TÌM HIỂU CHUNG VỀ LOAD CELL DDE serie pdf

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ KHOA CÔNG NGHỆ CƠ ĐIỆN TỬ Giảng viên hướng dẫn : nhom thực hiện : Lớp : K55M Hà nội,ngay tháng năm 2013 A. TÌM HIỂU CHUNG VỀ LOAD CELL 1. Khái niệm Load cell Các loadcell là những cảm biến lực (khối lượng, mô-men xoắn, ). Khi lực được tác dụng lên một loadcell, loadcell sẽ chuyển đổi lực tác dụng thành tín hiệu điện. Các loadcell cũng được biết đến như là "đầu dò tải" (load transducer) bởi vì nó cũng có thể chuyển đổi một tải trọng (lực tác dụng) thành tín hiệu điện. Trong từ điển, một loadcell được định nghĩa như là một "thiết bị đo lường trọng lượng cần thiết để cân điện tử hiển thị trọng lượng thành con số". Tín hiệu điện tử ngõ ra của loadcell có thể là một sự thay đổi điện áp, thay đổi tín hiệu dòng, tín hiệu số hoặc thay đổi tần số tùy thuộc vào loại loadcell và mạch sử dụng, phổ biến nhất là loadcell thay đổi điện áp. Các loadcell có thể sử dụng điện trở (strain gauge), điện dung, kỹ thuật bù lực điện từ. Phổ biến nhất là các loadcell có sẵn dựa trên nguyên tắc thay đổi điện trở để đáp ứng với một tải áp dụng. Vì thế ở đây, ta sẽ nói về loadcell sử dụng điện trở (strain gauge) 2. Cấu tạo loadcell Một loadcell thường bao gồm các strain gauges được dán vào bề mặt của thân loadcell. Thân loadcell là một khối kim loại đàn hồi và tùy theo từng loại loadcell và mục đích sử dụng loadcell, thân loadcell được thiết kế có hình dạng đặc biệt khác nhau và chế tạo bằng vật liệu kim loại khác nhau (nhôm hợp kim, thép không gỉ, thép hợp kim). Strain gauge Strain gauge là thành phần cấu tạo chính của loadcell, nó bao gồm một sợi dây kim loại mảnh đặt trên một tấm cách điện đàn hồi. Để tăng chiều dài của dây điện trở strain gauge, người ta đặt chúng theo hình ziczac, mục đích là để tăng độ biến dạng khi bị lực tác dụng qua đó tăng độ chính xác của thiết bị cảm biến sử dụng strain gauge. R= Điện trở strain gauge (Ohm) L = Chiều dài của sợi kim loại strain gauge (m) A = Tiết diện của sợi kim loại strain gauge (m2) r= Điện trở suất vật liệu của sợi kim loại strain gauge Khi dây kim loại bị lực tác động sẽ thay đổi điện trở Khi dây bị lực nén, chiều dài strain gauge giảm, điện trở sẽ giảm xuống. Khi dây bi kéo dãn, chiều dài strain gauge tăng, điện trở sẽ tăng lên Điện trở thay đổi tỷ lệ với lực tác động. Hầu hết các nhà sản xuất strain gauge cung cấp nhiều loại strain gauge khác nhau để phù hợp với các sản phẩm loadcell khác nhau, các ứng dụng trong nghiên cứu và công nghiệp dự án khác nhau. Họ cũng cung cấp tất cả các phụ kiện cần thiết bao gồm công cụ chuẩn bị, vật liệu, chất kết dính liên kết, cáp, Công việc gắn kết các strain gauge đòi hỏi kỹ năng, sự tỉ mỉ, cẩn thận và các khóa đào tạo kỹ năng này được cung cấp bởi một số nhà cung cấp nhất định. Hình 1: Một số loại load cell thông dụng 3. Nguyên lý hoạt động Cấu tạo chính của loadcell gồm các điện trở strain gauges R1, R2, R3, R4 kết nối thành 1 cầu điện trở Wheatstone như hình dưới và được dán vào bề mặt của thân loadcell. Một điện áp kích thích được cung cấp cho ngõ vào loadcell (2 góc (1) và (4) của cầu điện trở Wheatstone) và điện áp tín hiệu ra được đo giữa hai góc khác. Tại trạng thái cân bằng (trạng thái không tải), điện áp tín hiệu ra là số không hoặc gần bằng không khi bốn điện trở được gắn phù hợp về giá trị. Đó là lý do tại sao cầu điện trở Wheatstone còn được gọi là một mạch cầu cân bằng. Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn hoặc nén), điều đó dẫn tới sự thay đổi chiều dài và tiết diện của các sợi kim loại của điện trở strain gauges dán trên thân loadcell dẫn đến một sự thay đổi giá trị của các điện trở strain gauges. Sự thay đổi này dẫn tới sự thay đổi trong điện áp đầu ra. Sự thay đổi điện áp này là rất nhỏ, do đó nó chỉ có thể được đo và chuyển thành số sau khi đi qua bộ khuếch đại của các bộ chỉ thị cân điện tử (đầu cân). 4. Thông số kĩ thuật cơ bản - Độ chính xác: cho biết phần trăm chính xác trong phép đo. Độ chính xác phụ thuộc tính chất phi tuyến tính, độ trễ, độ lặp. - Công suất định mức: giá trị khối lượng lớn nhất mà load cell có thể đo được. - Dải bù nhiệt độ: là khoảng nhiệt độ mà đầu ra load cell được bù vào, nếu nằm ngoài khoảng này, đầu ra không được đảm bảo thực hiện theo đúng chi tiết kĩ thuật được đưa ra. - Cấp bảo vệ: được đánh giá theo thang đo IP, (ví dụ: IP65: chống được độ ẩm và bụi). - Điện áp: giá trị điện áp làm việc của load cell (thông thường đưa ra giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất 5 - 15 V). - Độ trễ:hiện tượng trễ khi hiển thị kết quả dẫn tới sai số trong kết quả. Thường được đưa ra dưới dạng % của tải trọng. - Trở kháng đầu vào: trở kháng được xác định thông qua S- và S+ khi load cell chưa kết nối vào hệ thống hoặc ở chế độ không tải. - Điện trở cách điện: thông thường đo tại dòng DC 50V. Giá trị cách điện giữa lớp vỏ kim loại của load cell và thiết bị kết nối dòng điện. - Phá hủy cơ học: giá trị tải trọng mà load cell có thể bị phá vỡ hoặc biến dạng. - Giá trị ra: kết quả đo được (đơn vị: mV). - Trở kháng đầu ra: cho dưới dạng trở kháng được đo giữa Ex+ và EX- trong điều kiện load cell chưa kết nối hoặc hoạt động ở chế độ không tải. - Quá tải an toàn: là công suất mà load cell có thể vượt quá (ví dụ: 125% công suất). - Hệ số tác động của nhiệt độ: Đại lượng được đo ở chế độ có tải, là sự thay đổi công suất của load cell dưới sự thay đổi nhiệt độ, (ví dụ: 0.01%/10°C nghĩa là nếu nhiệt dộ tăng thêm 10°C thì công suất đầy tải của load cell tăng thêm 0.01%). - Hệ số tác động của nhiệt độ tại điểm 0: giống như trên nhưng đo ở chế độ không tải. 5. Phân loại [...]... khung dữ liệu và tốc độ truyền B TÌM HIỂU VỀ LOAD CELL DDE SERIES 1 Đặc điểm: DDE serieslà loại load cell cỡ nhỏ, dùng để đo tải trọng thấp Đặc điểm: + Tải trọng từ 200N đến 50 KN + Đo lực kéo và lực nén + Cấp bảo vệ: IP 65 + Nhỏ gọn, độ chính xác cao + Độ lệch thấp, đo cấu hình thấp + Tần số riêng cao + Thiết kế chắc chắn Hình 15: Load cell DDE series Mô tả: Load cell dde có phạm vi cấu hình thấp, được... liên tục,… 7.2 Load cell số a) Khái niệm, sự ra đời Thời gian ra đời: Từ cuối những năm 1970 Về cơ bản load cell số là sự tích hợp giữa load cell tương tự với công nghệ điện tử hiện đại Ban đầu, khi khái niệm load cell số mới ra đời, nhiều người hiểu lầm là các load cell số có các phần tử điện tiêu hao thấp có thể được sử dụng để chuyển đổi một load cell chất lượng thấp lên một load cell chất lượng... các loadcell với mức cân và kết cấu phù hợp với vị trí mà nó sẽ được lắp đặt Ví dụ 1) Các loadcell điểm đơn (single point loadcell) thường được sử dụng cho cân thông thường (vừa và nhỏ) Điểm đặt tải của các loadcellđiểm đơn (single point loadcell) được đặt ở tâm của mặt bàn cân Ví dụ 2) Đối với các hệ thống cân công nghiệp như hệ thống cân bồn, hệ thống cân phễu, loadcell trụ đứng, module loadcell... được đặt ngay trong loadcell, load cell cable hoặc trong hộp junction box Các đặc tính tới hạn của từng load cell được đặt trong EEPROM nằm trong module của load cell đó, điều đó cũng có nghĩa là mọi vấn đề xử lý sai số được thực hiện ngay tại load cell, với chính load cell đó, cũng có nghĩa là phép bù sai số được thực hiện khá triệt để Một hệ thống số điển hình bao gồm một số các load cell số nối với... dưỡng… 9.2 Khắc phục Để đảm bảo chế độ hoạt động tốt cho load cell trước tiên cần nắm vững các thông số của load cell đang sử dụng cần phải lắp ráp đúng và chính xác load cell trong mạch do Tránh để load cell hoạt động ở chế độ quá tải có chế độ bảo trì thường xuyên… 10 Cách lựa chọn Load cell và phụ kiện 10.1 Lựa chọn load cell Khi lựa chọn Loadcells thì các thông số cần phải quan tâm là: - Chọn loại... trụ đứng, module loadcell thường được sử dụng Một loadcell hoặc nhiều loadcell có thể được sử dụng, nhưng nếu sử dụng nhiều loadcell, tải trọng được phân bố vào từng loadcell đều hơn nên độ chính xác sẽ cao hơn Ví dụ 3) Loadcell chữ “S” thường được sử dụng cho các máy đo lực 6 Ứng dụng của load cell  Một ứng dụng khá phổ biến thường thấy của load cell là được sử dụng trong các loại cân điện tử hiện... Loadcell, giải thuật, độ chính xác,hiệu chỉnh… 10.2 Chọn hộp nối(Junctionbox) Sau khi đã lựa chọn xong load cell, tuỳ theo số lượng load cell và loại loadcell mà ta chọn loại hộp nối là loại 4 đầu hoặc 8 đầu nối Cũng từ chế độdòng áp của load cell mà ta lựa chọn chế độ dòng áp của hộp nối cho phùhợp Một số thông số cần quan tâm khi chọn hộp nối: - Số đầu đo của load cell phải bằng hoặc lớn hơn số load. .. thoại, máy tính, LCD Từ đó có sự cảnh báo về độ an toàn của cầu Từ đó tìm ra các biện pháp cần thiết để sửa chữa kịp thời 7 Các loại Load cell cơ bản 7.1 Load cell tương tự a)Khái niệm Load cell cảm biến sức căng, biến đổi thành tín hiệu điện gọi là load cell tương tự Tínhiệu này được chuyển thành thông tin hữu ích nhờ các thiết bị đo lường như bộ chỉ thị Mỗi load cell tải một đầu ra độc lập, thường 1... thống chính xác thì càng rút ngắn khoảng cách giữa load cell với thiết bị đo lường càng tốt Cách giải quyết thông thường vẫn dùng là giảm thiểu dung sai đầu ra của load cell Tuy nhiên giới hạn của công nghệ không cho phép vượt quá con số mong muốn quá nhỏ Trong khi nối song song nhiều load cell với nhau, mỗi load cell tải với một đầu ra độc lập với các load cell khác trong hệ thống, do đó để đảm bảo giá... vi rộng 8 Kết nối load cell 8.1 Load cell tương tự Hình 10: Sơ đồ đấu dây Trong đó: +Excitation (Điện áp kích thích) là đầu vào dương của điện áp cung cấp –Excitation là đầu vào âm của điện áp cung cấp +Output là tín hiệu ra dương của load cell –Output là tín hiệu ra âm của load cell +sense và –sense là các dây dẫn đựoc nối trực tiếp với Excitation Nóichung để tránh nhiễu Có loại Loadcell thì có, có . TÌM HIỂU CHUNG VỀ LOAD CELL 1. Khái niệm Load cell Các loadcell là những cảm biến lực (khối lượng, mô-men xoắn, ). Khi lực được tác dụng lên một loadcell,. phễu, loadcell trụ đứng, module loadcell thường được sử dụng. Một loadcell hoặc nhiều loadcell có thể được sử dụng, nhưng nếu sử dụng nhiều loadcell,