[Giải pháp] Nhiễu xung là gì? | Cách khắc phục nhiễu tín hiệu xung

Nhiễu xung tín hiệu là gì ? Việc truyền thông và kết nối các thiết bị lại với nhau trong hệ thống tự động hoá ngày càng trở lên đa dạng. Các thiết bị máy móc hiện đại hiện hầu hết chúng đều có những phương thức truyền – nhận tín hiệu cùng một dạng với nhau. Tín hiệu đó có thể là Analog, modbus, profinet, ethernet, …

Nhưng trong quá trình truyền tải tín hiệu thì không tránh khỏi việc nhiễu gây nên bởi nhiều yếu tố. Nạn nhân bị ảnh hưởng nhiều nhất đó chính là tín hiệu “Xung”. Vậy làm cách nào để loại bỏ được nhiễu này? Nguyên nhân gốc rễ gây nên nhiễu tín hiệu Xung là do đâu? Đây cũng là nội dung mà bài viết này Trọng muốn hướng đến. Chúng ta cùng đi tìm hiểu nhé!

Xung là gì ?

Đầu tiên để hiểu tại sao “Xung bị nhiễu” thì ta phải tìm hiểu qua một chúng về đặc trưng của của “ Xung” là gì?

Xung là trạng thái mức cao/ thấp (0 hoặc 1) của điện áp đóng ngắt liên tục. Điện áp này không phải là loại đóng ngắt bình thường mà chúng đóng ngắt cực nhanh. Mỗi 1s chúng có thể đóng ngắt cả triệu lần.

Thước đo hay đại lượng của chúng sẽ được tính bằng tần số đóng ngắt (Frequency) và chu kì đóng ngắt (Duty cycle).

Hai đại đượng này sẽ cho ta biết được 1 xung ta có:

• Tần số: Tính toán được thời gian của 1 xung
• Chu kỳ: Bao nhiêu thời gian xung có mức cao và mức thấp

Vậy ứng dụng của xung trong các thiết bị công nghiệp là gì? Xung sẽ truyền thông tín hiệu như thế nào?

Tín hiệu xung là gì ?

Tín hiệu xung đã được con người ứng dụng và phát triển cách đây khá lâu rồi. Trong các máy móc thiết bị kỹ thuật công nghiệp để gia công những chi tiết chính xác cao thì tín hiệu xung luôn là ưu tiên hàng đầu trong mọi loại tín hiêu.

Bởi vì tần số đóng ngắt của chúng tương đối cao nên khi truyền tín hiệu chúng sẽ có sai số cực nhỏ. Chúng thường được dùng để điều khiển những độ cơ Servo của máy CNC, các loại thiết bị đo lưu lượng, …

Tuy độ chính xác cao là thế nhưng khi truyền tín hiệu thì chúng dễ bị nhiễu và gây sai số cho thiết bị.

Tại sao lại bị nhiễu xung ?

Nhiễu tín hiệu là một trong những vấn đề khiến nhiều anh em kỹ thuật đau đầu nhất. Loại bỏ xung bị nhiễu đúng cách không phải là điều dễ dàng gì.

Để tìm hiêu tại sao xung lại bị nhiễu thì như đề cập ở phần trên thì đặc trưng của xung đó chính là tần số đóng ngắt. Tấn số này sẽ dễ bị cổng hưởng hoặc bị triết tiêu bởi các nguồn nhiễu bên ngoài.

Hầu hết các loại nguồn tín hiệu gây nhiễu sẽ làm suy giảm và triệt tiêu đi tân số của Xung. Điều này khiến xung tín hiệu bị sai số và ảnh hướng rất nhiều đến máy móc thiết bị.

Nguyên nhân gây nhiễu xung

Trong quá trình làm việc trong môi trường tự động hoá. Trọng đã gặp rất nhiều câu hỏi liên quan tới việc nhiễu tín hiệu xung này. Vậy nguyên nhân là do đâu, những tác nhân nào gây lên nhiễu tín hiệu xung.

Do từ trường gây ra

Nguyên nhân đầu tiên phải nói đến đó là do từ trường gây nên. Mà thiết bị mà dễ làm nhiễu nhung nhất không ai khác đó chính là các loại biến tần và máy biến áp.

Hầu hết các loại biến tần dùng để điều khiển tốc độ cũng như momen xoắn của động cơ. Chúng sẽ sử dụng tín hiệu xung với tần số khác nhau để điều chỉnh tốc độ của động cơ điện. Trong quá trình làm việc của biến tần sẽ sinh ra một lượng lớn từ trường bao phủ xung quang tủ điện. Các thiết bị tín hiệu trong vùng này sẽ bị ảnh hưởng tương đối nhiều bởi từ trường.

Ngoài ra còn một yếu tố nữa ảnh hưởng không kém đó là Máy biến áp. Hầu như bạn nào về kỹ thuật thì cũng có thể hiểu sơ sơ về máy biến áp là gì rồi đúng không. Bản chất của máy biến áp là dùng từ trường giữa cuộn thứ cấp và cuộn dây sơ cấp để thay đổi giá trị điện áp. Mà từ trường là yếu tố ảnh hưởng chính gâu lên nhiễu tín hiệu xung.

Tín hiệu kém chất lượng

Tín hiệu kém chất lượng ở đây là những tín hiệu có dòng điện nhỏ. Khi truyền tải tín hiệu đi xa sẽ khiến chúng bị suy giảm dần dần và gây lên sai số cho xung.

Nếu bạn nào học về điện thì chắc hẳn cũng biết đặc trưng của dòng điện và điện áp của chúng. Các bạn có thể hình dung dòng điện cũng giống như dòng sông đang chảy. Nếu như kích thước dòng sông là điện áp thì tốc độ chảy của dòng sông sẽ là dòng điện. Dòng điện mà kéo đi càng xa thì chúng sẽ bị cản trở bởi điện trở có trong dây dẫn.

Chính vì vậy chúng sẽ suy thoát dần dần theo chiều dai dây dẫn điện. 

Trên đây là những nguyên nhân chủ yếu khiến tín hiệu xung bị nhiễu. Vậy làm các nào để khắc phục những những nguyên nhân trên? Xử lý nhiễu tín hiệu bằng cách nào?

Cách chống nhiễu tín hiệu xung

Có rất nhiều phương pháp chống nhiễu cho tín hiệu xung. Với tùng mức độ chống nhiễu khác nhau thì ta đều có giải pháp để khắc phục chúng. Sau đây là 3 cách chống nhiễu tín hiệu phổ thông nhất trong công nghiệp:

• Cục chống nhiễu điện từ
• Dùng cáp có bọc chống nhiễu
• Dùng bộ cách ly chống nhiễu

Dùng cục chống nhiễu tại đầu dây điện

Cục chống nhiễu hay ống khử nhiễu là thiết bị dùng rất nhiều trong các đường dẫy dẫn tín hiêu. Chúng sẽ được gắn ở đầu dây (Tại vị trí kết nối) để lọc nhiễu tín hiệu xung.

Nguyên tắc hoạt động của chúng đó chính là hấp thụ các dòng cao tần bàng trở kháng. Bằng cách này chúng sẽ giảm bớt đi các tín hiệu gây nhiễu ở tần số cao.

Dây cáp chống nhiễu

Cáp chống nhiễu là cáp được sử dụng trong việc truyền dẫn các tín hiệu trong một mạch và xây dựng lên hệ điều khiển ở ngành công nghiệp. Chúng truyền tải tín hiệu từ thiết bị chính đến các thiết bị phụ ở xa mà không sử dụng đến sóng điện từ.

Loại cáp này cho phép phân phối các dữ liệu hoặc tín hiệu có điện áp thấp. Cáp điều khiển có thể dùng cho nguồn cung cấp vào bên trong các tòa nhà, ngoài ra còn được dùng cho các mạch điều khiển công nghiệp. Lõi của cáp được bọc 1 lớp màu trắng polythylenen, vỏ ngoài của cáp là lớp nhựa màu đen PVC.

Bộ cách ly chống nhiễu xung

Và cuối cùng là sử dụng bộ chuyển đổi cách ly chống nhiễu xung. Với hai phương pháp trên đó là tác đông khử nhiễu bên ngoài thì các lý chống nhiễu lại khác. Chúng sẽ can thiệp trực tiếp vào tín hiệu xung để khử đi nhiếu tín hiệu.

Chúng sẽ thay đổi tần số xung 1mHz đến 9,99KHz sang tín hiệu analog 4-20mA. Vậy tại sao cần phải chuyển đổi từ xung sang analog?

Khi truyền tải tín hiệu đi xa thì gặp không ít các yếu tố gây nhiễu cũng như điện trở dây dẫn sẽ tiêu thụ đi phần nào điện áp. Chính vì lý do này nên phải chuyển tín hiệu xung sang tín hiệu analog tương tự. Mà lựa chọn tốt nhất đó là chuyển sang tín hiệu analog 4-20mA. Bởi vì tín hiệu dòng điện 4-20mA sẽ rất ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố gây nhiễu.

Tìm hiểu tín hiệu 4-20mA là gì ?

Kết luận

Trên đây là toà bộ kiến thức liên quan tới xung tín hiệu, nguyên nhân gây ra nhiễu và cũng như cách khắc phục chúng ra sao. Hiện nay bên mình đang cung cấp các giải pháp và xử lý khi nhiễu tín hiệu và các bộ cách lý chống nhiễu. Bạn nào có nhu cầu hay còn thắc mắc về điều gì hãy liên hệ tực tiếp với Trọng ở phần thông tin liện hệ phía cuối bài viết.

Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết của Trọng. Chúc các bạn thành công!

Bài viết tham khảo: Bộ chuyển đổi Z111 chống nhiễu cho xung tín hiệu

Liên Hệ

Kỹ Sư Cơ Điện Tử – Mr. Trọng

Mobi/Zalo: 0975 116 329

Mail: trongle@huphaco.vn