Bộ chống sét tin hiệu 4-20mA

Bộ chống sét tín hiệu 4-20mA | Khi nào dùng bộ chống sét tín hiệu Analog?

Bộ chống sét tín hiệu 4-20mA là một trong nhiều giải pháp dùng để bảo vệ các thiết bị đọc tín hiệu tuyến tính. Chúng thường hay được sử dụng ở những khu vực nhà máy hay xưởng mà bị sấm sét tác động nên. Do đó, để tránh hậu quả nghiêm trọng mà nguyên nhân chính do dòng điện áp cực đại của sấm sét gây nên. Ta thường cần phải tìm hiểu và phòng chống chúng nhờ vào các bộ chống sét tín hiệu tuyến tính.

Vậy, trong bài viết hôm nay các bạn sẽ được tìm hiểu một vài nguyên nhân dẫn đến tín hiệu analog và digital bị hư hỏng. Bên cạnh đó cùng với giải pháp có liên quan đến thiết bị chống sét tuyến tính trong công nghiệp.

3 nguyên nhân làm lỗi tín hiệu analog và digital

Có bạn nào đã tìm hiểu thế nào là tín hiệu analog và digital là gì chưa? Đây chủ yếu là kiến thức liên quan đến lĩnh vực điện tử và lập trình. Sẽ có nhiều bạn chưa hiểu rõ về dạng tín hiệu này là như thế nào.

Tín hiệu Analog và Digital là dạng tín hiệu dùng để giao tiếp giữa các thiết bị điện tử với nhau. Đây là một kiểu dạng ngôn ngữ để phục vụ cho nhiều hệ thống điều khiển, hệ thống giám sát… Và một số thiết bị đo lường. 

Tín hiệu Analog là dạng tín hiệu tuyến tính có dạng hình Sin hoặc Cos. Phổ biến cho loại tín hiệu analog này, đó là tín hiệu 4-20mA và 0-10V. Thường được sử dụng với mục vài mục đích như đo lường sự liên tực, đo mức, đo chiều cao…

Tín hiệu Digital là dạng tín hiệu xung “vuông”. Ngoài ra, tín hiệu Digital này còn được hiểu dưới dạng tín hiệu 0 và 1. Chúng hay được nhìn thấy ở các bộ tín hiệu Encoder, PNP, NPN…

Nhiễu tín hiệu tuyến tính 4-20mA

Nhờ đâu mà tín hiệu tuyến tính 4-20mA dễ bị nhiễu? Trước hết, chúng ta nên biết tín hiệu 4-20mA có thể truyền được bao xa? Theo như nhiều tại liệu tiếng anh, thì tín hiệu 4-20mA này có thể truyền được khoảng 1000m.

Nhiễu tín hiệu tuyến tính 4-20mA
Nhiễu tín hiệu tuyến tính 4-20mA

Tuy nhiên, đó là tín hiệu có thể truyền được. Nhưng hiện nay, đã tồn tại rất nhiều dạng sóng đã làm ảnh hưởng tới tín hiệu 4-20mA. Vì thế, hiện trạng này sẽ được gọi là nhiễu tín hiệu tuyến tính 4-20mA.

Nguyên nhân làm nhiễu tín hiệu này thường là:

  • Tần số phát ra từ tiếng ồn động cơ công suất lớn.
  • Tần số làm việc của các bộ biến tần, dòng điện cao thế nhà máy…
  • Sóng hài…

Hậu quả của sự nhiễu tín hiệu này làm cho bộ đọc tín hiệu 4-20mA không được chính xác. Làm cho hệ thống hoạt động không được ổn định. Để có thể tránh được hiện trạng này. Nhà máy thường sẽ dùng các bộ cách ly tín hiệu 4-20mA. Đây là những bộ chuyên dùng để chống nhiễu tín hiệu đường truyền dành cho analog.

Lỗi tín hiệu dòng 4-20mA

Trường hợp lỗi tín hiệu dòng 4-20mA thường có 3 nguyên nhân chính:

  • Do hiện tượng đường tín hiệu bị nhiễu.
  • Cảm biến bị lỗi hoặc hư hỏng. Có thể do đấu dây sai dẫn đến, đường dây tín hiệu bị hư.
  • Đường dây tín hiệu bị đứt đoạn. Dẫn đến các bộ PLC không đọc được tín hiệu.

Việc tín hiệu bị lỗi sẽ khiến cho hệ thống làm việc không hiệu quả. Cụ thể là giữa các bộ phận làm việc với nhau không được chính xác hoặc không ăn khớp. Ví dụ như là cảm biến siêu âm đo mức, nếu như bị lỗi tín hiệu dòng 4-20mA.

Lỗi tín hiệu dòng 4-20mA
Lỗi tín hiệu dòng 4-20mA

Nó sẽ dẫn đến việc đo mức báo bị sai trên màn hình HMI hoặc trên màn hình hệ thống giám sát. Nó có thể dẫn đến việc làm cho bơm nước trong bình liên tục. Hoặc khi bể chứa cạn nước thì bơm không hoặt động.

Vậy làm thế nào có thể nhận biết được tín hiệu dòng 4-20mA bị lỗi?

Trước hết, có thể kiểm tra trực tiếp trên màn hình giám sát HMI. Từ đó quan sát trạng thái để phán đoán rằng thiết bị đã có gặp vấn đề về đường tín hiệu hay không. Hoặc giả, xem xét đoạn code lập trình trên PLC khi chảy thử. Thấy đoạn code hiển thị trạng thái đúng hay chưa?

Có một vài trường hợp vẫn không thể dùng phương pháp trên để phát hiện lỗi tín hiệu dòng 4-20mA. Bạn có thể dùng một số đồng hồ đo tín hiệu dòng analog 4-20mA/0-10V. Điển hình đó là bộ giả lập tín hiệu 4-20mA của SENECA.

Khi dùng các đồng hồ đo lường này, nó sẽ cho các bạn biết rõ xem tín hiệu dòng của thiết bị có còn hay không. Và có nên tiến hành thay thế các thiết bị khác.

Bị sét đánh lên thiết bị điện tử-đo lường

Đến với nguyên nhân thứ 3, đó chính là sự ảnh hưởng của dòng điện áp cực đại (Sấm sét). Không những bởi những dòng điện áp này, sấm sét còn có thêm những hiệu ứng cảm ứng điện từ khiến cho thiết bị điện tử lân cận bị nhiễu hoặc bị hư hỏng.

Đối với việc ảnh hưởng từ sấm sét đánh lên thiết bị điện tử sẽ thường xảy ra hai trường hợp:

  • Trực tiếp
  • Gián tiếp

Nguyên nhân trực tiếp, tức là dòng điện áp của sấm sét tác động trực tiếp đến thiết bị. Sự tác động trực tiếp này lên một số thiết bị như cảm biến siêu âm, đồng hồ đo lường, cảm biến điện dung… Nhìn chung là các loại thiết thường hay lắp đặt trực tiếp ngoài trời.

Bị sét đánh lên các thiết bị điện tử đo lường
Bị sét đánh lên các thiết bị điện tử đo lường

Dòng điện sét này chắc chắn sẽ gây hư hỏng trực tiếp đến thiết bị luôn. Nếu như không được kèm thêm các bộ chống sét, thì dòng điện cực đại này sẽ chạy theo đường dây tín hiệu. Tác động đến các bộ thiết bị PLC, HMI, Nguồn tổ ong…hư hỏng nặng.

Chuyện tồi tệ hơn đó là nguyên hệ thống đường dây thiết bị trong nhà máy sẽ bị hư hỏng luôn cùng lúc. Lúc này bắt buộc phải chịu nhiều kinh phí xây dựng lại từ đầu.

Trường hợp dòng điện sấm sét đánh gián tiếp. Hậu quả của nó thường sẽ ít nặng hơn. Bởi vì những dòng điện này thường được gọi là sự tăng điện áp đột ngột. Nó là hệ quả từ việc sấm sét tác động gián tiếp tới mặt đất, đường dây tín hiệu nối đất, đường dây mạng…

Tóm lại, những khu vực hay thường xuyên sảy ra những hiện tượng trên. Hầu như luôn phải có những giải pháp phòng tránh. Giải pháp đơn giản nhất đó là dùng cột thu lôi để bảo vệ. Tuy nhiên, bằng cách nào đó đấy vẫn chưa phù hợp.

Bộ chống sét tín hiệu 4-20mA Analog/Digital

Bộ chống sét tín hiệu 4-20mA của hãng Seneca được chuyên dụng để bảo vệ các loại tín hiệu analog hoặc digital. Chúng được thiết kế dùng để cắt dòng sét nhỏ hơn hoặc bằng 10.000V.

Bộ chống sét tin hiệu 4-20mA
Bộ chống sét tin hiệu 4-20mA

Ngoài ra còn dùng để chống lại sự tăng điện áp đột ngột lên đến hàng ngàn ampe. Đồng thời, bộ chống sét này được thiết kế nhỏ gọn. Vừa phù hợp để lắp đặt trưc tiếp trong tủ điện. Hay các tủ điện chống sét hoặc tủ điện chống dòng cao thể…

Nguyên lý chống sét tín hiệu Analog

Đối với nguyên lý chống sét này của bộ này khá là đơn giản. Về cơ bản, bộ chống sét này sẽ gồm có ít nhất vài điện trở phi tuyến, đèn phóng điện khí… Khi bình thường, dòng tín hiệu 4-20mA sẽ được truyền tín hiệu bình thường.

Nguyên do đó là tính chất đặc chưng của điện trở phi tuyến. Đó là chúng chỉ hoạt động khi và chỉ khi có dòng điện cực lớn hay cực đại chạy qua trong mạch. Hiểu đơn giản thế này, điện trở sẽ dễ dàng cho tín hiệu dòng 4-20mA chạy qua. Xét về mặt lý thuyết thì lúc này điện trở phi truyến đang có giá trị rất lớn.

Khi đột nhiên có dòng điện cực lớn chạy trong mạch. Đột nhiên, giá trị điện trở phi tuyến này nó sẽ giảm dần về không. Lúc này, dòng điện áp cực lớn này sẽ thuận tiện chạy trong mạch. Và đến bộ phận đèn phóng điện khí rồi nối đất. Như thế phần điện năng sẽ được triệt tiêu hoàn toàn.

Tóm lại, vấn đề của nguyên lý chống sét tín hiệu Analog này là nhờ linh kiên phi tuyến. Bởi vì, linh kiện phi tuyến này nó chỉ có phép dòng điện cực lớn này chạy qua. Do đó hay được ứng dụng trong nhiều bộ chống sét ngày nay.

Thông số kỹ thuật bộ chống sét

Lắp đặt trong các khu vực: C1/C2/C3/D1

Nguồn điện: 24Vdc

Nguồn điện tối đa: 30 Vdc hoặc 21 Vac

In:  5KA giữa 2 đầu input – output / giữa input và đất

Imax: 10KA giữa 2 đầu input – output / giữa input và đất

Điện áp bảo vệ Up: 45V (Core-core)/ 650 (Core-Ground)

Thời gian phản hồi: 1 ns (Core-core) / 100 ns (Core-Ground)

Bảo vệ tín hiệu tuyến tính/xung

Cách đấu thiết bị chống sét lan truyền Analog

Cách đấu thiết bị chống sét lan truyền này có khó không? Bộ này được thiết kế gồm có 5 cổng. Gồm có 2 ngõ In, 2 ngõ Out. Và ngõ còn lại dùng để nối đất (GND).

Cách đấu thiết bị chống sét lan truyền Analog-Digital
Cách đấu thiết bị chống sét lan truyền Analog-Digital

Hai ngõ In này thường sẽ dùng nối với các thiết bị cảm biến có dòng tín hiệu 4-20mA. Còn đối với ngõ out sẽ dùng để nối trực tiếp đến các bộ PLC, HMI… Riêng chân nối GND này sẽ được nối riêng với đường dây PE.

Như vậy, khi dòng điện cực đại tác động thì chỉ có thể làm hư hỏng 1 trong hai đầu hai bên. Không làm ảnh hưởng đến đầu bên kia.

Mua bộ chống sét tín hiệu 4-20mA ở đâu?

Bộ chống sét tín hiệu 4-20mA thường sẽ được lặp đặt ở giữa các thiết bị cảm biến với các thiết bị đọc tín hiệu 4-20mA. Như vậy, khi sảy ra trường hợp sấm sét đánh thì chỉ một trong hai bên bị ảnh hưởng.

Bộ chống sét tín hiệu của hãng Seneca này được công ty Hưng Phát mình là nhà phân phối độc quyền duy nhất ở Việt Nam. Để có thể tư vấn thêm những giải pháp chống sét nhà máy hay tín hiệu. Các bạn có thể liên hệ thông tin bên dưới để được tư vấn giải pháp công nghiệp nhé.

Ngoài ra, còn có thêm một số thiết bị bộ chuyển đổi tín hiệu Analog, hệ thống IOT giám sát điện năng. Cùng với giải pháp về cảm biến dòng điện, cảm biến áp suất, nhiệt độ và đồng hồ…

Bài viết tham khảo: Bộ chống sét nguồn 1 pha | Nguyên lý và Ứng dụng bộ chống sét 220V-AC

Cảm ơn các bạn đã đọc bài viết của mình. Chúc các bạn một ngày tốt lành.

Consulting Solutions Engineer

Nguyễn Thành Đạt

 



Bài viết liên quan

Làm thế nào chuyển đổi và phân biệt tín hiệu Analog và Digital?

Làm thế nào chuyển đổi và phân biệt tín hiệu Analog và Digital?

Tóm Tắt Nội Dung1 Cách phân biệt tín hiệu Analog và Digital1.1 Tín hiệu Analog là gì?1.2 Tín hiệu Digital là gì?1.3 Tín hiệu Digital và Analog khác nhau như thế nào?2 Các thiết bị dùng để chuyển đổi tín hiệu Analog Digital2.1 Bộ chuyển đổi nhiệt độ sang Analog2.2 Bộ chuyển đổi điện trở, […]

Bộ phát dòng 4-20mA 0-10V

Bộ phát dòng 4-20mA 0-10V | SENECA – TEST 4

Tóm Tắt Nội Dung1 Bộ phát dòng 4-20mA 0-10V là gì?1.1 Khi nào cần dùng bộ phát dòng 4-20mA?1.2 Thông số kỹ thuật bộ phát dòng 4-20mA 0-10V1.3 Ưu và nhược điểm bộ phát dòng2 Ứng dụng bộ phát dòng 4-20mA 0-10V2.1 Dùng để phát tín hiệu Analog 4-20mA 0-10V2.2 Dùng để đo tín hiệu […]

Bộ chia tín hiệu dòng 4-20mA SENECA Z170REG-1

Bộ chia tín hiệu dòng 4-20mA | Ứng dụng bộ chia tín hiệu công nghiệp

Tóm Tắt Nội Dung1 Khi nào dùng bộ chia tín hiệu dòng 4-20mA?1.1 Dùng chia tín hiệu cảm biến nhiệt độ PT1001.2 Dùng chia tín hiệu cảm biến can nhiệt1.3 Dùng chia tín hiệu biến trở1.4 Dùng chia tín hiệu dòng 4-20mA/0-10V2 Bộ chia tín hiệu dòng 4-20mA SENECA2.1 Ưu và nhược điểm bộ chia […]