Biến dòng analog 4-20mA: tìm hiểu và đánh giá sản phẩm tốt nhất

Là một kỹ sư hơn kinh nghiệm 10 năm trong ngành, tôi đã chứng kiến ​​sự thay đổi và phát triển mạnh mẽ của công nghệ, đặc biệt là trong lĩnh vực tự động hóa và điều khiển. Trong số những cải tiến ấn tượng nhất, sự xuất hiện của biến dòng analog 4-20mA như một “làn gió mới” mang đến những bất ngờ thú vị, thay thế cho biến dòng CT truyền thống với ngõ ra 0-5A.

Điều bất ngờ đầu tiên: Độ chính xác “đáng kinh ngạc”

Biến dòng 4-20mA sở hữu độ chính xác cao hơn nhiều so với biến dòng CT thông thường. Nhờ vậy, dữ liệu thu thập được trở nên tinh vi và đáng tin cậy hơn, giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt dựa trên nền tảng thông tin vững chắc. Đây là một bước tiến quan trọng, đặc biệt trong các hệ thống đòi hỏi độ chính xác cao như nhà máy điện, xí nghiệp sản xuất, hay hệ thống y tế.

Điều bất ngờ thứ hai: Tín hiệu “bất chấp khoảng cách”

Với khả năng truyền tín hiệu mạnh mẽ, biến dòng 4-20mA giúp bạn loại bỏ hoàn toàn nỗi lo về nhiễu và hao hụt tín hiệu, ngay cả khi truyền đi xa. Dữ liệu được truyền tải rõ ràng và chính xác, bất chấp khoảng cách, đảm bảo hiệu quả vận hành cho hệ thống của bạn.

Điều bất ngờ thứ ba: Dễ dàng sử dụng, “tiết kiệm” thời gian

Việc cài đặt và vận hành biến dòng 4-20mA trở nên đơn giản và trực quan hơn bao giờ hết. Nhờ vậy, bạn có thể tiết kiệm thời gian và công sức quý báu, tập trung vào những công việc quan trọng khác.

Điều bất ngờ thứ tư: Kết nối “hoàn hảo”

Biến dòng 4-20mA dễ dàng kết nối với mọi hệ thống điều khiển tự động hiện nay. Đây là một điểm cộng lớn, giúp bạn dễ dàng tích hợp nó vào hệ thống sẵn có, mở ra cánh cửa đến với thế giới tự động hóa hoàn chỉnh.

Điều bất ngờ thứ năm: Giá thành “hợp lý”

Nhiều người lầm tưởng rằng biến dòng 4-20mA với những ưu điểm vượt trội sẽ đi kèm với mức giá cao. Tuy nhiên, điều bất ngờ là giá thành của nó ngày càng cạnh tranh, phù hợp với nhiều dự án và ngân sách khác nhau.

Sự xuất hiện của biến dòng analog 4-20mA mang đến những bất ngờ thú vị, hứa hẹn thay thế hoàn toàn biến dòng CT truyền thống trong tương lai. Với độ chính xác cao, tín hiệu mạnh mẽ, dễ sử dụng, kết nối hoàn hảo và giá thành hợp lý, đây là lựa chọn tối ưu cho các hệ thống đo lường và điều khiển hiện đại.

Tìm hiểu về biến dòng analog 4-20mA

Biến dòng Analog 4-20mA (còn gọi là máy biến dòng 4-20mA) là thiết bị điện được sử dụng để đo dòng điện xoay chiều (AC) hoặc một chiều (DC) và chuyển đổi thành tín hiệu analog chuẩn công nghiệp 4-20mA. Tín hiệu 4-20mA này có nhiều ưu điểm so với đo trực tiếp dòng điện, giúp truyền tín hiệu đi xa hơn, dễ dàng tích hợp với các hệ thống điều khiển tự động và PLC (Programmable Logic Controller).

1. Nguyên Lý Hoạt Động biến dòng 4-20mA:

• Biến dòng hoạt động dựa trên nguyên tắc từ trường. Khi dòng điện chạy qua dây dẫn sơ cấp của biến dòng, nó sẽ tạo ra từ trường.
• Biến dòng có cuộn sơ cấp (dẫn dòng điện cần đo) và cuộn thứ cấp (cuộn dây có nhiều vòng hơn). Từ trường của cuộn sơ cấp sẽ gây ra suất điện động cảm ứng trên cuộn thứ cấp.
• Tỷ lệ giữa số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của biến dòng xác định tỷ lệ giữa dòng điện sơ cấp và dòng điện thứ cấp. Biến dòng 100/5A là ví dụ, có nghĩa là nó có thể đo dòng điện sơ cấp lên đến 100A và chuyển đổi thành dòng điện thứ cấp có giá trị tương ứng từ 0 đến 5A.
• Biến dòng analog 4-20mA sử dụng mạch điện tử để chuyển đổi dòng điện thứ cấp thành tín hiệu analog 4-20mA. Dòng điện 4mA thường tương ứng với giá trị đo bằng 0%, và 20mA tương ứng với 100% thang đo.

2. Ưu điểm của tín hiệu 4-20mA:

Biến dòng Analog 4-20mA là thiết bị được ưa chuộng trong lĩnh vực đo lường và kiểm soát công nghiệp nhờ nhiều ưu điểm vượt trội:

Độ ổn định và chính xác cao:

• Biến dòng 4-20mA cung cấp tín hiệu đầu ra ổn định và chính xác, giúp đảm bảo độ tin cậy của các phép đo dòng điện.
• Điều này đặc biệt quan trọng trong các hệ thống điều khiển tự động, nơi dữ liệu chính xác là yếu tố then chốt cho hoạt động an toàn và hiệu quả.

Khả năng truyền tín hiệu đi xa và chống nhiễu tốt:

• Tín hiệu 4-20mA có trở kháng cao, giúp giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu điện trên đường dây dẫn.
• Ưu điểm này cho phép truyền tín hiệu đi xa hơn so với tín hiệu điện áp mà vẫn giữ được độ chính xác cao.
• Tính năng chống nhiễu giúp đảm bảo tính ổn định của hệ thống, tránh các sai số đo đạc do nhiễu từ môi trường.

Hiệu quả về chi phí và dễ dàng lắp đặt:

• Biến dòng 4-20mA có chi phí hợp lý, tiết kiệm hơn so với một số loại biến dòng khác.
• Hơn nữa, việc lắp đặt biến dòng 4-20mA cũng khá đơn giản, không yêu cầu kỹ thuật phức tạp.
• Điều này giúp tiết kiệm thời gian và nguồn nhân lực trong quá trình triển khai hệ thống đo lường.

Với ưu điểm về độ ổn định, chính xác, khả năng truyền tín hiệu xa và chống nhiễu, cùng với chi phí hợp lý và dễ dàng lắp đặt, biến dòng Analog 4-20mA trở thành lựa chọn hàng đầu cho các ứng dụng đo dòng điện trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và tự động hóa.

3.Ứng dụng trong Công Nghiệp và Kiểm Soát Tự Động:

Biến dòng analog 4-20mA được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp và các hệ thống kiểm soát tự động, chẳng hạn như:

• Giám sát và điều khiển dòng điện trong các dây chuyền sản xuất.
• Hệ thống điều khiển động cơ điện.
• Hệ thống phân phối điện lực.
• Giám sát năng lượng mặt trời.
• Hệ thống HVAC (sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí).
• Bảng điều khiển và tủ điện.
• Các ứng dụng đo đạc và giám sát khác trong nhà máy và tòa nhà.

Tóm lại, biến dòng analog 4-20mA là thiết bị quan trọng giúp đo dòng điện chính xác, truyền tín hiệu dễ dàng và tích hợp với các hệ thống điều khiển tự động trong công nghiệp

Các loại biến dòng analog 4-20mA phổ biến

Biến dòng Analog 4-20mA có nhiều loại khác nhau, phù hợp với các nhu cầu đo đạc dòng điện đa dạng. Dưới đây là một số loại biến dòng Analog 4-20mA thông dụng:

• T201: Đây có thể là loại biến dòng cơ bản, có thể chỉ đo dòng AC hoặc DC tùy thuộc vào nhà sản xuất.
• T201DCH: Biến dòng T201DCH có thể đo được cả dòng AC và DC
• T201DC: Biến dòng T201DC chỉ chuyên đo dòng
• T201DCH50-LP, T201DCH100-LP, T201DCH300-LP: Đây là các biến dòng dòng AC/DC có kích thước nhỏ gọn và có thể lựa chọn các dải đo khác nhau. Ví dụ, T201DCH50-LP có thể đo dòng điện lên đến 50A, T201DCH100-LP có thể đo đến 100A và T201DCH300-LP có thể đo đến 300A.
• T201DCH-600-OPEN: Biến dòng T201DCH-600-OPEN là loại biến dòng hở (OPEN) dòng AC/DC có thể đo dòng điện đến 600A. Biến dòng hở có thiết kế dạng kẹp, dễ dàng lắp đặt trên dây dẫn mà không cần ngắt kết nối mạch điện.

Lưu ý rằng đối với các biến dòng có mã cuối -LP hoặc -OPEN thì có thể đo được cả dòng AC và DC mà không cần phải cài đặt.

Cách Chọn Biến Dòng Analog 4-20mA Phù Hợp

Việc lựa chọn biến dòng analog 4-20mA phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau để đảm bảo hoạt động chính xác và hiệu quả trong hệ thống đo đạc của bạn. Dưới đây là một số lưu ý quan trọng:

Yêu cầu kỹ thuật:

• Dòng điện đo tối đa (Maximum measured current): Xác định dòng điện lớn nhất mà bạn cần đo. Chọn biến dòng có dải đo lớn hơn hoặc bằng dòng điện thực tế. Vd: bạn cần đo 80A thì phải chọn loại 0-100A.
• Loại dòng điện (AC or DC type): Chọn biến dòng phù hợp với loại dòng điện bạn cần đo – dòng AC (xoay chiều) hoặc DC (một chiều). Có loại biến dòng đo được cả AC và DC (AC/DC).

Kiểu lắp đặt:

• Kiểu kín (closed type): Biến dòng kín được lắp đặt cố định, luồn dây dẫn qua lõi của biến dòng.
• Kiểu hở (open type) hoặc kiểu kẹp (clamp type): Biến dòng hở hoặc kẹp có thiết kế dạng kẹp, dễ dàng lắp đặt trên dây dẫn mà không cần ngắt kết nối mạch điện.

Các loại biến dòng hở thường có giá thành cao hơn loại khép kín. Chính vì thế bạn cần cân nhắc trước khi lựa chọn thiết bị.

Tín hiệu ngõ ra (Output signal):

• Biến dòng thông dụng thường có tín hiệu ngõ ra 4-20mA. Tuy nhiên, một số loại có thể có tín hiệu 0-10V hoặc Modbus RTU. Chọn tín hiệu tương thích với thiết bị thu nhận dữ liệu của bạn (PLC, bộ điều khiển,…).
• Ngoài ra, một số biến dòng T201DCH600-OPEN lại có thêm Alarm cảnh báo quá dòng.

Khả năng chống nhiễu (Noise resistance capability):

• Chọn biến dòng có khả năng chống nhiễu điện tốt để đảm bảo độ chính xác của phép đo, đặc biệt trong môi trường có nhiều nhiễu.
• Tất cả các thiết bị biến dòng của Seneca đều có chức năng chống nhiễu tốt trong mọi điều kiện đo lường.

Khả năng khử nhiễu để có kết quả chính xác là một trong những yêu tố quan trọng nhất để có một kết quả đo chính xác.

Hiệu quả về chi phí (Cost-effectiveness):

• Tùy thuộc vào ngân sách và nhu cầu sử dụng, bạn có thể lựa chọn các loại biến dòng có mức giá khác nhau. Tuy nhiên, nên ưu tiên các thương hiệu uy tín để đảm bảo chất lượng và độ bền.
• Biến dòng analog 4-20mA ngày nay có giá thành rất cạnh tranh so với CT dòng kết hợp với bộ chuyển đổi 0-5A sang 4-20mA.

Thương hiệu uy tín (Trusted brand):

• Bạn cần chọn một thương hiệu uy tín chuyên về các thiết bị đo lường dòng điện để đảm bảo rằng các thiết bị được thiết kế chuyên nghiệp & có nhiều kinh nghiệm để có kết quả chính xác nhất.
• Seneca – Italy – G7 là một trong những thương hiệu biến dòng uy tín trên thị trường. Các sản phẩm của Seneca nổi tiếng về độ chính xác, độ bền và tính năng đa dạng.

Tóm lại, để chọn được biến dòng analog 4-20mA phù hợp, bạn cần cân nhắc các yếu tố kỹ thuật, loại lắp đặt, tín hiệu ngõ ra, khả năng chống nhiễu, chi phí và thương hiệu. Tham khảo thêm thông tin chi tiết từ nhà sản xuất hoặc nhà cung cấp để có lựa chọn tốt nhất cho dự án của bạn.

Cách kết nối và sử dụng dòng analog 4-20mA

Dòng analog 4-20mA được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng đo đạc và điều khiển công nghiệp. Dưới đây là hướng dẫn kết nối và sử dụng dòng analog 4-20mA:

Kết nối:

1. Nối cực đầu ra: Nối các cực đầu ra của thiết bị phát tín hiệu 4-20mA (ví dụ: cảm biến, biến dòng,…) với các cực đầu vào của thiết bị thu tín hiệu (ví dụ: bộ điều khiển PLC, hệ thống thu thập dữ liệu).
2. Kiểm tra cực tính: Đảm bảo đấu nối đúng cực tính dương (+), âm (-) để tránh sai số đọc giá trị.
3. Sử dụng dây cáp chống nhiễu: Sử dụng dây cáp có lớp chống nhiễu để giảm thiểu ảnh hưởng của các nhiễu điện từ bên ngoài, đảm bảo tín hiệu truyền dẫn chính xác.

Kết nối với bộ hiển thị 4-20mA hoặc PLC

Để kết nối biến dòng analog 4-20mA với PLC chúng ta cần có: biến dòng analog 4-20mA T201DCH300-LP, bộ nguồn 24Vdc, PLC nhận 4-20mA, được kết nối như sau:

• Bộ nguồn 24V ( + ) kết nối ngõ ra Dương của T201DCH300-LP
• Bộ nguồn 24V ( – ) kết nối AI ( – ) của PLC
• AI ( + ) của PLC kết nối ngõ ra Âm của T201DCH300-LP

Cài đặt dòng điện làm việc trên biến dòng 4-20mA

Việc cài đặt dòng điện làm việc phụ thuộc vào nhu cầu thực tế. Với các cài đặt khá đơn giản theo hướng dẫn của Seneca kèm theo hàng.

• 1 ON – tương ứng 150A
• 1 OFF – tương ứng 300A
• 2 ON – filter 2s
• 2 OFF – filter 200ms
• 3 ON – dùng cho dòng âm tới dương DC
• 3 OFF – dùng cho AC / DC

Những Lưu Ý Khi Sử Dụng Biến Dòng Analog 4-20mA

Biến dòng analog 4-20mA là một thiết bị đo lường tiện lợi và chính xác, tuy nhiên để đảm bảo hoạt động hiệu quả và đáng tin cậy, bạn cần lưu ý một số điều sau:

Điều chỉnh dải đo chính xác:

• Cần cài đặt thang đo trên biến dòng phù hợp với dòng điện thực tế bạn cần đo. Điều này giúp đảm bảo tín hiệu ngõ ra 4-20mA phản ánh chính xác dòng điện đang chạy qua cuộn sơ cấp của biến dòng.
• Tham khảo thông số kỹ thuật của biến dòng để lựa chọn thang đo phù hợp.

Bảo trì và kiểm tra định kỳ:

• Thực hiện vệ sinh định kỳ cho biến dòng để loại bỏ bụi bẩn bám trên bề mặt, đảm bảo độ nhạy và tránh sai số đo đạc.
• Kiểm tra định kỳ các mối nối dây xem có bị松 (song – lỏng) hay hư hỏng không.
• Theo khuyến cáo của nhà sản xuất, bạn có thể cần hiệu chuẩn lại biến dòng định kỳ để duy trì độ chính xác đo lường.

So sánh với ampe kìm hiệu chuẩn:

• Để kiểm tra nhanh chóng độ chính xác của biến dòng, bạn có thể sử dụng ampe kẹp (ampe kìm) đã được hiệu chuẩn để đo trực tiếp dòng điện trên dây dẫn chính.
• So sánh giá trị dòng điện đo được bằng ampe kìm với giá trị tương ứng tính toán từ tín hiệu ngõ ra 4-20mA của biến dòng.
• Nếu có sự chênh lệch đáng kể, bạn cần xem xét hiệu chuẩn lại biến dòng hoặc liên hệ nhà sản xuất để được tư vấn.

Lưu ý:

• Chỉ nên thực hiện các thao tác kiểm tra, hiệu chuẩn bởi nhân viên có chuyên môn kỹ thuật điện.
• Tham khảo kỹ hướng dẫn sử dụng của biến dòng cụ thể để biết các yêu cầu bảo trì và kiểm tra theo khuyến cáo của nhà sản xuất.

Bằng việc lưu ý đến những điểm này, bạn có thể sử dụng biến dòng analog 4-20mA một cách hiệu quả và an toàn, đảm bảo độ chính xác của các phép đo và hoạt động tin cậy của hệ thống điều khiển.

Chúc các bạn thành công !

Kỹ Sư Cơ – Điện Tử

Nguyễn Minh Hòa