Kiểm tra tín hiệu 4-20mA bằng đồng hồ vạn năng là thao tác cơ bản nhưng quan trọng khi bảo trì hệ thống đo lường và điều khiển công nghiệp. Chỉ với một chiếc đồng hồ vạn năng có chế độ đo dòng DC, kỹ thuật viên có thể xác định tín hiệu từ cảm biến có đang truyền về bộ điều khiển đúng hay không, từ đó khoanh vùng lỗi nhanh hơn. Bài viết hướng dẫn chi tiết cách chuẩn bị, các bước đo, quy trình tại hiện trường và những sai lầm cần tránh.

VÌ SAO CẦN KIỂM TRA TÍN HIỆU 4-20MA BẰNG ĐỒNG HỒ VẠN NĂNG?

Tín hiệu 4-20mA là chuẩn truyền tín hiệu analog phổ biến trong tự động hóa và HVAC. Một cảm biến nhiệt độ, áp suất hay lưu lượng sẽ chuyển giá trị đo thành dòng điện nằm trong khoảng từ 4mA đến 20mA, rồi gửi về PLC, bộ điều khiển DDC hoặc hệ thống BMS để xử lý. Thông thường, 4mA ứng với giới hạn dưới của dải đo và 20mA ứng với giới hạn trên.

Lý do chuẩn này được dùng rộng rãi là dòng điện ít bị suy hao theo chiều dài dây hơn điện áp, nên tín hiệu ổn định khi truyền qua quãng đường xa. Ngoài ra, mức 4mA thay vì 0mA còn có một ưu điểm đáng giá: nếu đo được 0mA, người vận hành hiểu ngay rằng vòng dòng đang bị hở mạch hoặc mất nguồn, chứ không phải giá trị đo bằng không.

Khi hệ thống hiển thị số liệu sai, quạt chạy bất thường hoặc van điều khiển không đáp ứng, nguyên nhân có thể nằm ở nhiều chỗ: cảm biến, bộ phát tín hiệu, dây dẫn, nguồn cấp hay chính bộ điều khiển. Đo trực tiếp dòng điện trên vòng tín hiệu bằng đồng hồ vạn năng cho biết ngay bộ phận nào đang gửi đúng và bộ phận nào đang có vấn đề. Cách làm này nhanh, chi phí thấp và không đòi hỏi thiết bị chuyên dụng, nên được kỹ thuật viên sử dụng thường xuyên khi chẩn đoán lỗi và khi hiệu chuẩn cảm biến.

CÁCH KIỂM TRA TÍN HIỆU 4-20MA BẰNG ĐỒNG HỒ VẠN NĂNG - THIẾT BỊ CẦN CÓ

Trước khi đo, cần chuẩn bị đầy đủ để thao tác an toàn và kết quả đáng tin cậy.

Về dụng cụ, thiết bị cần có gồm:

• Đồng hồ vạn năng có chế độ đo dòng DC, dải đo mA hoặc A, độ phân giải đủ để đọc được phần lẻ của mA.
• Que đo và dây đo còn nguyên vẹn, không đứt lõi, không hở lớp cách điện.
• Kìm kẹp cá sấu hoặc đầu nối phụ nếu cần giữ tiếp xúc ổn định khi đo.
• Tuốc nơ vít hoặc dụng cụ tháo đấu nối phù hợp với đầu terminal.

Về thông tin cần nắm trước, nên xem sơ đồ đấu dây hoặc tài liệu kỹ thuật của cảm biến và bộ điều khiển để biết loại vòng dòng đang dùng (2 dây, 3 dây hay 4 dây), điện áp cấp và dải đo của thiết bị. Việc này giúp xác định đúng điểm cần đo và dự đoán giá trị dòng điện hợp lý.

Một lưu ý về cầu chì: ngõ đo dòng mA hoặc A của đồng hồ vạn năng thường được bảo vệ bằng cầu chì. Nếu cầu chì đứt, đồng hồ sẽ không hiển thị dòng, dễ gây hiểu nhầm rằng vòng dòng bị hở. Nên kiểm tra tình trạng đồng hồ trước khi đo tại hiện trường.

Cuối cùng, cần đảm bảo an toàn: xác nhận khu vực làm việc, thông báo cho bộ phận vận hành nếu vòng tín hiệu đang tham gia điều khiển quy trình, và tuân thủ quy định an toàn điện của đơn vị.

CÁCH KIỂM TRA TÍN HIỆU 4-20MA BẰNG ĐỒNG HỒ VẠN NĂNG: CÁC BƯỚC THỰC HIỆN

Bước 1: Xác định vị trí đo

Dòng điện chỉ đo được khi đồng hồ nằm nối tiếp trong vòng dòng, khác với đo điện áp là đặt song song. Vì vậy, bước đầu tiên là chọn điểm trên vòng dòng để đưa đồng hồ vào.

Các vị trí thường dùng gồm terminal tại bộ phát tín hiệu hoặc cảm biến, terminal trên tủ điều khiển, hoặc đầu vào analog của PLC và bộ điều khiển. Một số bộ phát có cổng test riêng, cho phép đo dòng mà không phải ngắt dây, rất thuận tiện cho bảo trì định kỳ. Nếu thiết bị có cổng này, nên ưu tiên sử dụng.

Bước 2: Chuyển đồng hồ sang chế độ đo dòng DC

Chuyển núm xoay sang chế độ đo dòng điện một chiều, thường ký hiệu là mA hoặc A kèm biểu tượng DC. Đồng thời, cắm que đỏ vào đúng ngõ đo dòng, không dùng ngõ đo điện áp.

Với tín hiệu 4-20mA, nên chọn thang đo mA nếu đồng hồ có, vì độ phân giải tốt hơn thang A. Đây là bước dễ sai nhất: cắm nhầm ngõ đo hoặc để sai chế độ có thể làm đồng hồ hiển thị sai, hoặc gây đứt cầu chì khi mắc vào vòng dòng.

Bước 3: Ngắt một điểm trên vòng dòng

Để đưa đồng hồ vào nối tiếp, cần tạo một điểm hở trên vòng dòng. Cách thực hiện phổ biến là tháo một dây tín hiệu ra khỏi terminal, rồi nối que đo của đồng hồ vào hai đầu vừa tách: một que nối vào dây vừa tháo, que còn lại nối vào terminal của thiết bị.

Khi đó dòng điện của vòng sẽ chảy qua đồng hồ, và đồng hồ trở thành một phần của mạch. Cần đấu chắc chắn, vì tiếp xúc lỏng sẽ làm tín hiệu chập chờn và gây sai lệch trên hệ thống điều khiển trong lúc đo.

Bước 4: Đọc giá trị dòng

Sau khi đấu xong, đọc giá trị hiển thị trên đồng hồ và so sánh với giá trị đo thực tế của quy trình. Cách quy đổi đơn giản là coi dải 4-20mA tương ứng tuyến tính với dải đo của cảm biến.

Ví dụ, với cảm biến áp suất có dải đo từ 0 đến 10 bar, dòng 4mA ứng với 0 bar, dòng 20mA ứng với 10 bar, và dòng 12mA ứng với khoảng 5 bar, tức nằm đúng giữa dải. Công thức tổng quát để tính giá trị đo từ dòng đọc được như sau: giá trị đo bằng giá trị đầu dải cộng với tỷ lệ (dòng đo trừ 4) chia 16, nhân với độ rộng dải đo.

Cách đọc kết quả thường gặp:

• Dòng nằm trong khoảng 4 đến 20mA và khớp với giá trị thực: vòng tín hiệu hoạt động bình thường.
• Dòng bằng 0mA: vòng bị hở mạch, mất nguồn cấp hoặc đứt dây.
• Dòng thấp hơn 4mA hoặc cao hơn 20mA: thiết bị có thể đang báo lỗi, vì nhiều bộ phát dùng các mức dòng ngoài dải này để báo chẩn đoán. Cần tra tài liệu của nhà sản xuất để biết ý nghĩa cụ thể.
• Dòng ổn định nhưng giá trị sai so với thực tế: nghi ngờ lệch hiệu chuẩn hoặc sai cấu hình dải đo trên cảm biến hay bộ điều khiển.

Sau khi đo xong, cần tắt chế độ đo dòng, tháo que đo và khôi phục đấu nối ban đầu, siết chặt terminal trước khi trả hệ thống về trạng thái hoạt động.

QUY TRÌNH KIỂM TRA TÍN HIỆU 4-20MA THỰC TẾ TẠI HIỆN TRƯỜNG

Tại hiện trường, việc kiểm tra thường diễn ra theo trình tự khoanh vùng lỗi từ nguồn đến đích, thay vì đo ngẫu nhiên từng điểm.

Trước hết, quan sát giá trị hiển thị trên bộ điều khiển hoặc PLC và so với giá trị thực tế của quy trình, chẳng hạn nhiệt độ đọc bằng nhiệt kế tham chiếu. Nếu chênh lệch rõ rệt, bắt đầu kiểm tra vòng dòng.

Tiếp theo, đo dòng ngay tại đầu ra của cảm biến hoặc bộ phát tín hiệu. Nếu dòng tại đây đúng với điều kiện thực tế, cảm biến hoạt động tốt và lỗi nằm ở phía sau, gồm dây dẫn hoặc ngõ vào của bộ điều khiển. Nếu dòng tại đây sai, nghi vấn nằm ở chính cảm biến, nguồn cấp hoặc cấu hình bộ phát.

Sau đó, đo dòng tại đầu vào của bộ điều khiển và so sánh với giá trị đo ở đầu cảm biến. Hai giá trị này gần như phải bằng nhau vì dòng điện trong một vòng nối tiếp là như nhau tại mọi điểm. Nếu có chênh lệch, nguyên nhân có thể là rò dòng do cách điện kém, đấu nối sai hoặc ẩm trong hộp đấu dây.

Cuối cùng, kiểm tra nguồn cấp cho vòng dòng. Với bộ phát 2 dây, cần đảm bảo điện áp cấp đủ để thắng tổng trở của toàn vòng, gồm điện trở dây, trở đầu vào của bộ điều khiển và các thiết bị nối tiếp khác. Nguồn cấp thấp là nguyên nhân khiến dòng không đạt được mức 20mA ở cuối dải.

Với các hệ thống HVAC như điều khiển áp suất tĩnh trong ống gió, nhiệt độ nước lạnh hoặc độ mở van, quy trình này giúp phân biệt nhanh lỗi thuộc phần đo lường hay phần điều khiển, từ đó rút ngắn thời gian dừng hệ thống.

Mọi thắc mắc về cách kiểm tra tín hiệu 4-20mA bằng đồng hồ vạn năng, bạn có thể yêu cầu hỗ trợ tại hotline 0911 660 660 hoặc truy cập website https://cambien.com.vn/ | https://www.sensors.vn/.