5m, thời gian trễ 30-60 giây để đèn tắt ngay sau khi qua. Nhà vệ sinh có người đứng yên khá lâu nên đặt trễ 1-3 phút và ưu tiên radar hoặc hiện diện để không tắt đèn giữa chừng, cấp bảo vệ tối thiểu IP44 vì ẩm. Gara và nhà kho trần cao 4-6m hợp radar tầm 10-15m, độ nhạy 60-80%.

Sân vườn, đèn đường và văn phòng

Sân vườn và cổng hợp cảm biến PIR ngoài trời cấp bảo vệ IP65 chịu mưa, tầm 8-12m, kết hợp ngưỡng sáng để chỉ bật ban đêm dưới 30-50 Lux, thời gian trễ 1-5 phút. Đèn đường và biển hiệu dùng cảm biến quang điện photocell tự bật khi trời tối dưới ngưỡng 3-50 Lux và tắt lúc bình minh, chịu tải 1000-2200W. Văn phòng có nhân viên ngồi làm việc ít di chuyển nên phải dùng cảm biến hiện diện bắt cử động nhỏ, trễ 5-10 phút, tránh cảnh đèn tắt khi đang gõ máy tính. Các dòng cảm biến ngoài trời và trong nhà đều được phân phối chính hãng bởi Hoàng Phát Lighting — Đại lý cấp 1 Panasonic, Schneider, MPE tại Việt Nam. Phối hợp với hệ công tắc, ổ cắm giúp vừa điều khiển tự động vừa giữ nút bật tay dự phòng.

Bố trí và hiệu chỉnh cảm biến tránh nhiễu

Phần lớn lỗi cảm biến không nằm ở thiết bị mà ở vị trí lắp và cách hiệu chỉnh. Bốn nguồn nhiễu thường gặp là ánh nắng chiếu trực tiếp, luồng gió nóng từ điều hòa, thú cưng đi lại, và vùng chết ngoài tầm quét. Nắm nguyên tắc bố trí và ba núm chỉnh Lux, thời gian, độ nhạy giúp cảm biến bật đúng lúc, không nhả nhầm và không bỏ sót người ở góc khuất.

Tránh nắng, gió nóng, thú cưng và vùng chết

Với cảm biến PIR, nắng chiếu trực tiếp và luồng khí nóng làm thay đổi nhiệt vùng quét gây nhả nhầm, nên tránh lắp đối diện cửa sổ hướng tây hoặc ngay trước dàn nóng điều hòa và miệng gió nóng. Thú cưng như chó mèo cũng phát nhiệt, nên nếu nhà nuôi thú thì lắp cảm biến cao 2,5m chếch xuống để vùng quét không chạm sàn nơi thú đi lại. Vùng chết là khoảng ngay dưới cảm biến gắn trần, khắc phục bằng cách chọn góc 360 độ hoặc đặt thêm một cảm biến phụ.

Sau khi lắp đúng vị trí, cần hiệu chỉnh ba núm: ngưỡng Lux đặt về ban ngày để đèn không bật khi trời sáng, đặt khoảng 30-50 Lux; thời gian trễ đặt theo phòng từ 30 giây tới 15 phút; độ nhạy Sens hạ xuống 40-60% nếu bị nhả nhầm, nâng lên nếu bỏ sót người. Nên thử nghiệm vào buổi tối, đi lại quanh phòng và quan sát đèn bật tắt để tinh chỉnh dần cho từng vị trí thực tế.

Bảng giá, so sánh hãng và lợi ích tự động hóa

Giá một cảm biến phụ thuộc loại đại lượng phát hiện, cấp bảo vệ IP, công suất tải và thương hiệu. Cảm biến quang điện đơn giản rẻ nhất, cảm biến hiện diện và radar ngoài trời IP65 cao hơn. Bảng dưới là dải giá tham khảo theo phân khúc để dự trù ngân sách; giá cụ thể từng mã và chiết khấu đại lý, dự án vui lòng liên hệ Hoàng Phát Lighting để nhận báo giá cập nhật theo sản lượng.

Bảng giá tham khảo theo phân khúc

So sánh cảm biến Panasonic, Schneider, MPE

Ba thương hiệu phổ biến tại Việt Nam có thế mạnh khác nhau về dải sản phẩm và phân khúc. Bảng dưới đối chiếu để chọn theo nhu cầu; dải giá trị là mức phổ biến theo series, thay đổi tùy mã cụ thể và loại cảm biến. Nên chọn đồng bộ một hãng cho cả công trình để thống nhất kiểu đấu và phụ kiện.

Ba nhánh cảm biến Panasonic, Schneider và MPE đều được phân phối chính hãng bởi Hoàng Phát Lighting — Đại lý cấp 1 Panasonic, Schneider, MPE tại Việt Nam, có tem CO/CQ và bảo hành theo hãng. Bạn có thể xem thẳng nhóm cảm biến Panasonic và cảm biến Rạng Đông để chọn theo hãng. Tổng quan cả nhóm cảm biến, timer và bộ điều khiển được hệ thống hóa tại danh mục cha thiết bị điều khiển, giúp phối hợp cảm biến với công tắc và bộ hẹn giờ đồng bộ cho cả căn nhà.

Lợi ích tự động hóa và tiết kiệm điện

Cảm biến giúp đèn chỉ sáng khi thực sự cần, cắt bỏ thời gian đèn cháy vô ích ở hành lang, nhà vệ sinh, kho và cầu thang nơi người ra vào ngắt quãng. Một bóng LED 18W ở hành lang nếu bật cả đêm 12 giờ tiêu tốn khoảng 0,216 kWh mỗi ngày; khi lắp cảm biến chỉ sáng thực khoảng 1-2 giờ thì mức tiêu thụ giảm còn dưới 0,04 kWh, tiết kiệm hơn 80% điện cho tuyến đó. Nhân trên hàng chục bóng của một tòa nhà, khoản tiết kiệm và giảm số lần thay bóng là đáng kể.

Ngoài tiết kiệm điện, cảm biến còn tăng an toàn và tiện nghi: đèn tự bật khi bước vào cầu thang tối tránh vấp ngã, đèn sân bật khi có người tới cổng ban đêm, và cảm biến cửa từ báo mở cửa bất thường. Kết hợp cảm biến quang điện cho đèn ngoài trời với PIR cho lối đi và hiện diện cho phòng làm việc tạo nên một hệ chiếu sáng tự động hoàn chỉnh, vận hành ổn định ở điện áp 220-240V mà gần như không cần thao tác tay.

Câu hỏi thường gặp về cảm biến

Cảm biến chuyển động là gì?

Cảm biến chuyển động là thiết bị tự bật tắt đèn khi phát hiện người di chuyển, gồm hai loại chính: hồng ngoại PIR bắt nhiệt cơ thể với tầm 6-12m, và vi sóng radar 5,8GHz bắt sóng phản xạ với tầm tới 15m. Cả hai làm việc ở 220-240V.

Cảm biến PIR khác radar thế nào?

PIR thụ động bắt nhiệt cơ thể, không xuyên vật cản, nhạy chuyển động ngang, hợp hành lang và cầu thang. Radar chủ động phát sóng 5,8GHz, xuyên được vách mỏng, nhạy cả chuyển động tiến thẳng và lắp cao tới 6m, hợp nhà kho, gara trần cao.

Nên đấu cảm biến 2 dây hay 3 dây?

Với đèn LED nên chọn loại 3 dây có trung tính vì đóng cắt dứt khoát, không gây nhấp nháy. Loại 2 dây tiện thay công tắc cũ nhưng dòng rò nuôi mạch dễ làm đèn LED nhỏ dưới 15W sáng mờ khi đã tắt.

Cảm biến chịu được tải bao nhiêu W?

Công suất tải in trên vỏ thường là 300-1200W cho đèn sợi đốt. Với đèn LED chỉ nên đấu khoảng 20-30% con số đó do dòng đỉnh khi bật, nghĩa là loại ghi 1200W chỉ nên tải tối đa 200-300W đèn LED để bền tiếp điểm.

Đèn LED nhấp nháy khi cảm biến tắt do đâu?

Nguyên nhân là dùng cảm biến 2 dây, mạch phải mượn một dòng rò nhỏ chạy qua đèn để tự nuôi khi tắt, làm driver LED sáng mờ hoặc chớp. Khắc phục bằng lắp tụ khử song song với đèn hoặc chuyển sang cảm biến 3 dây.

Chọn cảm biến cho văn phòng loại nào?

Văn phòng nên dùng cảm biến hiện diện gắn trần vì nó bắt được cử động rất nhỏ như gõ bàn phím, giữ đèn sáng suốt lúc ngồi làm việc, tầm 5-8m, trễ 5-10 phút. Không nên dùng PIR vì đèn dễ tắt khi người ngồi yên.

Cảm biến bị bật nhầm do nắng gió xử lý sao?

Tránh lắp PIR đối diện cửa sổ hướng tây hoặc trước miệng gió nóng điều hòa, đổi vị trí ra chỗ không có luồng nhiệt. Nếu vẫn nhả nhầm thì hạ độ nhạy Sens xuống 20-40% và thu hẹp tầm phát hiện để giới hạn vùng quét.

Nguồn gốc: Hoàng Phát Lighting