Phân Biệt Tín Hiệu Analog và Tín Hiệu Digital

Khi làm việc trong ngành điều khiển có hai tín hiệu được dung nhiều nhất đó chính là tín hiệu analog và tín hiệu Digital. Việc xử lý tín hiệu analog S7-1200 và xử lý tín hiệu Analog trong S7-1500 cần phải hiểu rõ bản chất của hai loại tín hiệu số và tín hiệu tương tự một cách chính xác nhất. Bài viết chia sẻ phân biệt tín hiệu Analog hay còn gọi là tín hiệu tương tự và tín hiệu Digital hay còn gọi là tín hiệu số.

Tín hiệu Analog và Digital

PLC là một thiết bị điện tử hoạt động dựa trên nguyên lý nhị phân & chỉ xử lý được các tín hiệu dạng 0 hoặc 1. Nhưng khi ghép nhiều bit nhị phân với nhau thì giá trị lưu trữ dạng nhị phân được nâng lên. Do đó, cần phải có những Modul mở rộng để biến đổi tín tương tự thành tín hiệu số dưới dạng chuỗi bit logic giúp PLC đọc và hiểu được.

Để tìm hiểu tín hiệu analog là gì trước tiên chúng ta cần phải biết tín hiệu là gì ? Chúng ta hãy quên đi các khái niệm sách vở mà đọc vào chẳng hiểu nói về cái gì. Tôi thì định nghĩa tín hiệu một cách đơn giản nhất .

Khi chúng ta nghe mộc bản nhạc bài “ Cát bụi “chẵng hạn. Chúng ta biết ngay đó là mộc bản nhạc của Trịnh Công Sơn. Như vậy, bản chất tín hiệu là một hình ảnh, âm thanh hoặc một hiện tượng nào đó mà con người có thể cảm nhận được. Đó gọi là tín hiệu.

Tín hiệu Digital ?

Tín hiệu Digital hay còn gọi là tín hiệu số bản chất chỉ là hai trạng thái 0 – 1 hay ON-OFF được hiểu đơn giản dưới dạng nhị phân Logic 0-1. Có nghĩa là , khi ở trạng thái 1 / tức là ON , 0 tức là OFF. Chúng ta cùng xem ví dụ :

Tín hiệu ON tương ứng với mức 1 và tín hiệu OFF tương ứng với mức 0 . Khá đơn giản ? Nếu tôi là một người chưa biết gì về kỹ thuật thì thật khó hiểu. Hãy xem tiếp nó là cái gì nhé .

Tín hiệu Digital sẽ tương ứng với hai mức nước Min và Max trong hình. Trong đó, mực nước Max tương ứng với bơm ngừng hoạt động ( OFF ) và khi mức nước Min sẽ tương ứng với bơm chạy ( ON ). Như vậy, Motor ON ( motor chạy ) – OFF ( motro tắt ) chính là tương ứng với hai mức 1 – 0 trong hệ nhị phân. PLC hay các sơ đồ điện điều khiển cũng hoạt động dựa trên Logic 1-0 này. Khá đơn giản ?

Tóm lại, tín hiệu Digital hay còn gọi là tín hiệu số tương ứng với hai mức 1 và 0 .

So sánh Tín hiệu Analog là gì ? Tín hiệu tương tự là gì ?

Tín hiệu tương tự là một dạng của tín hiệu Digital nhưng tương tự ở đây chính là tín hiệu lúc nào cũng có dạng tương tự như trước đó. Điều đó có nghĩa là tín hiệu Digital truyền về với một tần số nhất định cũng là tín hiệu tương tự. Chúng ta, rất hay nhầm lẫn giữa tín hiệu tương tự chỉ là tín hiệu Analog bởi tín hiệu Analog 4-20mA & 0-10V được dung phổ biến trong công nghiệp.

Tín hiệu analog là một tín hiệu liên tục biểu diễn trạng thái là một đường liên tục Sin , Cos hoặc đường cong lên xuống bất kỳ. Như vậy , tín hiệu analog là một tín hiệu tương tự về bản chất nhưng khác nhau về cường độ tín hiệu so với thời điểm trước đó.

Tín hiệu Analog 4-20mA là một đường cong lên xuống nhưng bản chất là sự thay đổi tín hiệu liên tục của sự giao động của tần số liên tục. Mô tả này cho chúng ta thấy bản chất của tín hiệu Analog để hiểu rõ tín hiệu Analog là gì.

Các loại tín hiệu analog thường dùng nhất

Ưu điểm của tín hiệu analog là độ chính xác cao & truyền nhanh nhưng lại có nhiều chuẩn khác nhau. Chúng ta cùng tìm hiểu các chuẩn tín hiệu analog trong công nghiệp.

• Tín hiệu Analog 4-20mA
• Tín hiệu Analog 0-10v
• Ngoài ra còn có cát loại tín hiệu analog khác như : 0-20mA,0-5V,2-10V,1-5V,0.5-4.5V

Trong các loại tín hiệu trên chỉ có tín hiệu 4-20mA được dùng phổ biến nhất. Tại sao tín hiệu 4-20mA được dùng nhiều nhất ? Các bạn tự tìm hiểu nhé.

Sự khác nhau giữa tín hiệu analog và Digital

Tới đây các bạn rất dể nhầm lẫn giữa tín hiệu Analog và Digital bởi bản chất tín hiệu Analog cũng là một tín hiệu tương tự. Nhưng chúng ta phải hiểu rõ hai tín hiệu này hoàn toàn khác nhau bởi tín hiệu Digital không có tính lắp lại liên tục còn tín hiệu analog luôn luôn có tính lặp lại dù tần số hoặc biên độ khác nhau.

Chuyển đổi tín hiệu Analog sang Digital

Ngày nay, chuẩn tín hiệu Analog được dùng phổ biến trong hầu hết các thiết bị đo và điều khiển. Trong một số trường hợp chúng ta lại chỉ muốn tín hiệu ngõ ra là tín hiệu Digital trên tín hiệu ngõ ra tương tự 4-20mA hoặc 0-10V đó. Việc này khá đơn giản nếu chúng ta dùng tới PLC và các khối lênh Logic bên trong PLC. Tuy nhiên, một ứng dụng đơn giản lại dùng tới PLC thì lại quá phí tài nguyên của PLC nên chúng ta có giải pháp là dùng bộ chuyển đổi tín hiệu Analog sang Digital.

Giải pháp đặt ra là dùng một bộ chuyển đổi tín hiệu Analog sang Digital Z109REG2-1 để biến đổi tín hiệu Analog 4-20mA / 0-10V  từ các cảm biến thành giá trị Digital theo mong muốn để báo động bằng còi hoặc đóng ngắt động cơ.

Chuyển đổi tín hiệu Digital sang analog

Các  tín hiệu từ Encorder , đồng hồ đo lưu lượng truyền tín hiệu về dạng Digital – xung với tần số cao nhưng các thiết bị đọc chỉ có thể đọc được tín hiệu Analog chuẩn. Lúc này chúng ta phải dung thiết bị chuyển đổi Digital sang Analog. Để sử dụng đúng chức năng chuyển đổi chúng ta cần phải xác định rõ loại tín hiệu Digital cần chuyển sang Analog.

PLC nhận được tín hiệu Digital nhưng với tần số cao thì không thể đọc được chính vì thế bộ chuyển đổi  Digital sang analog được xem là giải pháp tối ưu nhất.

Bộ khuếch đại tín hiệu Analog

Bên cạnh những ưu điểm của tín hiệu analog được sử dụng trong công nghiệp chúng ta lại gặp phải các rắc rối khi sử dụng tín hiệu analog 4-20mA hoặc 0-10V. Đó là việc suy giảm tín hiệu 4-20mA hoặc 0-10V trong việc truyền tín hiệu và điều khiển. Giải pháp đặt ra là phải truyền tín hiệu bị suy giảm đó thành tín hiệu đúng trước khi vào PLC. Bộ khuếch đại tín hiệu Analog 4-20mA / 0-10V nhận tín hiệu từ cảm biến đo có tín hiệu ngõ ra analog bị suy giảm, sau đó khuếch đại tín hiệu lên đúng với tín hiệu ngõ ra ban đầu của cảm biến.

Ngoài khả năng khuếch đại tín hiệu analog 4-20mA / 0-10V thì bộ Z109REG2-1 còn tích hợp chức năng chống nhiễu tín hiệu Analog giữa tín hiệu đầu vào, tín hiệu ngõ ra và nguồn cấp.

Tôi hy vọng rằng bài viết này sẽ mang tới kiến thức bổ ích cho mọi người. Cần tìm hiểu thêm thông tin vui lòng liên hệ hoặc comment để được giải đáp thêm.

Kỹ Sư Cơ Điện Tử

Nguyễn Minh Hoà

Email : hoa.nguyen@huphaco.vn

Mobi : 0937275566 – Mr Hoà