Chào mừng Quý khách đã đến nơi mang lại nhiều thông tin bổ ích về load cell – Cảm biến trọng lượng.
Cùng tìm hiểu loadcell là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách kiểm tra loadcell như thế nào?
Loadcell là gì?
Loadcell còn gọi là cảm biến trọng lượng hoặc tế bào tải trọng, loadcell là bộ phận trong hệ cân điện tử có nhiệm vụ chuyển đổi từ trọng lượng thành tín hiệu điện, tín hiệu điện từ loadcell đưa về bộ hiển thị cân điện tử để hiển thị giá trị trọng lượng đặt lên loadcell.
Vì vậy chất lượng của loadcell ảnh hưởng đến tính ổn định và chính xác của hệ thống cân điện tử.
Cấu tạo Loadcell
*** Về ngoại quan:
Load cell có nhiều loại hình dạng khác nhau như dạng thanh uốn, dạng trụ, dạng đĩa, dạng móc.. mỗi kiểu kết cấu lại có những ứng dụng riêng.
*** Cấu tạo bên trong và gá lắp:
Load cell gồm các phần: Thân vỏ, cảm biến đo biến dạng, dây dẫn tín hiệu cho kết nối. Phần thân vỏ thường làm bằng nhôm, thép hoặc Inox.
Nguyên lý hoạt động:
Load cell hoạt động dựa trên nguyên lý: điện trở của vật liệu sẽ thay đổi khi bị biến dạng do lực kéo hoặc nén. Vật liệu vị nén sẽ làm cho cấu trúc phân tử bị co lại và mật độ phân tử tăng dẫn đến điện trở tăng, ngược lại khi vật liệu bị kéo sẽ làm cho cấu trúc phân tử giãn ra và mật độ phân tử giảm dẫn đến điện trở giảm, sự thay đổi điện trở tỷ lệ thuận với lực tác dụng. Như vậy từ việc đo lực tác dụng đã chuyển về đo giá trị biến đổi điện trở trên vật liệu.
Để đo biến dạng thông qua việc thay đổi điện trở chúng ta không thể đo trực tiếp trên các vật liệu chế tạo load cell do cấu trúc, do vật liệu và do tối ưu của phép đo. Trên thực tế, nhà sản xuất đã chế tạo ra một điện trở đặc biệt, nó rất nhạy với sự biến dạng. Các điện trở này được phủ lên lớp film rất mỏng để thành một Strain gauge – Cảm biến đo biến dạng.
Khi sản xuất loadcell, các Strain gauge – Cảm biến đo biến dạng sẽ được dán lên thân loadcell ở tại các vị trí được gia công mỏng nhất để tập trung sự biến dạng khi đo.
Mỗi Strain gauge trên load cell tương đương với một điện trở, nhà chế tạo thường tổ hợp 4 nhóm Strain gauge để tạo thành một cầu điện trở theo kiểu cầu cân bằng Wheatstone, đây có thể nói là sự phối hợp tuyệt vời.
Khi loadcell chưa chịu tác dụng của lực, điện áp Ura đo được trên 2 chân SIG- và SIG+ là 0V do tỷ số các cặp điện trở R1/R4=R2/R3 cầu Wheatstone ở trạng thái cân bằng, điện thế tại điểm SIG + = SIG – dẫn điến hiệu điện thế 2 điểm bằng 0V.
Khi loadcell chịu tác dụng của lực, điện áp Ura đo được trên 2 chân SIG- và SIG+ sẽ xuất hiện do giá trị tỷ số các cặp điện trở R1/R4 khác R2/R3 cầu Wheatstone ở trạng thái mất cân bằng.
Nhà sản xuất sẽ thiết kế cấu trúc loadcell, vị trí lắp các strain gause và đấu nối chúng sao cho khi tác dụng lực đúng chiều thì tỷ số R1/R4>R2/R3, điện thế tại điểm SIG + > SIG+, tại đầu ra loadcell có điện áp ra dương(Ura > 0V). Ở chiều lực tác động ngược lại thì tỷ số R1/R4<R2/R3, điện thế tại điểm SIG + < SIG+, tại đầu ra loadcell có điện áp ra âm(Ura < 0V).
Do sự thay đổi điện trở trên các strain gause của loadcell là rất nhỏ nên điện áp ra cũng chỉ ở dải mV. Ngoài các strain gauge – Cảm biến đo biến dạng, trên mỗi loadcell còn có thêm một số linh kiện để bù sai số bởi nhiệt độ và hiệu chỉnh điểm làm việc.
Cách kiểm tra loadcell sống hay chết:
Để kiểm tra loadcell còn sống hay đã chết ta có thể dùng đồng hồ cân điện tử để kiểm tra hoặc có thể dùng đồng hồ vạn năng hiển thị số để đo điện trở của loadcell. Trong bài viết này, chúng tôi hướng dẫn Quý khách kiểm tra loadcell bằng đồng hồ vạn năng.
Hãy tham khảo một mã loadcell SBL210 của hãng Migun – Hàn Quốc để thấy được thông số điện trở của một load cell cụ thể.
Theo tài liệu:
dây màu đỏ(Red) +Exc : Chân dương nguồn kích thích
dây màu trắng(White) -Exc : Chân âm nguồn kích thích
dây màu xanh lá(Green) +Sig: Chân dương tín hiệu ra
dây màu xanh dương(Blue) -Sig: Chân âm tín hiệu ra
dây màu đen(Black) Shield: Chân vỏ chống nhiễu
Tiến hành đo:
Đo chân +Exc với chân -Exc được điện trở khoảng 400Ω
Đo chân +Sig với chân -Sig được điện trở khoảng 350Ω
kết quả trên có thể đánh giá là loadcell vẫn còn hoạt động, tuy nhiên để biết chất lượng loadcell còn tốt hay không thì cần đo các cặp điện trở liền kề với nhau, các cặp điện trở này phải có giá trị giống nhau hay lệch rất nhỏ(1 đến vài ôm) thì loadcell hoạt động tốt.
Đo chân +Exc với chân +Sig và +Exc với chân -Sig được điện trở giống nhau, khoảng 270Ω
Đo chân -Exc với chân +Sig và +Exc với chân -Sig được điện trở giống nhau, khoảng 400Ω
Ngoài ra còn quan tâm đến điện trở cách điện giữa phần cảm biến với thân loadcell, ta đo chân Shield với 4 chân còn lại, theo tài liệu điện trở cách điện này khoảng trên 2MΩ, nếu điện trở này quá thấp có thể làm ảnh hưởng đến độ ổn định tín hiệu của loadcell.
Với các kết quả đo được như trên thì kết luận load cell còn sống và vẫn hoạt động tốt
Quý khách cần thêm thông tin vui lòng liên hệ, chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ
Hotline: 091 814 3565 hoặc 097 352 7634
Email: hoanghoat@tthvn.com
