Tín hiệu analog là gì? Các loại tín hiệu analog thường gặp!

Tín hiệu analog là một trong những dạng tín hiệu rất phổ biến và có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong điện tử và truyền thông. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ tín hiệu analog là gì? Trong bài viết này, Van Hơi Nóng sẽ giúp bạn tìm hiểu chi tiết ưu điểm, ứng dụng cũng như những dạng tín hiệu analog phổ biến trong thực tế.

Analog là tín hiệu gì?

Tín hiệu analog (hay còn gọi là tín hiệu tương tự) là loại tín hiệu có giá trị biến đổi liên tục theo thời gian, dùng để biểu diễn các đại lượng vật lý trong thực tế như âm thanh, ánh sáng, nhiệt độ, áp suất, dòng điện. Không giống như tín hiệu số (digital) chỉ có hai mức hiển thị rời rạc là 0 và 1, tín hiệu tương tự có thể nhận vô số giá trị trong một khoảng nhất định và thường được mô phỏng bằng đường cong liên tục, điển hình là dạng hình sin.

Khi ta sử dụng cảm biến để đo nhiệt độ phòng, tín hiệu analog đầu ra có thể thay đổi liên tục từ 0 đến 10V tùy vào mức nhiệt thực tế. Chẳng hạn, 0V có thể tương ứng với 0°C và 10V tương ứng với 100°C – các mức điện áp nằm giữa sẽ phản ánh nhiệt độ thực tế theo tỷ lệ tuyến tính.

Các loại tín hiệu analog thường gặp trong công nghiệp

Trong lĩnh vực công nghiệp, tín hiệu analog được sử dụng dưới hai dạng chính là tín hiệu dòng và tín hiệu áp. Cụ thể:

Tín hiệu analog dạng dòng

Tín hiệu analog dạng dòng được đánh giá cao trong môi trường công nghiệp do khả năng truyền tải ổn định trên khoảng cách xa và ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ. Hai dải tín hiệu dòng phổ biến hiện nay là:

• 4–20mA: Là dạng tín hiệu dòng phổ biến nhất hiện nay. Với hệ thống này, cảm biến sẽ truyền tín hiệu dòng điện trong khoảng từ 4mA (mức thấp nhất) đến 20mA (mức cao nhất) để biểu thị giá trị đo được. Ưu điểm lớn của tín hiệu này là khả năng nhận biết lỗi nhanh chóng. Bởi nếu tín hiệu dưới 4mA cảm biến sẽ tự nhận biết lỗi và trả về báo động.
• 0–20mA: Loại tín hiệu này ít được dùng hơn so với 4–20mA do không có dòng tối thiểu để phát hiện lỗi. Tuy nhiên, trong một số hệ thống cũ hoặc thiết bị đặc thù, tín hiệu 0–20mA vẫn được sử dụng.

Tín hiệu analog dạng áp

Tín hiệu analog dạng áp là loại tín hiệu dễ dùng, phổ biến trong các hệ thống điều khiển cự ly ngắn nhờ khả năng kết nối đơn giản và chi phí thấp. Tuy nhiên, so với tín hiệu dạng dòng tín hiệu này dễ bị suy giảm hoặc nhiễu khi truyền xa. Vì vậy, thường được sử dụng trong các hệ thống điều khiển nội bộ, như HVAC, tòa nhà thông minh hoặc thiết bị tự động hóa phạm vi gần. Một số tín hiệu dạng áp phổ biến hiện nay bao gồm:

• 0–10V: Là dải tín hiệu thông dụng nhất trong nhóm tín hiệu áp. Trong đó, 0V tương ứng với mức thấp nhất, 10V là mức cao nhất). Dạng tín hiệu này thường được sử dụng trong các thiết bị điều khiển như van điều khiển, quạt, ánh sáng,…
• 2–10V: Tương tự như 0–10V nhưng có thêm khả năng phát hiện lỗi hoặc mất tín hiệu khi điện áp rơi xuống dưới 2V. Điều này giúp cải thiện tính an toàn trong vận hành.
• -10V đến +10V: Dùng trong một số hệ thống điều khiển đặc thù, cho phép điều khiển hai chiều (thuận và nghịch), ví dụ như điều khiển động cơ quay theo hai hướng.

Ưu điểm của tín hiệu analog

Tín hiệu analog được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ vào những ưu điểm sau:

• Cho phép truyền tải mọi giá trị liên tục trong khoảng đo, giúp đo lường và điều khiển chính xác hơn tín hiệu số.
• Có thể dễ dàng chuyển đổi sang tín hiệu số (digital) hoặc các dạng tín hiệu khác một cách đơn giản nhờ bộ chuyển đổi (ADC).
• Hầu hết các thiết bị đo lường bao gồm bộ điều khiển, cảm biến, van tuyến tính trong công nghiệp đều hỗ trợ tín hiệu tương tự, đặc biệt là các dạng chuẩn như 4–20mA hay 0–10V.
• So với các hệ thống truyền thông số phức tạp, hệ thống tín hiệu analog thường đơn giản và ít tốn kém hơn.

Ứng dụng tín hiệu analog trong công nghiệp

Nhờ khả năng truyền tải thông tin liên tục, chính xác, tín hiệu analog đóng vai trò quan trọng trong nhiều hệ thống công nghiệp hiện đại. Một số ứng dụng phổ biến có thể kể đến:

• Điều khiển van và động cơ tuyến tính: Các loại van điều khiển tuyến tính thường nhận tín hiệu 4-20mA hoặc 0-10V để điều chỉnh lưu lượng dòng chảy chính xác, ví dụ như van cầu điều khiển điện tuyến tính trong hệ thống nước, khí, hơi,…
• Tự động hóa quá trình sản xuất: Các bộ điều khiển như PLC hoặc SCADA sẽ nhận tín hiệu analog từ cảm biến để ra lệnh điều khiển hoạt động máy móc, dây chuyền sản xuất một cách tự động.
• Đo lường và giám sát: Các thiết bị như cảm biến nhiệt độ, áp suất, mức chất lỏng,… phát ra tín hiệu tương tự truyền về tủ điện hoặc HMI. Nhờ đó, kỹ thuật viên có thể theo dõi tức thời tình trạng máy móc, phát hiện bất thường và kịp thời điều chỉnh.

Sự khác nhau giữa tín hiệu analog và digital

Ngoài analog, hệ thống điều khiển còn sử dụng tín hiệu số digital. Vậy 2 tín hiệu này có gì khác nhau?

Nếu như analog biểu thị các giá trị liên tục, thay đổi mượt mà theo thời gian thì tín hiệu digital chỉ hiển thị các giá trị rời rạc, thường là 0 (tắt) hoặc 1 (bật). Sự khác biệt này khiến cho mỗi loại tín hiệu lại phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Tín hiệu analog thường được dùng trong cảm biến và thiết bị đo lường vật lý. Còn Digital lại chiếm ưu thế hơn trong các hệ thống điều khiển số, máy tính và thiết bị điện tử.

Cụ thể để dễ hình dung, ta có thể dựa vào bảng phân loại sau:

Trên đây là toàn bộ thông tin về tín hiệu analog mà Vanhoinongvn muốn chia sẻ tới bạn. Hy vọng với thông tin này bạn đọc sẽ có cái nhìn chi tiết hơn về ưu điểm, ứng dụng và các loại tín hiệu analog để biết cách lựa chọn phù hợp với từng hệ thống.

Ngày cập nhật: 15:14 - 14/06/2025