Large Digit Analog to Digital Display (4-20mA) หรือ A to D (Analog to Digital) Process Display
คือ บอร์ดแสดงผลแบบตัวเลข (Digital Display) ที่รับค่าอนาล็อก (เช่น 4-20mA หรือ 0-10V จากเซ็นเซอร์) แล้วเปลี่ยนเป็นตัวเลขดิจิทัล ทำหน้าที่รับสัญญาณไฟฟ้ากระแสตรงแบบต่อเนื่อง (4-20 mA) หรือแรงดันไฟฟ้า (0-10V) จากเซ็นเซอร์ต่างๆ แล้วแปลงค่าดังกล่าวให้เป็นตัวเลขดิจิทัลเพื่อแสดงผลบนหน้าจอ ทำให้ผู้ใช้งานสามารถอ่านค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ได้อย่างแม่นยำ
หลักการทำงาน
1. รับสัญญาณอนาล็อก (Analog Input) : บอร์ดจะรับค่ากระแสไฟฟ้าที่ส่งมาจากเซ็นเซอร์ (เช่น เซ็นเซอร์อุณหภูมิ ความชื้น แรงดัน หรืออัตราการไหล)
4 mA : คือค่าต่ำสุดของเซ็นเซอร์ (ค่า 0%)
20 mA : คือค่าสูงสุดของเซ็นเซอร์ (ค่า 100%)
2. แปลงเป็นตัวเลข (A/D Conversion) : บอร์ดจะทำการแปลงสัญญาณกระแสไฟฟ้าให้เป็นค่าตัวเลขดิจิทัล ตามสเกลที่ผู้ใช้งานกำหนดไว้ (เช่น กระแส 12 mA แปลงเป็นอุณหภูมิ 50°C)
3. แสดงผล (Display) : ค่าที่แปลงแล้วจะแสดงเป็นตัวเลขบนหน้าจอ LED Display Board และอื่นๆ
ประโยชน์และการนำไปใช้
1. อ่านค่าง่าย : ช่วยให้อ่านค่าจากเซ็นเซอร์อุตสาหกรรมได้ทันทีโดยไม่ต้องต่อเข้าคอมพิวเตอร์หรือ PLC
2. ความทนทานสูง : สัญญาณ 4-20mA ทนทานต่อสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า (Noise) ได้ดี ทำให้สามารถเดินสายไฟในระยะไกลได้
3. ตรวจสอบความผิดปกติได้ : หากหน้าจอแสดงค่ากระแสต่ำกว่า 4 mA (เช่น 0 mA) จะแสดงว่าสายไฟอาจขาดหรือเซ็นเซอร์เสียหาย เป็นต้นSlave ไม่ส่งค่ากลับไปยัง Master โดย Modbus Function Codes มีรายละเอียดดังนี้
Large Digit Analog to Digital Display (0-5V, 1-5V and 0-10V) หรือ A to D (Analog to Digital) Process Display
คือ บอร์ดแสดงผลตัวเลขดิจิทัลที่ทำงานเหมือนกับรุ่น 4-20mA แต่เปลี่ยนมาจับคู่กับสัญญาณอนาล็อกมาตรฐานแบบ 0-5V และ 0-10V ซึ่งเป็นมาตรฐานที่มักพบในเครื่องมือวัดและระบบควบคุมอุตสาหกรรมรุ่นเก่า (Legacy Systems)
หลักการทำงาน
1. รับสัญญาณอนาล็อก : บอร์ดจะรับแรงดันไฟฟ้าในช่วง 0-5V และ 0-10V จากเซ็นเซอร์หรือทรานสมิตเตอร์
0V : แทนค่าต่ำสุดของช่วงการวัด (ค่า 0%)
10V : แทนค่าสูงสุดของช่วงการวัด (ค่า 100%)
2. แปลงและแสดงผล: วงจรภายในจะแปลงค่าแรงดันไฟฟ้าเป็นตัวเลขดิจิทัล เพื่อแสดงผลบนหน้าจอ Large LED Display Board และอื่นๆ
ข้อแตกต่างสำคัญระหว่างกระแสไฟฟ้า 4-20mA กับ แรงดันไฟฟ้า 0-5V, 1-5V และ 0-10V
1. การตรวจจับสายขาด : ถ้าเป็น 4-20mA หากสายขาด กระแสจะลดลงเหลือ 0 mA ทำให้ระบบรู้ทันทีว่าเกิดปัญหา ส่วน 0-5V, 1-5V และ 0-10V หากสายขาด กระแสจะเป็น 0V เช่นกัน ซึ่งระบบจะไม่สามารถแยกแยะได้ว่าเซ็นเซอร์วัดได้ค่าต่ำสุดจริง ๆ หรือสายไฟขาด
2. การใช้งาน : สัญญาณ 0-5V, 1-5V และ 0-10V มีการใช้งานน้อยลงในปัจจุบัน มักพบในการซ่อมบำรุงหรืออัปเกรดตู้คอนโทรลระบบเก่า เป็นต้น
ตัวอย่าง : ระบบและขั้นตอนการต่อวงจรแสดงผล 4-20mA Transmitter
แปลงสัญญาณส่งผ่าน RS485 Modbus RTU ไปแสดงผลที่หน้าจอ Large Digit Analog to Digital Display
บล็อกไดอะแกรมการเชื่อมต่อระบบ (System Block Diagram)
อุปกรณ์ที่ต้องใช้ในระบบ
1. Sensor / Transmitter (4-20mA) : ตัวตรวจวัดค่าในกระบวนการ (เช่น แรงดัน, อุณหภูมิ, อัตราการไหล) ที่จ่ายเอาต์พุตเป็นกระแส 4-20mA
2. Analog to RS485 Transmitter Module : โมดูลแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัล (A to D Converter) ที่มีพอร์ตสื่อสาร RS485 (มักใช้โปรโตคอล Modbus RTU)
3. LED Display Board (RS485 Interface) : หน้าจอแสดงผลดิจิทัลขนาดใหญ่ที่สามารถทำหน้าที่เป็น Modbus Master หรือ Slave เพื่อดึงค่าตัวเลขมาโชว์บนหน้าจอ
4. Power Supply : แหล่งจ่ายไฟเลี้ยงระบบ (มักใช้ขนาด 12VDC หรือ 24VDC ขึ้นอยู่กับสเปกอุปกรณ์)
ขั้นตอนการต่อสายและการตั้งค่า
1. การต่อสายสัญญาณอนาล็อก (4-20mA Input)
– ต่อสายสัญญาณ Output (+) จากเซ็นเซอร์ เข้าพอร์ต AI+ (Analog Input) ของโมดูลแปลงสัญญาณ RS485
– ต่อสายสัญญาณ Output (-) จากเซ็นเซอร์ เข้าพอร์ต AI- (หรือ GND) ของโมดูลแปลงสัญญาณ RS485
2. การต่อสายสื่อสารดิจิทัล (RS485 Bus)
– ต่อพอร์ต A+ (หรือ Data+) จากโมดูลแปลงสัญญาณ เข้าพอร์ต A+ ของหน้าจอ LED Display
– ต่อพอร์ต B- (หรือ Data-) จากโมดูลแปลงสัญญาณ เข้าพอร์ต B- ของหน้าจอ LED Display
– ข้อแนะนำ : ควรใช้สายสัญญาณแบบบิดเกลียวชิลด์ (Twisted Pair Shield) เพื่อป้องกันสัญญาณรบกวนในโรงงาน
คุณสมบัติหลักของจอแสดงผล Large Digit Analog to Digital Display Board – A to D (Analog to Digital) Display LED
1. รองรับสัญญาณอินพุตหลากหลาย : รับค่ากระแสไฟฟ้า 0-20mA, 4-20mA หรือแรงดันไฟฟ้า 0-5V, 1-5V และ 0-10V
2. รูปแบบการแสดงผล : มีให้เลือกใช้งานทั้งแบบ 1 บรรทัด และแบบหลายบรรทัดเพื่อความสะดวกในการอ่านค่า รวมถึงขนาดของ Large Digit เริ่มต้นตั้งแต่ 2.3″, 3″, 4″, 5″, 6″, 8″ ไปจนถึงขนาดใหญ่ 12″ ตามความต้องการ รวมถึงจำนวนหลักที่ต้องการ เช่น
2 Digit 00-99
3 Digit 000-999
4 Digit 0000-9999
5 Digit 00000-99999
3. การใช้งาน : เหมาะสำหรับการแสดงค่าตัวแปรในกระบวนการผลิตต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน และระดับของเหลว สำหรับติดตั้งภายในพื้นที่ควบคุม เหมาะสำหรับโรงงานอุตสาหกรรมทั้งขนาดเล็ก และขนาดใหญ่ ที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน
** สัญลักษณ์ของหน่วยวัดต่างๆ ใช้แสดงผลบนหน้าจอ Large Digit Analog to Digital Display ขึ้นอยู่กับการใช้งาน **
°C : องศาเซลเซียส (อุณหภูมิ), °F : องศาฟาเรนไฮต์ (อุณหภูมิ)
PPM : ส่วนในล้านส่วน (ความเข้มข้น สารละลาย/ก๊าซ)
% : เปอร์เซ็นต์ (สัดส่วนร้อยละ)
A : แอมแปร์ (กระแสไฟฟ้า), V : โวลต์ (แรงดันไฟฟ้า)
mm : มิลลิเมตร (ความยาว/ระยะทาง)
pH : พีเอช (ความเป็นกรด-ด่าง)
Bar : บาร์ (ความดัน)
Rate/Min : อัตราต่อนาที (เช่น อัตราการไหล, จำนวนครั้งต่อนาที)
Feet : ฟุต (ความยาว/ระยะทาง)
lbs : ปอนด์ (น้ำหนัก)
Kg : กิโลกรัม (น้ำหนัก)
rpm : รอบต่อนาที (ความเร็วรอบการหมุน)
Mph : ไมล์ต่อชั่วโมง (ความเร็ว)
PH : เฟส (Phase – ระบบไฟฟ้า เช่น 1 Phase, 3 Phase)
sec : วินาที (เวลา)
dB : เดซิเบล (ความดังของเสียง หรือระดับสัญญาณ)
g : กรัม (น้ำหนัก)
Hz : เฮิรตซ์ (ความถี่)
Watt : วัตต์ (กำลังไฟฟ้า)
ข้อดีของจอแสดงผลแบบ Large Digit Analog-to-Digital Display (จอตัวเลขขนาดใหญ่ที่แปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัล)
1. อ่านค้าง่ายจากระยะไกล : ตัวเลขขนาดใหญ่ช่วยให้มองเห็นได้ชัดเจนแม้จะอยู่ไกลหรืออยู่ในโรงงาน
2. ความแม่นยำสูง : การแปลงค่าอนาล็อกเป็นดิจิทัลช่วยลดความผิดพลาด
3. เชื่อมต่อง่าย : นำค่าไปประมวลผล บันทึก และดูค่าแบบ Real-Time ได้
ตัวอย่างงานจริง Display Board (4-20mA, 0-10mA)
