Tại sao cần cáp có màn chắn?
Dây điện lực và biến tần phát ra trường điện từ (EMI — Electromagnetic Interference) mạnh. Khi cáp tín hiệu (4–20 mA, thermocouple, encoder, RS-485) đi gần cáp điện lực, nhiễu cảm ứng vào lõi tín hiệu gây ra:
- Giá trị đo nhiệt độ, áp suất nhảy liên tục dù thiết bị thực đứng yên
- PLC đọc sai trạng thái ON/OFF của cảm biến
- Giao tiếp Modbus RTU lỗi CRC, mất gói tin
- Encoder bị mất xung → CNC dừng hoặc lệch vị trí
Màn chắn (shield) tạo lồng Faraday xung quanh lõi dây — trường điện từ bên ngoài cảm ứng dòng vào màn chắn và thoát xuống đất thay vì vào lõi tín hiệu.
Các kiểu màn chắn
Foil (băng nhôm)
- Băng nhôm quấn xung quanh lõi cáp + dây drain wire (đồng trần)
- Hiệu quả với EMI tần số cao (RF, từ biến tần)
- Tiết diện nhỏ, cáp gọn
- Ký hiệu: F (foil) — ví dụ cáp YSLY-JZ, LIYCY
Braid (bện đồng)
- Lưới đồng bện bao quanh lõi — Coverage 85–95%
- Hiệu quả tốt hơn foil với EMI tần số thấp và cơ học (cáp di động)
- Nặng hơn, đường kính lớn hơn foil
- Ký hiệu: S (screen/shield braid) — ví dụ cáp ÖLFLEX CLASSIC 110, Belden 8723
Foil + Braid (kết hợp)
- Foil che lấp foil, braid tăng khả năng chịu cơ học và coverage
- Tốt nhất nhưng đắt và cứng nhất
- Dùng cho servo drive feedback, encoder RS-422 ở môi trường nhiễu nặng
Cáp chống nhiễu theo ứng dụng
| Ứng dụng | Loại cáp | Tiêu chuẩn / Ví dụ |
|---|---|---|
| Tín hiệu 4–20 mA | Shielded twisted pair (STP) | Belden 9501, YSLY 2×1 |
| Thermocouple | Extension wire loại K/J/T có shield | Omega, Thermocouple extension cable |
| RS-485 Modbus | Twisted pair 120Ω, shielded | Belden 3105A, Alpha Wire 6452 |
| Encoder RS-422 | Multi-pair shielded | Lapp ÖLFLEX SERVO, Igus CF9 |
| Profibus DP | Tím, 2 lõi twisted shielded | Siemens 6XV1830-0EH10 |
| EtherNet/IP, Modbus TCP | Cat6 STP hoặc industrial Ethernet | Lapp Etherline PN Cat.5e |
Cách nối đất màn chắn — điểm quan trọng nhất
Quy tắc cơ bản: nối đất màn chắn ở một đầu duy nhất (thường ở phía thiết bị nhận — PLC, bộ khuếch đại). Nếu nối đất cả 2 đầu:
- Tạo vòng khép kín (ground loop) — dòng điện chạy trong vòng nếu 2 điểm đất khác điện thế → gây nhiễu tần số thấp nguy hiểm hơn
Đầu nối đất: kẹp màn chắn (drain wire) vào thanh tiếp địa PE trong tủ điều khiển. Đầu còn lại: cắt gọn drain wire, bọc băng keo không để chạm vỏ cáp/thiết bị.
Ngoại lệ: cáp tần số cao (>1 MHz như encoder, servo bus) đôi khi cần nối đất cả 2 đầu với tụ lọc — theo hướng dẫn nhà sản xuất servo drive.
Khoảng cách giữa cáp tín hiệu và cáp điện lực
- Khoảng cách song song: tối thiểu 150–300 mm
- Không đi chung máng cáp (cable tray) với cáp điện lực >100V
- Khi cắt ngang (vuông góc) chấp nhận được — nhiễu cảm ứng tối thiểu
- Biến tần là nguồn nhiễu mạnh nhất: cáp tín hiệu phải cách biến tần ≥300 mm và không đi song song với cáp motor từ biến tần