Cảm biến chuyển động là gì? Nguyên lý & Ứng dụng phổ biến

Cảm biến chuyển động là gì mà đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các công trình nhà dân dụng và công cộng hiện nay? Phân loại và ứng dụng của cảm biến chuyển động trong đời sống, sản xuất công nghiệp ra sao? Trong bài viết này, chúng tôi sẽ chia sẻ đến bạn khái niệm, nguyên lý hoạt động cùng phân loại các thiết bị cảm biến chuyển động phổ biến nhất trên thị trường hiện nay.

1. Cảm biến chuyển động (Motion sensor) là gì?

Theo Techopedia, cảm biến chuyển động (Motion sensor) là thiết bị điện tử được thiết kế để phát hiện và đo lường sự thay đổi vị trí hoặc chuyển động của các đối tượng (động vật, con người và vật thể) trong không gian lân cận của nó.

Ví dụ, một cảm biến chuyển động có thể tự động mở đèn, bật quạt khi nhận thấy có chuyển động của người/sự vật trong vùng quét của cảm biến. Khi không còn phát hiện chuyển động nào trong khoảng thời gian được thiết lập trước, cảm biến sẽ tự động tắt đèn/tắt quạt để tiết kiệm năng lượng.

2. Cấu tạo cảm biến chuyển động

Cảm biến chuyển động có nhiều loại với nhiều cấu tạo khác nhau nhưng nhìn chung sẽ có một vài thành phần chính như:

• Bộ phát sóng: Đây là thành phần chịu trách nhiệm phát ra các tia sóng, như sóng hồng ngoại, sóng vi sóng, hoặc âm thanh, vào không gian xung quanh.
• Bộ thu sóng: Thành phần này nhận các sóng phản hồi hoặc phản xạ từ vật thể trong môi trường xung quanh sau khi chúng chạm vào và phản chiếu từ vật cản.
• Mạch xử lý: Sau khi nhận được sóng phản hồi, cảm biến chuyển động sẽ truyền các tín hiệu đó vào mạch xử lý để xử lý thông tin và đưa ra quyết định.
• Điều khiển và báo động: Dựa vào kết quả xử lý từ mạch xử lý, cảm biến chuyển động có thể điều khiển các thiết bị khác hoạt động tự động, như bật/tắt đèn, mở/cửa cửa, hay kích hoạt báo động khi có sự chuyển động bất thường.

Dựa vào cấu tạo, có hai loại cảm biến chuyển động chính: Cảm biến chuyển động chủ động (active motion sensor) và cảm biến chuyển động thụ động (passive motion sensor). Cảm biến chuyển động chủ động có cả bộ phát và bộ thu và phát hiện chuyển động bằng cách đo những thay đổi trong âm thanh hoặc bức xạ phản xạ trở lại bộ thu.

Ngược lại với cảm biến chủ động, cảm biến chuyển động thụ động không có bộ phát và không phát ra bất cứ thứ gì. Thay vào đó, chúng phát hiện chuyển động bằng cách phát hiện năng lượng.

3. Nguyên lý hoạt động cảm biến chuyển động

Cảm biến chuyển động nói chung có nguyên lý hoạt động khá đơn giản. Cảm biến chuyển động, như cảm biến hồng ngoại hoặc sóng siêu âm, phát ra tia tín hiệu trong phạm vi hoạt động của nó. Khi một vật thể xuất hiện trong khu vực đó, các tia tín hiệu này sẽ bị tán xạ và bị ngắt. Sau đó, cảm biến sẽ gửi một tín hiệu báo động tới trung tâm điều khiển đã được cài đặt trước đó.

Nhờ nguyên lý này, cảm biến chuyển động có thể phát hiện các sự kiện bất thường như sự đột nhập của người lạ vào không gian được giám sát, từ đó, kích hoạt các hệ thống báo động hoặc điều khiển tự động như mở đèn, cửa hay điều hòa. Từ đó, cải thiện an ninh và tiện ích cho người dùng, đồng thời tối ưu hóa việc sử dụng các thiết bị điện tử.

4. Top 5 loại cảm biến chuyển động phổ biến hiện nay

Dựa vào nguyên lý hoạt động, cảm biến chuyển động được chia thành 13 loại tuy nhiên chỉ có 5 loại cảm biến chuyển động phổ biến được ứng dụng nhiều trong cuộc sống sinh hoạt gia đình và các công trình công cộng. Bạn tìm hiểu chi tiết dưới đây. 

4.1. Cảm biến chuyển động hồng ngoại

Cảm biến chuyển động hồng ngoại (Infrared Sensor – IR) là loại cảm biến hoạt động trên nguyên lý phát và thu tín hiệu bức xạ hồng ngoại trong môi trường xung quanh, từ đó, gửi tín hiệu đến bộ điều khiển trung tâm.

Cảm biến hồng ngoại có khả năng phát hiện được chuyển động nhỏ và tinh vi, do đó, loại cảm biến này được ứng dụng nhiều trong hệ thống giám sát an ninh, chiếu sáng tự động, tự động hóa trong nhà thông minh hoặc trong các hệ thống điều khiển thiết bị thông minh.

4.2. Cảm biến chuyển động vi sóng

Cảm biến chuyển động vi sóng – cảm biến radar (Microwave Motion Sensor) là hệ thống cảm biến sử dụng radar có tần số 5.8 GHz để nhận tín hiệu của chuyển động trong phạm vi < 10m.

Không giống như cảm biến hồng ngoại có thể bị ảnh hưởng từ sự biến đối môi trường, cảm biến vi sóng không bị ảnh hưởng bởi biến đổi nhiệt độ, không bị giới hạn góc quét và điểm mù.

Tuy nhiên, loại cảm biến này lại có phạm vị đo khá hẹp nên thường được ứng dụng để đo mức chất lỏng, chất rắn trong bồn bể chứa công nghiệp hoặc trong hệ thống chiếu sáng tự động.

4.3. Cảm biến chuyển động sóng siêu âm

Cảm biến chuyển động sóng siêu âm (Ultrasonic motion detector) là hệ thống cảm biến ứng dụng làn sóng siêu âm nhận biết chuyển động của các vật thể trong phạm vi không gian nhất định. Với cơ chế hoạt động dựa trên việc phát và nhận sóng âm, cảm biến này tính toán chính xác vị trí và chuyển động của các vật thể trong môi trường đó.

Cảm biến sóng siêu âm có độ chính xác và khả năng phản hồi nhanh và thường được ứng dụng làm thiết bị cảm biến siêu âm cho xe ô tô hay dùng để xác định kích thước và đo nhiên liệu, mực nước,…

4.4. Cảm biến chuyển động công nghệ kép

Cảm biến chuyển động công nghệ kép (Dual/Hybrid Tech Motion Sensors), là loại cảm biến ứng dụng cả công nghệ hồng ngoại lần công nghệ phát hiện vi sóng. Khi hoạt động, cảm biến kép liên tục phát ra sóng hồng ngoại thụ động và sóng vi sóng vào không gian. Khi các sóng này gặp phải vật cản, chúng sẽ tạo ra các bước sóng phản hồi để cảm biến phân tích khoảng cách, tốc độ,.. của các tín hiệu này.

Cảm biến công nghệ kép có tính chính xác cao, tỷ lệ phản hồi nhanh nên được sử dụng trong nhiều hệ thống an ninh, tự động hóa nhà thông minh, hệ thống chiếu sáng tự động, và các ứng dụng cần độ nhạy và chính xác cao trong việc phát hiện chuyển động.

4.5. Cảm biến chuyển động hơi thở

Cảm biến chuyển động hơi thở hoạt động trên cơ chế vi sóng radar sử dụng tần số 5.8GHz, có khả năng xác định chính xác vị trí xuất hiện chuyển động. Đặc biệt, cảm biến này được trang bị tăng-ten trở kháng thấp nên có độ nhạy cao và không bị ảnh hưởng bởi tiếng động hoặc sóng không dây.

Do đó, cảm biến này phù hợp cho nhiều ứng dụng hệ thống chiếu sáng, cửa tự động trong các không gian khác nhau như nhà vệ sinh, phòng học, hay thư viện. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng cảm biến này có giới hạn phạm vi hoạt động và giá thành cao.

Cảm biến chuyển động được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và ứng dụng nhờ khả năng phát hiện và nhận biết sự thay đổi vị trí, chuyển động hoặc sự hiện diện của vật thể trong môi trường xung quanh. Ứng dụng cảm biến chuyển động vào trong các thiết bị công nghệ hiện nay giúp tối ưu hóa hiệu suất làm việc, tiết kiệm năng lượng và cải thiện tiện ích chi tiết bị và nâng cao đời sống của người tiêu dùng.

Bên cạnh 5 loại cảm biến chuyển động trên thì còn có các loại cảm biến chuyển động khác như:

• Cảm biến chuyển động chùm tia
• Cảm biến chuyển động can nhiệt
• Cảm biến chuyển động quang điện
• Cảm biến chuyển động quang dẫn
• Cảm biến chuyển động loại bên trong
• Cảm biến chuyển động bên ngoài
• Cảm biến chuyển động rung
• Cảm biến chuyển động Area-reflective

Để biết chi tiết hơn về các loại cảm biến chuyển động khác, bạn có thể tham khảo bài viết TOP 13 loại cảm biến chuyển động thông minh được ưa chuộng nhất 2023

5. Ứng dụng và lợi ích của cảm biến chuyển động

Khi đã hiểu về cảm biến chuyển động là gì và nguyên lý hoạt động của nó, bạn có thể dễ dàng ứng dụng vào thực tế, tùy vào nguyên lý hoạt động mà cảm biến chuyển động có ứng dụng khác nhau.

Cảm biến chuyển động được ứng dụng phổ biến trong nhà ở, văn phòng, chung cư, kho bãi, cửa hàng, nhà máy. Bên cạnh đó, thiết bị này cũng được ứng dụng trong lĩnh vực y tế tại các bệnh viện.

Dưới đây là những ứng dụng và lợi ích của loại cảm biến này.

5.1. Đảm bảo an ninh

Trong gia đình, cảm biến chuyển động được sử dụng nhiều trong hệ thống an ninh như thiết bị cảm biến, camera giám sát. Khi có bất cứ sự xâm nhập trái phép nào, cảm biến sẽ tức thời kích hoạt hệ thống báo động và gửi thông báo cảnh báo tới điện thoại di động của chủ nhà. Điều này giúp người dùng có thể nhanh chóng phản ứng và đưa ra biện pháp cần thiết để đảm bảo an ninh trong gia đình.

Ngoài việc phát hiện xâm nhập, cảm biến chuyển động còn hỗ trợ kiểm soát tình hình của mọi người trong gia đình, đặc biệt quan trọng đối với gia đình có người già hoặc trẻ nhỏ.

5.2. Tiết Kiệm Năng Lượng

Trong các tòa nhà, khách sạn hoặc trung tâm thương mại, cảm biến chuyển động có thể được sử dụng để kiểm soát tự động các thiết bị điện như đèn chiếu sáng, máy lạnh, quạt,… Khi không có người hoặc hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định, cảm biến sẽ phát hiện và gửi tín hiệu để tắt tự động các thiết bị điện này.

Nhờ đó, thiết bị giúp tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu lãng phí điện năng, đồng thời, cải thiện hiệu quả sử dụng các thiết bị điện trong các tòa nhà và khu vực công cộng.

5.3. Tiện ích trong Giao Thông

Trong hệ thống giám sát giao thông, cảm biến chuyển động được sử dụng để phát hiện sự chuyển động của xe cộ và đếm số lượng xe đi qua một đoạn đường cụ thể.

Các cảm biến này thường được đặt ở đèn giao thông, đèn đường hoặc trạm thu phí. Thông qua việc thu thập dữ liệu này, hệ thống quản lý giao thông có thể đưa ra các quyết định thông minh về việc điều chỉnh đèn giao thông, tối ưu hóa luồng giao thông và cải thiện hiệu suất của hệ thống giao thông.

Bên cạnh đó, cảm biến chuyển động còn được ứng dụng trong bãi đỗ xe giúp xe phát hiện và tránh vật cản khi đỗ.

Cảm biến chuyển động được sử dụng để phát hiện xe di chuyển vào/ra khỏi vị trí đỗ xe và hướng dẫn tài xế tới các chỗ đỗ trống. Hơn nữa, cảm biến cũng có thể ghi lại thông tin về thời gian và ngày giờ khi có xe di chuyển vào/ra khỏi vị trí đỗ xe. Từ đó, ban quản lý có thể dễ dàng kiểm soát số lượng và tối ưu việc sử dụng bãi đỗ xe.

5.4. Điều Khiển Tự Động

Chiếu sáng tự động

Cảm biến chuyển động giúp kiểm soát hệ thống chiếu sáng tự động. Khi có người hoặc đối tượng di chuyển qua khu vực cảm biến, nó sẽ phát hiện chuyển động và kích hoạt hệ thống chiếu sáng tự động.

Ví dụ, khi bạn bước vào một phòng, cảm biến chuyển động có thể tự động bật đèn trong phòng và tắt khi không có ai, giúp bạn tiết kiệm thời gian và năng lượng.

Ứng dụng này cũng được sử dụng phổ biến trong trong các khu vực công cộng như công viên hoặc bãi đỗ xe, đảm bảo an toàn và thuận tiện cho người đi lại vào ban đêm mà vẫn tiết kiệm năng lượng.

Đóng mở cửa tự động

Tại các trung tâm thương mại, nhà ga, tòa nhà văn phòng, cảm biến chuyển động được sử dụng để để kích hoạt cửa tự động khi có người đi vào phạm vi của nó, từ đó, nâng cao trải nghiệm, tạo sự chuyên nghiệp cho công trình.

Ngoài ra, trong gia đình, cảm biến chuyển động cũng có thể được sử dụng để tự động điều khiển việc đóng mở rèm cửa, bật máy lạnh khi có người trong phòng. Nhờ ứng dụng này mà người dùng có thể tận hưởng được cuộc sống hiện đại, tiện lợi mà vẫn tiết kiệm chi phí.

Tắt mở vòi nước, bồn cầu tự động

Cảm biến chuyển động được áp dụng trong việc kiểm soát hoạt động của vòi nước và bồn cầu tự động. 

Ví dụ, trong các nhà hàng, khách sạn, hay các trung tâm mua sắm, cảm biến chuyển động được lắp đặt tại vòi nước để tự động bật bước và khi bạn đưa tay lại gần vòi. Điều này giúp tiết kiệm lượng nước tiêu thụ và đảm bảo vòi nước và bồn cầu chỉ hoạt động khi cần thiết, giúp giảm thiểu lãng phí nước.

5.5. Ứng Dụng Y Tế

Cảm biến chuyển động còn được ứng dụng trong y tế trong việc theo dõi sức khoẻ người bệnh và chiếu sáng tự động tại bệnh viện

• Theo dõi Hoạt Động: Trong lĩnh vực y tế, cảm biến chuyển động có thể được tích hợp vào các thiết bị theo dõi sức khỏe để theo dõi hoạt động vận động của người dùng.
• Hỗ trợ Phòng Mạch: Cảm biến chuyển động có thể được sử dụng trong các phòng mạch để kích hoạt ánh sáng hoặc gọi y tá khi có sự chuyển động.

5.6. Giám sát sản xuất trong lĩnh vực công nghiệp

Cảm biến chuyển động được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực công nghiệp như điện tử, ô tô, điện, máy móc, và nhiều lĩnh vực khác để giám sát và theo dõi quy trình sản xuất.

Cảm biến chuyển động thường được gắn trên đầu vào dây chuyền để phát hiện và gửi tín hiệu chuyển động đến hệ thống điều khiển, từ đó, tắt thiết bị nguy hiểm và ngừng quá trình sản xuất. Điều này giúp nâng cao an toàn cho công nhân và tránh các tai nạn lao động có thể xảy ra.

Xem thêm: 7 Lợi ích cảm biến chuyển động “ĐÁNG TIỀN” nên mua 

6. TOP 15 cảm biến chuyển động sẵn hãng, giá tốt 2023

Trên thị trường hiện nay có nhiều loại cảm biến chuyển động đến từ các thương hiệu nổi tiếng với mức giá đa dạng phù hợp cho nhiều đối tượng người dùng khác nhau.

Dưới đây là TOP 15 sản phẩm cảm biến chuyển động đến từ các thương hiệu Aqara, Tuya, Xiaomi… hiện đang có mức giá ưu đãi cực tốt trong tháng 12 này, mời bạn tham khảo:

Tên cảm biến chuyển động	Giá (tháng 12/2023)
Cảm biến chuyển động thông minh Tuya Zigbee – Hình Vuông	279.000 VNĐ
Cảm biến chuyển động Tuya TuyaGo	285.000 VNĐ
Cảm biến chuyển động Tuya gắn trần 220V	355.000 VNĐ
Cảm biến chuyển động Aqara tương thích (Bản quốc tế)	390.000₫ VNĐ
Cảm biến chuyển động Aqara P1 MS-S02	420.000 VNĐ
Cảm biến chuyển động IMOU ZP1 – kết nối Zigbee 3.0	460.000 VNĐ
Cảm biến chuyển động Tapo T100	499.000 VNĐ
Cảm biến chuyển động Aqara Motion Sensor P2 AS057GLW01	590.000 VNĐ
Cảm biến chuyển động SwitchBot Motion Sensor	740.000 VNĐ
Cảm biến chuyển động Vconnex Motion Sensor	760.000 VNĐ
Cảm biến chuyển động Ezviz T1C PIR sensor	650.000 VNĐ
Cảm Biến Chuyển Động Aqara Bản Lớn Siêu Nhạy	1.240.000 VNĐ
Cảm biến hiện diện người Aqara FP1	1.590.000 VNĐ
Bộ cảm biến nhà thông minh Ezviz Starter Kit	1.890.000 VNĐ
Bộ Kit báo động Imou Home Security System	3.500.000 VNĐ

7. Hướng dẫn lắp đặt cảm biến chuyển động

Việc lắp đặt cảm biến chuyển động sẽ khác nhau tùy thuộc vào loại cảm biến và mục đích sử dụng cụ thể. Nhưng nhìn chung các bước lắp đặt cảm biến chuyển động vẫn sẽ giống nhau.

Dưới đây là một hướng dẫn tổng quát về cách lắp đặt cảm biến chuyển động:

Bước 1: Chọn vị trí lắp đặt

• Xác định vị trí lắp đặt sao cho cảm biến có thể dễ dàng phát hiện sự chuyển động trong phạm vi mong muốn.
• Hạn chế ánh sáng trực tiếp hoặc đối lưu gió trực tiếp vào cảm biến để tránh các ảnh hưởng không mong muốn.

Bước 2: Kiểm tra điện nguồn

Đảm bảo có nguồn điện sẵn có gần vị trí lắp đặt cảm biến. Các cảm biến chuyển động thường yêu cầu nguồn điện để hoạt động.

Bước 3: Lắp đặt đúng hướng

• Đối với cảm biến hồng ngoại (PIR), đảm bảo mặt cảm biến hướng về phía khu vực bạn muốn giám sát.
• Đối với cảm biến siêu âm, chắc chắn rằng khu vực phát sóng sóng siêu âm không bị chắn đặc, và đối với cảm biến hình ảnh, hãy đảm bảo camera có tầm nhìn rõ ràng.

Bước 4: Kết nối điện và kiểm tra

• Nối cảm biến với nguồn điện theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
• Kiểm tra cảm biến bằng cách di chuyển hoặc tạo chuyển động trong phạm vi cảm biến và đảm bảo nó phản ứng đúng.

Bước 5: Điều chỉnh cài đặt (Nếu Có)

Nếu cảm biến có các cài đặt có thể điều chỉnh, như thời gian chờ, độ nhạy, hãy điều chỉnh chúng để đáp ứng nhu cầu cụ thể của bạn.

Bước 6: Kiểm tra

Kiểm tra toàn bộ hệ thống để đảm bảo rằng cảm biến chuyển động kích hoạt các thiết bị hoặc hành động mong muốn khi có chuyển động.

8. 8 Lưu ý khi sử dụng cảm biến chuyển động

Khi lựa chọn và sử dụng cảm biến chuyển động, bạn nên lưu ý một vài điều sau để có thể tận dụng tối đa lợi ích từ công nghệ cảm biến mới này:

• Chọn loại cảm biến phù hợp với nhu cầu, chú ý đến độ bền sản phẩm: Cảm biến chuyển động có nhiều loại khác nhau, do đó, người dùng cần tìm hiểu kỹ các loại cảm biến trước khi mua để đảm bảo sự phù hợp với nhu cầu và ngân sách. Người sử dụng nên ưu tiên lựa chọn sản phẩm có độ bền cao và từ các thương hiệu uy tín để đảm bảo rằng cảm biến sẽ duy trì hoạt động đúng cách và có tuổi thọ kéo dài.
• Tìm hiểu kỹ tính năng và công dụng sản phẩm: Là công nghệ mới, chưa phổ biến nên kiến thức về cảm biến chuyển động còn hạn chế. Chính vì vậy, người dùng cần tìm hiểu kỹ về tính năng, công dụng và cách dùng để tránh hiểu sai và tận dụng tối đa khả năng của sản phẩm.
• Tùy chỉnh độ nhạy cho cảm biến: Nên chọn cảm biến có khả năng điều chỉnh độ nhạy, đặc biệt nếu bạn lắp đặt trong khu vực có nhiều hoạt động của con vật chạy qua như khu vườn hoặc sân vườn nhằm hạn chế báo động giả.
• Cân nhắc đến môi trường lắp đặt cảm biến: Việc sử dụng cảm biến trong các môi trường thường xuyên có sự thay đổi về nhiệt độ như nhà bếp, phòng tắm… có thể làm ảnh hưởng đến độ nhạy của cảm biến. Vì thế, nên cân nhắc lắp đặt cảm biến tại khu vực có nhiệt độ ổn định.
• Không nên tiếp xúc trực tiếp: Hạn chế tối đa dùng tay tiếp xúc trực tiếp với bề mặt thiết bị để đảm bảo độ nhạy. Nếu cần vệ sinh cảm biến, hãy ngắt nguồn điện kết nối (với loại có dây) và dùng khăn mềm nhúng nước sạch để lau nhẹ nhàng bề mặt của thiết bị.
• Sử dụng nguồn điện phù hợp: Để đảm bảo hoạt động hiệu quả, cảm biến chuyển động cần được cấp đúng nguồn điện phù hợp để đáp ứng yêu cầu hoạt động của nó. Nếu sử dụng nguồn điện không phù hợp, có thể dẫn đến việc cảm biến không hoạt động đúng cách hoặc tạo ra các vấn đề khác liên quan đến hiệu suất và độ chính xác.
• Đảm bảo bề mặt sạch: Để đảm bảo hoạt động chính xác, cảm biến chuyển động cần được đặt trên bề mặt sạch sẽ. Trong trường hợp bề mặt bị bẩn hoặc có vật cản, cảm biến có thể không nhận diện chuyển động hoặc đưa ra kết quả không chính xác.
• Kiểm tra, bảo dưỡng định kỳ: Để đảm bảo cảm biến chuyển động hoạt động đúng cách và cung cấp kết quả chính xác, người dùng cần thực hiện kiểm tra định kỳ về tình trạng hoạt động của thiết bị. Đồng thời, bảo dưỡng định kỳ cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ và gia tăng tuổi thọ của cảm biến.

Bài viết trên đây đã trả lời câu hỏi cảm biến chuyển động là gì cùng với các phân loại và ứng dụng của sản phẩm trong cuộc sống hiện nay. Cảm biến chuyển động là công nghệ mới, có tình ứng dụng cao và cần thiết cho cuộc sống hiện đại. Nhờ tính năng độ nhạy cao, cảm biến chuyển động giúp bảo vệ an ninh và tăng khả năng tự động hóa cho các thiết bị thông minh, giúp tiết kiệm năng lượng và tiện lợi hơn cho con người.