Có một yếu tố dễ bị bỏ sót khi chọn mua cảm biến - đó là số dây. Thực tế, việc chọn số dây của cảm biến sẽ quyết định rất nhiều vấn đề - từ cách cấp nguồn, cách truyền tín hiệu về hệ thống điều khiển và cả sai số có thể phát sinh trên đường truyền. Vậy hệ thống hiện tại của bạn cần cảm biến 2 dây, cảm biến 3 dây hay cảm biến 4 dây?
Nếu bạn vẫn chưa biết câu trả lời chính xác thì hãy xem bài viết dưới đây để hiểu rõ hơn về cách chọn số dây cảm biến nhé!
CẢM BIẾN 2 DÂY, CẢM BIẾN 3 DÂY VÀ CẢM BIẾN 4 DÂY LÀ GÌ?
Đầu tiên, chúng ta sẽ sơ lược qua 3 cấp số dây phổ biến nhất trong các dòng cảm biến hiện đại - đó là cảm biến 2 dây, cảm biến 3 dây và cảm biến 4 dây:
Cảm biến 2 dây
Cảm biến 2 dây (loop-powered) là dòng cảm biến dùng chung một cặp dây cho cấp nguồn và truyền tín hiệu.
Trong trường hợp này, bản thân cảm biến được ví như một điện trở biến đổi bên trong vòng lặp dòng điện (current loop): nguồn 24VDC cấp vào chân dương → dòng điện chạy qua cảm biến → về ngõ vào analog của PLC.
Ở đó, cảm biến đóng vai trò điều tiết dòng điện 4-20mA sao cho tương ứng với giá trị đo được để gửi về hệ thống điều khiển (dòng điện tỷ lệ tuyến tính với dải đo đo của cảm biến).
Cảm biến 2 dây dùng chuẩn tín hiệu 4-20mA nên có ưu điểm là không bị ảnh hưởng đáng kể bởi sụt áp trên đường truyền dài, rất phù hợp trong các hệ thống yêu cầu kéo cáp đi xa hàng trăm mét mà không cần thiết bị hỗ trợ/bù trừ phức tạp.
Cảm biến 3 dây
Cảm biến 3 dây sẽ tách riêng một dây nguồn dương, một dây nguồn âm/GND và một dây tín hiệu độc lập.
Cấu hình cảm biến 3 dây được sử dụng phổ biến với các dòng cảm biến tiệm cận dạng NPN/PNP, cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ (dải đo tầm trung). Dòng cảm biến 3 dây có ưu điểm là đảm bảo tín hiệu ổn định hơn cảm biến 2 dây, và không đòi hỏi nguồn cấp riêng biệt như loại cảm biến 4 dây.
Cảm biến 4 dây
Cảm biến 4 dây là kiểu phức tạp nhất, nó tách hoàn toàn thành hai cặp dây độc lập. Trong đó, một cặp chuyên cấp nguồn và một cặp chuyên truyền tín hiệu.
Nhờ sự phân chia rạch ròi này mà tình trạng sụt áp/nhiễu (nếu có) trên dây nguồn không thể ảnh hưởng đến dây tín hiệu. Đây là yếu tố giúp cảm biến 4 dây luôn dẫn đầu về độ chính xác và ổn định trong các dòng cảm biến hiện nay.
Đại diện điển hình nhất của dòng cảm biến 4 dây là cảm biến RTD đo nhiệt độ với độ chính xác cao - thường dùng trong phòng thí nghiệm, khu vực sản xuất dược phẩm, sản xuất vi điện tử hoặc hệ thống đòi hỏi sai số cực nhỏ.
Nhược điểm lớn của cảm biến cấu hình 4 dây là giá thành cao và đấu nối phức tạp hơn.
CẢM BIẾN 2 DÂY, 3 DÂY VÀ 4 DÂY KHÁC NHAU THẾ NÀO?
Để biết cảm biến 2 dây, 3 dây và 4 dây khác nhau thế nào thì hãy cùng nhìn vào bảng so sánh cảm biến 2 dây 3 dây 4 dây trực quan sau đây:
| TIÊU CHÍ | CẢM BIẾN 2 DÂY | CẢM BIẾN 3 DÂY | CẢM BIẾN 4 DÂY |
| Cấu hình dây | Dùng chung 1 cặp dây cho cả nguồn và tín hiệu (loop-powered) | 1 dây Vcc, 1 dây GND, 1 dây tín hiệu riêng | 2 dây riêng cho nguồn (Vcc/GND), 2 dây riêng cho tín hiệu |
| Nguyên lý tín hiệu | Dòng điện 4-20mA chạy trong vòng lặp khép kín | Điện áp/dòng tín hiệu tách khỏi mạch nguồn nhưng chung điểm mass | Cặp dây cấp dòng và cặp dây tín hiệu hoàn toàn độc lập |
| Ảnh hưởng điện trở dây dẫn | Không ảnh hưởng đến giá trị dòng đo; nhạy với sụt áp khi cáp quá dài | Giảm phần lớn sai số do dây dẫn nhờ tách tín hiệu | Loại bỏ hoàn toàn ảnh hưởng điện trở dây dẫn, độ chính xác và ổn định cao nhất |
| Độ chính xác | Trung bình | Khá tốt | Cao nhất |
| Độ phức tạp lắp đặt | Đơn giản nhất | Trung bình | Phức tạp nhất |
| Chi phí đấu nối | Thấp | Trung bình | Cao |
| Khoảng cách lắp đặt | Rất xa | Trung bình - xa | Trung bình |
| Ứng dụng | Đo áp suất đường ống, đo mức bồn chứa, đo lưu lượng ở nhà máy lớn | Cảm biến tiệm cận trên băng tải, cảm biến nhiệt độ/áp suất trong tủ điều khiển AHU, FCU | RTD công nghiệp cao cấp, ngành thực phẩm/dược phẩm/hóa chất, phòng hiệu chuẩn, phòng thí nghiệm |
BẠN NÊN CHỌN CẢM BIẾN 2 DÂY, CẢM BIẾN 3 DÂY HAY CẢM BIẾN 4 DÂY?
Không có một cấu hình dây cảm biến duy nhất phù hợp cho mọi ứng dụng. Việc lựa chọn cảm biến 2 dây, cảm biến 3 dây hay cảm biến 4 dây cần được quyết định dựa trên đặc tính của thiết bị nhận tín hiệu và yêu cầu đo lường thực tế.
Nếu hệ thống cần truyền tín hiệu analog 4-20mA qua khoảng cách tương đối xa và yêu cầu tối giản dây dẫn → cảm biến 2 dây là một lựa chọn phù hợp.
Nếu hệ thống cần dòng cảm biến ON/OFF, với mục đích phát hiện/đếm vật thể và đưa tín hiệu trực tiếp về PLC → cảm biến 3 dây NPN/PNP là lý tưởng.
Nếu hệ thống yêu cầu cảm biến có nhiều ngõ ra, tách nguồn và tín hiệu; hoặc cần độ chính xác cao → cảm biến 4 dây nên được cân nhắc sử dụng.
Lưu ý: Trước khi quyết định chọn cảm biến 2 dây, cảm biến 3 dây hay cảm biến 4 dây thì người dùng nên xác nhận các thông tin cơ bản như: nguồn cấp, tín hiệu ngõ ra (NPN/PNP hoặc 4-20mA/0-10V), số kênh input của PLC, sơ đồ đấu dây và khoảng cách truyền tín hiệu.
CÁCH ĐẤU DÂY CẢM BIẾN 2 DÂY, 3 DÂY, 4 DÂY
Dưới đây là hướng dẫn cách đấu dây cảm biến 2 dây, 3 dây, 4 dây cơ bản mà bạn có thể tham khảo:
Sơ đồ đấu dây cảm biến 2 dây
Cách đấu dây cảm biến 2 dây dạng 4-20mA cơ bản như sau:
- Cực dương của nguồn 24VDC → nối vào chân dương của cảm biến
- Chân âm của cảm biến → nối vào chân dương của ngõ vào analog trên PLC
- Chân âm của ngõ vào analog → nối về cực âm của nguồn.
Ví dụ sơ đồ đấu dây cảm biến 2 dây:
Sơ đồ đấu dây cảm biến 3 dây
Với cảm biến 3 dây, cách đấu nối như sau:
- Dây Vcc nối vào cực dương nguồn
- Dây GND nối vào cực âm nguồn
- Dây tín hiệu 4-20mA nối vào chân dương của ngõ vào analog trên PLC
- Chân âm của ngõ vào analog được đấu chung về cực âm nguồn.
Ví dụ sơ đồ đấu dây cảm biến 3 dây:
Sơ đồ đấu dây cảm biến 4 dây
Với cảm biến 4 dây, sơ đồ đấu nối cơ bản như sau:
- Cặp nguồn (Vcc và GND) được cấp độc lập hoàn toàn cho cảm biến
- Cặp tín hiệu (tín hiệu dương và tín hiệu âm) được đấu vào hai chân của ngõ vào analog trên PLC.
Ví dụ sơ đồ đấu dây cảm biến 4 dây:
ỨNG DỤNG CẢM BIẾN 2 DÂY, CẢM BIẾN 3 DÂY VÀ CẢM BIẾN 4 DÂY
Trong thực tế, mỗi cấu hình dây của cảm biến sẽ thường phù hợp với những nhóm ứng dụng khác nhau. Bạn có thể tham khảo gợi ý ứng dụng của cảm biến 2 dây, cảm biến 3 dây và cảm biến 4 dây dưới đây:
Ứng dụng cảm biến 2 dây: Thường gặp trong các cảm biến/transmitter 4-20mA (cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ, cảm biến đo mức và cảm biến lưu lượng. Mục tiêu chính là đo áp suất đường ống, đo mức bồn chứa, đo lưu lượng ở các nhà máy… sau truyền tín hiệu đo về PLC/DCS/BMS với khoảng cách xa và hệ thống dây tương đối đơn giản.
Ứng dụng cảm biến 3 dây: Phổ biến trong cảm biến tiệm cận, cảm biến quang, cảm biến phát hiện vật thể, cảm biến nhiệt độ - áp suất tích hợp trong tủ điều khiển HVAC và nhiều thiết bị cảm biến sử dụng digital output. Phù hợp nhất với hệ thống tự động hóa dây chuyền, máy móc tự động, băng tải, dây chuyền đóng gói và điều khiển vị trí.
Ứng dụng cảm biến 4 dây: Được ưu tiên sử dụng trong các thiết bị cảm biến cần thêm ngõ ra hoặc tách biệt nguồn và tín hiệu để đảm bảo độ chính xác, ổn định. Thường thấy nhất ở các cảm biến/đầu đo RTD công nghiệp cao cấp, cảm biến dùng trong sản xuất thực phẩm, dược phẩm, y tế, hóa chất - đây là những ứng dụng yêu cầu sai số nhiệt độ cực kỳ nhỏ.
Hy vọng bài viết đã mang đến cho bạn đọc nhiều thông tin tham khảo hữu ích về cảm biến 2 dây, cảm biến 3 dây, cảm biến 4 dây. Đồng thời nắm được cách phân biệt cảm biến 2 dây 3 dây 4 dây. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào hoặc có nhu cầu đặt mua cảm biến 2 dây/cảm biến 3 dây/cảm biến 4 dây thì bạn đừng ngần ngại mà hãy liên hệ trực tiếp cho Sensors Việt Nam qua hotline 0911 660 660 hoặc truy cập website https://cambien.com.vn/ | https://www.sensors.vn/ nhé!