Cảm biến Loadcell cảm biến trọng lượng là gì

1/ Loadcell là gì?

Có rất nhiều người có thói quen vào mỗi buổi sáng sau khi thức dậy sẽ cân xem thử nặng bao nhiêu kg. Hầu hết mọi người không hề biết rằng họ đang sử dụng một loại “load cell” đơn giản để tìm khối lượng.

Các phương pháp cân trước đây sử dụng quả cân để thử dựa trên việc cân bằng của cân, ngày nay người ta có các phương pháp để đo khối lượng một cách tự động. Điều đầu tiên chúng ta cần biết về loadcell đó là định nghĩa nó là gì?

Loadcell là một thiết bị đo lực bao gồm một bộ chuyển đổi được sử dụng để tạo ra tín hiệu điện có cường độ tỉ lệ với lực được đo. Nó được sử dụng rất nhiều trong các loại cân (Tùy vào khả năng đo lường của các loại mà có sẽ các loại loadcell tương ứng). Trong kỹ thuật thiết bị này được sử dụng rất nhiều trong các hệ thống cần phải xác định khối lượng hay lưc, các tín hiệu điện xuất ra từ loadcell sẽ được gửi về bộ xử lý

2/ Phân loại Load Cell

Có 4 loại Loadcell

• Khí nén
• Thủy lực
• Biến dạng kế
• Điện dung

2.1/ Load Cell khí nén

Đây là loại Loadcell hoạt động giựa trên khí nén. Cấu tạo bao gồm: 1 màng co dãn được cố định vào một bề mặt nơi mà khối lượng sẽ được đo

Bộ điều chỉnh không khí có nhiệm vụ giới hạn lưu lượng khí đến hệ thống và thiết bị đo áp suất. Chính vì thế, khi một vật được đặt trên loadcell nó sẽ sử dụng tự điều chỉnh để đảm bảo tạo ra đủ lực cân bằng với trọng lượng của vật nặng.

Lượng không khí cần thiết để cần bằng với trọng lượng của vật sẽ được đo, thiết bị đo áp suất sẽ chuyển đổi thành tín hiệu điện

2.2/ Load Cell thủy lực

Từ “thủy lực” dùng để chỉ loại cảm biến được sử dụng cho chất lỏng (nước hoặc dầu). Loại loadcell này giống với loại khí nén nhưng thay vì sử dụng chất khí thì nó sử dụng áp suất chất lỏng.

Cấu tạo của loadcell thủy lực

• Một màng có khả năng đàn hồi
• Một Piston với một bề mặt cân nằm bên trên màng
• Dầu hay nước được sử dụng bên trong piston
• Một ống bourdon (Áp kế lò xo ống)

Nguyên lý hoạt động

Khi tải được đặt lên trên bề mặt cân, Piston tạo áp lực lên chất lỏng chưa bến trong nó. Áp suất chất lỏng tăng tỉ lệ với lực (khối lượng) đặt vào.

Sau khi điều chỉnh áp suất, bạn có thể xác định chính xác lực hay khối lượng đặt lên trên loadcell thủy lực.

Thông số về áp xuất được hiển thị như các máy đo áp suất tương tụ hoặc nó có thể được chuyển đổi thành tín hiệu điện thông qua cảm biến áp suất.

2.3/ Loadcell biến dạng kế

Đây là loại được sử dụng rất phổ biến, một load cell biến dạng kế là một bộ thay đổi điện trở khi bị biến dạng. Điện trở tỉ lệ với ứng suất hoặc độ biến dạng khi tải được đặt trên loadcell từ đó giúp tính toán chính xác. Điện trở từ biến dạng kế là tuyến tính vì thế nó có thể được chuyển đổi thành một lực vào sau đó là trọng lượng nếu cần thiết.

Cấu tạo của một loadcell biến dạng kế bao gồm 4 biến dạng kế được lắp với nhau theo dạng mạch cầu. (Mạch cầu giúp đo điền trở không xác định bằng cách cân bằng 2 chân của mạch cầu, trong đó 1 chân là thành phần không xác định). Mạch cầu cho phép đo chính xác đến mức khó thể tin được. Biến dạng kế

2.4/ Loadcell điện dung

Loại này hoạt động dựa trên nguyên lý điện dung, với khả năng lưu trữ điện. Loadcell có cấu tạo từ 2 tấm phẳng song song, các tấm sẽ có điện và một khí tích đủ điện nó sẽ được lưu trữ giữa 2 tấm.

Khả năng chứa điện, điện dụng phụ thuộc vào độ rộng chữa 2 tấm phẳng. Khi tải được đặt lên trên tấm phẳng, khe hở sẽ bị thu hẹp lại và nó làm thay đổi điện dụng, từ đó tính toán được khối lượng.

3/ Ứng dụng của loadcell là gì?

3.1/ Quá trình đóng bao muối

Trong ứng dụng này, các túi rỗng được đưa vào bên trong máy nơi mà các cánh tay robot sẽ gắp những túi này và đặt vào bên dưới miệng phiễu.

Bên trên miệng phiễu, thùng chứa muối sẽ đổ muối ra bằng tải với một lượng được lập trình sẵn, lúc này loadcel sẽ làm nhiệm vụ đo lượng muối đúng với thông số đã được lập trình sẵn.

Thùng chứa muối sẽ đổ liên tục ra bằng tải, loadcell đo và gửi tín hiệu về PLC, nao nào đạt đúng đến khối lượng, muối sẽ ngừng lại và băng tải di chuyển để đổ muối vào phiễu.