Tín Hiệu 4–20 mA Và 0–10 V Là Gì? Hướng Dẫn Cho Người Mới

Đăng ngày 20/03/2026 · Cập nhật 26/10/2026

Cảm biến áp suất gửi tín hiệu về PLC, biến tần nhận lệnh tốc độ từ bộ điều khiển, van điều khiển nhận tín hiệu mở: phần lớn những đường tín hiệu này đi bằng 4-20 mA hoặc 0-10 V. Hai chuẩn này trông giống nhau trên giấy, nhưng hành xử rất khác ngoài hiện trường. Bài viết giải thích vì sao 4-20 mA thống trị ở hiện trường, khi nào 0-10 V vẫn hợp lý, cách tính vòng dòng, đấu dây 2 dây, 3 dây, 4 dây và cách đo kiểm khi có sự cố.

Vì sao dùng dòng điện để truyền tín hiệu

Trong một vòng nối tiếp, dòng điện tại mọi điểm là như nhau. Transmitter điều khiển dòng 4-20 mA, nên dù dây dài vài trăm mét có điện trở vài chục ohm, PLC ở đầu kia vẫn nhận đúng dòng đó, miễn là nguồn đủ áp. Với tín hiệu áp 0-10 V, mọi sụt áp trên dây và mọi nhiễu cảm ứng đều cộng thẳng vào giá trị đo.

Lý do chọn 4 mA làm điểm không thay vì 0 mA: zero sống. Dòng 0 mA chỉ có thể là đứt dây hoặc mất nguồn, nên hệ thống phân biệt được “giá trị bằng 0” với “mất tín hiệu”. Ngoài ra 4 mA đủ để nuôi mạch điện tử của transmitter 2 dây.

So sánh nhanh

Đấu dây: 2 dây, 3 dây, 4 dây

• 2 dây (loop powered): transmitter lấy nguồn ngay từ vòng dòng. Nguồn 24 V, transmitter và đầu vào PLC mắc nối tiếp. Phổ biến nhất với cảm biến áp suất, nhiệt độ.
• 3 dây: nguồn dương, âm chung, và dây tín hiệu ra. Hay gặp ở cảm biến tiêu thụ nhiều điện hơn mức 4 mA cho phép.
• 4 dây: nguồn riêng (thường 220 VAC hoặc 24 VDC) và cặp tín hiệu riêng. Đầu ra tự cấp dòng (active). Gặp ở đồng hồ lưu lượng, máy phân tích.

Điều quan trọng nhất khi đấu: xác định đầu vào PLC là chủ động (tự cấp nguồn cho vòng) hay bị động (chỉ đo dòng). Transmitter 2 dây cần một bên cấp nguồn. Cấp hai lần (nguồn ngoài cộng đầu vào chủ động) hoặc không cấp lần nào đều không chạy. Transmitter 4 dây đầu ra chủ động thì phải đấu vào đầu vào bị động.

Tính ngân sách điện áp vòng dòng

Điều kiện để vòng chạy được ở dòng lớn nhất:

U nguồn ≥ U tối thiểu của transmitter + I max × (R dây + R tải)

Ví dụ: nguồn 24 V, transmitter cần tối thiểu 10,5 V, điện trở đầu vào PLC 250 Ω, cáp 0,5 mm² dài 1 km (khoảng 36 Ω mỗi lõi, hai lõi 72 Ω). Tính ở 22 mA để còn đủ áp khi transmitter báo lỗi mức cao: 0,022 × 322 = 7,1 V. Tổng 10,5 + 7,1 = 17,6 V, nhỏ hơn 24 V nên vòng chạy tốt. Nếu thêm bộ hiển thị, bộ cách ly, rào chắn an toàn nội tại vào vòng, mỗi thiết bị lại ăn thêm điện áp, phải tính lại. Triệu chứng thiếu áp điển hình: tín hiệu đúng ở dải thấp nhưng “kẹt” không lên được tới 20 mA.

Quy đổi trong PLC và độ phân giải

Module analog chuyển 4-20 mA thành số nguyên. Với module 12 bit quy về 0 đến 4000, mỗi đơn vị tương ứng 16 mA / 4000 = 4 µA, tức 0,025% span. Công thức quy đổi ra đơn vị kỹ thuật:

Giá trị = (raw − raw_min) / (raw_max − raw_min) × (EU_max − EU_min) + EU_min

Đặt cảnh báo theo khuyến nghị NAMUR NE 43: vùng đo hợp lệ khoảng 3,8 đến 20,5 mA; dưới 3,6 mA hoặc trên 21 mA là lỗi thiết bị hoặc đứt, chập dây. Đừng để PLC hiển thị “0 bar” khi thực ra là đứt dây.

Đo kiểm khi có sự cố

1. Đo dòng bằng đồng hồ mắc nối tiếp (phải mở mạch) hoặc ampe kìm mA (không cần mở mạch). Một số transmitter có cực test cho phép đo không ngắt vòng.
2. Đo áp trên điện trở tải đã biết: 250 Ω thì 4-20 mA tương ứng 1-5 V. Cách này nhanh và không cắt tín hiệu.
3. Đo áp tại cực transmitter ở mức dòng cao để kiểm tra ngân sách điện áp.
4. Thay transmitter bằng bộ phát dòng để tách lỗi: nếu PLC đọc đúng tín hiệu giả lập thì lỗi nằm ở cảm biến, ngược lại là ở dây hoặc module.

Nhiễu và vòng đất

Khi hai đầu của vòng tín hiệu nối đất ở hai điểm có điện thế khác nhau, dòng rò chạy trong dây tín hiệu làm giá trị đo dao động hoặc lệch. Dấu hiệu: tín hiệu nhảy khi một động cơ lớn khởi động. Cách xử lý: chỉ nối đất một điểm, vỏ chống nhiễu nối một đầu, tách tuyến cáp tín hiệu khỏi cáp động lực, và dùng bộ cách ly tín hiệu khi phải nối các hệ thống có nguồn và đất riêng.

Khi nào chọn 0-10 V

0-10 V vẫn hợp lý khi khoảng cách ngắn và cùng tủ điện: đặt tốc độ biến tần từ PLC, tín hiệu từ chiết áp, thiết bị điều hòa thông gió. Nếu buộc phải đi xa, chuyển sang 4-20 mA bằng bộ chuyển đổi tín hiệu. Ngược lại, muốn đưa 4-20 mA vào đầu vào chỉ nhận áp, dùng điện trở 500 Ω để có 2-10 V, hoặc 250 Ω để có 1-5 V.

Analog hay truyền thông số?

Một tín hiệu 4-20 mA chỉ mang một giá trị. Khi cần nhiều thông số từ một thiết bị (ví dụ đồng hồ điện, biến tần) thì Modbus RTU/TCP hiệu quả hơn. Thực tế nhiều nhà máy dùng cả hai: 4-20 mA cho các vòng điều khiển và an toàn cần đơn giản, tin cậy; truyền thông số cho giám sát và thu thập dữ liệu.

Tín hiệu vẫn nhảy dù đã đấu đúng? Xem bộ cách ly tín hiệu 4–20 mA: khi nào cần và cách chọn.

Xem thêm: FX3U-4AD Mitsubishi: Module Analog 4 Kênh – Thông Số, Đấu Dây, Cài Đặt Và Báo Giá · Cảm Biến Áp Suất Là Gì? Nguyên Lý, Phân Loại, Cách Chọn, Lắp Đặt Và Đấu Dây · SITRANS LR250 Siemens: Radar đo mức 25 GHz, thông số và cài đặt

Câu hỏi thường gặp

Tín hiệu đọc về lúc nào cũng thấp hơn thực tế một chút?

Thường là lệch zero/span của transmitter hoặc cài đặt dải đo trong PLC không khớp với transmitter. Xem bài hiệu chỉnh zero và span.

Có thể nối hai thiết bị đọc cùng một vòng 4-20 mA không?

Được, mắc nối tiếp hai đầu vào bị động, miễn là ngân sách điện áp còn đủ. Không mắc song song.

0-20 mA khác 4-20 mA thế nào?

0-20 mA không có zero sống nên không phát hiện được đứt dây và không nuôi được transmitter 2 dây. Ngày nay ít dùng.

Đọc thêm: Bộ chuyển đổi tín hiệu Seneca cho dây chuyền SMT; cách đấu dây cảm biến áp suất 4–20 mA (2, 3, 4 dây).