(Bạn có biết) Tín hiệu analog là gì? Analog và digital khác nhau ra sao?

Tín hiệu analog là gì? Tín hiệu digital là gì?

07-01-2020 Nồi Hơi Đốt Củi

Trong các ứng dụng tự động hóa, ta thường bắt gặp rất nhiều những ứng dụng của tín hiệu analog như tín hiệu 4-20mA hoặc tín hiệu 0-10V. Đây được xem là 2 loại tín hiệu analog phổ biến nhất hiện nay. Có thể nói là tất cả các thiết bị trong nhà máy từ cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất nước, cảm biến đo mức nước….chúng ta đều thấy có sự hiện diện của tín hiệu analog. Vậy thì tín hiệu analog là gì? Tín hiệu tương tự là gi? Và tín hiệu analog khác gì so với tín hiệu digital?

đồ thị biểu diễn tín hiệu analog và digital

Tín hiệu analog là gì? Tín hiệu digital là gì?

Chúng ta hãy cùng tìm hiểu trong bài viết sau!

Đầu tiên, hãy tìm hiểu qua về một số khái niệm:

Tín hiệu là gì?

Lấy ví dụ đơn giản, khi bạn mở công tắc đèn trong nhà, đèn bật sáng. Đó chính là 1 dạng tín hiệu ánh sáng.

Hay đơn giản là khi bạn nghe 1 tiếng động nào đó như tiếng xe máy, tiếng hát;…. đó cũng chính là 1 dạng tín hiệu âm thanh.

Tóm lại, tín hiệu là một cái gì đó tiếp xúc với chúng ta nhằm mục đích  để cung cấp thông tin. Ta có thể cảm nhận được nó và cũng có thể tiếp xúc với nó.

Tín hiệu analog là gì? Tín hiệu digital là gì?

Ủa, cần tìm hiểu tín hiệu analog để làm gì vậy ta?

Lấy ví dụ như ta cần xử lý tín hiệu analog s7-1200 hoặc xử lý tín hiệu analog trong s7-300. Ngoài việc nắm vững những kiến thức về lập trình PLC; ta còn phải hiểu rõ bản chất của tín hiệu analog trong các thiết bị này được xử lý ra sao. Điều này giúp ta xử lý nhanh hơn và đỡ mất thời gian hơn rất nhiều.

Để hiểu rõ hơn, ta sẽ đi vào tìm hiểu từng khái niệm sau:

Tín hiệu digital là gì?

Hay còn được gọi là tín hiệu số. Tín hiệu này hoạt động dựa trên hệ nhị phân; tức là các giá trị đều được biểu diễn bằng chữ số là 0 và 1. Trong đó số 1 biểu hiện cho dạng ON và số 0 biểu hiện cho dạng OFF.

Ta thường thấy nhất chính là các loại công tắc điện trong nhà của mình. Khi ta bật công tắc, đèn sáng và khi ta tắt công tắc, đèn tắt.

Thì khi đó; tín hiệu digital được biểu diễn bởi số 1 khi ta bật công tắc và số 0 khi ta tắt.

Để hiểu rõ hơn, hãy xem hình miêu tả bên dưới:

tín hiệu digital là gì

Đồ thị biểu diễn tín hiệu digital

Theo như hình trên, ta có thể thấy tín hiệu digital có 2 trạng thái là on và off tương ứng với giá trị 0 và 1. Một đặc điểm nữa là tín hiệu digital là dạng tín hiệu rời rạc, không nối tiếp nhau theo từng thời điểm.

Thực chất tín hiệu digital không tồn tại ở ngoài tự nhiên. Chính từ “digital” cũng cho ta thấy rằng tín hiệu digital là 1 loại tín hiệu do con người tạo ra bằng công nghệ. Chính vì vậy mà tín hiệu digital có thể được điều chỉnh bởi con người.

Ví dụ như tín hiệu âm thanh, người ta có thể điều chỉnh độ lớn/nhỏ của âm thanh hoặc với tín hiệu ánh sáng, người ta có thể tăng/giảm độ sáng của nó.

Tín hiệu analog là gì?

Khác với tín hiệu digital, tín hiệu analog là một loại tín hiệu liên tiếp và tương tự nhau. Nghĩa là sau 1 chu kỳ thời gian, tín hiệu sẽ được lặp lại và chỉ khác nhau về cường độ.

Để tìm hiểu tín hiệu analog là gì, ta cùng xem hình biểu diễn của tín hiệu analog như sau:

tín hiệu analog là gì

Đồ thị biểu diễn tín hiệu analog

Theo như hình trên; ta có thể thấy đồ thị biểu diễn của tín hiệu analog là dạng đồ thị hình sin; cos hoặc đường cong lên xuống bất kỳ.

Tín hiệu tương tự là gì?

Có thể bạn chưa biết, “analog” có nghĩa là … tương tự.

Vậy thì bạn đã biết tín hiệu tương tự là gì rồi đúng không? Tín hiệu tương tự là một tên gọi khác của tín hiệu analog.

Đơn giản là vậy.

Tín hiệu analog là tín hiệu tương tự. Tuy nhiên, tương tự không có nghĩa là nó sẽ lặp lại hoàn toàn giống nhau sau 1 khoảng thời gian. Mà nó sẽ giống nhau về bản chất của tín hiệu và cường độ của tín hiệu lúc sau có thể mạnh hơn hoặc yếu hơn so với tín hiệu trước.

Sự khác nhau giữa tín hiệu analog và tín hiệu digital?

Điểm khác nhau cơ bản giữa tín hiệu analog và tín hiệu digital chính là ở bản chất của tín hiệu.

Tín hiệu digital là tín hiệu chỉ có 2 mức cao và thấp tương ứng với giá trị on/off và nó không lặp lại sau 1 khoảng thời gian. Còn đối với tín hiệu analog thì nó sẽ lặp lại đúng bản chất theo 1 khoảng thời gian nhất định.

Một sự khác nhau nữa là tín hiệu digital có thể lưu trữ và xử lý được trên máy tính bởi vì máy tính cũng sử dụng hệ nhị phân để lưu dữ liệu. Còn đối với tín hiệu analog, nếu muốn lưu trữ và xử lý trên máy tính, ta phải chia nhỏ tín hiệu ra thành nhiều giá trị 0 và 1 để lưu.

Các loại tín hiệu analog thường dùng:

Trong đời sống hàng ngày cũng như trong ngành tự động hóa, ta có thể thấy tín hiệu analog trong các ứng dụng:

Đối với các thiết bị điện, thiết bị tự động, tín hiệu analog thường là dạng 0-20mA, 4-20mA hoặc 0-10V.

Còn trong ngành viễn thông, tín hiệu analog thường là các dạng sóng điện từ.

Trong đời sống hàng ngày, tín hiệu analog có thể là âm thanh mà ta nghe được; ánh sáng mà ta nhìn thấy được.

Xử lý tín hiệu analog:

Có thể nói là tín hiệu analog gần như là tín hiệu mặc định để xử lý trong ngành tự động hóa. Nhất là đối với tín hiệu dạng 4-20mA hoặc 0-10V. Để có thể xử lý tín hiệu dạng analog, ta sẽ có các phương pháp sau.

Bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital:

Lấy ví dụ như trong nhà máy có 1 thiết bị là cảm biến áp suất có tín hiệu analog dạng 4-20mA để đo áp suất trên đường ống.

Bài toán đặt ra là khi áp suất trên đường ống vượt quá ngưỡng cho phép thì sẽ báo động bằng đèn/còi hoặc tắt bơm để giảm áp.

Thì khi đó, ta sẽ làm công việc là chuyển tín hiệu analog dạng 4-20mA ra thành tín hiệu báo động on/off bằng đèn/còi.

Bộ chuyển đổi analog ra digital

Bộ chuyển đổi analog ra digital

Cách chuyển thì có nhiều cách khác nhau. Tuy nhiên, đơn giản và dễ nhất là ta sẽ dùng bộ chuyển đổi tín hiệu analog ra relay Z109REG2-1 của hãng Seneca.

Bộ chuyển đổi này có tác dụng chuyển tín hiệu analog 4-20mA từ cảm biến áp suất sang tín hiệu rely để điều khiển.

Tìm hiểu thêm về bộ này tại địa chỉ:

Bộ chuyển đổi tín hiệu analog ra relay Z109REG2-1

Bộ chuyển đổi tín hiệu digital sang analog:

Tín hiệu digital trong nhà máy có thể là các tín hiệu từ Encorder , đồng hồ đo lưu lượng. Để đo được lưu lượng dòng chảy hoặc để đếm số vòng của động cơ; ta phải đưa tín hiệu này về PLC để lập trình điều khiển.

Tuy nhiên, bài toán đặt ra là nếu PLC ta chỉ đọc được tín hiệu analog chuẩn hoặc không thể đọc được tín hiệu xung tần số cao.

Bộ chuyển đổi tín hiệu digital ra analog

Bộ chuyển đổi tín hiệu digital ra analog

Vậy khi đó, ta phải làm sao?

Đầu tiên ta cần xác định tín hiệu digital mà ta đang cần chuyển đổi là dạng gì?

Nếu tín hiệu là dạng xung thì trường hợp này, ta chỉ cần dùng bộ chuyển đổi tín hiệu xung Z111 của hãng Seneca để chuyển tín hiệu xung về dạng 4-20mA là được.

Có thể tham khảo thêm bộ chuyển đổi này tại địa chỉ:

Bộ chuyển đổi tín hiệu xung Z111

Bộ khuếch đại tín hiệu analog:

Hay còn được gọi là bộ chỉnh dòng analog. Ta đã biết rằng, tín hiệu 4-20mA khi truyền đi trong nhà máy thì chắc chắn không thể nào vừa tròn trịa con số 4mA hoặc 20mA mà nó sẽ có sai số 1 ít. Ví dụ như 3,96mA hoặc 19,96mA.

Ví dụ như ta cần xử lý tín hiệu analog trong plc mitsubishi chẳng hạn. Nếu ta lấy chính xác tín hiệu này, khi lập trình sẽ dẫn đến tín hiệu không được đẹp lắm.

bộ khuếch đại tín hiệu analog

Ứng dụng bộ khuếch đại tín hiệu analog

Nên ta có thể dùng bộ khuếch đại tín hiệu K109S của hãng Seneca để chỉnh dòng lại cho nó … đẹp hơn xíu. Khi dùng bộ này, tín hiêu input sẽ được chỉnh lại cho nó chính xác hơn.

Có thể tham khảo thêm về bộ này tại địa chỉ:

Bộ khuếch đại tín hiệu analog K109S

Bộ chống nhiễu tín hiệu analog:

Tín hiệu analog trong nhà máy rất dễ bị nhiễu khi truyền qua các loại biến tần hoặc mô tơ công suất lớn.

Có thể nhận thấy việc nhiễu tín hiệu analog là khi ta đưa tín hiệu về PLC; tín hiệu sẽ chập chờn hoặc thay đổi giá trị liên tục; không thể đọc được giá trị.

Để tìm được nguyên nhân của việc nhiễu tín hiệu thì sẽ phải tốn khá nhiều thời gian và công sức.

Tuy nhiên, có 1 cách đơn giản hơn rất nhiều, đó là dùng bộ chống nhiễu Seneca Z109REG2-1

Bộ này có khả năng cách ly tín hiệu lên tới 3750 Vac tại nguồn cấp/input/output sẽ đảm bảo tín hiệu được bảo vệ an toàn.

Tham khảo thông tin về bộ chống nhiễu tại địa chỉ:

Bộ cách ly chống nhiễu analog Z109REG2-1

Bộ chia tín hiệu analog:

Chia tín hiệu analog đặc biệt có ích trong trường hợp ta cần 2 tín hiệu analog output. 1 tín hiệu được hiển thị tại chỗ và 1 tín hiệu truyền về PLC lập trình.

Ví dụ nha: ta có 1 cái cảm biến đo mức nước trong bồn chứa cao 10m chẳng hạn. Ta muốn hiển thị số mét nước hiện tại trong bồn chứa bằng bộ hiển thị mức nước. Đồng thời lại muốn đưa thêm 1 tín hiệu về PLC để lập trình. Chẳng hạn như khi nước vượt qua mức 9m thì sẽ tắt bơm để tránh tràn và khi nước cạn xuống 1m nước sẽ mở bơm.

bộ chia tín hiệu analog Z170REG-1

Bộ chia tín hiệu analog Z170REG-1

Thì lúc này, ta cần 2 tín hiệu analog đầu ra từ 1 tín hiệu analog đầu vào.

Bộ chia tín hiệu Z170REG-1 được thiết kế chính xác là để làm việc này giúp bạn.

Khi dùng bộ này; ta sẽ có 2 tín hiệu analog 4-20mA hoặc 0-10V từ 1 tín hiệu analog đầu vào.

Tham khảo thêm bộ chia tín hiệu này tại địa chỉ:

Bộ chia tín hiệu analog Z170REG-1

Trên đây là những chia sẻ của mình về tin hieu analog la gi tin hieu digital la gi; cũng như cách xử lý tín hiệu analog. Hy vọng bài viết có thể cung cấp cho bạn những thông tin bổ ích.

Sản phẩm liên quan