ในการผลิตอุตสาหกรรมสมัยใหม่และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เครื่องมือมีบทบาทสำคัญในการวัดและแสดงค่าปริมาณทางกายภาพต่างๆ ประเภทของสัญญาณเอาต์พุตส่งผลกระทบโดยตรงต่อการเก็บข้อมูล การประมวลผล และการตัดสินใจควบคุมที่ตามมา ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง ประเภทของสัญญาณเอาต์พุตจากเครื่องมือได้มีความหลากหลายเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ตั้งแต่สัญญาณอนาล็อกแบบดั้งเดิม ไปจนถึงสัญญาณดิจิทัล และสัญญาณบัสต่างๆ ซึ่งแต่ละประเภทของสัญญาณก็มีสถานการณ์การใช้งาน ข้อดี และข้อเสียเฉพาะตัว ในบล็อกนี้ เราจะมาสำรวจประเภทหลักๆ ของสัญญาณเอาต์พุตกัน

สัญญาณดิจิทัล

การส่งสัญญาณดิจิทัลมักใช้โปรโตคอลการสื่อสาร เช่น HART, WirelessHART, FOUNDATION Fieldbus, PROFIBUS และ Modbus สำหรับการส่งข้อมูล โปรโตคอลเหล่านี้ให้อัตราการส่งข้อมูลสูงและมีความน่าเชื่อถือของข้อมูล ทำให้เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการเชื่อมต่อเครื่องส่งสัญญาณหลายตัวเข้ากับเครือข่ายเพื่อการรวบรวมข้อมูลแบบหลายจุดและการจัดการแบบรวมศูนย์ นอกจากนี้ ยังรองรับฟังก์ชันการตรวจสอบและวินิจฉัยจากระยะไกล ซึ่งช่วยให้การบำรุงรักษาและการบริหารจัดการเป็นไปได้ง่ายขึ้น

ข้อดี

• ความแม่นยำสูง สัญญาณดิจิทัลแสดงผลการวัดโดยใช้ค่าที่แยกจากกัน ซึ่งให้ความสามารถในการต้านทานสัญญาณรบกวนและความแม่นยำสูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับสัญญาณอนาล็อก ขณะส่งผ่าน สัญญาณดิจิทัลจะมีความเสี่ยงต่อเสียงรบกวนและการรบกวนน้อยกว่า ช่วยรับประกันความถูกต้องและเชื่อถือได้ของผลการวัด
• ตัวเลือกโปรโตคอลการสื่อสารหลายรูปแบบ โปรโตคอลเหล่านี้ช่วยให้เครื่องมือต่างๆ สามารถสื่อสารกับระบบควบคุมและอุปกรณ์ประเภทต่างๆ ได้ ตอบสนองความต้องการด้านระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย
• การรองรับการวัดแบบหลายตัวแปร เครื่องมือขั้นสูงบางชนิดสามารถวัดตัวแปรได้หลายตัวพร้อมกัน และส่งผลลัพธ์ผ่านสัญญาณดิจิทัล ตัวอย่างเช่น เครื่องวัดอัตราการไหลบางรุ่นสามารถวัดทั้งอัตราการไหลโดยมวล, อัตราการไหลเชิงปริมาตร, อัตราการไหลมาตรฐานของก๊าซ, ความหนาแน่น, อุณหภูมิ และพารามิเตอร์อื่นๆ ความสามารถในการวัดตัวแปรหลายตัวนี้ช่วยให้ได้ข้อมูลกระบวนการที่ครอบคลุมยิ่งขึ้น ซึ่งเอื้อต่อการปรับปรุงกระบวนการผลิตและยกระดับคุณภาพผลิตภัณฑ์
• เครื่องมือวินิจฉัยอัจฉริยะ เครื่องมือดิจิทัลจำนวนมากมาพร้อมกับเครื่องมือวินิจฉัยขั้นสูง ซึ่งสามารถตรวจสอบสถานะการทำงานและประสิทธิภาพของเครื่องมือได้แบบเรียลไทม์ เครื่องมือเหล่านี้สามารถระบุและคาดการณ์ความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้น พร้อมทั้งให้ข้อมูลเตือนภัยและการวินิจฉัยที่เกี่ยวข้อง ช่วยให้เจ้าหน้าที่บำรุงรักษาสามารถตรวจพบและแก้ไขปัญหาได้อย่างทันท่วงที ป้องกันการหยุดชะงักในการผลิตและอุบัติเหตุด้านความปลอดภัย

ข้อเสียเปรียบ

• ความไม่เสถียรของระบบเนื่องจากความขัดข้องของเครื่องมือ ในกรณีที่เกิดความล้มเหลว เช่น หน่วยประมวลผลสัญญาณดิจิทัลมีข้อผิดพลาด อาจนำไปสู่สัญญาณเอาต์พุตที่ผิดปกติหรือบิดเบี้ยว ส่งผลต่อความเสถียรและความแม่นยำของระบบโดยรวม
• ข้อกำหนดสูงสำหรับฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ เครื่องมือดิจิทัลส่วนใหญ่ต้องการฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์คุณภาพสูงเพื่อรองรับการทำงาน โดยในด้านฮาร์ดแวร์ จำเป็นต้องใช้เซนเซอร์และตัวแปลงสัญญาณที่มีความแม่นยำสูง เพื่อรับประกันความถูกต้องและความเสถียรของสัญญาณ ส่วนด้านซอฟต์แวร์ ต้องมีความสามารถในการประมวลผลข้อมูลและการสื่อสารที่ทรงพลัง เพื่อสนับสนุนการส่งผ่านและประมวลผลสัญญาณดิจิทัล ข้อกำหนดเหล่านี้ทำให้ระบบมีความซับซ้อนและมีต้นทุนสูงขึ้น
• ความท้าทายในการบำรุงรักษาและอัปเกรดระบบ เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้า ฟังก์ชันและการทำงานของเครื่องมือดิจิทัลก็ยิ่งดีขึ้นเรื่อยๆ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ยังนำมาซึ่งความท้าทายในการบำรุงรักษาและอัปเกรดระบบ เพื่อรับประกันการทำงานปกติและการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ จึงจำเป็นต้องมีการบำรุงรักษาและอัปเกรดเครื่องมือดิจิทัลอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งอาจต้องใช้ทรัพยากรทั้งแรงงาน วัสดุ และเงินลงทุนจำนวนมาก รวมถึงอาจส่งผลกระทบต่อระยะเวลาการให้บริการของระบบได้

สัญญาณอนาล็อก

สัญญาณอนาล็อกของเครื่องมือคือปริมาณทางฟิสิกส์ที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนเนื่อง ซึ่งใช้แทนค่าของวัตถุที่วัดได้ ในระบบอัตโนมัติเชิงอุตสาหกรรม สัญญาณอนาล็อกมักถูกแปลงเป็นสัญญาณกระแสหรือแรงดันไฟฟ้ามาตรฐานโดยเซ็นเซอร์หรือเครื่องส่งสัญญาณ เพื่อการส่งผ่านและการประมวลผล

ประเภททั่วไป

• สัญญาณปัจจุบัน สัญญาณกระแสแอนะล็อกทั่วไป ได้แก่ 4 - 20mA และ 0 - 20mA ทั้งนี้ สัญญาณ 4 - 20mA ถูกใช้อย่างกว้างขวาง เนื่องจากมีความสามารถต้านทานการรบกวนสูงและสามารถส่งผ่านได้ในระยะไกล
• สัญญาณแรงดันไฟฟ้า สัญญาณแรงดันไฟฟ้าแบบอนาล็อกทั่วไป ได้แก่ 0 - 5V, 0 - 10V และ 1 - 5V สัญญาณแรงดันไฟฟ้ามีแนวโน้มถูกแทรกสัญญาณรบกวนขณะส่งผ่าน และมักใช้สำหรับการส่งสัญญาณในระยะสั้นหรือในสภาพแวดล้อมที่มีเสียงรบกวนต่ำเท่านั้น

ข้อดี

• การส่งสัญญาณที่เสถียร สัญญาณอนาล็อกสามารถถูกส่งผ่านได้อย่างค่อนข้างเสถียรภายใต้สื่อและสภาพการส่งที่เหมาะสม โดยยังคงความแม่นยำและสมบูรณ์ของสัญญาณไว้ได้
• ความเข้ากันได้สูง สัญญาณอนาล็อกสามารถใช้งานร่วมกับอุปกรณ์และระบบต่างๆ ได้อย่างหลากหลาย และสามารถเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์, เครื่องส่งสัญญาณ และตัวควบคุมต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย
• การเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนเนื่องและมีความแม่นยำสูง สัญญาณอนาล็อกสามารถแสดงค่าของวัตถุที่วัดได้อย่างต่อเนเนื่อง ให้ความแม่นยำและระดับความละเอียดสูง
• ต้นทุนค่อนข้างต่ำ เมื่อเปรียบเทียบกับสัญญาณดิจิทัล อุปกรณ์ส่งและประมวลผลสำหรับสัญญาณอนาล็อกนั้นมีความซับซ้อนค่อนข้างน้อย ทำให้มีต้นทุนต่ำกว่า สิ่งนี้ทำให้สัญญาณอนาล็อกมีข้อได้เปรียบในบางแอปพลิเคชันที่ต้องการความคุ้มค่าสูง

ข้อเสียเปรียบ

• ไวต่อการรบกวน สัญญาณอนาล็อกมักได้รับผลกระทบจากสัญญาณรบกวนภายนอก เช่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและเสียงรบกวนระหว่างการส่งผ่าน ซึ่งอาจทำให้เกิดการบิดเบือนของสัญญาณหรือการอ่านค่าผิดพลาด ส่งผลต่อความแม่นยำและความน่าเชื่อถือของระบบ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ มักจำเป็นต้องใช้มาตรการป้องกันสัญญาณรบกวนเพิ่มเติม เช่น การใช้สายเคเบิลที่มีฉนวนป้องกันและการใช้อุปกรณ์แยกสัญญาณ
• ระยะส่งสัญญาณจำกัด ระยะทางการส่งสัญญาณอนาล็อกถูกจำกัดด้วยปัจจัยต่างๆ เช่น การลดทอนสัญญาณและเสียงรบกวน เมื่อระยะทางการส่งสัญญาณยาวเกินไป ความแรงและความแม่นยำของสัญญาณอาจได้รับผลกระทบ ซึ่งนำไปสู่การลดลงของประสิทธิภาพระบบ
• ความแม่นยำได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายประการ ความแม่นยำของสัญญาณอนาล็อกได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น การสูญเสียในตัวกลางส่งสัญญาณ ความเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสภาพแวดล้อม และการเสื่อมสภาพของอุปกรณ์ ปัจจัยเหล่านี้อาจทำให้ความแม่นยำของสัญญาณลดลง ส่งผลกระทบต่อความแม่นยำในการวัดและควบคุมของระบบ ดังนั้น เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของสัญญาณอนาล็อก จำเป็นต้องใช้มาตรการหลายประการ เช่น การเลือกใช้ตัวกลางส่งสัญญาณคุณภาพสูง รวมถึงการบำรุงรักษาและสอบเทียบอุปกรณ์อย่างสม่ำเสมอ

สัญญาณสวิตช์

สัญญาณสวิตช์แสดงถึงสถานะที่แตกต่างกันสองสถานะ ซึ่งมักถูกแทนด้วย "0" และ "1" หรือ "เปิด" และ "ปิด" ในระบบอัตโนมัติเชิงอุตสาหกรรม สัญญาณสวิตช์นิยมใช้เพื่อบ่งบอกสถานะการทำงานของอุปกรณ์ สัญญาณเตือนภัย และคำสั่งควบคุม

ข้อดี

• ความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็ว สัญญาณสวิตช์ ซึ่งมักแสดงสถานะการทำงานหรือคำสั่งควบคุมอุปกรณ์ มีสถานะ "เปิด" และ "ปิด" ที่ชัดเจน ทำให้สามารถกระตุ้นตรรกะการควบคุมที่เกี่ยวข้องได้อย่างรวดเร็วระหว่างการส่งและประมวลผล ช่วยให้ตอบสนองได้ทันที
• ความน่าเชื่อถือสูง การส่งสัญญาณสวิตช์มักจะทำได้ผ่านทางหน้าสัมผัสรีเลย์หรือสัญญาณระดับ ซึ่งมีความเสถียรและเชื่อถือได้สูง เมื่อเปรียบเทียบกับสัญญาณอนาล็อกแล้ว สัญญาณสวิตช์จะได้รับผลกระทบจากสิ่งรบกวนภายนอกน้อยกว่า และสามารถรักษาความแม่นยำและความสมบูรณ์ของสัญญาณไว้ได้
• ง่ายต่อการรวมและขยาย สัญญาณสวิตช์มีความสัมพันธ์เชิงตรรกะที่เรียบง่ายและการแสดงสถานะที่ชัดเจน ทำให้ง่ายต่อการรวมและขยายเข้ากับอุปกรณ์และระบบอื่นๆ ได้อย่างสะดวก ในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม สัญญาณสวิตช์สามารถเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์ ตัวควบคุม และตัวกระตุ้นอื่นๆ ได้อย่างเหมาะสม เพื่อนำไปใช้งานตรรกะการควบคุมที่ซับซ้อนและฟังก์ชันการทำงานแบบอัตโนมัติ
• ต้นทุนต่ำ เมื่อเปรียบเทียบกับสัญญาณอนาล็อก อุปกรณ์ส่งสัญญาณและประมวลผลสำหรับสัญญาณสวิตช์นั้นมีความซับซ้อนและราคาไม่แพงค่อนข้างมาก ทำให้สัญญาณสวิตช์มีข้อได้เปรียบในบางแอปพลิเคชันด้านระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมที่มีความต้องการด้านต้นทุนสูง นอกจากนี้ เนื่องจากมีเสถียรภาพและความน่าเชื่อถือสูง ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาก็ยังค่อนข้างต่ำอีกด้วย

สัญญาณแบบแอคทีฟและพาสซีฟ

การแยกแยะระหว่างสัญญาณแบบแอคทีฟและพาสซีฟขึ้นอยู่กับว่าอุปกรณ์ที่ให้สัญญาณ 4 - 20mA มีสายแหล่งจ่ายไฟอิสระหรือไม่ หากมี หมายถึงสัญญาณเอาต์พุตเป็นสัญญาณแบบแอคทีฟ; แต่ถ้าไม่มี จะเป็นสัญญาณแบบพาสซีฟนั่นเอง

ที่ VACORDA เรามีประสบการณ์ 29 ปีในด้านการวัดเชิงอุตสาหกรรม และมีสิทธิบัตรถึง 47 ฉบับ ผลิตภัณฑ์ของเราประกอบด้วยมาตรวัดระดับของเหลว, มาตรวัดอัตราการไหล, สวิตช์, เซ็นเซอร์วัดความดัน, เครื่องส่งสัญญาณความดัน และผลิตภัณฑ์ซีรีส์อุปกรณ์กั้นความปลอดภัย ซึ่งทั้งหมดได้รับการรับรองให้เป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัยสากล เรามุ่งมั่นที่จะนำเสนอผลิตภัณฑ์และโซลูชันคุณภาพสูง เพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของลูกค้าในภาคอุตสาหกรรม