Nhiễu xung tín hiệu là gì? Giải pháp chống nhiễu xung hiệu quả.

Hiện nay ở nước ta, khái niệm về chất lượng nguồn điện chưa được quan tâm đúng mức. Đặc biệt là về vấn đề nhiễu xung tín hiệu lại càng được ít người biết đến. Vấn đề này gây ra rất nhiều thiệt hại cho các thiết bị điện. Cụ thể như làm giảm tuổi thọ các thiết bị, các máy móc vận hành bị chập chờn. Đây là vấn đề rất cần được chúng ta cân nhắc và là yếu tố quan trọng trong việc vận hành và bảo vệ các thiết bị điện.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu nhiễu xung là gì? Các tác hại của nhiễu xung gây ra. Và các giải pháp hiệu quả để chống lại tình trạng tín hiệu bị nhiễu xung…

1. Phân loại các tín hiệu điện.

Các tín hiệu điện thường sẽ có biên độ thay đổi theo thời gian. Và có hai loại tín hiệu điện cơ bản là tín hiệu liên tục và tín hiệu gián đoạn. Tín hiệu liên tục còn được gọi là tín hiệu tuyến tính ( hay tương tự ). Còn tín hiệu gián đoạn thì được gọi là tín hiệu xung ( hay xung tín hiệu ).

• Tín hiệu liên tục được biểu diễn theo tín hiệu hình sin. Chúng ta có thể tính được biên độ của tín hiệu này ở từng thời điểm.

• Tín hiệu xung được biểu diễn bằng tín hiệu hình vuông. Và tín hiệu này có biên độ chỉ có hai giá trị. Là giá trị ở mức cao và giá trị ở mức thấp. Và thời gian để tín hiệu chuyển từ biên độ ở mức thấp lên cao hoặc ngược lại thì rất ngắn, có thể xem như tức thời.

Đối với xung tín hiệu, ngoài tín hiệu hình vuông thì còn một số dạng khác. Cụ thể như là xung nhọn, xung tam giác, xung răng cưa hay xung nấc thang…

2. Khái niệm về xung tín hiệu.

“Xung” là trạng thái của điện áp ở mức cao hoặc mức thấp ( 0 hoặc 1) khi đóng ngắt liên tục với tốc độ cực nhanh. Nhanh đến mức mà trong một giây, điện áp có thể đóng ngắt đến cả triệu lần.

Xung tín hiệu là dao động giữa tín hiệu điện tần số với đường truyền một cách ngắt quãng, không liên tục. Và còn được gọi là xung vuông. Hay nói cách khác, đây là một dạng tín hiệu On/Off, relay tiếp điểm đóng ngắt. Và tín hiệu xung thường được dùng để điều khiển cho các động cơ servo, hay cho các thiết bị đo lưu lượng…

Xung tín hiệu điện áp hay xung dòng điện là những tín hiệu sẽ có thời gian tồn tại rất ngắn. Chúng giống như quá trình quá độ có trong mạch điện. Và bởi vì tần số đóng ngắt khá cao nên sai số trong quá trình truyền tín hiệu sẽ rất nhỏ. Do vậy, các thiết bị trong công nghiệp thường sử dụng tín hiệu xung.

Tuy nhiên, mặc dù tín hiệu xung có độ chính xác khá cao nhưng lại dễ bị nhiễu tín hiệu. Qua đó, ảnh hưởng đến kết quả làm việc, và làm hư hỏng các thiết bị điện.

3. Các thông số của tín hiệu xung.

Thông qua các phân tích, tín hiệu xung có các thông số cơ bản sau:

• Chu kỳ xung – Tần số xung: Xung có độ rộng là thời gian ứng với mức điện áp cao, ký hiệu là ton. Còn thời gian không có xung thì ứng với mức điện áp thấp, là toff. Và chu kỳ xung được tính là: T = ton + toff

• Độ rỗng và hệ số đầy của tín hiệu xung: Độ rỗng của xung tín hiệu là tỉ số của chu kỳ xung T và độ rộng xung ton. Độ rỗng: Q = T/ton. Hệ số đầy: n = ton/T.
• Độ rộng sườn trước và độ rộng sườn sau: Đây là thời gian mà biên độ xung tăng hoặc giảm trong khoảng 0,1Vm đến 0,9Vm. Và độ rộng của xung thực tế: ton = tr + tp + tf

( Trong đó tr là độ rộng sườn trước, tf là độ rộng sườn sau, tp là thời gian xung có biên độ từ 0,9Vm đến Vm tương ứng với đoạn đỉnh của xung.)

4. Nhiễu xung tín hiệu là gì?

Các thiết bị điện ngày nay thường có các phương thức truyền và nhận tín hiệu theo cùng một dạng. Cụ thể như là tín hiệu dạng analog, modbus, ethernet… Và trong quá trình truyền, bởi nhiều nguyên nhân mà tín hiệu bị làm cho nhiễu. Và tín hiệu bị ảnh hưởng nhiều nhất là tín hiệu xung.

Tín hiệu nhiễu xung còn được gọi là impulse noise. Bởi sóng hài, các sóng điện từ làm suy giảm, triệt tiêu các tần số của xung, và gây ra tình trạng tín hiêụ bị nhiễu xung . Khi bị nhiễu xung, các thiết bị điện ở trên đường truyền của xung tín hiệu đi qua rất dễ bị hư hỏng. Ngoài ra, xung nhiễu là một trong những nguyên nhân gây ra sai lệch dữ liệu trong quá trình truyền tải trên dây dẫn.

5. Nguyên nhân gây ra nhiễu xung tín hiệu.

Có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến tín hiệu bị nhiễu xung. Và sau đây là một số nguyên nhân thường gặp nhất:

• Nhiễu xung do từ trường: Các máy biến áp, biến tần là thiết bị dễ bị nhiễu nhất. Các thiết bị này dùng tín hiệu xung để điều chỉnh tốc độ động cơ điện với các tần số khác nhau. Và khi hoạt động, biến tần sẽ tạo ra một lượng lớn từ trường xuất hiện xung quanh tủ điện. Còn máy biến áp thì khi thay đổi giá trị điện áp sẽ dùng từ trường giữa cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp. Từ trường này sẽ làm nhiễu các tín hiệu ở xung quanh vùng này.

• Nhiễu xung do tín hiệu có dòng điện nhỏ: Những dòng điện nhỏ thường có tín hiệu kém chất lượng. Do vậy khi truyền đi xa tín hiệu sẽ bị giảm dần, kéo theo xung sẽ bị sai số.

6. Hậu quả của việc nhiễu xung tín hiệu.

Khi tín hiệu bị nhiễu xung sẽ gây ra một số hậu quả nghiêm trọng. Cụ thể như:

• Làm cho tín hiệu bị sai lệch, tạo ra một số sự cố như: hình ảnh tín hiệu trên màn hình bị mờ, bị đứt quãng; làm hệ thống âm thanh bị rè; làm hệ thống cảnh báo hoạt động không được chính xác…
• Làm quá áp xung trạng thái ở các bản mạch điện: Tình trạng nhiễu xung sẽ làm giảm tuổi thọ của động cơ, các thiết bị điện hoạt động bị giảm năng suất. Ngoài ra, khi đường truyền tín hiệu xung bị nhiễu nhiều lần, cùng với hồ quang điện làm nóng sẽ dễ gây ra hiện tượng cháy nổ.
• Tín hiệu nhiễu xung làm sơ đồ vi mạch bị đứt khúc: Bởi hồ quang mà nhiễu xung gây ra sẽ làm nóng đường mạch, gây ra tình trạng bị đứt mạch. Điều này khiến cho các tín hiệu không thể truyền tải, và các thiết bị điện không thể hoạt động được.
• Ảnh hưởng đến đường dây dẫn: Mặc dù xung điện áp diễn ra rất nhanh nhưng lại làm cho giá trị điện áp có sự thay đổi rất lớn. Đối với những xung điện áp có biên độ càng lớn thì sẽ gây ra gián đoạn, cũng như các thiết bị điện bị phá hủy càng cao. Do vậy, xung nhiễu có thể xuất hiện ở bất kỳ dây dẫn nào. Cụ thể như dây điện, thoại, cáp đồng trục, cáp thông tin, Ethernet… Nhiễu xung sẽ ảnh hưởng đến các đường dây dẫn. Ngoài ra, chúng còn ảnh hưởng đến các thiết bị kết nối với đường dây dẫn đó.

7. Các giải pháp hiệu quả nhất chống tín hiệu bị nhiễu xung.

Có rất nhiều phương pháp hạn chế và chống lại tình trạng tín hiệu bị nhiễu xung. Nhưng các phương pháp được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là sử dụng thiết bị bảo vệ xung điện áp. Các thiết bị này có nhiệm vụ làm giảm độ lớn của các xung điện áp của các thiết bị điện xuống mức có thể chấp nhận được. Nhằm bảo vệ các thiết bị điện tránh được tình trạng bị hư hỏng. Và các thiết bị chống nhiễu tín hiệu xung thường dùng là cục chống nhiễu điện từ, cáp có bọc chống nhiễu, và bộ cách ly chống nhiễu xung.

• Cục chống nhiễu điện từ: Thiết bị này sẽ được gắn ở đầu dây dẫn tín hiệu. Và dùng trở kháng để hấp thụ các dòng cao tần. Với mục đích là để lọc nhiễu cho tín hiệu xung.

• Dùng dây cáp có bọc chống nhiễu: Dây cáp này dùng để truyền các tín hiệu trong cùng một mạch, và có điện áp thấp. Dây sẽ truyền tín hiệu từ thiết bị chính đến các thiết bị khác ở vị trí xa. Quá trình truyền tín hiệu này không sử dụng đến sóng điện từ.

• Dùng bộ cách ly chống nhiễu tín hiệu: Thiết bị này có nhiệm vụ thay đổi tần số xung từ 1mHz – 9,99KHz ra tín hiệu 4-20mA. Bởi tín hiệu analog 4-20mA là một dạng tín hiệu ít bị các yếu tố gây nhiễu ảnh hưởng đến nhất hiện nay.

8. Lời kết.

Ngày nay, các thiết bị điện đang hoạt động với ngưỡng điện áp nhỏ dần. Điều này đồng nghĩa với việc chúng ta cần quan tâm đến xung nhiễu nhiều hơn. Và chống xung nhiễu trên đường truyền tín hiệu là việc làm rất cần thiết. Nhằm để bảo vệ các thiết bị điện không bị sai lệch về dữ liệu. Cũng như ngăn chặn được một số rủi ro cho thiết bị điện. Cụ thể như: nhanh bị xuống cấp và hư hại, làm việc bị gián đoạn, giảm tuổi thọ của các thiết bị…

Trên đây là các thông tin cung cấp cho các bạn về khái niệm của xung tín hiệu. Và các thông tin về nhiễu xung tín hiệu, cũng như phương pháp chống nhiễu xung hiệu quả nhất hiện nay. Mong rằng một số thông tin trên sẽ mang lại nhiều hữu ích cho các bạn.

Nếu có bất kỳ thắc mắc gì về các thiết bị chống nhiễu xung. Các bạn có thể liên hệ cho chúng tôi theo thông tin sau:

Công Ty TNHH Kỹ Thuật Công Nghệ Tín Việt

Hotline/Zalo: 0946 579 969 – Ms.Dung

Email: sale01@tinviet-tech.com

Website: thietbihienthi.com