Phân tích cảm biến đo chất lượng nước: cảm biến analog và cảm biến kỹ thuật số

Cảm biến analog và cảm biến kỹ thuật số (digital sensor) khác biệt hoàn toàn về bản chất truyền tín hiệu. Nên lựa chọn thiết bị cảm biến đo lường chất lượng nước nào để phù hợp với mục đích giám sát? 

Nếu bạn băn khoăn vấn đề này đừng bỏ qua nội dung phân tích cảm biến analog và cảm biến kỹ thuật số dưới đây do kỹ thuật của Asin Việt Nam trình bày nhé!

 Cảm biến là gì? Cảm biến đo chất lượng nước là gì?

Cảm biến đã trở thành một phần không thể thiếu trong hệ thống nhúng (embedded system). Các trạm quan trắc thông số thời tiết, các trạm giám sát chất lượng nước cấp/nước thải, điện thoại di động đến hệ thống an ninh được cài đặt tại nhà,...cảm biến đóng góp vai trò quan trọng.

 

Cảm biến được hiểu là một mô-đun hoặc chip có khả năng cảm nhận và phát hiện thay đổi xảy ra trong trạng thái vật lý và định lượng kết quả đo trong một thang đo hoặc phạm vi cụ thể. Sau đó gửi phản hồi đến bộ vi điều khiển hoặc bộ vi xử lý.

Cảm biến đo chất lượng nước tức là thiết bị ứng dụng công nghệ cảm biến để đo lường các chỉ tiêu tồn tại trong nước. Trong hoạt động giám sát chất lượng nước chúng ta sẽ có những model cảm biến như:

  • Cảm biến đo pH/ORP/DO/NH4/nhiệt độ (cảm biến đo chỉ tiêu cơ bản)
  • Cảm biến lưu lượng nước
  • Cảm biến mức nước
  • Cảm biến vận tốc nước,v.v.

Dù là thiết bị giám sát chất lượng nước online hay thiết bị giám sát chất lượng nước cầm tay thì những thiết bị đó đều được trang bị bộ phận cảm biến siêu nhạy.

Cảm biến có thể được chia thành hai loại: cảm biến tương tự và cảm biến kỹ thuật số. Cảm biến đo chỉ tiêu nước gồm 2 loại điển hình phổ biến là analog và kỹ

Phân biệt cảm biến analog và cảm biến kỹ thuật số

Cảm biến analog hay cảm biến kỹ thuật số là tên gọi phân biệt theo thuộc tính Tín hiệu đầu ra. 

Cảm biến analog - tín hiệu liên tục

Cảm biến tương tự tạo ra tín hiệu đầu ra liên tục hoặc điện áp thường tỷ lệ với đại lượng được đo. Các đại lượng vật lý như Nhiệt độ, Tốc độ, Áp suất, Độ dịch chuyển, Độ căng, v.v. đều là các đại lượng tương tự vì chúng có xu hướng liên tục trong tự nhiên. Ví dụ, nhiệt độ của chất lỏng có thể được đo bằng nhiệt kế hoặc cặp nhiệt điện liên tục phản ứng với sự thay đổi nhiệt độ khi chất lỏng nóng lên hoặc nguội đi. 

 

Tín hiệu analog

Cảm biến đo chỉ tiêu nước tín hiệu analog có cấu tạo đặc trưng gồm bộ phân cảm biến gắn trong đầu dò, tách rời hoàn toàn với bộ vi xử lý, bộ điều khiển đọc giá trị. 

Cảm biến kỹ thuật số - tín hiệu rời rạc

Cảm biến điện tử hoặc cảm biến điện hóa trong đó chuyển đổi dữ liệu và truyền dữ liệu diễn ra bằng kỹ thuật số được gọi là cảm biến kỹ thuật số.Cảm biến kỹ thuật số tạo ra các giá trị rời rạc (0 và 1). Các giá trị rời rạc thường được gọi là tín hiệu số (nhị phân) trong truyền thông kỹ thuật số.

 

Tín hiệu kỹ thuật số 

Các cảm biến kỹ thuật số này đang thay thế các cảm biến tương tự vì chúng có khả năng khắc phục các nhược điểm của cảm biến tương tự. Cảm biến digital chủ yếu bao gồm ba thành phần: senor, cáp và bộ vi xử lý. Trong cảm biến kỹ thuật số, tín hiệu đo được trực tiếp chuyển đổi thành tín hiệu đầu ra kỹ thuật số bên trong chính cảm biến kỹ thuật số. Và tín hiệu kỹ thuật số này được truyền qua cáp kỹ thuật số. 

Cảm biến cân kỹ thuật số có một bộ vi xử lý bên trong, có thể tự chẩn đoán. Nó được trang bị chức năng theo dõi tình trạng làm việc của cảm biến kỹ thuật số tại mọi thời điểm thông qua đồng hồ đo và có thể tự động báo động khi phát hiện cảm biến bị lỗi, tránh hiển thị sai dữ liệu đo khi cảm biến ở trạng thái lỗi.

Cảm biến kỹ thuật số (Digital sensor) là thiết bị công nghệ hiện đại với những đánh giá cao. Tuy nhiên, dù là cảm biến nào cũng có ưu và nhước điểm nhất định.

Đặc tính Cảm biến analog Cảm biến kỹ thuật số
Ưu điểm
  • Tín hiệu tương tự dễ dàng xử lý.
  • Tín hiệu tương tự có mật độ cao hơn nhiều và có thể trình bày thông tin tinh tế hơn.
  • Tín hiệu tương tự sử dụng ít băng thông hơn tín hiệu kỹ thuật số.
  • Tín hiệu tương tự cung cấp sự thể hiện chính xác hơn những thay đổi trong các hiện tượng vật lý, chẳng hạn như âm thanh, ánh sáng, nhiệt độ, vị trí hoặc áp suất.
  • Tín hiệu kỹ thuật số có thể truyền tải thông tin với ít nhiễu và sai lệch hơn.
  • Các mạch kỹ thuật số có thể được tái tạo dễ dàng với số lượng lớn với chi phí tương đối thấp.
  • Xử lý tín hiệu kỹ thuật số linh hoạt hơn vì các hoạt động của DSP có thể được thay đổi bằng cách sử dụng các hệ thống có thể lập trình kỹ thuật số.
  • Xử lý tín hiệu kỹ thuật số an toàn hơn vì thông tin kỹ thuật số có thể được mã hóa và nén dễ dàng.
  • Các hệ thống kỹ thuật số chính xác hơn và xác suất xảy ra lỗi có thể được giảm bớt bằng cách sử dụng các mã phát hiện và sửa lỗi.
  • Các tín hiệu kỹ thuật số có thể dễ dàng được lưu trữ trên bất kỳ phương tiện từ tính hoặc phương tiện quang học nào sử dụng chip bán dẫn.
  • Tín hiệu kỹ thuật số có thể được truyền trên khoảng cách xa.
Nhược điểm
  • Hệ thống truyền thông tương tự kém nhạy hơn về khả năng chịu điện.
  • Truyền dữ liệu ở khoảng cách xa có thể gây ra nhiễu tín hiệu không mong muốn.
  • Tín hiệu tương tự dễ bị suy hao.
  • Tín hiệu tương tự có thể bị nhiễu và biến dạng, trái ngược với tín hiệu kỹ thuật số có khả năng miễn nhiễm cao hơn nhiều.
  • Tín hiệu tương tự nói chung là tín hiệu chất lượng thấp hơn tín hiệu kỹ thuật số.
  • Cần có băng thông cao hơn cho truyền thông kỹ thuật số khi so sánh với việc truyền tải thông tin tương tự.
  • DSP xử lý tín hiệu ở tốc độ cao và bao gồm nhiều tài nguyên phần cứng nội bộ hàng đầu hơn. Điều này dẫn đến tiêu hao năng lượng cao hơn so với xử lý tín hiệu tương tự, bao gồm các thành phần thụ động tiêu thụ ít năng lượng hơn.
  • Hệ thống kỹ thuật số và quá trình xử lý thường phức tạp hơn.

Trong lĩnh vực đo lường môi trường nước, sự tồn tại của 2 loại cảm biến analog và kỹ thuật số là sự hỗ trợ khắc phục những hạn chế cho nhau. 

Để lựa chọn loại cảm biến phù hợp với thực tế đo lường của bạn, xin hãy liên hệ Asin Việt Nam để được kỹ thuật viên tư vấn chuyên môn - Hotline: 0948 051 555.

banner tin tức