Cảm Biến Hồng Ngoại Là Gì? Nguyên Lý, Phân Loại Active/Passive Và Ứng Dụng Thực Tế

Cảm biến quang E3Z-T61-D 2M (bộ thu) Omron

393.120 VNĐ

Cảm biến quang E3Z-T61-L 2M (bộ phát) Omron

393.120 VNĐ

Cảm biến quang E3Z-R86 2M Omron

641.441 VNĐ

Cảm biến quang E3Z-R66 2M Omron

680.316 VNĐ

Cảm biến quang E3Z-D87 2M Omron

622.004 VNĐ

Cảm biến quang E3Z-D86 2M Omron

738.629 VNĐ

Cảm biến quang E3Z-D67 2M Omron

680.316 VNĐ

Cảm biến quang E3Z-D66 2M Omron

699.754 VNĐ

Cảm biến quang E3Z-LL83 2M Omron

65.957 VNĐ

Cảm biến quang E3Z-LL63 2M Omron

65.448 VNĐ

Máy đóng gói tự động, sản phẩm chạy trên băng tải có nhiều kích thước khác nhau — hộp cao 80mm lẫn thùng cao 250mm. Kỹ thuật viên dùng 1 cảm biến quang hồng ngoại đơn điểm để phát hiện sản phẩm. Kết quả: hộp nhỏ lọt qua mà cảm biến không phát hiện được vì chùm tia hồng ngoại bắn ngang ở độ cao 150mm — cao hơn hộp 80mm. Thay bằng cảm biến vùng hồng ngoại 12 trục (loại active IR, thu-phát) — 12 chùm tia hồng ngoại phủ từ 0mm đến 220mm, mọi kích thước đều được phát hiện.

Cùng lúc đó, ở cửa ra vào kho, cần tự động bật đèn khi có người đi qua. Dùng cảm biến hồng ngoại thụ động (PIR — Passive Infrared) — không phát tia, chỉ “cảm nhận” nhiệt cơ thể người qua bức xạ hồng ngoại tự nhiên. Khi có người bước vào vùng quét → PIR nhận thấy sự thay đổi nhiệt → bật đèn. Không có người → đèn tự tắt.

Hai ứng dụng khác nhau, hai loại cảm biến hồng ngoại khác nhau — nhưng cùng chung một nguyên lý nền tảng: bức xạ hồng ngoại. Bài viết này giải thích chi tiết cảm biến hồng ngoại là gì, phân biệt Active IR và Passive IR, và hướng dẫn chọn đúng loại cho từng ứng dụng công nghiệp.

Mục Lục Bài Viết

1. Bức xạ hồng ngoại là gì? — Nền tảng vật lý cần biết
2. Nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại
3. Active IR vs Passive IR (PIR) — Hai hệ hoàn toàn khác nhau
4. Phân loại chi tiết cảm biến hồng ngoại trong công nghiệp
5. Bảng so sánh Active IR vs Passive IR
6. Ứng dụng thực tế trong nhà máy và đời sống
7. Cách chọn đúng loại cảm biến hồng ngoại
8. Câu hỏi thường gặp
9. Liên hệ Hải Phòng Tech

Bức Xạ Hồng Ngoại Là Gì? — Nền Tảng Vật Lý Cần Biết

Bức xạ hồng ngoại (Infrared Radiation — IR) là sóng điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng nhìn thấy (700nm đến 1mm), nằm giữa vùng ánh sáng đỏ và vùng vi sóng (microwave) trên quang phổ điện từ. Mắt người không nhìn thấy hồng ngoại, nhưng cảm nhận được dưới dạng nhiệt.

Một quy luật vật lý cơ bản: mọi vật thể có nhiệt độ trên 0K (tức trên -273.15°C) đều phát ra bức xạ hồng ngoại. Vật càng nóng → bức xạ hồng ngoại càng mạnh. Con người (37°C) phát ra bức xạ hồng ngoại mạnh hơn bức tường bê tông (25°C). Chính sự chênh lệch bức xạ này là cơ sở để cảm biến hồng ngoại thụ động (PIR) phát hiện người.

Trong công nghiệp, hồng ngoại được chia thành 3 dải chính:

Dải Hồng Ngoại	Bước Sóng	Ứng Dụng Chính
Hồng ngoại gần (NIR)	700nm – 1.4μm	Cảm biến quang thu-phát, điều khiển từ xa TV, truyền thông sợi quang
Hồng ngoại trung (MIR)	1.4μm – 8μm	Đo nhiệt độ không tiếp xúc, phân tích khí, camera nhiệt
Hồng ngoại xa (FIR)	8μm – 1mm	Phát hiện người (PIR), giám sát nhiệt tòa nhà, thiên văn học

Cảm biến quang công nghiệp (như cảm biến vùng Autonics dòng BW) thường sử dụng LED hồng ngoại gần 850nm — điều biến tín hiệu để chống nhiễu ánh sáng môi trường.

Nguyên Lý Hoạt Động Của Cảm Biến Hồng Ngoại

Tất cả cảm biến hồng ngoại đều dựa trên 1 trong 2 nguyên lý:

Nguyên lý 1 — Phát và thu (Active IR): Bộ phát (emitter) phóng chùm tia hồng ngoại → chùm tia đi thẳng đến bộ thu (receiver) đặt đối diện, hoặc phản xạ lại từ vật thể. Khi vật thể cắt ngang chùm tia → bộ thu không nhận được tín hiệu (hoặc nhận tín hiệu phản xạ thay đổi) → ngõ ra chuyển trạng thái. Đây là nguyên lý của cảm biến quang thu-phát (through-beam), cảm biến phản xạ gương, cảm biến khuếch tán, và cảm biến vùng Autonics (area sensor).

Nguyên lý 2 — Chỉ thu, không phát (Passive IR — PIR): Cảm biến không phát bất kỳ tín hiệu nào. Nó chỉ “lắng nghe” bức xạ hồng ngoại tự nhiên từ môi trường xung quanh. Bên trong có cảm biến pyroelectric — tạo ra điện áp khi nhiệt độ bề mặt thay đổi. Khi người (37°C) đi vào vùng quét → lượng bức xạ hồng ngoại mà cảm biến nhận được thay đổi đột ngột → điện áp pyroelectric thay đổi → mạch xử lý kích hoạt ngõ ra.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại

Active IR vs Passive IR (PIR) — Hai Hệ Hoàn Toàn Khác Nhau

Đây là sự phân biệt quan trọng nhất — nhiều người nhầm lẫn hai loại này vì cùng gọi là “cảm biến hồng ngoại”:

Tiêu Chí	Active IR (Chủ động)	Passive IR — PIR (Thụ động)
Có phát tia?	Có — LED IR phát chùm tia	Không — chỉ thu bức xạ tự nhiên
Phát hiện cái gì?	Vật thể cắt ngang chùm tia (mọi vật liệu mờ đục)	Sự thay đổi nhiệt (người, động vật, nguồn nhiệt)
Phát hiện vật tĩnh?	Có — miễn là vật nằm trong chùm tia	Không — chỉ phát hiện khi có chuyển động (thay đổi nhiệt)
Hoạt động trong bóng tối?	Có	Có
Khoảng cách phát hiện	0.1m đến 7m+ (tùy model)	0.5m đến 20m (trong nhà), đến 150m (ngoài trời)
Cấu hình	Bộ phát + Bộ thu (2 phần riêng) hoặc phản xạ	1 bộ duy nhất (cảm biến pyroelectric + thấu kính Fresnel)
Ứng dụng chính	Phát hiện sản phẩm trên băng tải, đếm, đo, cảm biến vùng	Bật đèn tự động, báo động an ninh, phát hiện người
Ví dụ sản phẩm	Cảm biến vùng Autonics BW, cảm biến quang thu-phát	Cảm biến PIR an ninh, đèn cảm ứng hành lang

Nhầm lẫn phổ biến: Nhiều người gọi cảm biến quang thu-phát (active IR) là “cảm biến hồng ngoại” và cảm biến PIR cũng là “cảm biến hồng ngoại” — nhưng hai loại này hoạt động hoàn toàn khác nhau. Khi mua hàng, cần xác định rõ: cần phát hiện vật thể (active IR) hay phát hiện người/chuyển động (PIR).

Phân Loại Chi Tiết Cảm Biến Hồng Ngoại Trong Công Nghiệp

Active IR — Cảm biến quang hồng ngoại (Photoelectric IR Sensor)

Đây là nhóm cảm biến phổ biến nhất trong tự động hóa công nghiệp. Dùng LED hồng ngoại (thường 850nm hoặc 940nm) làm nguồn sáng. Có 4 kiểu phát hiện chính:

Kiểu	Cách Hoạt Động	Khoảng Cách
Thu-phát (Through-beam)	Bộ phát và bộ thu đặt đối diện — vật cắt ngang chùm tia → phát hiện	Đến 30m+
Phản xạ gương (Retro-reflective)	Phát và thu trong cùng thân — tia phản xạ từ gương đối diện → vật che gương → phát hiện	Đến 15m
Khuếch tán (Diffuse)	Phát và thu trong cùng thân — tia phản xạ từ bề mặt vật → phát hiện	Đến 2m
Cảm biến vùng (Area sensor)	Nhiều cặp thu-phát xếp hàng — phủ vùng diện tích rộng	Đến 7m

Xem thêm: Cảm biến quang điện là gì? — bài viết chuyên sâu về nguyên lý, phân loại và cách chọn cảm biến quang cho từng ứng dụng.

Passive IR (PIR) — Cảm biến hồng ngoại thụ động

Dùng cảm biến pyroelectric + thấu kính Fresnel. Phát hiện sự thay đổi bức xạ hồng ngoại (chủ yếu là nhiệt cơ thể người/động vật). Khoảng cách: 0.5–20m (trong nhà). Góc quét rộng: 90°–180° (tùy model). Phổ biến trong: đèn cảm ứng, báo động an ninh, bật quạt tự động.

Cảm biến nhiệt hồng ngoại (IR Temperature Sensor)

Loại đặc biệt — đo nhiệt độ bề mặt vật thể không tiếp xúc bằng cách phân tích bức xạ hồng ngoại mà vật phát ra. Ứng dụng: đo nhiệt motor, lò nung, dây chuyền thực phẩm, kiểm tra mạch điện tử. Không phải cảm biến “phát hiện” mà là cảm biến “đo lường”.

>>> Xem thêm: Cảm biến nhiệt độ là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng

Bảng So Sánh Active IR vs Passive IR vs IR Nhiệt

Tiêu Chí	Active IR (Quang)	Passive IR (PIR)	IR Nhiệt (Pyrometer)
Phát tia?	Có (LED IR)	Không	Không
Phát hiện gì?	Vật thể (mọi loại)	Chuyển động nhiệt (người/vật nóng)	Nhiệt độ bề mặt
Đầu ra	NPN/PNP (digital ON/OFF)	Digital (có/không có người)	Analog (giá trị nhiệt °C)
Phát hiện vật tĩnh?	Có	Không (cần chuyển động)	Có (đo liên tục)
Ứng dụng chính	Đếm, phát hiện, đo, cảm biến vùng	An ninh, bật đèn, HVAC	Đo nhiệt motor, lò nung, thực phẩm
Giá thành	Trung bình — Cao (tùy loại)	Thấp	Cao

Ứng Dụng Thực Tế Trong Nhà Máy Và Đời Sống

Ứng Dụng	Loại Cảm Biến IR	Giải Thích
Phát hiện sản phẩm băng tải	Active IR (thu-phát / cảm biến vùng)	Đếm, kiểm tra có/không, kích hoạt robot hoặc máy dán nhãn
Bảo vệ vùng nguy hiểm máy	Active IR (cảm biến vùng)	Phát hiện tay/người xâm nhập vùng nguy hiểm → dừng máy
Đèn tự động bật/tắt	Passive IR (PIR)	Phát hiện người đi vào → bật đèn → hết người → tắt đèn
Hệ thống báo động an ninh	PIR hoặc Active IR beam	PIR cho phòng, Active IR beam cho hàng rào vô hình ngoài trời
Đo nhiệt motor không tiếp xúc	IR Nhiệt (Pyrometer)	Đo nhiệt độ vỏ motor từ xa, cảnh báo khi quá nhiệt
Cửa tự động siêu thị/kho	Active IR beam hoặc PIR	Phát hiện người/xe → mở cửa → hết người → đóng cửa

>>> Xem thêm: Cảm biến tiệm cận là gì? — trong một số ứng dụng phát hiện vật kim loại, cảm biến tiệm cận (dùng từ trường, không dùng hồng ngoại) có thể thay thế cảm biến quang IR với chi phí thấp hơn.

Cách Chọn Đúng Loại Cảm Biến Hồng Ngoại

1. Xác định mục đích: phát hiện vật hay phát hiện người?

Phát hiện vật thể (đếm sản phẩm, kiểm tra có/không) → Active IR (cảm biến quang hoặc cảm biến vùng). Phát hiện người/chuyển động (bật đèn, an ninh) → PIR.

2. Vật phát hiện là gì?

Vật mờ đục (carton, kim loại, nhựa, gỗ) → Active IR. Người/động vật → PIR. Bề mặt nóng cần đo nhiệt → IR Pyrometer.

3. Khoảng cách?

Dưới 2m → cảm biến khuếch tán (active IR). 2–7m → thu-phát hoặc phản xạ gương. Cần phủ vùng diện tích → cảm biến vùng Autonics. Phòng rộng 5–15m → PIR.

4. Môi trường?

Bụi nhiều, hơi nước → ưu tiên cảm biến thu-phát (active IR) vì chùm tia mạnh, ít bị ảnh hưởng. PIR nhạy cảm với nguồn nhiệt xung quanh (lò sưởi, ống hơi) — có thể báo giả.

5. Ngõ ra cần gì?

Kết nối PLC → cần NPN hoặc PNP (active IR). Bật đèn/còi trực tiếp → PIR có relay tích hợp.

Câu Hỏi Thường Gặp

Cảm biến hồng ngoại có gây hại sức khỏe không?

Không. LED hồng ngoại trong cảm biến công nghiệp phát công suất rất thấp (vài milliwatt), bước sóng 850–940nm — không gây hại cho mắt hay da ở khoảng cách sử dụng bình thường. Tuy nhiên, không nên nhìn trực tiếp vào LED hồng ngoại ở khoảng cách rất gần trong thời gian dài.

Cảm biến PIR có phát hiện được qua kính không?

Không tốt. Kính thường chặn phần lớn bức xạ hồng ngoại xa (FIR) — PIR sẽ không phát hiện được người đứng sau kính cửa sổ. Tuy nhiên, cảm biến quang Active IR (dùng hồng ngoại gần 850nm) có thể xuyên qua kính thường vì kính trong suốt với bước sóng gần.

Cảm biến vùng hồng ngoại có phải “rèm ánh sáng an toàn” (safety light curtain) không?

Không. Cảm biến vùng Autonics dòng BW là cảm biến đa năng (general purpose) — phát hiện vật/sản phẩm. Nó không đạt chuẩn an toàn máy (IEC 61496, SIL, PLd). Nếu cần bảo vệ an toàn người, phải dùng light curtain an toàn chuyên dụng.

Mua cảm biến hồng ngoại công nghiệp ở đâu?

Hải Phòng Tech phân phối chính hãng các dòng cảm biến hồng ngoại công nghiệp: cảm biến quang Autonics, cảm biến sợi quang Autonics, cảm biến vùng, và các phụ kiện đi kèm. Hàng chính hãng, CO/CQ đầy đủ, bảo hành theo chính sách hãng.

Liên Hệ Hải Phòng Tech — Tư Vấn Chọn Cảm Biến Miễn Phí

Chưa chắc cần Active IR hay PIR? Cần tư vấn chọn cảm biến quang hay cảm biến vùng cho ứng dụng cụ thể? Đội ngũ kỹ thuật Hải Phòng Tech sẽ giúp bạn — chỉ cần mô tả: cần phát hiện gì (vật/người), khoảng cách bao xa, môi trường lắp đặt (bụi/nước/nắng), kết nối PLC loại nào.

Hotline	0866.555.212
Email	info@haiphongtech.vn
Website	haiphongtech.vn
Cam kết	Hàng chính hãng 100% — CO/CQ đầy đủ — Bảo hành theo chính sách hãng — Hỗ trợ kỹ thuật tận nơi

>>> Đọc thêm: Cảm Biến Quang Điện Là Gì? — chuyên sâu về cảm biến quang thu-phát sử dụng tia hồng ngoại

>>> Tham khảo thêm: Cảm Biến Quang Thu Phát Là Gì? — loại active IR phổ biến nhất trong công nghiệp