Cảm Biến Chuyển Động, Cảm Biến Hồng Ngoại

Cảm Biến Chuyển Động, Cảm Biến Hồng Ngoại và Báo Động Giả

Báo động giả lắm khi trở thành ác mộng đối với chủ nhà và cả cho chính công ty an ninh. Phần lớn trường hợp báo động giả gây ra bởi cảm biến hồng ngoại (hay còn gọi là cảm biến chuyển động). Chó mèo, chim chuột, cây cảnh và đôi khi chỉ do ánh nắng cũng khiến cảm biến hồng ngoại bị kích hoạt và còi báo động hú vang.

Theo tôi nhận xét, thực ra báo động giả loại này chủ yếu có nguyên nhân từ việc kỹ thuật viên an ninh chưa có đủ kiến thức hiểu biết về cảm biến hồng ngoại. Do thiếu hiểu biết tường tận, họ lắp đặt không đúng cách, dẫn đến tần suất báo động giả cao hơn.

Thực tế là ở Việt Nam mình, các công ty cung cấp giải pháp an ninh điện tử (thiết bị an ninh) chưa chú trọng đến vấn đề nguồn nhân lực có trình độ. Tôi thấy có 2 hạn chế khiến cho việc lắp đặt cảm biến hồng ngoại sai quy cách. Thứ nhất là tâm lý “ăn xổi”, chỉ muốn làm cho nhanh chóng để thu tiền. Thứ hai là hạn chế trong việc đọc hiểu tiếng Anh. Ở Việt Nam, có thể nói 100% cảm biến an ninh là ngoại nhập, và tất nhiên tài liệu kỹ thuật cũng chủ yếu là bằng tiếng Anh. Do không rành tiếng Anh, kỹ thuật viên an ninh hầu như không bao giờ đọc kỹ hướng dẫn lắp đặt cảm biến một cách cẩn thận. Thế nên việc lắp đặt sai cảm biến hồng ngoại diễn ra tràn lan. Lắp đặt sai quy cách, tỉ lệ báo động giả gây phiền toái và làm giảm chất lượng dịch vụ theo đó mà gia tăng là đương nhiên.

Vậy cảm biến hồng ngoại, cảm biến chuyển động là gì?

Trước hết cần phải làm rõ ý nghĩa đầy đủ của chữ “hồng ngoại” của cảm biến. Thực ra phải gọi chính xác là “hồng ngoại thụ động” (Passive Infrared, thường viết tắt là PIR). Hồng ngoại chủ động (Active Infrared) là nói đến một vật thể bức xạ ra tia hồng ngoại. Còn cái cảm biến chúng ta thường dùng này tự nó không phát tia hồng ngoại gì cả, nó chỉ nhận tia hồng ngoại phát ra từ thân thể người (hoặc nguồn nhiệt bất kỳ), sau đó phân tích để xác định điều kiện báo động. Vậy nên nó “thụ động”, nó chỉ nhận chứ không phát tia hồng ngoại.

Tôi thấy nhiều trường hợp nhân viên tư vấn an ninh nói lung tung về việc “phát tia” này nọ, rồi có người đi qua thì “cắt ngang tia” hồng ngoại. Thực ra là hoàn toàn sai, không có tia hồng ngoại nào từ cảm biến phát ra để mà cắt ngang cả.

Dưới đây tôi sẽ đưa hình ảnh minh họa về cơ chế hoạt động của cảm biến hồng ngoại PIR điển hình. Tôi sẽ chỉ nói đơn giản ngắn gọn về ứng dụng, không đi sâu vào phân tích kỹ thuật cấu tạo của cảm biến.

nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại chuyển động

Các cảm biến PIR luôn có sensor (mắt cảm biến) với 2 đơn vị (element). Chắn trước mắt sensor là một lăng kính (thường làm bằng plastic), chế tạo theo kiểu lăng kính fresnel. Lăng kính fresnel này có tác dụng chặn lại và phân thành nhiều vùng (zone) cho phép tia hồng ngoại đi vào mắt sensor. Chúng ta có thể hiểu đơn giản rằng, nếu không có lăng kính fresnel, toàn bộ bức xạ của môi trường sẽ chỉ coi như có 1 Zone dội hết vào mắt sensor, như vậy thì nó sẽ không có tác dụng phân biệt chuyển động, và sẽ cực kỳ nhạy với bất kỳ sự thay đổi nhiệt độ nào của môi trường.

2 đơn vị của mắt sensor có tác dụng phân thành 2 điện cực. Một cái là điện cực dương (+) và cái kia là âm (-). Khi 2 đơn vị này được tuần tự kích hoạt (cái này xong rồi mới đến cái kia) thì sẽ sinh ra một xung điện, xung điện này kích hoạt sensor (alarm-báo động). Chính vì nguyên lý này, khi có người đi theo hướng vuông góc với khu vực kiểm soát của sensor (hướng mũi tên), thân nhiệt từ người này (bức xạ hồng ngoại) sẽ lần lượt kích hoạt từng đơn vị cảm biến và làm sensor báo động.

Vậy thì cũng chính do nguyên lý này, nếu người chuyển động theo hướng song song, phát ra cùng lúc 2 luồng bức xạ qua lăng kính fresnel đập vào đồng thời 2 đơn vị cảm biến, xung điện không tạo ra ,và lúc này sensor không hề báo động. Đây là điều hết sức cơ bản, nhưng nhiều kỹ thuật viên an ninh khi lắp đặt cảm biến PIR thường không hề lưu ý đến. Họ chỉ đơn giản đặt sensor hướng mắt ra khu vực cần kiểm soát” mà không quan tâm đến hướng đột nhập của kẻ trộm. Nguyên tắc là phải đặt mắt sensor hướng vuông góc với hướng khả dĩ nhất mà kẻ trộm có thể di chuyển. Như vậy mới tăng xác suất báo động chính xác. Đặt song song với hướng kẻ trộm, hắn ta sẽ đi thẳng đến cảm biến mà có thể không hề kích hoạt báo động.

Cân Nhắc Kỹ Vị Trí Lắp Đặt Cảm Biến

Trong hướng dẫn lắp đặt của hầu hết mọi nhà sản xuất cảm biến PIR đều có ghi chú về các vị trí lắp cảm biến cần tránh. Nếu không để ý kỹ, người lắp đặt sẽ dễ phạm phải. Kết quả là cảm biến có khi không hoạt động đúng chức năng, có khi lại báo động giả.

Các lưu ý cần tránh khi lắp đặt cảm biến PIR :

lắp đặt sai vị trí của PIR

1. Không hướng mắt sensor về phía dàn nóng máy lạnh. Vì dàn nóng máy lạnh khi hoạt động thường có nhiệt độ cao, tia bức xạ hồng ngoại của nó phát ra sẽ gây nhiễu cảm biến, khiến nó hoạt động không chính xác.

2. Không hướng mắt sensor về phía cửa sổ có rèm che. Theo tôi, lý do của việc này là để tránh báo động giả. Khi cửa sổ mở, nhiều nguồn nhiệt xâm nhập, rèm che gặp gió sẽ có thể gây nhiễu cảm biến vi sóng.

3. Không lắp đặt cảm biến PIR trong nhà ra ngoài trời. Điều này thường hay gặp. Cảm biến PIR loại trong nhà không có tính năng chịu mưa nắng, để ngoài trời dù không trực tiếp gặp mưa nắng, nó cũng dễ bị hỏng dần chất liệu vỏ, lăng kính fresnel, khiến chức năng hoạt động kém dần đi.

4. Không hướng trực tiếp mắt sensor về nơi nhiều nắng mặt trời. Khuyến cáo này rất dễ hiểu. Tia mặt trời có nhiều bức xạ hồng ngoại, khiến sensor bị nhiễu.

5. Không nên đặt sensor gần dây điện nguồn. Cảm biến PIR là một thiết bị điện tử, hoạt động ở điện áp thấp, nên hạn chế đặt gần điện nguồn cao áp.

6. Không nên hướng mắt sensor ra phía cổng sát đường đi. Lý do đơn giản là để tránh báo động giả không đáng có do người khác đi bộ hoặc chạy bộ ngang qua cổng. Sensor có thể lầm với việc đột nhập.

7. Không lắp sensor trên tường bị rung. Điều này giúp sensor hoạt động ổn định hơn.

Hình dưới đây minh họa cho nguyên lý hoạt động của cảm biến.

cảm biến vi sóng

người chuyển động vào vùng kiểm soát của cảm biến

công nghệ giúp phân biệt vật nuôi

Với kích thước thân thể đủ lớn và phát tia hồng ngoại phủ kín 2 vùng (zone) lớn hoặc 4 zone nhỏ, mắt sensor mới được kích hoạt. Với các động vật kích thước nhỏ, dù có chuyển động và dừng trước cảm biến đủ lâu để bức xạ đủ lượng hồng ngoại, nhưng không phủ kín được các vùng yêu cầu, mắt sensor cũng không kích hoạt.