Từ cảm biến 0-10V đo áp suất ống gió đến bộ điều khiển 0-10V ra lệnh cho biến tần quạt AHU, chuẩn tín hiệu điện áp này có mặt ở hầu hết các hệ thống HVAC hiện nay. Bài viết tổng hợp đặc trưng, nguyên lý, so sánh với tín hiệu 4-20mA, các lưu ý về chống nhiễu, sụt áp và cách đấu nối kiểm tra thực tế. 

SƠ LƯỢC VỀ TÍN HIỆU 0-10V

Tín hiệu 0-10V là một dạng tín hiệu analog (tín hiệu tương tự), trong đó giá trị cần truyền đi được biểu diễn bằng mức điện áp một chiều nằm trong khoảng từ 0 đến 10 volt. Điện áp càng cao thì giá trị đại diện càng lớn. Một cảm biến áp suất có thể báo 0V khi áp suất ở mức thấp nhất của dải đo và 10V khi chạm mức cao nhất. Ngược lại, một bộ điều khiển 0-10V có thể gửi 5V đến biến tần để yêu cầu quạt chạy ở khoảng nửa tốc độ.

Trong ngành HVAC, chuẩn này đặc biệt được sử dụng vì cấu trúc đơn giản, dễ kiểm tra bằng đồng hồ vạn năng và tương thích với đa số thiết bị trong tòa nhà: cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, CO2, bộ truyền động van gió, van nước, biến tần quạt, bơm và cả hệ thống đèn điều chỉnh độ sáng. 

CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA TÍN HIỆU 0-10V

Tín hiệu 0-10V biến thiên liên tục

Khác với tín hiệu số chỉ có hai trạng thái bật hoặc tắt, tín hiệu 0-10V có thể nhận bất kỳ giá trị nào nằm giữa hai đầu thang. Điện áp 3,7V, 6,25V hay 8,9V đều là những giá trị hợp lệ và mỗi giá trị tương ứng với một trạng thái cụ thể của đại lượng đang được đo hoặc điều khiển.

Đặc tính liên tục này giúp hệ thống điều chỉnh mượt mà. Ví dụ với van gió tươi, nếu chỉ có hai vị trí đóng và mở hoàn toàn, lưu lượng không khí sẽ nhảy bậc và gây dao động nhiệt độ phòng. Với tín hiệu 0-10V, bộ điều khiển có thể mở van đúng 35% khi cần và tăng dần khi tải thay đổi. Nhờ vậy, nhiệt độ ổn định hơn, thiết bị ít phải khởi động và dừng liên tục, từ đó giảm hao mòn cơ khí và tiết kiệm điện.

Dải điện áp 0 - 10V

Con số 0 và 10 là hai biên của thang tín hiệu. Mức 0V thường ứng với giá trị thấp nhất, còn 10V ứng với giá trị cao nhất của đại lượng. Việc quy đổi giữa điện áp và đại lượng vật lý là tuyến tính, hay còn gọi là tỷ lệ thuận.

Lấy ví dụ một cảm biến nhiệt độ 0-10V có dải đo từ 0 đến 50 độ C. Khi đó mỗi volt đại diện cho 5 độ C. Đọc được 4V nghĩa là nhiệt độ 20 độ C, còn 7,5V tương ứng 37,5 độ C. Công thức chung rất đơn giản: giá trị thực bằng điện áp chia 10, nhân với độ rộng của dải đo, rồi cộng giá trị đầu thang.

Một điểm cần lưu ý là nhiều thiết bị cho phép chỉnh dải làm việc. Cùng là chuẩn 0-10V nhưng thiết bị này có thể chỉ dùng từ 2V đến 10V để điều khiển, và dưới 2V được hiểu là trạng thái tắt hoặc vị trí an toàn. 

→ Xem thêm: Tín hiệu 4-20mA là gì?

NGUYÊN LÝ TÍN HIỆU 0-10V

Về bản chất, đây là truyền thông tin bằng điện áp. Phía phát tạo ra một mức điện áp tỷ lệ với giá trị cần truyền. Phía thu có trở kháng ngõ vào rất lớn, thường vào khoảng vài chục kilohm trở lên, nên gần như không hút dòng đáng kể. Dòng điện chạy trong mạch vì thế cực nhỏ và điều mà bộ thu quan tâm chỉ là chênh lệch điện thế giữa dây tín hiệu và dây chung.

Hai kiểu thiết bị thường gặp là nguồn và tải. Thiết bị nguồn, ví dụ cảm biến 0-10V hoặc bộ điều khiển, tạo ra điện áp. Thiết bị tải, chẳng hạn biến tần hoặc bộ truyền động, đọc điện áp đó. Một ngõ ra thường cho phép nối song song nhiều ngõ vào, miễn là tổng tải không vượt khả năng cấp dòng của ngõ ra.

Do đặc điểm truyền bằng điện áp, tín hiệu chịu ảnh hưởng của điện trở dây dẫn và nhiễu điện từ. Dây dài sẽ gây sụt áp nhỏ, và các nguồn nhiễu như biến tần công suất lớn có thể cộng thêm điện áp lạ vào đường tín hiệu. 

ỨNG DỤNG TÍN HIỆU 0-10V

Tín hiệu 0-10V xuất hiện ở cả hai chiều của một vòng điều khiển: chiều đo lường (từ cảm biến về bộ điều khiển) và chiều điều khiển (từ bộ điều khiển ra thiết bị chấp hành).

Về phía cảm biến, các loại thường dùng tín hiệu 0-10V gồm:

• Cảm biến nhiệt độ 
• Cảm biến độ ẩm
• Cảm biến chênh áp suất 
• Cảm biến áp suất ống gió 
• Cảm biến nồng độ CO2 
• Cảm biến chất lượng không khí

Một cảm biến CO2 0-10V gắn trong phòng họp, chẳng hạn, sẽ báo nồng độ khí về hệ thống để quyết định mở thêm gió tươi, giúp thông gió theo nhu cầu thực tế.

Về phía điều khiển, bộ điều khiển 0-10V ra lệnh cho biến tần điều chỉnh tốc độ quạt AHU, quạt hút, bơm nước lạnh. Nó cũng điều khiển bộ truyền động của van gió và van nước hai ngả hoặc ba ngả để định lượng lưu chất qua dàn trao đổi nhiệt. Ở các tủ điều khiển cho quạt EC, tín hiệu 0-10V là cách phổ biến để đặt tốc độ quay mà không cần can thiệp vào mạch công suất.

Ngoài ra, chuẩn này cũng được dùng rộng rãi trong chiếu sáng, nơi driver LED nhận tín hiệu 0-10V để điều chỉnh độ sáng, và trong các hệ thống tự động hóa tòa nhà (BMS) khi tích hợp nhiều hạng mục kỹ thuật vào cùng một nền tảng giám sát. Sự phổ biến này giúp kỹ sư dễ dàng phối hợp thiết bị của nhiều hãng khác nhau mà không cần giao thức truyền thông phức tạp.

CÁCH ĐẤU NỐI TÍN HIỆU 0-10V

Quy trình đấu nối cơ bản gồm ba nhóm dây: nguồn cấp (nếu thiết bị cần), tín hiệu và dây chung. Tên gọi có thể khác nhau, nhưng thường gặp các ký hiệu như AI hoặc AO cho ngõ vào hoặc ra analog, U hoặc Y cho tín hiệu điện áp, và GND, COM hoặc M cho dây chung.

Trường hợp cảm biến 0-10V nối về bộ điều khiển

Cấp nguồn cho cảm biến theo đúng điện áp ghi trên nhãn. Nối chân tín hiệu của cảm biến vào ngõ vào analog của bộ điều khiển. Nối chân GND của cảm biến vào GND tương ứng trên bộ điều khiển. Cuối cùng, vào phần cấu hình để chọn kiểu ngõ vào là điện áp 0-10V và khai báo dải quy đổi.

Trường hợp bộ điều khiển 0-10V ra biến tần hoặc bộ truyền động 

Nối ngõ ra analog của bộ điều khiển vào ngõ vào tốc độ hoặc vị trí của thiết bị chấp hành, kèm dây chung. Với biến tần, ngõ vào analog thường nằm trong cụm đầu cuối điều khiển, và cần chỉnh tham số để chọn nguồn đặt tần số là tín hiệu analog, đồng thời khai báo dải điện áp tương ứng. Một số biến tần còn cung cấp sẵn nguồn 10V ngay trên đầu cuối, thuận tiện khi muốn dùng một biến trở ngoài để đặt tốc độ thủ công.

Kiểm tra sau khi đấu

Dùng đồng hồ vạn năng đo điện áp giữa dây tín hiệu và dây chung. Thay đổi giá trị đặt hoặc kích thích cảm biến, rồi xem điện áp có thay đổi theo đúng quy luật hay không. Với bộ truyền động, thử ra lệnh các mức 0V, 5V và 10V rồi kiểm tra vị trí thực tế có khớp. Bước kiểm tra này giúp phát hiện sớm lỗi đấu ngược, sai dải hoặc thiếu dây chung, trước khi hệ thống đi vào vận hành.

→ Xem thêm: Tín hiệu 4-20mA với 0-10V khác nhau như thế nào?

Giải pháp transmitter công nghiệp tín hiệu 0-10V từ Sensors Việt Nam

Sensors Việt Nam cung cấp các giải pháp transmitter công nghiệp tín hiệu 0-10V cho những nhu cầu đo lường phổ biến như áp suất, áp suất chênh lệch, nhiệt độ, độ ẩm, CO2 và lưu lượng. Các thiết bị được tư vấn theo từng ứng dụng cụ thể, từ giám sát áp suất đường ống nước lạnh, kiểm soát chênh áp phòng sạch, đến đo nhiệt độ ống gió hay đo mức trong bồn chứa. 

Thông số kỹ thuật cảm biến nhiệt độ và độ ẩm phòng EE10-M1A3D1

• Model: EE10-M1A3D1
• Tính năng: Đo nhiệt độ và độ ẩm
• Dải đo nhiệt độ: 0 - 50 độ C
• Dải đo độ ẩm: 0-100%RH
• Ngõ ra: 0-10V
• Có màn hình hiển thị
• Xuất xứ: Áo
• Bảo hành: 12 tháng 1 đổi 1
• CO/CQ: Đầy đủ. 

Thông số kỹ thuật cảm biến nhiệt độ ống nước 0-10v EE431-M3A3L115

• Model: EE431-M3A3L115
• Dải đo nhiệt độ: 0…50 °C
• Ngõ ra: 0-10V
• Chiều dài đầu dò: 115mm
• Bảo hành: 24 tháng chính hãng
• Chứng chỉ: CO/CQ đầy đủ
• Xuất xứ: E+E ELEKTRONIK/ SÉC

Để được tư vấn kỹ hơn về tín hiệu 0-10V hoặc đặt hàng cảm biến ngõ ra 0-10V, bạn hãy liên hệ trực tiếp đến Sensors Việt Nam qua hotline 0911 660 660 hoặc truy cập website https://cambien.com.vn/ | https://www.sensors.vn/ nhé!