Loadcell được hiểu là thiết bị đo trọng lượng cần thiết cho cân điện tử hiển thị trọng lượng bằng chữ số. Vậy Loadcell là gì? Có cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Loadcell được hiểu như thế nào? Là những câu hỏi mà anh em sẽ đặt ra khi bắt đầu tiếp xúc với chúng. Vậy hãy cùng Mecsu tìm hiểu ngay trong bài viết dưới đây.
Hiểu theo cách đơn giản Loadcell là thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực hoặc trọng lượng thành tín hiệu điện. Loadcell thường sử dụng để cảm ứng các lực lớn, tĩnh hay những lực biến thiên chậm. Có một số trường hợp Loadcell được thiết kế để đo lực tác động mạnh và sẽ phụ thuộc vào thiết kế của Loadcell.
Loadcell được cấu tạo từ hai thành phần chính là “Strain gage” và “Load”.
Về nguyên lý hoạt động sẽ dựa trên nguyên lý cầu điện trở cân bằng Wheatstone. Phần giá trị lực tác dụng sẽ tỉ lệ với sự thay đổi điện trở cảm ứng trong cầu điện trở và vì vậy sẽ trả về tín hiệu điện áp tỉ lệ.
Theo như sơ đồ phía trên, một điện áp kích thích được cung cấp cho ngõ vào loadcell, R1 và R4 của cầu điện trở Wheatstone và phần điện áp tín hiệu ra được đo giữa hai góc khác là R2 và R3.
Khi ở trạng thái không tải, điện áp tín hiệu ra sẽ bằng 0 hoặc xấp xỉ bằng 0. Khi đặt vật có khối lượng lên dĩa cân, phần thân Loadcell sẽ bị kéo - nén, làm cho điện trở của các điện trở ở strain gauge sẽ thay đổi theo bởi sự thay đổi độ dài và tiết diện của các dây kim loại trong điện trở.
Tuy nhiên, được biết độ biến dạng của thanh kim loại chỉ là phần trọng lượng mà Loadcell đo được. Để có thể tìm được khối lượng của vật thì cần phải chia cho gia tốc trọng trường.
Khi sản xuất cân, nhà sản xuất sẽ xây dựng một bộ hiệu chỉnh bên trong cân điện tử để hiệu chỉnh lại cân tại nơi cần sử dụng. Giúp cho cân luôn đạt được độ chính xác mong muốn.
Công dụng của loadcell như sau: Cảm biến loadcell sẽ chuyên dùng để đo trọng lượng trong nhà như đo khối lượng sản phẩm ở băng tải, giám sát khối lượng silo chứa nguyên liệu, kiểm tra phần trọng lượng của sản phẩm sau khi sản xuất.
Chẳng hạn như trong 1 dây chuyền sản xuất giấy, khi sản phẩm cuối cùng ra đến băng chuyền, loadcell tại băng chuyền đó sẽ đo trọng lượng của sản phẩm. Nếu như sản phẩm đạt được trọng lượng chuẩn thì sẽ chuyển tiếp sang giai đoạn đóng gói. Trường hợp sản phẩm không đạt sẽ loại ngay ra khỏi dây chuyền.
Dưới đây là thông số kỹ thuật cơ bản cần biết:
Load Cell được sử dụng nhiều trong lĩnh vực cân đo và có thể đưa ra kết quả chính xác. Mà quá trình sản xuất loadcell cần phải trải qua nhiều công đoạn. Dưới đây sẽ là quy trình sản xuất thiết bị đo trọng lượng loadcell để anh em có thể hình dung rõ hơn.
Gia công thân loadcell sẽ với một hình dạng phức tạp để tối ưu các vị trí biến dạng để có thể gắn các điện trở strain gauge.
Sẽ kiểm soát độ nhám bề mặt các vị trí dán strain gauge trên thâm loadcell thông qua việc đánh bóng bề mặt để có thể đảm bảo các bề mặt thô nhám được loại bỏ. Mục đích chính là tăng cường độ kết dính của strain gauge với thân loadcell.
Khi đã được làm sạch bề mặt thì thân loadcell và các strain gauge sẽ được phủ bằng lớp keo dính và các strain gauge này sẽ được dán lên thân load cell.
Khuôn ép được sử dụng để tạo áp lực giữa các strain gauge với thân load cell. Phần khuôn sẽ được đặt ở một nhiệt độ cao để có thể tăng cường được sự kết dính của lớp keo.
Load cell sẽ được gắn vào một khung bàn cân. Thân của loadcell sẽ được mài dũa và điều chỉnh cho đến khi số hiển thị giống nhau cùng 1 tải trọng đặt lên bất kỳ góc bàn cân nào.
Load cell sẽ được đặt trong buồng kín và nhiệt độ xung quanh được điều chỉnh ở phạm vi nhất định, điện áp tín hiệu ngõ ra của loadcell được đo ở nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao. Nếu như trường hợp ngõ ra của loadcell không đạt yêu cầu kỹ thuật, một điện trở bù trừ nhiệt độ sẽ được tích hợp vào mạch cầu của strain gauge.
Những bề mặt dán các strain gauge và mạch điện trở loadcell sẽ được phủ lớp silicon để bảo vệ strain gauge, mạch điện trở và hệ thống dây điện từ tác động của độ ẩm môi trường.
Anh em có thể thấy quy trình sản xuất của loadcell khá phức tạp và cần có yêu cầu kỹ thuật khắt khe để mang đến hiệu suất tốt nhất.
Dưới đây là hai loại Loadcell đang được sử dụng phổ biến:
Loadcell Mettler toledo đây là hãng chuyên sản xuất loadcell lớn ở nước Mỹ. Về giá thành của những loại loadcell của hàng này thuộc dáng khá đắt đỏ. Nó có thể lên đến vài chục triệu là điều hết sức bình thường.
Tuy nhiên, anh em biết đấy, không ngẫu nhiên mà nó lại có giá đắt đến như vậy tất nhiên là tiền nào của nấy rồi. Loại loadcell của hãng này có chất lượng cao và có độ chính xác cao, gần như là tuyệt đối. Về khả năng tùy chỉnh sẽ tuỳ theo từng môi trường và mục đích sử dụng.
AND đây là hàng chuyên sản xuất loadcell của Nhật. Loadcell này có ưu điểm vượt trội chính là sở hữu cấu hình mạnh mẽ và không kén chọn loại sàn cân.
Ngoài ra, loại cảm biến này còn được làm từ thép không gỉ, có màu sắc sáng bóng và cũng dễ dàng vệ sinh. Vậy nên thương hiệu này hiện nay đang được sử dụng rộng rãi tại nhiều nhà máy, chạm cân.
Loadcell của 2 hãng này đều có những thế mạnh riêng và có những khả năng nhất định. Vậy nên tuỳ thuộc vào những vấn đề về giá thành, địa điểm để lựa chọn loại hình phù hợp.
Được biết tín hiệu output của loadcell là dưới dạng mV/V. Thường nó sẽ rơi ở khoảng 2 - 3 mV/V trên 1 đầu cân. Đây là tín hiệu rất nhỏ nên sẽ rất dễ bị nhiễu nhất là đối với trường hợp nhà máy có nhiều mô tơ công suất lớn hoặc biến tần.
Hơn nữa, khi cần phải đưa tín hiệu mV/V của loadcell về PLC để lập trình, điều khiển thì sẽ có trường hợp là một số loại PLC không thể đọc được trực tiếp tín hiệu từ loadcell mà chỉ có thể đọc được tín hiệu là 4-20mA/0 - 10V.
Vậy nên khi sử dụng loadcell, thường sẽ dùng thêm bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell còn được gọi là bộ khuếch đại tín hiệu loadcell.
Khả năng của bộ chuyển đổi này không chỉ chuyển tín hiệu từ mV/V sang 4- 20 mA/0 - 10V mà còn có khả năng cách ly chống nhiễu tín hiệu và truyền thông ModBUS RTU giúp có thể truyền tín hiệu đi được xa hơn, có thể lên đến 1200m.
Mời anh em xem thêm nhé:
Trên đây là những thông tin về Loadcell, cấu tạo và nguyên lý hoạt động. Hi vọng rằng với những thông tin mà mình mang đến, anh em sẽ hiểu rõ hơn Loadcell và ứng dụng được nó nhiều vào trong hoạt động sản xuất. Cám ơn anh đã theo dõi bài viết
![[REVIEW] Đánh giá máy in mã vạch Xprinter XP-350B (2023)](https://cms.mecsu.vn/uploads/media/2023/07/may-in-ma-vach-xprinter-xp-350b-630x420.jpg)
![[TOP 10] Review máy dò kim loại tốt, rẻ nhất (2023)](https://cms.mecsu.vn/uploads/media/2023/07/may-do-kim-loai-630x420.jpg)
![[TOP 07] Giấy in mã vạch tốt nhất (MỚI 2023)](https://cms.mecsu.vn/uploads/media/2023/07/decal-remove.jpg)
