Load Cell (Cảm Biến Tải)
Load Cell (Cảm Biến Tải): Tất Tần Tật Về Cấu Tạo, Nguyên Lý và Ứng Dụng
Nếu đầu cân (bộ chỉ thị) được ví như "bộ não" của một chiếc cân điện tử, thì Load cell (cảm biến tải hay cảm biến lực) chính là "trái tim" của hệ thống. Đây là bộ phận quan trọng nhất, quyết định trực tiếp đến độ chính xác, độ bền và sự ổn định của cân.
Vậy Load cell là gì? Nó hoạt động như thế nào và có những loại nào phổ biến? Trong bài viết này, Cân Điện Tử Hoàng Thanh sẽ cùng bạn tìm hiểu chi tiết.
Load Cell Là Gì?
Load cell là một thiết bị đo lường (cảm biến) được thiết kế để chuyển đổi một lực tác động (như lực nén, kéo, uốn) thành một tín hiệu điện có thể đo lường được. Tín hiệu điện này sau đó sẽ được truyền đến đầu cân điện tử, nơi nó được xử lý và hiển thị thành con số khối lượng (kg, tấn) mà chúng ta đọc được.
Nói một cách đơn giản, Load cell là bộ phận cảm nhận sức nặng của vật và "báo" cho màn hình hiển thị biết vật đó nặng bao nhiêu.
Cấu Tạo và Nguyên Lý Hoạt Động Của Load Cell
Hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý sẽ giúp bạn biết tại sao load cell lại quan trọng đến vậy.
1. Cấu Tạo Của Load Cell
Một load cell tiêu chuẩn thường bao gồm 2 thành phần chính:
Thân Load cell (Load cell Body): Là một thanh kim loại đặc, có độ đàn hồi cao, thường được làm từ nhôm, thép hợp kim hoặc thép không gỉ. Thân load cell được thiết kế với hình dạng đặc biệt để khi có lực tác động, nó sẽ bị biến dạng (uốn cong, nén lại) một cách có kiểm soát và luôn trở về trạng thái ban đầu khi không còn lực.
Strain Gauge (Điện trở đặc biệt): Là các lá điện trở mỏng được dán cực kỳ chắc chắn lên bề mặt thân load cell, tại những vị trí mà sự biến dạng xảy ra rõ rệt nhất. Các strain gauge này được kết nối với nhau tạo thành một mạch cầu Wheatstone.
2. Nguyên Lý Hoạt Động
Nguyên lý hoạt động của load cell dựa trên sự thay đổi điện trở của strain gauge khi bị biến dạng.
Khi không có tải: Thân load cell ở trạng thái bình thường, các strain gauge có một mức điện trở ổn định, tín hiệu điện đầu ra bằng 0.
Khi có lực tác động (đặt vật lên cân): Lực này làm thân load cell bị biến dạng đàn hồi (cong/nén một mức rất nhỏ).
Strain gauge bị biến dạng: Sự biến dạng của thân load cell sẽ kéo dãn hoặc nén các lá điện trở lại, làm thay đổi chiều dài và tiết diện của chúng.
Điện trở thay đổi: Sự thay đổi về hình dạng này làm điện trở của các strain gauge thay đổi theo.
Tạo ra tín hiệu điện: Sự thay đổi điện trở làm mất cân bằng mạch cầu Wheatstone, tạo ra một tín hiệu điện áp ở đầu ra. Tín hiệu điện này có điện áp rất nhỏ và tỷ lệ thuận hoàn toàn với lực tác động lên load cell.
Xử lý tín hiệu: Tín hiệu điện áp (mV/V) này được truyền đến bộ chỉ thị (đầu cân), nơi nó được khuếch đại, xử lý và chuyển đổi thành con số khối lượng hiển thị trên màn hình.
Phân Loại Các Load Cell Phổ Biến Nhất
Load cell được phân loại theo nhiều cách, nhưng phổ biến nhất là dựa trên hình dáng/ứng dụng và loại tín hiệu.
1. Phân Loại Theo Hình Dáng và Ứng Dụng
Load cell dạng thanh (Shear Beam): Có dạng thanh dầm, chịu lực uốn. Đây là loại cực kỳ phổ biến, thường dùng trong cân sàn, cân bồn, cân băng tải.
Load cell dạng nén (Compression): Có dạng trụ hoặc khối, chuyên chịu lực nén từ trên xuống. Thường được sử dụng cho các ứng dụng tải trọng lớn như trạm cân xe tải, cân silo.
Load cell chữ Z (S-type): Có hình dạng giống chữ Z hoặc chữ S, chuyên dùng để đo lực kéo và nén. Ứng dụng phổ biến trong cân treo, cân đóng bao, máy thử độ bền kéo nén.
Load cell đơn điểm (Single Point): Được thiết kế để lắp đặt ngay trung tâm bàn cân nhỏ, đảm bảo độ chính xác dù đặt vật ở bất kỳ vị trí nào trên bàn cân. Thường dùng cho cân bàn, cân kỹ thuật, cân siêu thị.
2. Phân Loại Theo Tín Hiệu (Analog vs. Digital)
Load cell Analog: Là loại truyền thống và phổ biến nhất. Nó đưa ra tín hiệu điện áp gốc (mV/V) và cần một bộ chỉ thị bên ngoài để xử lý. Ưu điểm là chi phí hợp lý và tương thích với nhiều loại đầu cân.
Load cell Digital: Là loại cao cấp hơn. Nó tích hợp sẵn một bộ vi xử lý bên trong để chuyển đổi tín hiệu analog thành tín hiệu số ngay tại cảm biến. Ưu điểm là tín hiệu ổn định, chống nhiễu tốt, độ chính xác cao hơn và dễ dàng chẩn đoán lỗi.
Làm Sao Để Lựa Chọn Load Cell Phù Hợp?
Việc chọn đúng loại load cell là yếu tố sống còn cho một hệ thống cân. Bạn cần cân nhắc các yếu tố sau:
Mức tải tối đa (Capacity): Chọn load cell có tải trọng lớn hơn một chút so với nhu cầu cân tối đa để đảm bảo an toàn.
Độ chính xác (Accuracy): Tùy thuộc vào yêu cầu của ứng dụng (ví dụ: cân vàng cần độ chính xác cao hơn cân phế liệu).
Môi trường làm việc: Cân có đặt ở nơi ẩm ướt, nhiều hóa chất không? Nếu có, bạn cần chọn load cell làm từ thép không gỉ, có chỉ số chống nước/bụi (IP) cao.
Loại ứng dụng: Bạn dùng cho cân xe tải, cân bàn hay cân treo? Mỗi ứng dụng sẽ phù hợp với một dạng load cell khác nhau.
Thương hiệu uy tín: Lựa chọn sản phẩm từ các thương hiệu đã được khẳng định như Keli, Mettler Toledo, VMC,... để đảm bảo chất lượng và độ bền.
Cần Tư Vấn Chuyên Sâu Về Load Cell? Liên Hệ Ngay!
Việc lựa chọn, lắp đặt và thay thế load cell đòi hỏi kiến thức kỹ thuật chuyên sâu. Nếu bạn không chắc chắn, hãy để các chuyên gia của chúng tôi giúp bạn.
Cân Điện Tử Hoàng Thanh không chỉ cung cấp các sản phẩm load cell chính hãng từ những thương hiệu hàng đầu thế giới mà còn mang đến dịch vụ tư vấn kỹ thuật chuyên nghiệp, giúp bạn tìm ra giải pháp tối ưu và tiết kiệm nhất.
CÂN ĐIỆN TỬ HOÀNG THANH
ĐT: 0987059224
Địa chỉ: Tân Triều - Thanh Liệt - Hà Nội
