Là một kỹ sư trong lĩnh vực tự động hóa và điều khiển; tôi đã chứng kiến sự thay đổi to lớn mà việc chuyển đổi tín hiệu analog sang digital mang lại. Từ những cỗ máy thô sơ, ồn ào đến những hệ thống hiện đại, tinh vi; sự chuyển đổi này đã đóng vai trò then chốt trong việc thúc đẩy sự phát triển của công nghệ; và mở ra cánh cửa cho kỷ nguyên số.
Hôm nay, tôi muốn chia sẻ với các bạn về tầm quan trọng của việc chuyển đổi tín hiệu analog sang digital; cũng như những lợi ích thiết thực mà nó mang lại trong thực tế.
Khái niệm về chuyển đổi tín hiệu analog sang digital
Tín hiệu analog là gì ?
Tưởng tượng bạn đang vẽ một đường cong uốn lượn trên giấy. Đường cong đó chính là đại diện cho tín hiệu analog! Nó biến đổi liên tục theo thời gian; mô phỏng chính xác sự thay đổi của đại lượng vật lý mà nó đại diện. Giống như một nghệ sĩ vẽ tranh, tín hiệu analog mang đến sự mượt mà; tinh tế và đầy cảm xúc cho âm thanh và hình ảnh.
Tóm lại một cách dễ hiểu, là tín hiệu biến đổi liên tục theo thời gian; mang giá trị trong một khoảng liên tục. Nó mô phỏng trực tiếp đại lượng vật lý mà nó đại diện. Ví dụ: sóng âm thanh; tín hiệu điện áp hoặc dòng điện thay đổi theo thời gian.
Tín hiệu digital là gì ?
Khác với analog, tín hiệu digital lại “yêu thích” sự gọn gàng và ngăn nắp. Nó thể hiện thông tin dưới dạng các giá trị rời rạc; được sắp xếp theo thời gian như những “viên gạch”. Giống như một bức tranh ghép hình, tín hiệu digital mang đến sự chính xác, dễ lưu trữ và xử lý.
Nó sử dụng các giá trị 0 và 1 để biểu thị thông tin. Ví dụ: dữ liệu máy tính, hình ảnh kỹ thuật số.
Định nghĩa chuyển đổi tín hiệu analog sang digital
Chuyển đổi tín hiệu analog sang digital là quá trình biến đổi một tín hiệu analog liên tục; như điện áp hoặc âm thanh, thành tín hiệu digital rời rạc. Tín hiệu analog thay đổi liên tục theo thời gian và có giá trị vô hạn trong một khoảng liên tục; ví dụ như sóng âm thanh biến đổi liên tục theo cường độ và tần số.
Ngược lại, tín hiệu digital được biểu diễn dưới dạng các giá trị rời rạc; chỉ có thể nhận hai trạng thái 0 hoặc 1, ví dụ như dữ liệu lưu trữ trong máy tính.
Ý nghĩa của tín hiệu analog và digital trong thời đại số hóa
Trong thời đại số hóa, việc chuyển đổi giữa tín hiệu analog và digital đóng vai trò vô cùng quan trọng; vì hầu hết các thiết bị điện tử và máy tính đều sử dụng; và xử lý thông tin dưới dạng digital. Một số ứng dụng quan trọng của việc chuyển đổi tín hiệu analog sang digital bao gồm:
-
Ghi âm và phát lại âm thanh: Micro thu âm thanh analog; và chuyển đổi thành tín hiệu digital để lưu trữ trong máy tính hoặc điện thoại. Khi phát lại, âm thanh digital được chuyển đổi ngược lại thành analog để người dùng có thể nghe được.
-
Chụp ảnh và quay video: Máy ảnh và máy quay video thu hình ảnh và video analog; và chuyển đổi thành tín hiệu digital để lưu trữ hoặc truyền tải. Khi xem ảnh hoặc video; tín hiệu digital được chuyển đổi ngược lại thành analog để hiển thị trên màn hình.
-
Truyền thông: Điện thoại di động và modem sử dụng chuyển đổi tín hiệu analog sang digital; để chuyển đổi tín hiệu âm thanh analog thành tín hiệu digital. Từ đó thực hiện cuộc gọi điện thoại và truyền tải dữ liệu.
-
Điều khiển và đo lường: Các cảm biến trong các thiết bị điều khiển; và đo lường thu thập dữ liệu analog như nhiệt độ, áp suất, v.v. ; và chuyển đổi thành tín hiệu digital để hiển thị trên màn hình hoặc điều khiển các quy trình tự động.
Ứng dụng cho việc chuyển đổi tín hiệu analog sang digital
-
Lưu trữ và xử lý thông tin một cách hiệu quả: Tín hiệu digital có thể được lưu trữ dễ dàng hơn và xử lý nhanh hơn bởi máy tính so với tín hiệu analog.
-
Kết nối các thiết bị điện tử: Chuyển đổi tín hiệu analog sang digital giúp kết nối các thiết bị điện tử sử dụng tín hiệu analog và digital với nhau.
Có thể nói, chuyển đổi từ tín hiệu analog sang digital là một thành phần thiết yếu trong thế giới số hóa ngày nay, đóng góp vào sự phát triển của nhiều lĩnh vực như viễn thông, truyền thông, tự động hóa, v.v.
Lựa chọn bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital
Tại sao cần bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital ?
Vai trò chuyển đổi tín hiệu analog sang digital rất quan trọng trong lĩnh vực điều khiển tự động hóa. Khi mà bạn đang có một hệ thống đọc cảm biến nhiệt độ cho ra tín hiệu analog tuyến tính và yêu cầu đặt ra lúc này là tại một mức nhiệt độ nào đó, ta cần đóng ngắt một thiết bị ngoại vi khác đang thực hiện một chu trình khác dựa trên nhiệt độ của cảm biến.
Vì vậy lúc này bạn bắt buộc phải suy nghĩ đến giải pháp chuyển đổi tín hiệu analog từ cảm biến sang tín hiệu digital để đóng ngắt các thiết bị khác.
Thương hiệu uy tín
Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều hãng sản xuất bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital, khiến người tiêu dùng băn khoăn lựa chọn. Tuy nhiên, không phải thương hiệu nào cũng đảm bảo chất lượng và uy tín. Một trong những thương hiệu nổi bật và được tin dùng trong lĩnh vực này chính là Seneca – Italy.
Seneca Interface Automation là nhà sản xuất hàng đầu về các giải pháp tự động hóa công nghiệp, với hơn 35 năm kinh nghiệm trong ngành. Các sản phẩm của Seneca Interface Automation được đánh giá cao bởi chất lượng vượt trội, độ tin cậy cao và hiệu quả hoạt động tối ưu. Trong đó nổi bật trong danh mục sản phẩm đa dạng của Seneca là bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital, chìa khóa mở ra việc tối ưu hóa chu trình tự động hóa công nghiệp.
Bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital Z109REG2-1 của Seneca Interface Automation là một trong những sản phẩm được ưa chuộng nhất hiện nay. Tại sao Z109REG2-1 lại được sử dụng phổ biến và ưa chuộng như vậy, hãy cũng mình tìm hiểu các thông số kỹ thuật cũng như tín năng của nó nhé!
Bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital Z109REG2-1
Thông số kỹ thuật
-
Nguồn cấp: từ 10 đến 40 VDC hoặc từ 19 đến 28 VAC.
-
Công suất tiêu thụ: Tối đa là 2,5 W và tối thiểu là 1,6 W.
-
Cách ly: đến 3.750 VAC giữa nguồn cung cấp điện / đầu vào / đầu ra.
- Thời gian phản hồi: Từ 35 ms đến 140 ms tùy thuộc vào độ phân giải.
-
Kết nối: Micro USB.
-
Độ chính xác: 0,10%.
-
Nhiệt độ hoạt động: Từ -20°C đến +60°C.
-
Kích thước: 17,5 x 100 x 112 mm
-
Input:
-
Voltage: Có thể đo từ 75 mV đến 20 V, với độ phân giải là 15 bit cộng dấu.
-
Current: Có thể đo dòng điện từ 0 đến 20 mA, với độ phân giải là 1 μA.
-
RTD: Pt100, Pt500, Pt1000, Ni100, KTY81, KTY84, NTC; có thể đo 3-4 dây; phạm vi nhiệt độ từ -200 đến 600 °C, với độ phân giải là 0,1°C.
-
Thermocouple: J, K, R, S, T, E, B, N, với độ phân giải là 2,5 μV.
-
Potentiometer: Có thể đo từ 500 Ω đến 100 kΩ.
-
Rheostat: Có thể đo từ 500 Ω đến 25 kΩ.
-
-
Output:
-
Voltage: Có thể điều chỉnh trên 4 phạm vi: từ 0/1 đến 5V hoặc từ 0/2 đến 10V; với trở kháng tải tối thiểu là 2 kΩ.
-
Current: Có thể điều chỉnh trên 2 phạm vi từ 0/4 đến 20 mA; với trở kháng tải tối đa là 600 Ω.
-
Relay: Một tùy chọn thay thế cho đầu vào strobe; có thể được cấu hình là normally closed (NC) hoặc normally open (NO) trong trường hợp báo động.
-
Strobe Input: Dùng để kích hoạt đầu vào PLC như một tùy chọn thay thế cho đầu ra relay.
-
Cách sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital Z109REG2-1
Sơ đồ kết nối
Kết nối nguồn
Đầu tiên ta cần phải tìm nơi cấp nguồn cho thiết bị trước. Nơi cấp nguồn cho thiết bị ta sẽ dễ dàng nhận thấy khi Seneca đã chú thích rõ ràng ở mặt bên hông của thiết bị; đó là chân 2 (+) và chân 3 (-) ta sẽ cấp nguồn từ 10V .. 40V dc hoặc 19 đến 28 VAC. Trong các tủ điện PLC, ta thường sử dụng nguồn 24V dc để cấp cho Z109REG2-1.
Kết nối ngõ vào
Bộ chuyển đổi tín hiệu Z109REG2-1 có thể kết nối với nhiều ngõ vào với nhiều loại tín hiệu khác nhau. Bao gồm Sensor ngõ ra Analog ( Current hoặc Volt ); TC hoặc PT100; biến trở. Sơ đồ kết nối của thiết bị đã được chú thích rất rõ ràng trong Manual, anh em chỉ cần xem sơ đồ chân và đấu nối cẩn thận là được.
Kết nối ngõ ra
Ngõ ra của Z109REG2-1 có thể được kết nối với tiếp điểm cuộn coil của Relay tại chân 4 chân 5 để kích đèn Alarm báo trạng thái cảnh báo tại một ngưỡng nào đó đã cài cho Z109REG2-1. Mặt khác nếu ta có thể sử dụng chân 4 chân 5 cho việc sử dụng điều khiển Digital Input của PLC. Ngõ 1 và 6 là ngõ xuất ra tín hiệu tương tự (dòng điện hoặc điện áp).
Cài đặt bằng Dip Switch
Nếu bạn cần cài đặt nhanh cho bộ Z109REG2-1 tại hiện trường, thì việc sử dụng Dip Switch là giải pháp tối ưu nhất. Ta có thể chọn loại Input tại SW1, chọn dải đo bao gồm điểm đầu và điểm cuối tại SW2. Chi tiết từng dải đo mình đã thể hiện chi tiết ở hình minh hoạt phía dưới.
Ta có thể cài đặt loại ngõ ra tại dip 7 dip 8 của SW2 và SW3. Bao gồm dòng điện hoặc điện áp, và dải đo tương ứng 0..20mA/0..10V hoặc 4..20mA/2..10V.
Mặt lưng thiết bị còn tích hợp thêm 3 Jumper J1, J9, J3 để ta có thể switch giữa chế độ Active/ Passive hoặc Relay/ Strobe. Do đó ta có thể thấy sự linh hoạt của việc cài đặt qua Dip Switch trên thiết bị Z109REG2-1.
Cài đặt bằng phần mềm
Seneca đã tích hợp cài đặt bằng phần vào bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital Z109REG2-1; do đó người dùng có thể cài đặt tất cả các thông số một cách rất trực quan. Easy-Setup là phần mềm Seneca phát triển để cài đặt các sản phẩm của hãng.
Ta có thể cài đặt loại ngõ vào, dải đo ngõ vào và độ phân giải cho bộ chuyển đổi Z109REG2-1. Đồng thời có thể cài đặt loại ngõ ra và phạm vi của ngõ ra đó theo ngõ vào ta đã cài đặt.
Với ngõ ra Digital của Z109REG2-1, ta có thể cài đặt ở Tab Alarm và cài đặt giá trị để báo Alarm. Và tại giá trị đó, ta có thể cài đặt thời gian báo Alarm và loại Alarm là gì.
Cuối cùng sau khi đã cài đặt tất cả các thông số cho Z109REG2-1; ta cần gạt các Dip Switch như trên phần mềm đã chú thích và nhấn gửi cấu hình cho thiết bị. Như vậy là đã hoàn thành xong việc cài đặt cho Z109REG2-1. Chỉ cần một vài bước đơn giản, giao diện rất trực quan; ta đã có thể cài đặt cho thiết bị và ứng dụng cho hệ thống của mình.
Các tính năng nổi bật của bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital Z109REG2-1
Z109REG2-1 không chỉ đơn giản là chuyển tín hiệu analog sang digital, mà còn có những tính năng nổi bật giúp hoạt động hiệu quả trong môi trường công nghiệp:
Cách ly và chống nhiễu
Nhiều môi trường công nghiệp ồn ào bởi nhiễu điện từ từ motor, máy móc, ảnh hưởng đến độ chính xác của dữ liệu thu thập từ cảm biến. Z109REG2-1 chính là “vũ khí bí mật” giúp bạn đánh bại nhiễu điện từ, mang lại dữ liệu chính xác và tin cậy.
Với khả năng cô lập hoàn toàn các mạch tín hiệu, Z109REG2-1 triệt tiêu hoàn toàn nhiễu EMI, đảm bảo dữ liệu thu thập từ cảm biến luôn chính xác. Nhờ vậy, bạn có thể tự tin vào việc giám sát và điều khiển quy trình sản xuất, theo dõi hiệu suất máy móc; hay thu thập dữ liệu môi trường mà không lo bị nhiễu “làm phiền”.
Z109REG2-1 dễ dàng sử dụng, tích hợp linh hoạt với các hệ thống hiện có; trở thành trợ thủ đắc lực cho bạn trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt. Hãy để Z109REG2-1 bảo vệ dữ liệu của bạn và nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống!
Phiên dịch viên cho nhiều loại tín hiệu
Giống như con người sử dụng nhiều ngôn ngữ khác nhau; Z109REG2-1 có thể “hiểu” và “dịch” nhiều loại tín hiệu analog phổ biến như dòng điện (mA), điện áp (V), điện trở (Ohm) và tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ (PT100, Pt1000, Pt500, Ni100, Thermocouple).
Z109REG2-1 “phiên dịch” tín hiệu một cách chính xác, đảm bảo dữ liệu thu thập từ cảm biến được truyền tải một cách trung thực.
Nhờ Z109REG2-1, các thiết bị trong hệ thống có thể “giao tiếp” với nhau một cách hiệu quả, bất kể chúng sử dụng loại tín hiệu nào.
Hãy tưởng tượng bạn có hệ thống giám sát môi trường với nhiều loại cảm biến đo lường các yếu tố khác nhau như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất. Mỗi loại cảm biến sử dụng loại tín hiệu riêng. Z109REG2-1 “phiên dịch” tất cả các tín hiệu này thành ngôn ngữ chung mà hệ thống có thể hiểu, giúp bạn dễ dàng theo dõi và phân tích dữ liệu thu thập được.
Cảnh báo Alarm cho chu trình giám sát tự động
Bạn có thể cài đặt các ngưỡng cảnh báo cho tín hiệu đầu ra đã được chuyển đổi. Trong quá trình giám sát tự động, nếu tín hiệu vượt quá giới hạn đặt trước, bộ chuyển đổi sẽ kích hoạt cảnh báo. Tính năng này hỗ trợ bảo trì dự phòng bằng cách phát hiện các sự cố tiềm ẩn trước khi chúng gây ra hỏng hóc thiết bị.
Vừa đảm bảo độ tin cậy của tín hiệu đầu vào hệ thống, vừa bảo vệ được các cơ cấu chấp hành khi có sự cố xảy ra. Z109REG2-1 quả là một người bảo vệ thầm lặng nhưng vô cùng hiệu quả cho hệ thống tự động hóa của bạn.
Đưa tín hiệu về bộ điều khiển PLC
Z109REG2-1 có thể tích hợp với các Bộ điều khiển Logic lập trình (PLC) được sử dụng trong tự động hóa công nghiệp. Với Stobe Input của Z109REG2-1, ta có thể ứng dụng vào các chu trình tự động hóa trong việc giám sát hệ thống.
PLC nhận tín hiệu digital chính xác từ bộ chuyển đổi; và có thể thực hiện các hành động điều khiển dựa trên dữ liệu cảm biến.
Lời kết
Tóm lại qua bài viết mình đã đúc kết ra một số khái niệm về:
-
Khái niệm về tín hiệu analog và digital
-
Định nghĩa và ứng dụng của bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital
-
Bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital Z109REG2-1 đến từ thương hiệu uy tín của Châu Âu Seneca – Italy và các tính năng nổi bật cũng như cách sử dụng.
Nếu bạn đang cần giám sát một chu trình tự động hóa nào đó trong sản xuất như nhiệt độ, áp suất và cẩn chuyển đổi sang đóng ngắt tín hiệu digital cho các thiết bị khác, thì Z109REG2-1 quả là một giải pháp tuyệt vời. Bởi khả năng đọc nhiều loại tín hiệu khác nhau, khả năng chống nhiễu và cách ly, cũng như có thể cài đặt nhanh bằng Dip Switch hoặc cài đặt trực quan dễ dàng trên phần mềm Easy Setup.
Nếu như bạn cần tìm hiểu gì về giải pháp kĩ thuật hoặc cần tư vấn về sản phẩm, đừng ngần ngại liên hệ, đội ngũ kĩ thuật công ty chúng sẽ ngay lập tức tư vấn.
Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết. Chúc các bạn thuận buồm xuôi gió!
