Không phải mọi cảm biến lực (loadcell) đều giống nhau. Tùy vào mục đích sử dụng, môi trường lắp đặt và yêu cầu kỹ thuật, các loại loadcell sẽ có thiết kế, vật liệu và cách đo lường khác nhau. Đặc biệt, loadcell dùng trong cân điện tử công nghiệp hiện nay chủ yếu là loại sử dụng công nghệ strain gauge (điện trở dán) – một chuẩn mực của độ chính xác và độ bền.
Nội dung trang
1. Loadcell điện trở dán (strain gauge) hoạt động như thế nào?
-
Mỗi loadcell có từ 4 đến 8 điện trở dán vào khối kim loại, tạo thành mạch cầu Wheatstone.
-
Khi chịu tải, kim loại biến dạng, làm thay đổi điện trở → sinh ra tín hiệu điện tỷ lệ với tải trọng.
-
Tín hiệu đầu ra thường ở mức mV/V, tức là miliVolt trên mỗi Volt cấp nguồn.
2. Các mạch bù và hiệu chỉnh trong loadcell
Để đảm bảo độ chính xác lâu dài, các loadcell chất lượng cao sẽ tích hợp các mạch phụ:
-
🔹 Mạch hiệu chỉnh không tải: Giúp tín hiệu = 0 khi không có tải.
-
🔹 Mạch bù nhiệt độ (zero & full scale): Giảm sai số khi môi trường thay đổi nhiệt độ.
-
🔹 Mạch hiệu chỉnh tín hiệu đầu ra: Giữ tín hiệu ổn định và tuyến tính.
💡 Lưu ý: Khi dùng nhiều loadcell cùng lúc, các mạch hiệu chỉnh cần phân bố đối xứng để tránh sinh dòng điện ảo gây sai số.
3. Phân loại các loại loadcell theo cấu trúc và ứng dụng
| Loại Loadcell | Dải tải trọng (tham khảo) | Đặc điểm & Ứng dụng |
|---|---|---|
| Dạng uốn đơn (single point) | < 500kg | Dùng cho bàn cân, sàn cân nhỏ. Nhạy ít với vị trí đặt tải. |
| Dạng uốn kép (bending beam) | 2 – 300kg | Phù hợp cân động, các vật có tâm dao động. |
| Dạng cắt (shear beam) | 0.5 – 10t | Cân bồn, cân sàn. Cần móng cố định, hạn chế tải ngang. |
| Dạng màng (membrane) | 0.5 – 50t | Bền, dễ lắp, kháng lực ngang tốt. |
| Tải – nén (tension/compression) | 100kg – 10t | Dùng trong máy thử kéo – nén, thiết bị nâng. |
| Dạng cột (column) | 10 – 500t | Tự định tâm, dùng trong cân xe tải, silo lớn. |
| Dạng trục (pin) | Tùy chỉnh | Dùng thay thế chốt trên máy móc, thiết kế theo yêu cầu. |
Ngoài ra còn có các loại toroidal, double shear, flange hoặc washer được sử dụng trong các ứng dụng đặc biệt hoặc nghiên cứu.
4. Thuật ngữ kỹ thuật phổ biến khi chọn loadcell
| Thuật ngữ | Giải thích |
|---|---|
| Tải trọng danh định | Mức tải cho tín hiệu đầu ra chuẩn |
| Sai số tuyến tính | Chênh lệch giữa đường cong thực và đường tuyến tính |
| Hysteresis | Sai số khi tăng và giảm tải khác nhau |
| Lặp lại | Độ ổn định giữa nhiều lần đo cùng tải |
| Độ trôi nhiệt độ | Sai số khi nhiệt độ môi trường thay đổi |
| Tín hiệu đầu ra không tải | Sai số khi không có vật nặng |
| Điện trở vào / ra | Trở kháng giữa các dây cấp nguồn / tín hiệu |
| Cách điện | Tránh rò rỉ giữa thân vỏ và mạch bên trong |
5. Vì sao chọn đúng loại loadcell là quan trọng?
Việc chọn sai loại loadcell có thể gây:
-
Sai số cao, giảm tuổi thọ cảm biến
-
Lắp đặt khó khăn hoặc không phù hợp không gian
-
Hỏng hóc do tải lệch, tải ngang hoặc môi trường khắc nghiệt
🔎 Do đó, hãy luôn lựa chọn cảm biến lực phù hợp với mục đích sử dụng, dựa trên đặc tính kỹ thuật, điều kiện làm việc và độ tin cậy thương hiệu như ZEMIC – nhà sản xuất loadcell hàng đầu đạt chuẩn OIML, ISO, CE…