Bộ Chuyển Đổi Tín Hiệu Xung Z111

Nếu như bạn đang muốn lấy tín hiệu xung từ đồng hồ đo lưu lượng nước hoặc từ cảm biến từ đo tốc độ động cơ mà bộ đọc tín hiệu chỉ có thể đọc được tín hiệu analog 4-20mA, 0-10V thì bộ chuyển đổi tín hiệu xung là một giải pháp vừa đơn giản vừa rẻ tiền. Thật là phức tạp nếu như bạn thay đổi thiết bị hiện hữu. Giải pháp đặt ra là dùng bộ chuyển đổi tín hiệu để biến đổi tín hiệu xung thành tín hiệu analog dạng 4-20mA, 0-10V tiêu chuẩn.

Trong bài viết này mình sẽ chia sẻ bộ chuyển đổi tín hiệu xung Z111 của hãng Seneca mà bên mình đang phân phối chính hãng tại Việt Nam. Đây là bộ chuyển đổi tín hiệu xung hiếm hoi có trên thị trường và cách sử dụng lại rất đơn giản. Chúng ta cùng tìm tham khảo nhé.

Thông số kỹ thuật bộ chuyển đổi tín hiệu xung Z111

– Xuất xứ : Seneca – Italy

– Model : Z111

– Input : các loại tín hiệu xung phổ biến trên thế giới như NPN, PNP, Contact / Reed, Hall effect sensor, TTL, 24V, namur, Photoelectric…

– Output : 4-20mA, 0-20mA, 0-10V, 2-10V, 0-5V, 1-5V

– Tần số max : 10 Khz

– Nguồn cấp : 10-40Vdc

– Kiểu lắp đặt : DIN Rail tủ điện

– Chuẩn IP20

– Sai số : 0,3%

– Cách ly chống nhiễu tại 1500Vac giữa nguồn, input, output

– Cài đặt bằng DIP Switch ngay trên thiết bị

– Đèn báo nguồn : Yes

Như vậy, bộ chuyển đổi tín hiệu Z111 có khả năng đọc được tất cả các loại tín hiệu xung phổ biến trên thế giới và cho ra tín hiệu analoig 4-20mA, 0-10V … Nếu bạn đang khó khăn trong việc đọc bao nhiêu xung tương ứng với 4-20mA thì Z111 là giải phải đơn giản nhất.

Xác định tần số đầu vào Z111

Việc xác định được tần số đầu vào Z111 đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi tín hiệu một các chính xác & không tốn nhiều công sức. Để làm được điều này bạn cần biết giá trị ngõ ra của đồng hồ đo lưu lượng hoặc cảm biến đo tốc độ là bao nhiêu Hz.

Tín hiệu xung ngõ ra của thiết bị truyền về sẽ là tín hiệu đầu vào của bộ Z111. Giả sử bạn có tần số 1Khz thì tín hiệu ngõ ra sẽ là 20mA hoặc 10V. Tín hiệu này sẽ tuyến tính tức là tại 0Hz sẽ là 4mA hoặc 0V, còn tại 500Hz sẽ là 12mA hoặc 5V và tại 1kHz sẽ là 20mA hoặc 10V.

Qua đó chúng ta thấy rằng việc xác định được giá trị đầu vào đóng vai trò quan trọng trong việc lấy tín hiệu ngõ ra một cách chính xác. Tất nhiên chúng ta cần phải biết thêm rằng bộ chuyển đổi cũng có sai số là 0,3%. Mặc dù con số này khá nhỏ nhưng cũng sẽ ảnh hưởng tới kết quả truyền về.

Xác định loại tín hiệu xung đầu vào  

Nếu như bạn nghĩ chỉ có một loại xung duy nhất thì đó là một điều sai lầm. Bởi trên thực tế có hơn 10 loại tín hiệu xung khác nhau. Chính xác hơn là có tới 12 loại tín hiệu xung phổ biến trên thị trường so các hãng sản xuất quy định.

Tín hiệu xung NPN và PNP là hai loại được dùng khá phổ biến của các cảm biến từ và cảm biến tiệm cận được dùng để đo tốc độ đông cơ. Cảm biến sẽ được gắn trên bánh răng của động cơ. Số răng nhỏ nhất trên bánh răng thường là 18 răng như vậy sẽ có 18 xung cho 1 vòng.

Với công thức :

n = 1/f

N : số vòng quay

F : tần số ( hz )

Nếu như bánh răng quay được 1 vòng trong thời gian 0,2 giây thì tần số sẽ được tính theo công thức

f = 1/T

f: tần số

t: thời gian

f=1/0,2= 5 ( hz )

Như vậy, trong thời gian 0,2s chúng ta có 1 vòng quay tương ứng 18 xung. Khi đó việc chuyển đổi tín hiệu xung này sang tín hiệu 4-20mA để tính toán ra thời gian hoặc tốc độ quay của băng tải khá dễ dàng.

Đối với các tín hiệu xung từ đồng hồ đo lưu lượng nước thì chúng ra sẽ có thông số ngay từ nhà sản xuất. Tín hiệu xung của đồng hồ đo lưu lượng chính là TTL hay còn gọi là xung vuông. Một số hãng khác thì sử dụng xung NPN với tần số max 400Hz tùy theo quy định của nhà sản xuất.

Ứng dụng bộ chuyển đổi tín hiệu xung Z111

Chuyển đổi tín hiệu xung từ đồng hồ đo lưu lượng ( Flowmeter )

Đồng hồ đo lưu lượng xuất tín hiệu xung vể trung tâm với tần số cao nhưng PLC chỉ đọc được xung tần số thấp. Bộ chuyển đổi xung sang 4-20mA giải quyết vấn đề PLC không đọc được tần số cao của thiết bị đo lưu lượng & nhiễu tín hiệu khi truyền đi xa.

Tin hiệu xung khi truyền đi xa rất dễ bị nhiễu và rất khó xử lý. Khi đó giá trị lưu lượng khi truyền về sẽ nhảy liên tục không cố định do bị ảnh hưởng bởi các biến tần. Bộ chuyển đổi tín hiệu xung Z111 có cách ly bên trong giúp tín hiệu truyền về ổn định hơn rất nhiều so với truyền tín hiệu xung trực tiếp từ Flowmeter.

Đo tốc độ động cơ

Nhu cầu đo tốc độ động cơ ngày càng được quan tâm nhất là các motor lớn. Dựa vào tốc độ xoay của bánh răng chúng ta tính toán được tốc độ của động cơ đang hoạt động. Thống qua đó chung ta dễ dàng biết được công suất của động cơ hoạt động bao nhiêu phần trăm ( % ).

Để làm được điều này bạn cần có một cảm biến tiệm cận có tần số cao và một bộ chuyển đổi tín hiệu xung Z111. Tín hiệu sẽ được truyền trực tiếp vào bộ hiển thị hoặc PLC để xử lý.

Cảm biến từ sẽ đếm các bánh răng khi motor hoạt động. Tương ứng với 1 bánh răng sẽ là 1 xung truyền vào bộ chuyển đổi Z111. Từ Z111 sẽ chuyển đổi thành tín hiệu analog 4-20mA hoặc 0-10V để đo tốc độ của động cơ. Khá đơn giản phải không nào.

Sử dụng bộ chuyển đổi xung sang 4-20mA Z111 như thế nào?

Để kết nối điện và cài đặt bộ chuyển đổi tín hiệu xung sang analog hiệu quả và ít tốn thời gian bạn cần xem Manual của thiết bị trước khi sử dụng. Để nhanh hơn mình sẽ làm một ví dụ cụ thể cho các bạn để tiết kiệm thời gian.

Kết nối nguồn cấp input – output vào Z111

Nguồn cấp của Z111 được kết nối vào Terminal 2 – 3 không phân biệt Âm – Dương. Mình thoải mái cấp nguồn 19-40Vdc hoặc 19-28Vac mà không cần quan tâm ( + ) , ( – ).

Input của Z111 sẽ là các chân 7-8-9-10-11-12. Tùy theo loại input đầu vào là gì mà chúng ta sẽ kết nối cho phù hợp. Mình ví dụ rằng tín hiệu xung đầu vào là của Flowmeter ( đồng hồ đo lưu lượng ) là dạng NPN 24V loại 3 dây thì chúng ta sẽ kết nối vào 3 chân 8-9-11.

Tương tự với các tín hiệu đầu vào khác chúng ta xem sơ đồ kết nối của Z111 để đấu dây cho chính xác.

Đối với tính hiệu ngõ ra chúng ta có 3 loại tín hiệu :

– Voltage : 6 ( + ), 1 ( – )

– Current : 4 ( + ), 5 ( – ) cho loại tín hiệu Active hay còn gọi là có áp

– Current : 1 ( + ), 5 ( – ) cho loại tín hiệu passive hay còn gọi là không áp

Nhìn chung việc kết nối nguồn cấp, input, output của chuyển đổi tín hiệu xung sang 4-20mA Z111 khá đơn giản với 12 terminal trên thiết bị. Ngay cả người không am hiểu sâu về kỹ thuật cũng dễ dàng kết nối một cách tự tin khi nhìn vào hướng dẫn của hãng. Tất nhiên, nếu bạn chưa tự tin kết nối thì có thể liên hệ với chúng tôi để được hổ trợ.

Cài đặt ngõ ra cho bộ chuyển đổi Z111

Đầu tiền chúng ta cài đặt tín hiệu ngõ ra trước nhé. Bởi đây là bước đơn giản. Cái gì dễ thì mình sẽ làm trước, còn cái nào khó thì mình làm sau vậy.

Tại SW1 và SW2 cho phép chúng ta chọn các loại tín hiệu ngõ ra 4-20mA/0-10V và các loại tín hiệu analog khác. Nếu bạn muốn cài ngõ ra 4-20mA thì chúng ta làm như sau :

– Tại SW1 : 1 OFF, 2 ON

– Tại SW2 : 1-2 OFF

Tương tự nếu chúng ta muốn cài đặt ngõ ra 0-10V thì cài như sau :

– Tại SW1 : 1 ON, 2 OFF

– Tại SW2 : 1 OFF, 2 ON

Như vậy, việc cài đặt ngõ ra cho bộ chuyển đổi tín hiệu Z111 khá đơn giản đúng không nào. Nếu như cài đúng mà tín ngõ ra không chuẩn thì nên xem lại phần cài đặt tín hiệu xung đầu vào nhé.

Cài đặt tần số bộ chuyển đổi tín hiệu xung Z111 như thế nào?

Trong tất cả các bước đấu dây, cài đặt thì có thể nói việc cài đặt quan trọng không kém việc kết nối đúng dây tín hiệu đầu vào. Dù cho bạn kết nối đúng  input- output nhưng cài đặt không chuẩn thì tín hiệu ra sẽ đúng với tín hiệu xung đầu vào. Theo mình cho rằng việc cài đặt tần số đầu vào được xem là khá khó và cũng là quan trọng nhất.

Nhìn vào bảng hướng dẫn chúng ta thấy rằng có SW6 và 3 vòng 100’s, 10’s, 1’s để chúng ta cài đặt tần số đầu vào cho Z111.

Hướng dẫn cài đặt tần số đầu vào 123 Hz :

– Tại vòng xoay 100’s ta chọn số 1

– Tại vòng xoay 10’s ta chọn số 2

– Tại vòng xoay 1’s ta chọn số 3

– Tại SW6  ta chọn x1 tương ứng DIP Switch cuối cùng ON

Hướng dẫn cài đặt tần số đầu vào 4560Hz

– Tại vòng xoay 100’s ta chọn số 4

– Tại vòng xoay 10’s ta chọn số 5

– Tại vòng xoay 1’s ta chọn số 6

– Tại SW6  ta chọn x10 tương ứng 1-3 OFF, 2-4 ON

Tương tự với các tần số đầu vào khác nhau mà chúng ta có cách cài đặt linh hoạt khác nhau cho tương ứng với đầu vào. Theo mình thì cách cài đặt bộ chuyển đổi xung Z111 khá đơn giản & ai cũng có thể làm được.

Chúc các bạn thành công !

Kỹ Sư Cơ – Điện Tử
Nguyễn Minh Hòa
Mobi : 0937.27.55.66
Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn