Flintec Học
Load cell là gì?
Load cell là một cảm biến điện cơ được sử dụng để đo lực hoặc trọng lượng. Nó có một thiết kế đơn giản nhưng hiệu quả, dựa vào sự chuyển đổi nổi tiếng giữa lực tác động, biến đổi vật liệu và dòng điện. Đây là những thiết bị rất linh hoạt, mang lại hiệu suất chính xác và mạnh mẽ trên nhiều ứng dụng đa dạng. Không có gì ngạc nhiên khi chúng trở thành thiết bị quan trọng trong nhiều quy trình công nghiệp và thương mại, từ tự động hóa sản xuất ô tô đến việc cân đo mua sắm của bạn tại quầy thanh toán. Khi công nghệ tiến triển nhanh chóng, xuất hiện nhiều ứng dụng mới và hứng thú có tiềm năng được hỗ trợ bởi việc sử dụng load cell. Các tiến bộ mới trong robot học, cảm giác và cụm chân giả y tế, chỉ là một số ví dụ, đều cần các cách hiệu quả để đo lực và trọng lượng. Các loại load cell mới liên tục được thiết kế để đáp ứng nhu cầu của thị trường đang thay đổi liên tục.
Cách load cell hoạt động
Đây là hướng dẫn từng bước về cách load cell hoạt động:
- Cố định Load Cell: Một đầu thường được cố định trên một khung hoặc cơ sở, trong khi đầu kia tự do để kết nối với trọng lượng hoặc phần mang trọng lượng.
- Áp dụng lực: Khi lực được áp dụng lên thân của load cell, nó sẽ uốn nhẹ dưới tác động. Điều này tương tự như điều gì xảy ra đối với cần câu khi người câu cá móc một con cá.
- Uốn lượng tỷ lệ: Giống như một người câu cá sẽ trải qua nhiều sự uốn của cần câu hơn với một con cá lớn, mạnh mẽ, một load cell cũng sẽ uốn mạnh mẽ hơn dưới lực áp dụng lớn hơn.
- Phát hiện Biến dạng: Mặc dù biến dạng rất tinh tế và không thể nhìn thấy bằng mắt thường, nó vẫn được cảm biến đàn hồi phát hiện.
- Đo lường Biến dạng: Để đo lường biến dạng, các cảm biến đàn hồi được kết nối chặt chẽ với thân của load cell tại các điểm được xác định trước, khiến chúng biến dạng cùng với thân.
- Đo lường Tải: Chuyển động kết quả thay đổi điện trở của các cảm biến đàn hồi tỷ lệ với lượng biến dạng do tải áp dụng. Điện trở thay đổi này cung cấp một phép đo chính xác về tải hoặc lực áp dụng.
Công nghệ của load cell
Một load cell điển hình bao gồm hai phần: thân chính và một mạch điện kèm theo. Thân chính là nơi chịu trọng lượng hoặc lực và chiếm phần lớn kích thước của load cell. Thông thường, nó được làm từ thép hoặc nhôm chất lượng cao, đảm bảo độ tin cậy cơ học và phân phối biến dạng đều và dự đoán được.
Mạch điện được đặt trong load cell, được gắn chặt vào thân chính. Mạch bao gồm các cảm biến đàn hồi là các phần chuyên biệt của mạch được thiết kế để cảm nhận biến dạng của thân chính.
Các cảm biến đàn hồi này bao gồm dây hoặc lá mảnh, dẫn điện được xếp thành một khuôn mẫu ziczac chặt chẽ. Mẫu này khiến chúng nhạy cảm với sự căng và ép dọc theo chiều dài của chúng, nhưng không nhạy cả chiều rộng của chúng. Do đó, chúng có thể được đặt chính xác để cảm nhận lực chạy dọc theo các trục cụ thể. Ví dụ, load cell dạng thanh cắt có các cảm biến đàn hồi được đặt ở góc 45 độ so với trục tải, nhằm tối đa hóa việc phát hiện biến dạng cắt chạy qua load cell.
Bảo vệ Môi trường
Tùy thuộc vào môi trường sử dụng, load cell có thể xuất hiện trong điều kiện môi trường rất khác nhau. Dĩ nhiên, một phòng sạch trong một phòng thí nghiệm y tế khác hoàn toàn so với phần dưới của một xe tải khai thác mở, nhưng cả hai đều có thể sử dụng các loại load cell khác nhau. Do đó, quan trọng là chúng được bảo vệ đủ từ môi trường bên ngoài, để đảm bảo hiệu suất kéo dài cho việc sử dụng theo đúng mục đích của chúng.
Hầu hết các load cell sẽ được kín đáo. Điều này có nghĩa là các khe hở được lấp đầy bằng một loại nhựa epoxy hoặc nhựa chất lượng cao bao phủ hoàn toàn các thành phần điện tử. Điều này giúp bảo vệ mạch điện khỏi tổn thương và độ ẩm từ bên ngoài và cũng giúp truyền nhiệt độ.
Một số load cell có các phong bì kín đáo để đảm bảo bảo vệ môi trường hoàn chỉnh nhất. Một phong bì kín đáo được hàn đầy đủ cung cấp một bọc đóng kín và chắc chắn, chống chọi với môi trường khó khăn nhất.
Chứng chỉ ATEX và FM có sẵn cho một số load cell. Những chứng chỉ này cho biết nó phù hợp để sử dụng trong môi trường có khả năng gây nổ mà không có nguy cơ tạo ra tia lửa. Điều này rất lý tưởng cho các hoạt động phát ra khí hoặc hơi cháy như xịt sơn xe hơi hoặc nơi làm việc xử lý bụi hữu cơ mịn như bột lúa mì hoặc gỗ.
Độ Chính Xác của Load Cell
Các nhiệm vụ khác nhau đòi hỏi độ chính xác khác nhau. Một cái cân y tế đo lường liều lượng thuốc nói chung cần có độ phân giải lớn hơn so với một cái cân công nghiệp đo lường lượng lớn cát hoặc cát. Do đó, bạn sẽ thấy có nhiều loại load cell khác nhau cung cấp các mức độ độ chính xác và khả năng đa dạng, để đáp ứng những ứng dụng đa dạng này.
Có quy tắc và thỏa thuận quốc tế tồn tại nhằm cung cấp một số kiểm soát chất lượng đối với thiết bị đo lường lực. Ý tưởng là rằng quy định như vậy sẽ giúp thúc đẩy sự hài hòa giữa các thẩm quyền khác nhau, tạo điều kiện thuận lợi cho thương mại và hoạt động kinh tế.
Quốc tế, Tổ chức Đo lường Pháp lý (OIML) quản lý các quy định đo lường này, và tại Hoa Kỳ, Ủy ban Đánh giá Loại Quốc gia (NTEP) cũng làm điều này.
Nhiều hoạt động thương mại nơi sản phẩm được bán theo trọng lượng đòi hỏi trang thiết bị đo lường phù hợp để sử dụng trong thương mại. Đây là trang thiết bị đã được chứng nhận bởi các cơ quan thẩm quyền liên quan (OIML, NTEP hoặc tiêu chuẩn quốc gia) để sử dụng trong các ứng dụng như vậy. Thông thường, đối với cân đo thương mại, bạn sẽ thấy chúng được chứng nhận theo lớp C3 theo tiêu chuẩn OIML.
Load cell với chứng nhận OIML hoặc NTEP sẽ phù hợp cho các ứng dụng đo lường hợp pháp. Đôi khi chúng có thể có cả chứng nhận OIML và NTEP, trong khi một số có thể chỉ có một, tùy thuộc vào thị trường hoặc khu vực được bán ra.
Ngoài những chứng nhận này, load cell được gắn nhãn là mục đích chung (GP). Chúng không được chứng nhận nhưng thường có thể cung cấp các mức độ độ chính xác tương tự. Điều này rất lý tưởng trong những tình huống mà quy định đo lường hợp pháp không áp dụng.
Lắp đặt và Sử dụng
Hiệu suất của một load cell phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Trong số này, việc lắp đặt và căn chỉnh đúng đắn là quan trọng nhất. Thường nghe nói rằng một load cell chỉ tốt như cách nó được lắp đặt. Do đó, quan trọng là phải tuân thủ cẩn thận các đề xuất của nhà sản xuất để có kết quả tốt nhất từ thiết bị và đảm bảo sử dụng an toàn và lâu dài. Các đề xuất này thường bao gồm thông tin về cách lắp đặt và căn chỉnh đúng của load cell, lựa chọn cố định và kết cấu phụ tùng phù hợp, sử dụng phụ kiện lắp đặt, phụ tùng điện tử và quy trình hiệu chuẩn.
Bằng cách làm việc chặt chẽ với nhà cung cấp load cell của bạn, bạn đảm bảo chọn lựa chiến lược và sản phẩm tốt nhất phù hợp với nhu cầu cụ thể của bạn và thông qua sự hỗ trợ liên tục, tin tưởng rằng giải pháp của bạn sẽ hiệu quả và lâu dài.
Loại cảm biến trọng lượng
Một cảm biến trọng lượng có sẵn trong các hình dạng và cấu hình khác nhau có thể được chỉ định để sử dụng trong các lĩnh vực ứng dụng khác nhau. Thông thường, cảm biến trọng lượng thuộc bốn loại chính, tuy nhiên, công nghệ cơ bản của chúng vẫn giữ nguyên.
Bốn loại chính của cảm biến trọng lượng là:
Beam (Cột)
Cảm biến trọng lượng dạng cột là cảm biến linh hoạt có thường làm việc như cái cần với một đầu được cố định và đầu còn lại tự do uốn cong khi chịu lực tác động.
Một số cảm biến trọng lượng dạng cột cũng có thể được coi là có hai đầu, có nghĩa là cảm biến được cố định ở cả hai đầu và được tải ở giữa.
Single Point (Một điểm)
Thường, cảm biến trọng lượng phụ thuộc vào lực được áp dụng ở một điểm trung tâm của cơ thể cảm biến. Việc chệch lệch của lực được áp dụng tại trung tâm sẽ dẫn đến mất độ chính xác.
Cảm biến trọng lượng một điểm hoạt động khác biệt, cho phép tải lực ở ngoài trung tâm trong khi vẫn giữ được độ chính xác. Khả năng này làm cho chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng nơi mà tải lực được áp dụng với một mức độ biến động về vị trí.
Compression (Nén)
Như tên gọi, cảm biến trọng lượng nén đo lường một lực nén hoặc đẩy. Thông thường, thiết kế của chúng mô phỏng một cột, mang lại sức mạnh bổ sung cho cảm biến sử dụng trong các ứng dụng tĩnh có công suất lớn.
Tension (Căng)
Một cảm biến trọng lượng căng chủ yếu được sử dụng để đo lực kéo, trong đó tải được treo từ chân cảm biến, làm nó căng ra.
Cảm biến trọng lượng căng đôi khi được gọi là cảm biến dạng S hoặc cảm biến S do hình dạng của chúng giống chữ S. Nhiều cảm biến trọng lượng căng cũng có thể được sử dụng để đo lực nén, làm cho chúng linh hoạt và đa dạng.