Các tín hiệu

Đánh giá của các nhà môi giới tùy chọn nhị phân tốt nhất:
  • Binarium
    Binarium

    Các nhà môi giới tùy chọn nhị phân tốt nhất! Đào tạo miễn phí và tài khoản demo!
    Đăng ký tiền thưởng!

  • Binomo
    Binomo

    Vị trí thứ 2 trong bảng xếp hạng!

Phân Biệt Tín Hiệu Analog và Tín Hiệu Digital

Khi làm việc trong ngành điều khiển có hai tín hiệu được dung nhiều nhất đó chính là tín hiệu analog và tín hiệu Digital. Việc xử lý tín hiệu analog S7-1200 và xử lý tín hiệu Analog trong S7-1500 cần phải hiểu rõ bản chất của hai loại tín hiệu số và tín hiệu tương tự một cách chính xác nhất. Bài viết chia sẻ phân biệt tín hiệu Analog hay còn gọi là tín hiệu tương tự và tín hiệu Digital hay còn gọi là tín hiệu số.

Tóm Tắt Nội Dung

Tín hiệu Analog và Digital

PLC là một thiết bị điện tử hoạt động dựa trên nguyên lý nhị phân & chỉ xử lý được các tín hiệu dạng 0 hoặc 1. Nhưng khi ghép nhiều bit nhị phân với nhau thì giá trị lưu trữ dạng nhị phân được nâng lên. Do đó, cần phải có những Modul mở rộng để biến đổi tín tương tự thành tín hiệu số dưới dạng chuỗi bit logic giúp PLC đọc và hiểu được.

Để tìm hiểu tín hiệu analog là gì trước tiên chúng ta cần phải biết tín hiệu là gì ? Chúng ta hãy quên đi các khái niệm sách vở mà đọc vào chẳng hiểu nói về cái gì. Tôi thì định nghĩa tín hiệu một cách đơn giản nhất .

Khi chúng ta nghe mộc bản nhạc bài “ Cát bụi “chẵng hạn. Chúng ta biết ngay đó là mộc bản nhạc của Trịnh Công Sơn. Như vậy, bản chất tín hiệu là một hình ảnh, âm thanh hoặc một hiện tượng nào đó mà con người có thể cảm nhận được. Đó gọi là tín hiệu.

Tín hiệu Digital ?

Tín hiệu Digital hay còn gọi là tín hiệu số bản chất chỉ là hai trạng thái 0 – 1 hay ON-OFF được hiểu đơn giản dưới dạng nhị phân Logic 0-1. Có nghĩa là , khi ở trạng thái 1 / tức là ON , 0 tức là OFF. Chúng ta cùng xem ví dụ :

Tín hiệu Digital ON-OFF trong công nghiệp

Tín hiệu ON tương ứng với mức 1 và tín hiệu OFF tương ứng với mức 0 . Khá đơn giản ? Nếu tôi là một người chưa biết gì về kỹ thuật thì thật khó hiểu. Hãy xem tiếp nó là cái gì nhé .

Đánh giá của các nhà môi giới tùy chọn nhị phân tốt nhất:
  • Binarium
    Binarium

    Các nhà môi giới tùy chọn nhị phân tốt nhất! Đào tạo miễn phí và tài khoản demo!
    Đăng ký tiền thưởng!

  • Binomo
    Binomo

    Vị trí thứ 2 trong bảng xếp hạng!

Tín hiệu Digital ứng dụng trong điều khiển bơm

Tín hiệu Digital sẽ tương ứng với hai mức nước Min và Max trong hình. Trong đó, mực nước Max tương ứng với bơm ngừng hoạt động ( OFF ) và khi mức nước Min sẽ tương ứng với bơm chạy ( ON ). Như vậy, Motor ON ( motor chạy ) – OFF ( motro tắt ) chính là tương ứng với hai mức 1 – 0 trong hệ nhị phân. PLC hay các sơ đồ điện điều khiển cũng hoạt động dựa trên Logic 1-0 này. Khá đơn giản ?

Tóm lại, tín hiệu Digital hay còn gọi là tín hiệu số tương ứng với hai mức 1 và 0 .

So sánh Tín hiệu Analog là gì ? Tín hiệu tương tự là gì ?

Tín hiệu tương tự là một dạng của tín hiệu Digital nhưng tương tự ở đây chính là tín hiệu lúc nào cũng có dạng tương tự như trước đó. Điều đó có nghĩa là tín hiệu Digital truyền về với một tần số nhất định cũng là tín hiệu tương tự. Chúng ta, rất hay nhầm lẫn giữa tín hiệu tương tự chỉ là tín hiệu Analog bởi tín hiệu Analog 4-20mA & 0-10V được dung phổ biến trong công nghiệp.

Tín hiệu 4-20mA trong điều khiển

Tín hiệu analog là một tín hiệu liên tục biểu diễn trạng thái là một đường liên tục Sin , Cos hoặc đường cong lên xuống bất kỳ. Như vậy , tín hiệu analog là một tín hiệu tương tự về bản chất nhưng khác nhau về cường độ tín hiệu so với thời điểm trước đó.

Tín hiệu Analog 4-20mA là một đường cong lên xuống nhưng bản chất là sự thay đổi tín hiệu liên tục của sự giao động của tần số liên tục. Mô tả này cho chúng ta thấy bản chất của tín hiệu Analog để hiểu rõ tín hiệu Analog là gì.

Các loại tín hiệu analog thường dùng nhất

Ưu điểm của tín hiệu analog là độ chính xác cao & truyền nhanh nhưng lại có nhiều chuẩn khác nhau. Chúng ta cùng tìm hiểu các chuẩn tín hiệu analog trong công nghiệp.

  • Tín hiệu Analog 4-20mA
  • Tín hiệu Analog 0-10v
  • Ngoài ra còn có cát loại tín hiệu analog khác như : 0-20mA,0-5V,2-10V,1-5V,0.5-4.5V

Trong các loại tín hiệu trên chỉ có tín hiệu 4-20mA được dùng phổ biến nhất. Tại sao tín hiệu 4-20mA được dùng nhiều nhất ? Các bạn tự tìm hiểu nhé.

Sự khác nhau giữa tín hiệu analog và Digital

Tới đây các bạn rất dể nhầm lẫn giữa tín hiệu Analog và Digital bởi bản chất tín hiệu Analog cũng là một tín hiệu tương tự. Nhưng chúng ta phải hiểu rõ hai tín hiệu này hoàn toàn khác nhau bởi tín hiệu Digital không có tính lắp lại liên tục còn tín hiệu analog luôn luôn có tính lặp lại dù tần số hoặc biên độ khác nhau.

Tín hiệu 4-20mA được sử dụng trong các thiết bị đo

Chuyển đổi tín hiệu Analog sang Digital

Ngày nay, chuẩn tín hiệu Analog được dùng phổ biến trong hầu hết các thiết bị đo và điều khiển. Trong một số trường hợp chúng ta lại chỉ muốn tín hiệu ngõ ra là tín hiệu Digital trên tín hiệu ngõ ra tương tự 4-20mA hoặc 0-10V đó. Việc này khá đơn giản nếu chúng ta dùng tới PLC và các khối lênh Logic bên trong PLC. Tuy nhiên, một ứng dụng đơn giản lại dùng tới PLC thì lại quá phí tài nguyên của PLC nên chúng ta có giải pháp là dùng bộ chuyển đổi tín hiệu Analog sang Digital.

Tín hiệu Analog được chuyển thành tín hiệu Digital thông qua bộ Z109REG2-1

Giải pháp đặt ra là dùng một bộ chuyển đổi tín hiệu Analog sang Digital Z109REG2-1 để biến đổi tín hiệu Analog 4-20mA / 0-10V từ các cảm biến thành giá trị Digital theo mong muốn để báo động bằng còi hoặc đóng ngắt động cơ.

Chuyển đổi tín hiệu Digital sang analog

Các tín hiệu từ Encorder , đồng hồ đo lưu lượng truyền tín hiệu về dạng Digital – xung với tần số cao nhưng các thiết bị đọc chỉ có thể đọc được tín hiệu Analog chuẩn. Lúc này chúng ta phải dung thiết bị chuyển đổi Digital sang Analog. Để sử dụng đúng chức năng chuyển đổi chúng ta cần phải xác định rõ loại tín hiệu Digital cần chuyển sang Analog.

Tín hiệu Digital được chuyển đổi thành tín hiệu Analog thông qua bộ Z111

PLC nhận được tín hiệu Digital nhưng với tần số cao thì không thể đọc được chính vì thế bộ chuyển đổi Digital sang analog được xem là giải pháp tối ưu nhất.

Bộ khuếch đại tín hiệu Analog

Bên cạnh những ưu điểm của tín hiệu analog được sử dụng trong công nghiệp chúng ta lại gặp phải các rắc rối khi sử dụng tín hiệu analog 4-20mA hoặc 0-10V. Đó là việc suy giảm tín hiệu 4-20mA hoặc 0-10V trong việc truyền tín hiệu và điều khiển. Giải pháp đặt ra là phải truyền tín hiệu bị suy giảm đó thành tín hiệu đúng trước khi vào PLC. Bộ khuếch đại tín hiệu Analog 4-20mA / 0-10V nhận tín hiệu từ cảm biến đo có tín hiệu ngõ ra analog bị suy giảm, sau đó khuếch đại tín hiệu lên đúng với tín hiệu ngõ ra ban đầu của cảm biến.

Bộ khuếch đại tín hiệu analog 4-20mA bị suy giảm

Ngoài khả năng khuếch đại tín hiệu analog 4-20mA / 0-10V thì bộ Z109REG2-1 còn tích hợp chức năng chống nhiễu tín hiệu Analog giữa tín hiệu đầu vào, tín hiệu ngõ ra và nguồn cấp.

Tôi hy vọng rằng bài viết này sẽ mang tới kiến thức bổ ích cho mọi người. Cần tìm hiểu thêm thông tin vui lòng liên hệ hoặc comment để được giải đáp thêm.

Tín Hiệu Số Và Tương Tự – Analog/Digital

Giới thiệu

Trong ngành điện tử nói chung và trong lập trình vi điểu khiển nói riêng, ta luôn thấy có sự có mặt của hai loại tín hiệu: Analog (tín hiệu tương tự) và Digital (tín hiệu số). Vậy nó là gì? Và công dụng của nó như thế nào trong việc giao tiếp với vi điều khiển? Bài viết này sẽ giúp bạn trả lời những câu hỏi trên.

Download code mẫu

Download code mẫu của bài viết tại đây.

Tín hiệu là gì?

Tín hiệu ở đây là tín hiệu điện (tránh nhầm với tín hiệu giao thông), là sự thay đổi theo thời gian của điện thế (Volt) hoặc cường độ (Ampe) của dòng diện.

Cũng là dòng diện nhưng dòng điện một chiều qua bóng đèn không phải là tín hiệu vì nó không thay đổi theo thời gian. Một số ví dụ về tín hiệu điện: Tín hiệu âm thanh đi qua dây loa, tín hiệu clock trong mạch RC, .

Như hình trên ta thấy nó tương tự như cái máy morse đơn giản – Project 1 – Morse Code Translator. Nếu ta nhấn công tắc: tại điểm A, điện thế là 5V, giữ được 1 giây ta nhả ra: điểm A không có điện thế. Ta thấy tại điểm A có sự thay đổi điện thế, hay điểm A có tín hiệu điện.

Xung điện

Trong xử lý tín hiệu số, xung là sự thay đổi đột ngột về biên độ, pha hoặc tần số. (thường là biên độ) từ giá trị gốc lên giá trị cao, hoặc xuống giá trị thấp hơn, sau đó dần (thậm chí ngay lập tức) về giá trị gốc ban đầu. Có nhiều bạn khi làm việc với động cơ, hay thiết bị khác sẽ bắt gặp đến khái niệm này.

Sau khi đã giới thiệu sơ về khái niệm cơ bản, chúng ta bắt đầu đi sâu vào 2 loại tín hiệu số và tương tự.

Tín hiệu số (Digital)

Khái niệm

Đây là tìn hiệu rời rạc theo biên độ. Vì trong một thời điểm nó chỉ có một trong hai giá trị là 0 hoặc 1 (ứng với 0V hoặc 5V) được biểu diễn như hình dưới.

Trong cuộc sống, ví dụ về tín hiệu số có thể thấy là máy truyền mã morse, tín hiệu trong dây mạng, usb, .

Công dụng và cách cài đặt

Trong arduino, tín hiệu làm bóng đèn chớp tắt là tín hiệu số (rời rạc theo biên độ, liên tục về thời gian), hay tín hiệu từ nút nhấn (rời rạc theo biên độ lẫn thời gian). Nếu bạn muốn truyền dữ liệu dưới dạng <0, 1>thì hãy dùng tín hiệu số.

Ví dụ mẫu [1]: Chớp tắt led

Các hàm trong arduino về xử lý tín hiệu số sẽ có tiền tố ” digital ” trước mỗi hàm. Ví dụ trên khá quen thuộc, chắc bạn nào cũng đã làm qua rồi. Hàm digitalWrite sẽ thiết lập giá trị đầu ra của pin 13 (0 – 0V hay 1 – 5V). Khi hàm loop() thực hiện xong thì pin 13 cho ra một xung vuông.

Tín hiệu tương tự

Khái niệm

Đây là tín hiệu liên tục theo thời gian. Biên đô, pha hoặc tần số dòng điện thay đổi liên tục theo thời gian.

Ở hình trên ta thấy điện thế thay đổi theo đồ thị hình sin, không phải rời rạc như tín hiệu số. Trong đời sống, tín hiệu tương tự khá nhiều như sóng âm thanh, sóng ánh sáng, xung não, . Sự thay đổi của nhiệt độ, đổ ẩm, vận tốc cũng tạo ra đồ thị dạng sin.

Công dụng và cách cài đặt

Khi muốn đo nhiệt độ, vận tốc, độ sáng. bạn không thể nào dùng tín hiệu số được. Chả có nhiệt độ nào chỉ có 0 o C hay 1 o C. Lúc này, tín hiệu tương tự là cần thiết. Như đã đề cập ở trên, sự thay đổi của nhiệt độ tạo ra đồ thị dạng sin, nên ta xem nhiệt độ là một tính hiệu analog. Đối với đo nhiệt độ bạn ko thể nào làm việc với mức điện áp từ -30V (ứng với -30 o C) đến 100V (ứng với 100 o C) lúc này ta dùng kỹ thuật chuẩn hóa nó về ngưỡng 0V – 5V vậy nhiệt độ biến thiên sẽ làm điện áp biến thiên trong khoảng 0V – 5V.

Rõ ràng, đối với một thiết bị số, bạn cho tín hiệu tương tự vào nó sẽ không dễ dàng làm việc được. Nhưng rất may là Arduino đã tích hợp bộ chuyển đổi ADC (Analog – Digital Converter) và DAC (Digital – Analog Converter), cho phép các bạn làm việc với tín hiệu tương tự bằng cách chuyển về tín hiệu số và ngược lại.

Ví dụ mẫu [2]: Thời gian nháy đèn thay đổi theo độ sáng.

Cũng giống với code ở trên, ta thêm vào dòng

Các hàm trong arduino về xử lý tín hiệu tương tự sẽ có tiền tố ” analog ” trước mỗi hàm.

Vì điện trở của photodiod thay đổi theo độ sáng, có thể xem là tín hiệu tương tự. Nhiều bạn sẽ thắc mắc sao phải mắc như vậy mà không cho (VCC – photodiod – A1) luôn. Mắc nối tiếp như vậy bạn khó thể tính được sự biến thiên điện thế ở chân A0. Chia áp giúp các bạn tính toán được điện áp đầu vào A0 dễ hơn.

Bạn có thể áp dụng analog vào nhiều thứ như phát nhạc, video (chém đấy, arduino không có khả năng làm đâu), dò line (trong robot, mặc dù dùng tín hiệu digital nó tiện hơn), làm đèn chớp (sáng từ từ).

Đánh giá của các nhà môi giới tùy chọn nhị phân tốt nhất:
  • Binarium
    Binarium

    Các nhà môi giới tùy chọn nhị phân tốt nhất! Đào tạo miễn phí và tài khoản demo!
    Đăng ký tiền thưởng!

  • Binomo
    Binomo

    Vị trí thứ 2 trong bảng xếp hạng!

Làm thế nào để kiếm tiền trực tuyến
Trả lời

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: