Load cell (cảm biến lực) là một loại đầu dò chuyển đổi lực vật lý thành năng lượng điện có thể đo lường, định lượng được. Có nhiều loại và cấu hình load cell cần thiết để vận hành các bộ phận khác nhau của máy móc. Dưới đây là top 3 load cell thường được sử dụng trong các ứng dụng cầu cân.
I. Load cell là gì?
Load cell (cảm biến lực) là một thiết bị có độ chính xác cao được sử dụng để đo trọng lượng hoặc lực trong một số ứng dụng khác nhau. Chúng có thể được sử dụng để đo lực nén, lực căng, lực uốn hoặc lực cắt.
Bản thân cảm biến lực là một bộ chuyển đổi được sử dụng để chuyển đổi lực thành tín hiệu điện. Trong cấu trúc cảm biến lực là một khu vực hoặc một nhóm các khu vực, được thiết kế để chịu ứng suất khi một tải / lực tác dụng, thường theo kiểu tuyến tính. Đồng hồ đo sức căng được sản xuất từ lá kim loại được liên kết với những khu vực này để cảm nhận biến dạng trong cấu trúc cảm biến lực dưới tải hoặc áp suất tác dụng, sau đó cung cấp tín hiệu điện đầu ra tỷ lệ với biến dạng khi được kích thích bởi nguồn điện áp hoặc dòng điện điều chỉnh. Tín hiệu này thường chỉ vài milivôn và thường yêu cầu khuếch đại trước khi có thể đọc được.
II. Thiết kế và chức năng của load cell.
Cảm biến lực được sử dụng để đo trọng lượng. Chúng là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Chúng ta có thể bắt gặp load cell trong ô tô hoặc siêu thị, chúng được ẩn trong hoạt động bên trong của các dụng cụ.
Cảm biến lực thường bao gồm một phần tử lò xo mà trên đó các máy đo biến dạng đã được đặt. Phần tử lò xo thường được làm bằng thép hoặc nhôm. Điều đó có nghĩa là nó rất chắc chắn, nhưng cũng có độ đàn hồi tối thiểu. Như tên gọi “phần tử lò xo” gợi ý, thép bị biến dạng nhẹ dưới tải trọng, nhưng sau đó trở lại vị trí ban đầu của nó, phản ứng đàn hồi với mọi tải trọng. Những thay đổi cực kỳ nhỏ này có thể đạt được bằng máy đo biến dạng. Sau đó, cuối cùng biến dạng của máy đo biến dạng được giải thích bằng điện tử phân tích để xác định trọng lượng.
Để hiểu điểm cuối cùng này, chúng ta hãy xem xét các đồng hồ đo biến dạng một cách chi tiết hơn: Chúng là những vật dẫn điện được gắn chặt vào một tấm phim theo kiểu uốn khúc. Khi bộ phim này được kéo, nó - và các dây dẫn - dài hơn. Khi nó được ký hợp đồng, nó sẽ ngắn hơn. Điều này làm cho điện trở trong dây dẫn điện thay đổi. Sự biến dạng có thể được xác định trên cơ sở này, vì sức đề kháng tăng lên khi sức căng và giảm đi khi co lại.
Đồng hồ đo biến dạng được gắn chặt vào phần tử lò xo, và do đó nó sẽ trải qua các chuyển động tương tự. Các đồng hồ đo biến dạng này được sắp xếp theo thứ được gọi là mạch cầu, hay chính xác hơn là mạch cầu Wheatstone. Điều này có nghĩa là bốn SG được kết nối “trong một vòng” và lưới đo của lực được đo được căn chỉnh cho phù hợp.
Nếu một đối tượng được đặt trên cảm biến lực hoặc được treo khỏi nó, trọng lượng của đối tượng có thể được xác định. Tải trọng dự định cho cảm biến lực luôn được căn chỉnh theo hướng của tâm trái đất, hay nói cách khác là theo hướng trọng lực. Chỉ thành phần lực đó của tải nên được nhận. Đó không phải là trường hợp của cảm biến lực, có thiết kế tương tự và cũng thường được chỉ định là “cảm biến lực”: Chúng thường được thiết kế để thu nhận tải trọng xảy ra theo mọi hướng. Hướng của lực hấp dẫn của trái đất không liên quan đến cách chúng được lắp đặt.
III. Nguyên lý của load cell.
Cảm biến lực là một bộ chuyển đổi chuyển đổi năng lượng cơ học (lực kéo và lực nén) thành tín hiệu điện. Có nhiều nguyên lý hoạt động khác nhau của đầu dò có thể được sử dụng để chuyển đổi lực. Phổ biến nhất là những nguyên lý sau đây:
- Đầu dò đo độ căng: Đầu dò đo độ căng hoạt động trên nguyên tắc thay đổi điện trở khi dây dẫn bị biến dạng đàn hồi. Ứng suất kéo làm cho tiết diện của dây dẫn hẹp hơn và chiều dài của nó dài hơn; trong khi ứng suất nén làm cho nó rộng hơn và ngắn hơn. Những mẫu dây song song giống như tem này được liên kết trên bề mặt của thân kim loại. Khi cơ thể gặp căng thẳng, các dây dẫn biến dạng cùng với nó và có thể đo được sự thay đổi về điện trở. Sự thay đổi lực cản này tỷ lệ với ứng suất từ lực tác dụng.
- Bộ chuyển đổi lực điện dung: Bộ chuyển đổi lực điện dung tận dụng điện dung của vật liệu hoặc lượng điện tích lưu trữ. Bộ phận chính của thiết bị là tụ điện có thể được cấu hình như phẳng, hình trụ hoặc hình cầu. Đôi khi, đầu dò lực điện dung cũng có thể được coi là máy đo biến dạng điện dung. Một bộ biến đổi lực điện dung đơn giản bao gồm hai tấm song song được ngăn cách bởi một vật liệu đàn hồi cũng hoạt động như một chất điện môi. Lực tác dụng lên các bản làm tăng điện dung khi chất điện môi biến dạng trên các bản. Điện dung phụ thuộc vào diện tích và khoảng cách giữa các tấm.
- Bộ chuyển đổi áp điện: Bộ chuyển đổi áp điện sử dụng hiệu ứng áp điện. Hiệu ứng áp điện là khả năng của một số vật liệu nhất định để tạo ra điện tích dưới ứng suất cơ học. Điện tích này tỷ lệ với lực tác dụng. Cảm biến lực sử dụng hiệu ứng áp điện thường chỉ đo lực theo một hướng. Nếu cần đo từ các hướng khác, nhiều đầu dò hơn được lắp đặt.
- Đầu dò dây rung: Mặt khác, bộ chuyển đổi dây rung sử dụng nguyên lý thay đổi tần số tự nhiên của dây hoặc chuỗi căng. Đối với một sợi dây có độ dài, khối lượng và vật liệu cho trước, lực căng càng lớn thì tần số càng cao. Lực căng của một sợi dây tỷ lệ thuận với bình phương tần số dao động của nó. Trong kiểu thiết kế đầu dò này, một dây hoặc chuỗi được sử dụng làm cảm biến lực. Một mạch dao động điện tử làm cho sợi dây dao động với tần số riêng. Dây được gắn với một màng ngăn nơi có áp suất. Khi áp suất thay đổi trên màng ngăn, lực căng của dây dẫn cũng vậy. Sự thay đổi độ căng cũng làm thay đổi tần số dao động của dây mà sau đó được đo bằng một cuộn dây cảm ứng. Điều này sau đó sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện.
- Bộ chuyển đổi từ tính: Còn được gọi là cảm biến lực “Pressductor” do ABB phát triển, loại này sử dụng hiệu ứng đàn hồi từ tính hoặc sự thay đổi độ từ thẩm trong lõi từ xảy ra khi một lực tác dụng lên lõi. Khi tiếp xúc với lực cơ học, các phần tử sắt từ thay đổi mômen từ của miền “Weiss” của nó khi có áp lực tác dụng, dẫn đến thay đổi các đặc tính từ theo hướng mà lực cơ tác dụng. Bộ chuyển đổi này về cơ bản bao gồm một lõi sắt nhiều lớp với hai cuộn dây vuông góc. Dòng điện xoay chiều qua cuộn sơ cấp tạo ra từ trường xoay chiều trong lõi theo mô hình “không tải”, trong đó cuộn thứ cấp vuông góc với cuộn thứ cấp không xuất hiện điện áp. Khi tác dụng tải trọng lên lõi sắt, sự thay đổi độ từ thẩm trong lõi từ làm cho các đường sức từ thay đổi hướng. Sự thay đổi hướng lúc này sẽ thiết lập một từ thông đi qua cuộn thứ cấp. Một điện áp bây giờ được tạo ra trong cuộn thứ cấp, sau đó sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu có thể đọc được.
IV. Top 3 load cell sử dụng trong các ứng dụng cầu cân.
Các cầu cân, thường được gắn cố định trên nền bê tông, sẽ cân toàn bộ xe và các vật dụng bên trong. Cảm biến tải trọng được sử dụng trong cầu cân cần phải mạnh mẽ và có thể đối phó với những gì các phần tử ném vào chúng. Dưới đây là 3 cảm biến lực hàng đầu của chúng tôi tùy thuộc vào ứng dụng cầu cân cụ thể.
1. Cảm biến lực HM9B-C3-30t.
Cảm biến lực HM9B-C3-30t là cảm biến tải trọng chùm tia cắt kép với Bảo vệ IP68. Cũng như rất phù hợp với cân cầu cân, nó cũng được sử dụng cho các ứng dụng như xe tải, đường ray, phễu và các thiết bị cân điện tử khác. Nó có độ chính xác cao và được OIML chấp thuận.
Hệ thống dây điện cho HM9B-C3-30t được che chắn và bao gồm 4 dây cáp dẫn. Đường kính cáp là Ø5.5mm và chiều dài cáp tiêu chuẩn là 20m.
2. Cảm biến lực HM9E-C3-65k.
Cảm biến lực HM9E-C3-65K là một cảm biến lực khác từ phạm vi chùm tia cắt kép của chúng tôi. Nó cũng có bảo vệ IP68 và độ chính xác cao. Cảm biến lực HM9E-C3-65k được làm kín để không thấm vào môi trường xung quanh. Cũng như cân cầu cân, cảm biến lực này cũng có thể được sử dụng cho cân xe tải và cân đường ray.
Cảm biến lực HM9E-C3-65k có sẵn với chứng chỉ kiểm tra OIML, Chứng chỉ NTEP và Chứng chỉ CE về sự tuân thủ để nó có thể được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp.
3. Cảm biến tải BM24R / RLC.
BM24R / RLC là một cảm biến tải trọng pancake. Nó có tích hợp bảo vệ quá tải tĩnh lên đến 13t. BM24R / RLC được làm kín và thích hợp cho cân phễu, bệ và pallet cũng như cân cầu cân.
Cảm biến lực BM24 / RLC được làm bằng thép không gỉ và có cấu hình thấp.
Chúc bạn thành đạt trong công việc và hạnh phúc trong cuộc sống !
Hotline / Zalo: 0903 666 014
Website: https://uniduc.com/vi
-------------////--------------------------------------------////------------
HUMANOID ROBOT CỦA CÔNG TY UNIDUC SẢN XUẤT PHÁT TRIỂN.
