Chuyển Đổi Tín Hiệu Xung Sang Analog – Tín hiệu xung Digital/Analog la gi

Tín hiệu Digital, tín hiệu Analog, tín hiệu số, tín hiệu xung vuông…. Đây là những tên gọi mà hẳn các bạn đã được nghe nhiều trong thực tế. Nhưng mà, các bạn đã hiểu rõ về những loại tín hiệu này chưa nhỉ? Thêm vào đó, những dạng tín hiệu này dùng để làm gì và thường hay được nhìn thấy ở đâu? Bài viết hôm nay, tôi sẽ giải thêm về những dạng tín hiệu xung trên, đồng thời kèm theo cách chuyển đổi tín hiệu xung sang Analog trong công nghiệp.

Các dạng tín hiệu xung

Tín hiệu xung là gì?

Hiện nay có khá là nhiều lời giải thích để đưa ra định nghĩa cho dạng tín hiệu xung. Theo cá nhân tôi nhìn nhận: tín hiệu xung là dạng tín hiệu biểu thị cho sự thay đổi cho sự dao động, biên độ, thời gian. Dạng biểu đồ này được hình thành nhờ sự lặp đi lặp lại từ những giá trị thấp chuyển dần giá trị cao, sau đó xuống lại giá trị thấp.

Để tìm hiểu rõ hơn, các bạn thử tìm kiếm tín hiệu xung tiếng anh là Pulse signal, Pulse wave. Như thế này sẽ giúp bạn hiểu rõ thêm nhiều về khái niệm của loại tín hiệu này.

Trong tín hiệu xung, sẽ tồn tại rất nhiều những dạng tín hiệu khác nhau. Nhưng điển hình mà các bạn sẽ được biết đến nhiều nhất đó là dạng tín hiệu Analog và dạng tín hiệu Digital. Đây là 2 dạng tín hiệu phổ biến nhất đặc biệt trong lĩnh vực điện tử, cơ điện tử, điện lạnh…chung quy lại ngày nay mọi tín hiệu từ các con chip, IC, Arduino…là sẽ dùng 2 tín hiệu này.

Tín hiệu xung Digital

Tín hiệu Digital với một tên gọi khác là tín hiệu số hay tín hiệu xung vuông. Với tên gọi tín hiệu số ở đây vì tín hiệu này sẽ xuất ra dãy tín hiệu nhị phân 0 và 1. Còn tín hiệu xung vuông là do biểu đồ của dạng Digital này giống như những khối vuông liên tiếp nhau nên mới có tên gọi dân giã là như vậy.

Tín hiệu xung vuông Digital là dạng tín hiệu được hình thành từ những dãy tín hiệu nhị phân (binary 0 và 1) hoặc những thiết bị ON/OFF. Những dạng tín hiệu này chúng ta thường được nhìn thấy trong các động cơ encoder, cảm biến quang điện và các loại cảm biến PNP hoặc NPN.

Tín hiệu xung Analog

Tín hiệu Analog là một dạng của năng lượng điện (năng lượng điện áp, dòng điện hoặc điện từ). Nó được thể qua mối quan hệ tuyến tính giữa số lượng điện tích và giá trị của tín hiệu hiện tại. Đây là khái niệm đến một bài báo nước ngoài, và khá là rập khuôn.

Nhưng hiểu đơn giản thì thế này: Tín hiệu Analog là dạng tín hiệu liên tục được biển diễn qua một đường hình Sin hoặc Cos, hay thậm chí là dạng đường cong lên xuống bất kỳ. Thông thường tín hiệu này hay được nhắc đến tín hiệu Analog 4-20mA hoặc 0-10V.

Loại tín hiệu này hay nhìn thấy ở tín hiệu Radio, thiết bị âm thanh sống, bộ Ampli, tín hiệu Tivi…Trong công nghiệp thì được biết đến với loại cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ, bộ chuyển đổi tín hiệu…

Các dạng tín hiệu Digital

Dạng tín hiệu Encoder tín hiệu xung Digital

Encoder là dạng thiết bị cảm nhận dùng để cung cấp sự phản hồi. Encoder sẽ gửi một tín hiệu phản hồi mà dạng tín hiệu này dùng để xác định vị trí, đếm, tốc độ hoặc vị trí. Một encoders dùng để chuyển đổi sự chuyển động sang một dạng tín hiệu điện. Loại tín hiệu điện này có thể được đọc từ các bộ tín hiệu như là PLC, Z111…

Nguyên lý hoạt động của Encoder khá là đơn giản. Tín hiệu điện từ Encoder truyền tới những thiết bị khác dựa trên sự ngắt quãng của ánh sáng. Một chùm sáng được chiếu từ đèn LED sẽ đi xuyên qua tấm đĩa Code. Đĩa Code này được thiết kế sẽ có khe rãnh như hình mô tả phía trên. Khi đĩa Code này quay, thì các rãnh khe này sẽ cho chùm sáng đi qua, còn những tấm chắn còn lại sẽ chặn ánh sáng. Điều này có nghĩa là khi có sáng là ON, không có anh sáng là OFF.

Dạng cảm biến PNP tín hiệu xung Digital

Cảm biến tiện cận PNP là dạng cảm biến cung cấp một dòng tín hiệu HIGH ngõ ra. Khi có một vật thể tiến lại gần phạm vi cảm biến của cảm biến, tín hiệu ngõ ra của cảm biến được kết nối với +24V. Lúc được kết nối với PLC ngõ vào, nó sẽ cảm nhận như thể là một tín hiệu logic High. Cảm biến tiệm cận PNP cũng được biết như là cảm biến “sourcing”.

Nguyên lý hoạt động của PNP khá là đơn giản: Khi ở vùng cảm nhận không có một đối tượng nào để gần đó. Tín hiệu PNP sẽ truyền đi sẽ là tín hiệu Low. Điều này, nghĩ là làm cho bóng đèn không sáng. Hễ khi có một vật thể kim loại tiến lại gần. Thì bấy giờ, tín hiệu truyền đi sẽ là tín hiệu High. Khi đấy bóng đèn sẽ sáng.

Tóm gọn lại, cảm biến tiệm cận PNP khi không có kim loại tiến gần thì OFF, còn có thì sẽ ON. Thế nên mới gọi là “Switched Positive”

Dạng cảm biến NPN

Cảm biến tiệm cận NPN sẽ cung cấp một tín hiệu Low ngõ ra. Điều này có nghĩa khi một vật thể kim loại tiến lại gần trong vùng cảm nhận của cảm biến, tín hiệu ngõ ra sẽ được kết nối với “Ground”. Loại cảm biến này được biết như là cảm biến “sinking”

Nguyên lý hoạt động của NPN thì ngược lại với PNP. Bình thường khi không có kim loại tiến lại gần vùng cảm nhận của cảm biến, thì tín hiệu ngõ ra sẽ là High. Nghĩa là nó sẽ làm ON bóng đèn. Khi có kim loại tiến lại gần thì tín hiệu sẽ xuất ra dạng Low, sẽ làm bóng đền OFF đi. Ở hình minh họa trên thì do có thêm phần Inverter (bộ chuyển đổi), nó chuyển từ Low => High và High => Low để giống với PNP. Nhưng thực tế, thì NPN hay được hiểu là công tắc thường đóng.

NPN = Switched Negative

Cảm biến loại Namur 

Cảm biến tiệm cận Namur, đây là loại cảm biến hoạt động tương tự với cảm biến tiệm cận dạng PNP hoặc NPN. Điều dẫn đến sự khác biệt ở đây, là cảm biến Namur được dùng trong những khu vực nguy hiểm. Những khu vực này có thể là bụi bẩn, khí gas, polymer fiber…

Cảm biến quang điện 

Cảm biến quang điện, trong tiếng anh được gọi là Photoelectric sensor. Đây là dạng cảm biến hoạt động khá đặc biệt so với những loại cảm biến khác. Cảm biến này sẽ có 2 bộ phận đó là bộ phận thu và bộ phận phát.

Bộ phận phát sẽ phát ra một chùm tia lazer nằm ngang, sao cho vuông góc với bộ phụ thu. Bộ phận thu này sẽ được thiết kế để cảm nhận tia sáng. Khi có tia sáng thì ON, còn không có thì OFF. Nguyên lý hoạt động thế này, khi bộ phận phát chiếu chùm sáng Lazer tới bộ phận thu thì lúc này đèn báo hiệu sẽ ON. Dẫu có một vật thể đi qua, đồng thời cản trở tia sáng này thì bộ phận thu sẽ OFF.

Ứng dụng của cảm biến quang điện hay được dùng trong sản xuất linh kiện, thức ăn, phương tiện đi lại, rồi các thùng hàng. Vì nguyên lý hoạt động của loại cảm biến này là dạng không tiếp xúc, nên rất đảm bảo an toàn trong quá trình đo

Cách chuyển đổi tín hiệu xung sang Analog

Chuyển đổi tín hiệu xung sang Analog Z111

Thiết bị chuyển đổi xung sang Analog Z111 là dạng thiết bị chuyển đổi tín hiệu tần số và chuyển nó sang tín hiệu mA/V. Tín hiệu Input có thể thiết lập trong phạm vi dãy đo từ 1mHZ cho đến 9,99 kHz. Quá trình cài đặt thông số tín hiệu cho bộ Z111 thông qua Dip-Switch ở cạnh thiết bị.

Thông số kỹ thuật bộ chuyển đổi tín hiệu xung sang Analog

• Nguồn điện: 10…40 Vdc/19…28 Vac/50-60Hz
• Điện năng tiêu thụ: 2,5W
• Cách ly điện áp: 1500 Vac (3 way)
• Độ chính xác: 0,3%
• Trạng thái đèn báo: Nguồn điện, bị lỗi, dữ liệu truyền đi, dữ liệu nhận về, trạng thái ngõ vào.
• Cài đặt: bằng Dip-switches
• Cấp bảo vê: IP20
• Nhiệt độ hoạt động: 0…+50˚C
• Ngõ tín hiệu Input: NPN 2/3 dây, PNP 3 dây với nguồn 24 Vdc, Namur, Photoelectric, hall effect sensor, variable reluctance
• Ngõ tín hiệu Output: Voltage từ 0…1, 0…5, 0…10, 2…10V. Current từ 0/4…20 mA (active/passive)

Ứng dụng bộ chuyển đổi tín hiệu xung sang Analog

Ứng với thông số kỹ thuật, thì bộ Z111 chủ yếu được dùng để chuyển đổi nhưng tín hiệu xung Digital như là cảm biến PNP, NPN, Namur, cảm biến quang điện…như mà phần trên tôi đã cung cấp thông tin cho bạn.

Thật khó khi đi tìm kiếm thiết bị chủ yếu đọc xung dạng Digital, trong khi đó chúng ta có thể dễ dàng tìm kiếm bộ chuyển đổi xung sang Analog 4-20mA, 0-10V.

Bên cạnh đó, không chỉ chuyển đổi những dạng tín hiệu Digital, còn có thể chuyển đổi tín hiệu tồn tại ở tần số từ 1mHz đến 9,99 kHz. Dạng tín hiệu ngõ ra tồn tại ở dạng tần số thì chúng ta hay gặp ở các đồng hồ đo lưu lượng (Flow meter)

Tổng kết

Qua bài viết này, các bạn hình dung ra được

• Tín hiệu xung là một dạng tín hiệu biểu thị cho sự thay đổi của biên độ, sự dao động, thời gian
• Tín hiệu Digital là một dạng tín hiệu mà chúng ta hay gọi nó là tín hiệu ON/OFF hoặc dưới giá trị nhị phân 0 và 1.
• Tín hiệu Analog biểu thị cho sự thay đổi giá trị liên tục từ thấp đến cao theo hình dạng Sin hoặc Cos.
• Được hiểu rõ thêm các dạng tín hiệu Encoder, PNP, NPN, Namur, cảm biến quang điện. Đồng thời được hiểu rõ thêm phần nguyên lý hoạt động cơ bản của từng loại cảm biến.
• Cuối cùng là hiểu được rằng, muốn chuyển đổi tín hiệu dạng xung Digital, dạng tín hiệu tần số nhỏ hơn 10kHz thì chúng ta biết được phương pháp dùng bộ chuyển đổi nào.

Mua bộ chuyển đổi tín hiệu xung sang Analog ở đâu?

Hiện nay, công ty Hưng Phát chúng tôi chuyên cung cấp những bộ chuyển đổi tín hiệu điển hình như bộ chuyển đổi tín hiệu xung sang Analog Z111, bộ chia tín hiệu Z170REG-1, bộ chuyển đổi tính hiệu Z109REG2-1. Ngoài ra còn có những thiết bị đo lường như là cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, đồng hồ đo lưu lượng và một số loại thiết bị khác.

Nếu bạn có nhu cầu tìm hiểu hoặc biết thêm giải pháp đo lường khác thì bạn hãy liên hệ với số điện thoại bên dưới nhé.

Một số bài viết mà bạn có thể tham khảo qua

Transistor là gì – Cấu tạo – Nguyên lý – Cách nối dây

Video giới thiệu thêm cách nối dây cho PLC

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

SALES ENGINEER: Nguyễn Thành Đạt
SĐT: 0342962936