Tín Hiệu Analog Là Gì

Rất nhiều anh em trong ngành nhầm lẫn giữa tín hiệu analog và digital trong điều khiển. Trong bài chia sẻ này mình sẽ hướng dẩn cách phân biệt tín hiệu analog và digital cho mọi người mới. Chúng ta cùng tìm hiểu Analog là gì và Digital là gì nhé.

Tín Hiệu Analog Là Gì ?

Tín hiệu tương tự còn được gọi là tín hiệu Analog giống nhau về bản chất nhưng khác nhau về cường độ giữa hai hai thời điểm trước và sau. Analog thay đổi liên tục trong một biên độ nhất định nhưng không có tính lặp lại như tín hiệu Digital

Các loại cảm biến đo phần lớn đều sử dụng tín hiệu Analog để truyền giá trị nhiệt độ, áp suất, lưu lượng về trung tâm. Tín hiệu analog có nhiều chuẩn khác nhau :

• 0-20mA
• 4-20mA
• 0-10V
• 0-5V
• 1-5V
• 2-10V

Và một vài loại tín hiệu khác hiếm gặp hơn.

Trong các loại tín hiệu analog này thì tín hiệu analog 4-2mA và 0-10V được sử dụng phổ biến hơn.

Cách nay một thập kỷ thì tín hiệu analog 0-10V được sử dụng một cách mặc định trong điều khiển. Bởi, thời điểm đó ngành công nghiệp điện tử chúng ta mới phát triển & các máy móc đều nhập theo công nghệ cũ của Nhật, Nga, Trung Quốc…

Ngày nay, các hệ thống dây chuyền được nhập theo công nghệ mới đều dùng chuẩn Analog 4-20mA thay thế cho 0-10V.

Lý do, đơn giản là tín hiệu 4-20mA không bị suy giảm trên đường dây mà còn dể sử dụng hơn so với analog 0-10V.

Tín hiệu Digital là gì ?

Tín hiệu Digital còn được gọi là tín hiệu số gồm 2 trạng thái 1 và 0 tương ứng mức cao và thấp. Tức là chỉ có hai trường hợp ON tương ứng mức 1 và OFF tương ứng mức 0. Trong điều khiển điện tử mưc 1 này sẽ tương ứng với 5V hoặc 10V, còn 0 tương ứng với OV hay còn gọi là mức thấp.

Tín hiệu digital dể dàng bắt gặp trong cuộc song hằng ngày như : công tắc đèn, rơle đóng mở tiếp điểm hay cảm biến báo mức đầy mức cạn mức nước …

Trên thực tế, khi ON thì có thể là điện áp 230V hoặc 380Vac để đóng ngắt bơm hay điều khiển một thiết bị nào đó. Đơn giản, 1 = ON là CHẠY còn O = OFF là TẮT.

Việc sử dụng tín hiệu digital được minh hoạ đơn giản như là một công tắc đóng ngắt đèn thường được sử dụng trong nhà. Quá đơn giản phải không ?

So sánh Analog và digital

Khi so sánh hai tín hiệu Analog và Digital chúng ta thấy sự khác biệt rất lớn giữa hai loại tín hiệu này. Trong khi analog sẽ tăng hoặc giảm theo hình SIN hoặc COS và thay đổi bất kỳ, thì tín hiệu Digital lại tăng giảm theo hình thang và biên độ được lặp lại theo trạng thái ban đầu.

Như vậy thì Analog hay tín hiệu Digital tối ưu hơn ?

Thật sự là không. Bởi tín hiệu analog biểu thị cho một trạng thái liên tục, trong khi tín hiệu Digital lại tượng trưng cho một trạng thái dừng hoặc chạy.

Vd : Máy lạnh chúng ta hay sử dụng có hai loại inverter và máy lạnh thông thường.

Máy lạnh inverter sẽ luôn chạy , khi nhiệt độ tăng thì máy lạnh chạy nhanh hơn còn khi nhiệt độ giảm sẽ chạy chậm lại.

Trong khi đó máy lạnh thông thường chỉ có hai chế độ : chạy khi chưa đủ lạnh và dừng khi đã đủ lạnh.

Ứng dụng tín hiệu Analog và Digital

Trong điều khiển thì tín hiệu analog và Digital được dùng riêng cho từng ứng dụng khác nhau hoặc có thể kết hợp với nhau để hệ thống hoạt động chính xác và linh hoạt nhất.

Một hệ thống bơm nước giám sát mực nước trong bồn kết hợp giữa : cảm biến mực nước điện dung, biến tần, bơm nước và bộ điều khiển / PLC. Mực nước trong bồn luôn được giám sát trong mức giới hạn cho phép thông qua cảm biến điện dung.

Ngõ ra của cảm biến dạng analog 4-20mA đưa trực tiếp vào biến tần hoặc thông qua bộ điều khiển để thay đổi tốc độ của động cơ bơm.

Tín hiệu analog trong PLC

Bạn sẽ dể dàng bắt gặp tín hiệu digital và analog trong plc khi bắt đầu lập trình logic PLC. Các modul PLC luôn tích hợp khá nhiều tín hiệu Digital và ít nhất 2 tín hiệu analog trên khối PLC.

Với PLC S7-1200 sẽ tích hợp 6 x input digital và 2 x  input analog 0-10V cho cấu hình thấp nhất. Ngõ ra cũng tích hợp 4 x output Digital và 2 x Output analog.

Bộ chia tín hiệu Analog

Một trong những vấn đề hóc búa trong việc sử dụng tín hiệu Analog 4-20mA đó chính là không thể chia tín hiệu song song nhau.

Bởi tín hiệu dòng chỉ có thể đo được nối tiếp. Điều này phát sinh ra bộ chia tín hiệu analog để có thể dùng một cảm biến nhưng truyền về hai nơi khác nhau.

Với một bộ chia tín hiệu Z170REG-1 chúng ta có thể truyền tín hiệu analog 4-20mA về hai nơi độc lập nhau mà không sợ bị suy giảm hay ảnh hưởng nhau.

Chuyển đổi tín hiệu từ số sang analog

Trong điều khiển chúng ta thường gặp các chuẩn tín hiệu không được tương thích với nhau giữa các thiết bị đo và thiết bị điều khiển. Điều này gây khó khăn cho người lập trình PLC, thật may mắn các nhà sản xuất bộ chuyển đổi luôn nắm bắt được điều này.

Bộ chuyển đổi tín hiệu số sang analog ra đời nhằm biến đổi tín hiệu Digital thành tín hiệu analog một cách đơn giản nhất. Chúng ta chỉ cần cài đặt giá trị tần số Digital đầu vào và chọn loại tín hiệu analog ngõ ra : 4-20mA, 0-10V, 0-5V…

Bộ chuyển đổi tín hiệu Analog sang Digital

Đôi khi chúng ta chỉ muốn sử dụng tín hiệu Digital để báo động hoặc điều khiển một thiết bị nào đó nhưng tín hiệu truyền về lại là Digital. Bộ chuyển đổi tín hiệu Analog sang Digital đóng vai trò quan trọng khi chúng ta không dùng tới PLC bởi sự tiện dụng và đơn giản trong cài đặt.

Tín hiệu đầu vào dạng Analog 4-20mA hoặc 0-10V được chuyển đổi thành tín hiệu Digital bất kỳ trong khoảng Analog đầu vào. Đồng thời có thể chuyển đổi thành một tín hiệu Analog khác hoặc giống với tín hiệu ban đầu đi vào.

Kỹ sư Cơ Điện Tử

Nguyễn Minh Hoà

Mobi : 0978.79.55.66

Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn