Tín hiệu 4 – 20mA là gì ?

Tín hiệu 4 – 20 mA là gì ? 

Tín hiệu 4 – 20mA là gì ? Thực sự đây là câu hỏi thắc mắc của rất nhiều các bạn sinh viên, kỹ thuật mới ra trường khi bắt đầu làm hoặc tiếp xúc với phòng kỹ thuật trong các nhà máy. Phải chăng trong chương trình giáo dục đại học các bạn chưa từng được nghe hoặc đề cập đến vấn đề này, hay đơn giản là các bạn không chịu học hỏi, ghi nhớ

Bài viết này được tổng hợp từ các kiến thức chuyên ngành, hy vọng sẽ giúp các bạn có những kiến thức tốt nhất để áp dụng vào làm việc trong thực tế

Tín hiệu 4 – 20mA là tín hiệu analog dòng điện có giá trị từ 4 mA đến 20 mA, những giá trị nằm ngoài đều được xem là tín hiệu báo lỗi, tín hiệu thông báo sự cố. 

Đa phần chúng ta quen thuộc với tín hiệu analog dạng áp ( 0 – 5V, 0 – 10V… ) Tuy nhiên trong quá trình sử dụng, tín hiệu áp 0 – 5V và 0 – 10V có nhược điểm là khó phát hiện lỗi ở mức tín hiệu thấp và dễ bị nhiễu trên đường truyền. Nguyên nhân của hiện tượng nhiễu trên là do các khu vực có điện lưới đi qua, tủ điện, biến tần, motor khi hoạt động sẽ gây nhiễu cho tín hiệu analog dạng áp 

Qua quá trình nghiên cứu, thí nghiệm tạo ra dòng 0 – 20mA, tuy nhiên dòng tín hiệu này cũng có nhiều nhược điểm như : Khi tín hiệu báo lỗi ở mức thấp ( với mức 0mA ) sẽ không phân biệt được với tín hiệu thường. Chính điều này tạo ra tiền đề cho sự ra đời của tín hiệu analog 4 – 20mA. 

Một số thiết bị sử dụng tín hiệu 4 – 20 mA để kết nối với tủ điều khiển tiêu biểu như : Đồng hồ đo nước điện từ, van bi điều khiển điện tuyến tính, van bướm điều khiển điện tuyến tính, van cầu điều khiển điện tuyến tính

Tín hiệu 4 – 20mA truyền đi được bao xa

Xét về lý thuyết trong phòng thí nghiệm thì tín hiệu 4 – 20 mA có thể truyền đi rất xa, với khoảng cách tối đa lên đến 1300m ( mét ). Tuy nhiên trong thực tế dây truyền nguồn tín hiệu 4 – 20mA phải đi qua các hệ thống, vì thế chúng bị giới hạn về khoảng cách để đảm bảo tín hiệu sạch đáng tin cậy. 

Để tính toán đường truyền được bao xa, chúng ta cần phải xem xét lại nguồn phát và các tác nhân ảnh hưởng đến đường truyền, từ đó đưa ra khoảng cách đường truyền cụ thế và chính xác

Để khắc phục và hỗ trợ chống nhiễu cho tín hiệu 4 – 20mA truyền đi xa, tránh ảnh hưởng của đường lưới điện cao áp, motor có công suất lớn, các thiết bị ngoại vi khác. Việc sử dụng các thiết bị chống nhiễu, khuếch đại hay cách ly đường tín hiệu là việc rất cần thiết. Sau đây chúng tôi sẽ giới thiệu đến các bạn một số thiết bị tiêu biểu

Nguồn 4 – 20mA loop power 

Nguồn 4 – 20mA loop power được hiểu đơn giản là nguồn truyền tín hiệu 4 – 20mA đồng thời. Vậy có nghĩa là chúng ta chỉ cần sử dụng 2 dây cho cho cấp nguồn và truyền tín hiệu đồng thời. 

Nghe qua bạn có thấy khó hiểu với vấn đề này đúng không

– Cấp nguồn cần phải có 2 dây nguồn và dây tín hiệu chứ nhỉ. Điều này bạn nói đúng nhưng với trường hợp đó là nguồn 4 – 20mA active còn nguồn 4 -20mA loop power là nguồn passive 

Vậy nguồn tín hiệu 4 – 20mA active là gì ? Nguồn tín hiệu 4 – 20mA passive là gì ?

Tín hiệu 4 – 20mA active là nguồn tín hiệu có 3 dây, đây là nguồn tín hiệu có nguồn cấp. Trong đó có 2 dây cấp nguồn và 1 dây tín hiệu. Loại tín hiệu này chúng ta thường thấy ở các cảm biến đo mức nước, đo độ đục của nước, độ PH… Đối với tín hiệu này cần có nguồn nuôi và tốn dây hơn. Do có nguồn nuôi nên chúng dễ bị nhiễu tín hiệu

Tín hiệu 4 – 20mA passive là nguồn tín hiệu trong đó chỉ có 2 dây, được song song tích hợp đồng thời cả cấp nguồn và truyền tín hiệu. Đối với loại tín hiệu này, nếu thiết bị nhận tín hiệu không hỗ trợ thì chúng ta phải có nguồn riêng để đấu nối, tiêu biểu như đấu nối với tủ điều khiển PLC
Thiết bị có nguồn tín hiệu 4-20mA passive này được sử dụng chế tạo trong các thiết bị mô tơ điều khiển tuyến tính như van bi điều khiển điện tuyến tính, van bi điều khiển khí nén tuyến tính, đồng hồ đo lưu lượng nước điện từ.

Cách đo dòng 4 – 20mA 

Hiện nay có rất nhiều cách đo dòng 4 – 20mA, nhưng để đảm bảo độ chính xác tối đa nhất thì các bạn nên lựa chọn sử dụng thiết bị đồng hồ đo dòng 4 – 20mA chuyên dụng, tiêu biểu như : 

Đồng hồ đo dòng 4 – 20mA

– Đồng hồ đo dòng 4-20mA được dùng để đo, phát và kiểm tra tín hiệu của các thiết bị cảm biến, bộ chuyển đổi, tín hiệu điều khiển từ tủ PLC, hệ thống… Trong đó thiết bị Test-4 do hãng Seneca sản xuất là thiết bị được đánh giá là sản phẩm chất lượng và được dùng nhiều nhất hiện nay

Thông tin chi tiết về sản phẩm này như sau :

– Phát dòng điện analog 0-20mA/ 4-20mA dạng 4-20mA signal hoăc 4-20mA loop power (active và  passive).
– Phát điện áp từ 0…11Vdc
– Đo dòng điện analog 4-20mA/ 0-20mA trực tiếp trên cảm biến 2 dây loop power hoặc tín hiệu 4-20mA/ 0-20mA có nguồn dòng (analog signal)
– Đo điện áp từ 0..11Vdc
– Phát dòng điện chính xác micro miliampe (umA) từ 0.000mA … 21.000mA
– Phát điện áp chính xác micro Voltage (uV) từ 0.000uV … 11.000V
– Đo điện chính xác micro miliampe (umA) từ 0.000mA … 21.000mA
– Đo điện áp chính xác micro Voltage (uV) từ 0.000uV … 11.000V

Để sử dụng cũng như nắm bắt được hết các thông tin về thiết bị này, các bạn hãy liên hệ cho chúng tôi, hoặc có thể đến trực tiếp văn phòng côn ty để được hướng dẫn thực tế hơn

Bộ phát tín hiệu 4-20mA Test-4 Seneca

Bạn đang thắc mắc mục đích của việc phát tín hiệu để làm gì ? Vấn đề này là thắc mắc của rất nhiều bạn kỹ thuật 

Ví dụ thực tế như sau : Bạn đang lập trình một hệ thống PLC, nhưng trong giai đoạn test bạn không thể đưa trương trình vào nhà máy để lấy tín hiệu từ các cảm biến được. Lúc này bạn cần một bộ giả lập chính là bộ phát tín hiệu 4 – 20 mA để kiểm tra trương trình. 

Hoặc trên hệ thống đang hoạt động, chúng ta gặp trục trặc từ cảm biến áp suất chẳng hạn, bạn không thể nào thay thế con khác để test được. Việc làm này dẫn đến mất thời gian và đặc biệt là thiếu chuyên nghiệp trong khoa học công nghệ kỹ thuật. 

Vì thế khi sở hữu bộ phát tín hiệu Test-4 bạn có thể thực hiện công việc trên một cách đơn giản và nhanh chóng hơn rất nhiều phải không nào 

Bộ chia tín hiệu 4-20mA 

Rất nhiều bạn đã mắc sai lầm và nghĩ rằng khi đã sử dụng tín hiệu 4 – 20mA thì không cần đến bộ chia tín hiệu. Điều này chỉ đúng ở một góc cạnh mà thôi. Trong trường hợp bạn cần tín hiệu từ cảm biến áp suất hay nhiệt độ truyền dữ liệu về 2 nơi xử lý. Thì bạn làm như thế nào ? Bạn sẽ lắp 2 con cảm biến ở 2 vị trí đó hay sao. Tất nhiên là không rồi, như thế sẽ gây ra rất nhiều tốn kém và mất thời gian, đồng thời làm phức tạp thêm hệ thống phải không

Lúc này bạn cần dùng đến bộ chia tín hiệu 4 – 20mA, bên cạnh đó bộ chia tín hiệu còn có chức năng chia thành tín hiệu 0 – 20mA, hay tín hiệu áp 0 – 10V để điều khiển các thiết bị đời cũ 

Bộ chuyển đổi tín hiệu 4-20mA 

Bộ chuyển đổi tín hiệu 4 – 20mA được dùng cho các giải pháp trong các trường hợp như tín hiệu không tương thích giữa đầu vào và đầu ra. 

Ví dụ tiêu biểu như : Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ là tín hiệu điện trở, một số tủ PLC không thể giải mã được tín hiệu này. Vì thế trong trường hợp này cần sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu 4 – 20mA để chuyển đổi tín hiệu điện trở thành dòng tín hiệu analog 4 – 20mA hoặc tín hiệu áp 0 – 5V hoặc 0 – 10V 

Hoặc bạn đang cần chuyển đổi tín hiệu 4 – 20mA active sang passive nhằm tương thích với đầu input của bộ điều khiển. 

Hy vọng bài viết mà chúng tôi chia sẻ trên, có thể giúp các bạn nắm bắt và hiểu rõ các dạng tín hiệu 4 – 20mA trong công nghiệp, để vận hành vào công việc kỹ thuật của mình