Phân Biệt Tín Hiệu Analog và Tín Hiệu Digital

Khi làm việc trong ngành điều khiển, chúng ta thường gặp hai loại tín hiệu phổ biến: tín hiệu analog và tín hiệu digital. Để hiểu và xử lý tín hiệu analog trong S7-1200 và tín hiệu digital trong S7-1300, chúng ta cần hiểu rõ về hai loại tín hiệu này. Bài viết này sẽ giúp chúng ta phân biệt tín hiệu analog (tín hiệu tương tự) và tín hiệu digital (tín hiệu số).

Tín Hiệu Analog và Digital

PLC là một thiết bị điều khiển dựa trên nguyên lý nhị phân, chỉ xử lý được các tín hiệu dạng 0 hoặc 1. Khi kết hợp nhiều bit nhị phân với nhau, giá trị lưu trữ dạng nhị phân được tạo ra. Do đó, cần có các module mở rộng để chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số dưới dạng chuỗi bit logic giúp PLC đọc và hiểu được.

Bạn đang xem: Phân Biệt Tín Hiệu Analog và Tín Hiệu Digital

Để hiểu rõ tín hiệu analog là gì, ta cần biết tín hiệu là gì? Hãy quên đi các khái niệm trong sách vở mà chúng ta không hiểu ý nghĩa thực sự của chúng. Đơn giản, tôi định nghĩa tín hiệu là hình ảnh, âm thanh hoặc một hiện tượng mà con người có thể cảm nhận được.

Ví dụ, khi chúng ta nghe một bản nhạc mộc bản như “Cát Bụi” của Trịnh Công Sơn, chúng ta biết ngay đó là một bản nhạc của ông. Đó chính là tín hiệu.

Tín Hiệu Digital

Tín hiệu digital, hay tín hiệu số, chỉ có hai trạng thái: 0 – 1 hoặc ON – OFF. Nghĩa là, khi ở trạng thái 1 (ON), tín hiệu có giá trị 1. Khi ở trạng thái 0 (OFF), tín hiệu có giá trị 0. Chúng ta hãy xem ví dụ dưới đây:

Tín hiệu digital được ứng dụng trong công nghiệp

Tín hiệu ON tương ứng với giá trị 1 và tín hiệu OFF tương ứng với giá trị 0. Khá đơn giản, phải không? Tuy nhiên, nếu bạn là người không có kiến thức về kỹ thuật, có thể bạn sẽ không hiểu. Hãy tiếp tục để tìm hiểu thêm.

Tín hiệu digital được ứng dụng trong điều khiển bơm

Tín hiệu digital tương ứng với hai mức nước Min và Max như trong hình. Khi mức nước Max đạt tới, bơm ngừng hoạt động (OFF), và khi mức nước Min đạt tới, bơm bắt đầu hoạt động (ON). Như vậy, tín hiệu Motor ON – OFF chính là tương ứng với hai mức 1 – 0 trong hệ nhị phân. PLC và các sơ đồ điện điều khiển cũng hoạt động dựa trên logic 1 – 0 này. Khá đơn giản, phải không?

Xem thêm : 1kW bằng bao nhiêu W? Cách tính mức tiêu thụ điện năng của một thiết bị điện

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 và Digital

Tín hiệu tương tự là một dạng của tín hiệu digital, nhưng tương tự ở đây chính là tín hiệu luôn giữ nguyên dạng tương tự như trước đó. Điều đó có nghĩa là tín hiệu digital truyền về với một tần số nhất định cũng chính là tín hiệu tương tự. Thường, chúng ta rất dễ nhầm lẫn giữa tín hiệu tương tự và tín hiệu analog vì tín hiệu analog 4-20mA và 0-10V được sử dụng phổ biến trong công nghiệp.

Tín hiệu 4-20mA trong điều khiển

Tín hiệu analog là một tín hiệu liên tục biểu diễn trạng thái bằng một đường cong liên tục, như hình sin, hình cos hoặc đường cong lên xuống. Đúng vậy, tín hiệu analog là một tín hiệu tương tự về bản chất nhưng khác với nhau về cường độ so với thời điểm trước đó.

Tín hiệu analog 4-20mA là một đường cong lên xuống, biểu thị sự thay đổi liên tục của tần số. Mô tả này giúp chúng ta hiểu rõ bản chất của tín hiệu analog.

Các Loại Tín Hiệu Analog Thường Dùng

Tín hiệu analog có độ chính xác cao và truyền nhanh, nhưng cũng có nhiều chuẩn khác nhau. Cùng tìm hiểu các chuẩn tín hiệu analog phổ biến trong công nghiệp:

• Tín hiệu analog 4-20mA
• Tín hiệu analog 0-10V
• Còn các loại tín hiệu analog khác như: 0-20mA, 0-5V, 2-10V, 1-5V, 0.5-4.5V

Trong số các loại tín hiệu trên, tín hiệu 4-20mA được sử dụng phổ biến nhất. Tại sao tín hiệu 4-20mA lại được sử dụng nhiều nhất? Bạn hãy tự tìm hiểu nhé.

Sự Khác Nhau giữa Tín Hiệu Analog và Digital

Người ta dễ nhầm lẫn giữa tín hiệu analog và digital vì tín hiệu analog cũng là tín hiệu tương tự. Tuy nhiên, hai loại tín hiệu này hoàn toàn khác nhau. Tín hiệu digital không có tính lặp lại liên tục, trong khi tín hiệu analog luôn luôn có tính lặp lại dù tần số hoặc biên độ có thay đổi.

Tín hiệu 4-20mA được sử dụng trong các thiết bị đo

Chuyển Đổi Tín Hiệu Analog sang Digital

Ngày nay, chuẩn tín hiệu analog được sử dụng phổ biến trong hầu hết các thiết bị đo và điều khiển. Nhưng trong một số trường hợp, chúng ta chỉ muốn có tín hiệu ngõ ra là tín hiệu digital trên tín hiệu ngõ ra analog như 4-20mA hoặc 0-10V. Việc này khá đơn giản nếu chúng ta sử dụng PLC và khối lệnh logic bên trong PLC. Tuy nhiên, khi chỉ cần một ứng dụng đơn giản, việc sử dụng PLC lại tốn tài nguyên quá nhiều. Vì vậy, chúng ta có giải pháp là sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital.

Tín hiệu analog được chuyển đổi thành tín hiệu digital thông qua bộ Z109REG2-1

Giải pháp này đòi hỏi sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital Z109REG2-1 để chuyển đổi tín hiệu analog 4-20mA / 0-10V từ các cảm biến thành giá trị digital theo yêu cầu để báo động bằng còi hoặc đóng ngắt động cơ.

Chuyển Đổi Tín Hiệu Digital sang Analog

Các tín hiệu từ encoder, đồng hồ đo lưu lượng truyền tín hiệu dạng digital – xung với tần số cao, nhưng các thiết bị đọc chỉ có thể đọc được tín hiệu analog chuẩn. Trong trường hợp này, chúng ta cần sử dụng thiết bị chuyển đổi tín hiệu digital sang analog. Để sử dụng đúng chức năng chuyển đổi, chúng ta cần xác định rõ loại tín hiệu digital cần chuyển sang analog.

Tín hiệu digital được chuyển đổi thành tín hiệu analog thông qua bộ Z111

PLC nhận được tín hiệu digital với tần số cao nhưng không thể đọc được, vì vậy bộ chuyển đổi digital sang analog được coi 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 cũng gặp phải vấn đề suy giảm tín hiệu 4-20mA hoặc 0-10V khi truyền và điều khiển tín hiệu. Vì vậy, cần truyền tín hiệu bị suy giảm 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.

Bộ khuếch đại tín hiệu analog 4-20mA bị suy giảm

Bộ Z109REG2-1 không chỉ có khả năng khuếch đại tín hiệu analog 4-20mA / 0-10V mà còn tích hợp chức năng chống nhiễu tín hiệu analog giữa tín hiệu đầu vào, tín hiệu ngõ ra và nguồn cấp.

Bài viết này hy vọng mang đến cho bạn kiến thức bổ ích. Nếu cần tìm hiểu thêm thông tin, hãy liên hệ hoặc để lại comment để được giải đáp thêm.

Nguồn: https://cite.edu.vn
Danh mục: Học tập