Tín hiệu 0-10V và 4-20mA đều là dạng analog, được sử dụng trong các thiết bị tự động hoá và cảm biến ở phân khúc phổ thông. Điểm khác biệt lớn nhất giữa chúng nằm ở bản chất vật lý giữa dòng điện và điện áp khi đi qua dây dẫn. Hãy cùng Sensors Việt Nam tìm hiểu chi tiết về hai kiểu tín hiệu phổ biến này để xem đâu mới là sự lựa chọn hàng đầu cho hệ thống của bạn nhé!
TÍN HIỆU 0-10V VÀ 4-20MA LÀ GÌ?
Đầu tiên, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu sơ lược về tín hiệu 0-10V và tín hiệu 4-20mA:
Tín hiệu 0-10V là gì?
Tín hiệu 0-10V (tín hiệu điện áp 0-10V, tín hiệu analog 0-10V) là dạng tín hiệu analog sử dụng điện áp một chiều trong khoảng 0 - 10V để biểu diễn giá trị đo/mức điều khiển.
Ví dụ: Cảm biến nhiệt độ có dải đo 0-100°C, xuất tín hiệu ngõ ra là 0-10V → mỗi 1V tương ứng với 10% giá trị đo tối đa → mức 0V tương ứng 0°C, mức 5V tương ứng 50°C… mức 10V tương ứng 100°C.
Đây là mối quan hệ tuyến tính, với nguyên lý chia theo tỷ lệ phần trăm dải đo.
Tín hiệu 4-20MA là gì?
Tín hiệu 4-20mA (tín hiệu dòng điện 4-20mA, tín hiệu analog 4-20mA) là dạng tín hiệu analog sử dụng dòng điện trong vòng lặp kín (current loop) để truyền giá trị đo/tín hiệu điều khiển.
Ví dụ: Transmitter áp suất có dải đo 0-10 bar và ngõ ra tín hiệu 4-20mA → 4mA tương ứng 0 bar, 12mA tương ứng 5 bar…. 20mA tương ứng 10 bar.
Ưu thế nổi bật nhất của tín hiệu 4-20mA là “live zero”. Tức là mức đo thấp nhất không được biểu diễn bằng 0mA, mà bằng 4mA. Điều này là một thế mạnh đáng kể, giúp hệ thống phân biệt được đâu là trạng thái “giá trị đo bằng 0” (tương ứng tín hiệu 4mA), và đâu là tình trạng thiết bị đo bị hỏng, đứt mạch hoặc mất kết nối (tương ứng tín hiệu 0mA). Đây là điều mà tín hiệu 0-10V và các tín hiệu có điểm bắt đầu = 0 không làm được.
TÍN HIỆU 0-10V VÀ 4-20MA KHÁC NHAU THẾ NÀO?
Sau khi đã tìm hiểu khái niệm tín hiệu 0-10V và 4-20mA, chúng ta sẽ so sánh chi tiết xem tín hiệu 0-10V và 4-20mA khác nhau thế nào. Thông tin chi tiết được thể hiện trong bảng sau đây:
| TIÊU CHÍ | TÍN HIỆU 0-10V | TÍN HIỆU 4-20MA |
| Loại tín hiệu | Điện áp (Voltage) | Dòng điện (Current) |
| Dải tín hiệu | 0-10V | 4-20mA |
| Mức zero | 0V (không phân biệt lỗi) | 4mA (live zero, phát hiện lỗi) |
| Khả năng chống nhiễu | Kém, nhạy với nhiễu điện từ | Rất tốt, ổn định trong môi trường nhiễu |
| Ảnh hưởng điện trở dây dẫn | Gây sụt áp, sai lệch giá trị đo | Không ảnh hưởng trong giới hạn cho phép |
| Khoảng cách truyền tối ưu | Ngắn, thường dưới 30-50m | Dài, có thể lên đến hàng km |
| Phát hiện đứt dây/lỗi cảm biến | Khó, dễ nhầm lẫn với giá trị 0% | Dễ, dòng dưới 4mA báo lỗi ngay |
| Nguồn cấp cho thiết bị | Cần nguồn riêng cho cảm biến | Có thể cấp nguồn qua vòng lặp 2 dây |
| Chi phí thiết bị đầu vào/ra | Thấp hơn | Cao hơn |
| Độ phức tạp lắp đặt | Đơn giản | Cần tính toán trở kháng mạch vòng |
KHI NÀO NÊN CHỌN TÍN HIỆU 0-10V - KHI NÀO NÊN CHỌN TÍN HIỆU 4-20MA
Nên chọn tín hiệu 0-10V và 4-20mA là điều mà rất nhiều người quản lý/thiết kế hệ thống tự động hoá phân vân.
Hãy nhớ, sẽ không có câu trả lời đúng tuyệt đối cho mọi trường hợp, việc nên chọn tín hiệu 0-10V hay tín hiệu 4-20mA phụ thuộc vào 4 yếu tố chính, bao gồm: khoảng cách truyền dẫn, mức độ nhiễu của môi trường ứng dụng và mức độ quan trọng của việc phát hiện lỗi hệ thống.
Nếu hệ thống đi dây dưới 30 mét, môi trường ít nhiễu và ứng dụng không yêu cầu độ chính xác quá cao thì tín hiệu 0-10V là lựa chọn hợp lý - vừa tiết kiệm chi phí, vừa đảm bảo hiệu quả vận hành.
Nếu hệ thống cần truyền tín hiệu đi xa hàng chục/hàng trăm mét, xung quanh có nhiều thiết bị công suất lớn gây nhiễu điện từ, hoặc ứng dụng có liên quan đến an toàn con người - tài sản thì tín hiệu 4-20mA là lựa chọn cần ưu tiên để đảm bảo độ chính xác và khả năng cảnh báo sự cố kịp thời.
Tóm lại, việc lựa chọn giữa tín hiệu 0-10V và 4-20mA cần được cân nhắc kỹ dựa trên khoảng cách truyền dẫn, mức độ nhiễu của môi trường ứng dụng và mức độ quan trọng của việc phát hiện lỗi hệ thống, vì đây sẽ là một trong những yếu tố quyết định trực tiếp hiệu quả đầu tư dài hạn cho hệ thống tự động hóa. Việc chọn đúng loại tín hiệu ngay từ đầu sẽ giúp doanh nghiệp giảm thiểu lỗi đo lường, tiết kiệm chi phí bảo trì và đảm bảo độ tin cậy vận hành lâu dài cho toàn bộ hệ thống.
ỨNG DỤNG TÍN HIỆU 0-10V VÀ 4-20MA
Dưới đây là các ứng dụng phổ biến nhất của tín hiệu 0-10V và 4-20mA:
Ứng dụng tín hiệu 0-10V
Tín hiệu analog 0-10V/tín hiệu điện áp 0-10V được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống có khoảng cách đi dây ngắn và môi trường ít nhiễu điện. Điển hình nhất có thể kể đến như:
- Tủ điều khiển HVAC - dùng để điều khiển động cơ van gió, biến tần quạt AHU, FCU hoặc truyền tín hiệu từ bộ điều khiển trung tâm đến van điều tiết lưu lượng nước lạnh.
- Các dòng cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm, cảm biến áp suất, cảm biến lưu lượng, cảm biến vận tốc, cảm biến đo mức… ở phân khúc phổ thông, chuyên dùng ở các dự án công nghiệp - dân dụng quy mô trung bình - nhỏ.
Ứng dụng tín hiệu 4-20mA
Tín hiệu dòng điện 4-20mA/tín hiệu analog 4-20mA thì có thể xem là tiêu chuẩn điển hình trong các ngành công nghiệp - cụ thể:
- Công nghiệp nặng (dầu khí, hóa chất, xử lý nước, nhà máy điện…), đây là những nơi mà khoảng cách từ cảm biến đến hệ thống điều khiển trung tâm tương đối xa, có thể lên đến hàng trăm mét hoặc hơn thế nữa.
- Cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ, cảm biến lưu lượng, cảm biến đo mức… ứng dụng trong môi trường nhà máy có độ nhiễu điện từ cao (có nhiều các động cơ công suất lớn, biến tần, tủ điện cao áp hoạt động liên tục).
Hy vọng bài viết này đã mang đến cho bạn đọc những thông tin tham khảo hữu ích về tín hiệu 0-10V và 4-20mA. Mọi thắc mắc cần được giải đáp hoặc có nhu cầu đặt hàng cảm biến/thiết bị đo lường/thiết bị điều khiển có ngõ ra tín hiệu 0-10V/4-20mA với đầy đủ CO/CQ, giá tốt, bảo hành chính hãng, giao hàng nhanh chóng toàn quốc cùng dịch vụ tư vấn tận tình miễn phí thì bạn hãy gọi hotline 0911 660 660 hoặc truy cập website https://cambien.com.vn/ | https://www.sensors.vn/ nhé!