Trong các ứng dụng tự động hóa hóa, ta thường gặp gỡ rất nhiều những ứng dụng của tín hiệu analog như tín hiệu 4-20mA hoặc tín hiệu 0-10V. Đây được xem là 2 loại tín hiệu analog phổ quát nhất hiện nay. Diễn giải theo ý nghĩa khác là tất cả những thiết bị trong nhà máy sản xuất từ cảm ứng nhiệt độ, cảm ứng áp suất nước, cảm ứng đo mức nước….tất cả chúng ta đều thấy có sự hiện hữu của tín hiệu analog. Vậy thì tín hiệu analog là gì? Tín hiệu tương tự là gi? Và tín hiệu analog khác gì so với tín hiệu digital?
Tất cả chúng ta hãy cùng tìm hiểu trong nội dung bài viết sau! Trước tiên, hãy tìm hiểu qua về một số khái niệm:Tín hiệu là gì? Lấy ví dụ đơn giản, khi chúng ta mở công tắc nguồn đèn trong nhà, đèn bật sáng. Đó đó là 1 dạng tín hiệu ánh sáng. Hay đơn giản là khi chúng ta nghe 1 tiếng động nào đó như tiếng xe máy, tiếng hát;…. đó cũng đó là 1 dạng tín hiệu âm thanh. Tóm lại, tín hiệu là một chiếc gì đó xúc tiếp với tất cả chúng ta nhằm mục tiêu để cung cấp thông tin. Ta có thể cảm nhận được nó và cũng luôn có thể xúc tiếp với nó.
Tín hiệu analog là gì? Tín hiệu digital là gì?
Ủa, cần tìm hiểu tín hiệu analog để làm gì vậy ta? Lấy ví dụ như ta cần xử lý tín hiệu analog s7-1200 hoặc xử lý tín hiệu analog trong s7-300. Ngoài việc nắm vững những tri thức về lập trình PLC; ta còn phải nắm rõ thực chất của tín hiệu analog trong các thiết bị này được xử lý ra sao. Điều này giúp ta xử lý nhanh hơn và đỡ mất thời kì hơn rất nhiều. Để nắm rõ hơn, ta sẽ đi vào tìm hiểu từng khái niệm sau:
Tín hiệu digital là gì?
Hay còn được gọi là tín hiệu số. Tín hiệu này hoạt động dựa trên hệ nhị phân; tức là các giá trị đều được trình diễn bằng chữ số là 0 và 1. Trong số đó số 1 biểu hiện cho dạng ON và số 0 biểu hiện cho dạng OFF. Ta thường thấy nhất đó là các loại công tắc nguồn điện trong nhà đất của mình. Khi ta bật công tắc nguồn, đèn sáng và khi ta tắt công tắc nguồn, đèn tắt. Thì khi đó; tín hiệu digital được trình diễn bởi số 1 khi ta bật công tắc nguồn và số 0 khi ta tắt. Để nắm rõ hơn, hãy xem hình miêu tả phía dưới:
Theo như hình trên, ta có thể thấy tín hiệu digital có 2 trạng thái là on và off tương ứng với giá trị 0 và 1. Một đặc điểm nữa là tín hiệu digital là dạng tín hiệu rời rạc, không tiếp nối nhau theo từng thời khắc. Thực chất tín hiệu digital không tồn tại ở ngoài tự nhiên. Chính từ “digital” cũng cho ta thấy rằng tín hiệu digital là một loại tín hiệu do con người tạo ra bằng công nghệ. Chính vì vậy mà tín hiệu digital có thể được kiểm soát và điều chỉnh bởi con người. Ví dụ như tín hiệu âm thanh, người ta có thể kiểm soát và điều chỉnh độ lớn/nhỏ của âm thanh hoặc với tín hiệu ánh sáng, người ta có thể tăng/giảm độ sáng của nó.
Tín hiệu analog là gì?
Khác với tín hiệu digital, tín hiệu analog là một loại tín hiệu liên tục và tương tự nhau. Tức là sau 1 chu kỳ luân hồi thời kì, tín hiệu sẽ tiến hành tái diễn và chỉ khác nhau về cường độ. Để tìm hiểu tín hiệu analog là gì, ta cùng xem hình trình diễn của tín hiệu analog như sau:
Theo như hình trên; ta có thể thấy đồ thị trình diễn của tín hiệu analog là dạng đồ thị hình sin; cos hoặc đường cong lên xuống bất kỳ.
Tín hiệu tương tự là gì?
Có thể bạn chưa chắc chắn, “analog” có tức là … tương tự. Vậy thì bạn đã biết tín hiệu tương tự là gì rồi đúng không ạ? Tín hiệu tương tự là một tên gọi khác của tín hiệu analog. Đơn giản là vậy. Tín hiệu analog là tín hiệu tương tự. Tuy nhiên, tương tự không có tức là nó sẽ tái diễn hoàn toàn giống nhau sau 1 khoảng tầm thời kì. Mà nó sẽ giống nhau về thực chất của tín hiệu và cường độ của tín hiệu lúc sau có thể mạnh hơn hoặc yếu hơn so với tín hiệu trước.
Sự khác nhau giữa tín hiệu analog và tín hiệu digital?
Điểm khác nhau cơ bản giữa tín hiệu analog và tín hiệu digital đó là ở thực chất của tín hiệu. Tín hiệu digital là tín hiệu chỉ có 2 mức cao và thấp tương ứng với giá trị on/off và nó không tái diễn sau 1 khoảng tầm thời kì. Còn khi đối chiếu với tín hiệu analog thì nó sẽ tái diễn đúng thực chất theo 1 khoảng tầm thời kì nhất định. Một sự khác nhau nữa là tín hiệu digital có thể lưu trữ và xử lý được trên máy tính bởi vì máy tính cũng sử dụng hệ nhị phân để lưu tài liệu. Còn khi đối chiếu với tín hiệu analog, nếu muốn lưu trữ và xử lý trên máy tính, ta phải chia nhỏ tín hiệu ra thành nhiều giá trị 0 và 1 để lưu.
Các loại tín hiệu analog thường dùng:
Trong đời sống hàng ngày cũng như trong ngành tự động hóa hóa, ta có thể thấy tín hiệu analog trong các ứng dụng: So với các thiết bị điện, thiết bị tự động hóa, tín hiệu analog thường là dạng 0-20mA, 4-20mA hoặc 0-10V. Còn trong ngành viễn thông, tín hiệu analog thường là các dạng sóng điện từ. Trong đời sống hàng ngày, tín hiệu analog có thể là âm thanh mà ta nghe được; ánh sáng mà ta nhìn thấy được.
Xử lý tín hiệu analog:
Diễn giải theo ý nghĩa khác là tín hiệu analog gần như thể tín hiệu mặc định để xử lý trong ngành tự động hóa hóa. Nhất là khi đối chiếu với tín hiệu dạng 4-20mA hoặc 0-10V. Để sở hữu thể xử lý tín hiệu dạng analog, ta sẽ có những phương pháp sau.
Bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital:
Lấy ví dụ như trong nhà máy sản xuất có một thiết bị là cảm ứng áp suất có tín hiệu analog dạng 4-20mA để đo áp suất trên tuyến phố ống. Bài toán nêu lên là lúc áp suất trên tuyến phố ống vượt quá ngưỡng được chấp nhận thì sẽ báo động bằng đèn/còi hoặc tắt bơm để giảm áp. Thì khi đó, ta sẽ làm mướn việc là chuyển tín hiệu analog dạng 4-20mA ra thành tín hiệu báo động on/off bằng đèn/còi.
Cách chuyển thì có vô số cách khác nhau. Tuy nhiên, đơn giản và dễ nhất là ta sẽ dùng bộ chuyển đổi tín hiệu analog ra relay Z109REG2-1 của hãng sản xuất Seneca. Bộ chuyển đổi này còn có tác dụng chuyển tín hiệu analog 4-20mA từ cảm ứng áp suất sang tín hiệu rely để điều khiển và tinh chỉnh. Tìm hiểu thêm về bộ này tại địa chỉ:
Bộ chuyển đổi tín hiệu analog ra relay Z109REG2-1
Bộ chuyển đổi tín hiệu digital sang analog:
Tín hiệu digital trong nhà máy sản xuất có thể là các tín hiệu từ Encorder , đồng hồ thời trang đo lưu lượng. Để đo được lưu lượng dòng chảy hoặc để đếm số vòng của động cơ; ta phải đưa tín hiệu này về PLC để lập trình điều khiển và tinh chỉnh. Tuy nhiên, bài toán nêu lên là nếu PLC ta chỉ đọc được tín hiệu analog chuẩn hoặc không thể đọc được tín hiệu xung tần số cao.
Vậy khi đó, ta phải làm thế nào? Trước tiên ta cần xác định tín hiệu digital mà ta đang cần chuyển đổi là dạng gì? Nếu tín hiệu là dạng xung thì trường hợp này, ta chỉ việc dùng bộ chuyển đổi tín hiệu xung Z111 của hãng sản xuất Seneca để chuyển tín hiệu xung về dạng 4-20mA là được. Có thể tham khảo thêm bộ chuyển đổi này tại địa chỉ:
Bộ chuyển đổi tín hiệu xung Z111
Bộ khuếch đại tín hiệu analog:
Hay còn được gọi là bộ chỉnh dòng analog. Ta đã biết rằng, tín hiệu 4-20mA khi truyền đi trong nhà máy sản xuất thì kiên cố không thể nào vừa tròn trịa số lượng 4mA hoặc 20mA mà nó sẽ có được sai số 1 ít. Ví dụ như 3,96mA hoặc 19,96mA. Ví dụ như ta cần xử lý tín hiệu analog trong plc mitsubishi chẳng hạn. Nếu ta lấy xác thực tín hiệu này, khi lập trình sẽ dẫn đến tín hiệu không được đẹp lắm.
Nên ta có thể dùng bộ khuếch đại tín hiệu K109S của hãng sản xuất Seneca để chỉnh dòng lại cho nó … đẹp hơn xíu. Khi sử dụng bộ này, tín hiêu input sẽ tiến hành chỉnh lại cho nó xác thực hơn. Có thể tham khảo thêm về bộ này tại địa chỉ:
Bộ khuếch đại tín hiệu analog K109S
Bộ chống nhiễu tín hiệu analog:
Tín hiệu analog trong nhà máy sản xuất rất dễ bị nhiễu khi truyền qua các loại biến tần hoặc mô tơ công suất lớn. Có thể nhận thấy việc nhiễu tín hiệu analog là lúc ta đưa tín hiệu về PLC; tín hiệu sẽ chập chờn hoặc thay đổi giá trị liên tục; không thể đọc giá khá mềm trị. Để tìm được nguyên nhân của việc nhiễu tín hiệu thì sẽ phải tốn khá nhiều thời kì và sức lực lao động. Tuy nhiên, có một cách đơn giản hơn rất nhiều, đó là dùng bộ chống nhiễu Seneca Z109REG2-1 Bộ này còn có khả năng cách ly tín hiệu lên tới 3750 Vac tại nguồn cấp/input/output sẽ đảm bảo tín hiệu được bảo vệ an toàn. Tham khảo thông tin về bộ chống nhiễu tại địa chỉ:
Bộ cách ly chống nhiễu analog Z109REG2-1
Bộ chia tín hiệu analog:
Chia tín hiệu analog đặc biệt quan trọng có ích trong trường hợp ta cần 2 tín hiệu analog output. 1 tín hiệu được hiển thị tại chỗ và 1 tín hiệu truyền về PLC lập trình. Ví dụ nha: ta có một cái cảm ứng đo mức nước trong bồn chứa cao 10m chẳng hạn. Ta muốn hiển thị số mét nước ngày nay trong bồn chứa bằng bộ hiển thị mức nước. Song song lại muốn đưa thêm một tín hiệu về PLC để lập trình. Ví dụ như khi nước vượt qua mức 9m thì sẽ tắt bơm để tránh tràn và khi nước cạn xuống 1m nước sẽ mở bơm.
Thì lúc này, ta cần 2 tín hiệu analog đầu ra từ một tín hiệu analog nguồn vào. Bộ chia tín hiệu Z170REG-1 được thiết kế đúng là để thao tác này giúp cho bạn. Khi sử dụng bộ này; ta sẽ có được 2 tín hiệu analog 4-20mA hoặc 0-10V từ một tín hiệu analog nguồn vào. Tham khảo thêm bộ chia tín hiệu này tại địa chỉ:
Bộ chia tín hiệu analog Z170REG-1
Trên đây là những san sẻ của mình về tin hieu analog la gi tin hieu digital la gi; cũng như cách xử lý tín hiệu analog. Hy vọng nội dung bài viết có thể cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích.
