Trong một hệ thống tự động hóa, các cảm biến và thiết bị đo lường thường tạo ra nhiều loại tín hiệu đầu ra khác nhau – có thể là tín hiệu dòng điện (4–20mA), điện áp (0–10V), tín hiệu điện trở, tín hiệu xung hoặc cả tín hiệu số. Mỗi loại tín hiệu này mang đặc điểm vật lý riêng, không phải lúc nào cũng tương thích trực tiếp với bộ điều khiển như PLC, DCS, hoặc bộ hiển thị.

Bộ chuyển đổi tín hiệu (signal converter) là thiết bị trung gian có nhiệm vụ chuyển đổi, chuẩn hóa hoặc cách ly tín hiệu đầu vào để đảm bảo thiết bị điều khiển nhận đúng giá trị và xử lý chính xác.

Ví dụ:

Ngoài việc chuyển đổi đơn thuần, nhiều thiết bị còn tích hợp khả năng cách ly tín hiệu, giúp loại bỏ nhiễu và đảm bảo an toàn cho các thành phần quan trọng trong hệ thống, đặc biệt trong các môi trường công nghiệp có nguy cơ cao về nhiễu điện hoặc cháy nổ.

Tại sao cần sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu trong hệ thống tự động hóa?

Trong một hệ thống điều khiển tự động, dù đơn giản như một dây chuyền đóng gói, hay phức tạp như nhà máy xử lý nước hoặc trạm điện, việc thu thập dữ liệu từ các cảm biến luôn là phần cốt lõi. Tuy nhiên, không phải cảm biến nào cũng giao tiếp thuận lợi với thiết bị điều khiển, và đó là lúc bộ chuyển đổi tín hiệu trở nên cần thiết.

Dưới đây là những lý do rõ ràng khiến thiết bị này gần như là bắt buộc trong các hệ đo lường điều khiển chuyên nghiệp.

Chuẩn hóa tín hiệu đầu vào từ nhiều cảm biến khác nhau

Mỗi cảm biến có thể phát tín hiệu ở một định dạng riêng: điện áp, dòng, điện trở, hoặc xung. Nếu không có thiết bị chuyển đổi, hệ thống điều khiển sẽ rất khó để tiếp nhận và xử lý chính xác dữ liệu. Lúc này, bộ chuyển đổi sẽ gom các tín hiệu đó về chuẩn công nghiệp như 4–20mA hoặc 0–10V, giúp dễ dàng kết nối đến PLC, bộ ghi dữ liệu hoặc HMI.

Cách ly tín hiệu để chống nhiễu và bảo vệ hệ thống

Trong môi trường công nghiệp có nhiều thiết bị công suất lớn (biến tần, động cơ, relay...), tín hiệu yếu từ cảm biến dễ bị nhiễu hoặc suy hao. Bộ chuyển đổi tín hiệu có thể cách ly điện giữa thiết bị đầu vào và bộ điều khiển, giúp tín hiệu luôn “sạch”, không bị sai lệch bởi nhiễu hoặc chênh lệch điện áp. Điều này cũng giúp bảo vệ PLC hoặc DCS – những thiết bị thường có giá trị cao và rất nhạy cảm.

Đảm bảo tính an toàn trong khu vực nguy hiểm (zone 0, 1, 2)

Trong các khu vực dễ cháy nổ, việc truyền tín hiệu trực tiếp có thể gây nguy cơ phát tia lửa điện. Một số dòng bộ chuyển đổi tích hợp chức năng chống cháy ngược, đảm bảo tín hiệu vẫn truyền được nhưng không mang nguy cơ phát sinh tia lửa điện.

Tăng tính linh hoạt khi hệ thống cần nâng cấp hoặc thay đổi thiết bị

Với các bộ chuyển đổi đa năng, người dùng có thể thay cảm biến (từ áp suất sang nhiệt độ, từ điện trở sang dòng...) mà không phải thay toàn bộ hệ thống điều khiển. Điều này giúp giảm chi phí thiết kế lại, tiết kiệm thời gian cấu hình, và duy trì tính linh hoạt cho hệ thống vận hành lâu dài.

Phân loại bộ chuyển đổi tín hiệu theo ứng dụng thực tế

Tùy theo loại cảm biến sử dụng, mục đích chuyển đổi và yêu cầu an toàn, các bộ chuyển đổi tín hiệu được phân loại thành nhiều dòng khác nhau. Mỗi loại thiết bị sẽ phù hợp với từng nhóm ứng dụng cụ thể trong công nghiệp. Dưới đây là các nhóm phổ biến nhất.

Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ

Dòng thiết bị này chuyên dùng để nhận tín hiệu từ các loại cảm biến nhiệt như: PT100, PT1000 (điện trở nhiệt); Thermocouple (K, J, T, E...). Tín hiệu từ các cảm biến nhiệt này thường là điện trở hoặc điện áp nhỏ, không thể đưa trực tiếp về PLC. Bộ chuyển đổi sẽ khuếch đại, xử lý và xuất tín hiệu 4–20mA hoặc 0–10V – chuẩn công nghiệp dễ kết nối.

Ứng dụng: trong các hệ thống HVAC, lò hơi, giám sát nhiệt độ bể chứa, tủ lạnh công nghiệp,v.v..

Bộ chuyển đổi dòng – áp

Đây là dòng thiết bị dùng để chuyển đổi qua lại giữa các định dạng tín hiệu analog: 0–10V ↔ 4–20mA; 0–5V ↔ 1–5V; 0–20mA ↔ 4–20mA. Giúp hệ thống đồng bộ tín hiệu khi có nhiều loại thiết bị đo lường từ các hãng khác nhau.

Ứng dụng: trong tủ điện trung tâm, hệ thống điều khiển đa zone, retrofit hệ cũ sang hệ mới.

Bộ cách ly tín hiệu (Signal Isolator)

Không thay đổi dạng tín hiệu, nhưng tách biệt hoàn toàn tín hiệu đầu vào và đầu ra về mặt điện. Điều này giúp:

Bộ chuyển đổi tín hiệu đa năng

Đây là dòng thiết bị cao cấp hơn, có thể cấu hình để nhận nhiều loại tín hiệu khác nhau như nhiệt độ (PT100, TC), dòng, áp, điện trở, tín hiệu xung. Đầu ra có thể được cài đặt theo yêu cầu: 4–20mA, 0–10V, hoặc tín hiệu số (Modbus RTU...). Ưu điểm lớn của thiết bị này là không cần thay thiết bị khi thay đổi cảm biến, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí khi nâng cấp hệ thống.

Bộ cách ly tín hiệu chống cháy ngược

Chuyên dùng trong các khu vực Zone 0, Zone 1, Zone 2 – môi trường có nguy cơ cháy nổ cao như: Trạm xăng dầu, nhà máy hóa chất, khu vực xử lý khí, gas. Chức năng chính là ngăn tín hiệu gây ra tia lửa điện truyền ngược về tủ điều khiển, đảm bảo an toàn cháy nổ khi có sự cố tại cảm biến.

Khám phá các bộ chuyển đổi tín hiệu tại KNXStore

Việc lựa chọn đúng bộ chuyển đổi tín hiệu không chỉ giúp hệ thống vận hành ổn định, mà còn đảm bảo tính chính xác, an toàn và khả năng mở rộng lâu dài cho toàn bộ giải pháp tự động hóa. Tùy theo loại cảm biến sử dụng, môi trường lắp đặt và yêu cầu điều khiển trung tâm, mỗi công trình sẽ cần một thiết bị chuyển đổi phù hợp.

Tại KNXStore, chúng tôi cung cấp danh mục bộ chuyển đổi tín hiệu đa dạng, đáp ứng đầy đủ các nhóm ứng dụng từ dân dụng, thương mại đến công nghiệp chuyên biệt:

KNXStore cam kết hỗ trợ tư vấn kỹ thuật, cấu hình và hướng dẫn lắp đặt theo từng yêu cầu thực tế của công trình. Dù bạn đang thiết kế hệ thống tủ điện mới, cải tạo tín hiệu cho dây chuyền cũ, hay triển khai giám sát đa điểm cho nhà máy, đội ngũ kỹ thuật tại KNXStore luôn sẵn sàng đồng hành cùng bạn để lựa chọn giải pháp tối ưu nhất.

Truy cập danh mục thiết bị bên trên để xem chi tiết các dòng bộ chuyển đổi tín hiệu đang có sẵn, hoặc liên hệ với chúng tôi nếu bạn cần tư vấn chọn thiết bị phù hợp với hệ thống hiện tại.