Báo cáo cảm biến lục( Loadcell )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG Khoa khí chế tạo máy BÁO CAO HỌC PHẦN ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN GV hướng dẫn: Nguyễn Tấn Nó Nguyên lý đo lực Cấu tạo loadcell Nguyên lý hoạt động Ứng dụng loadcell Đặt điểm loadcell Nguyên lý đo lực Định luật động lực học F = m a: m: khối lượng (kg) F: lực tác động (N) a : gia tốc (m/s2) Đo lực cách: Cân lực cần đo với lực đối kháng cho lực tổng hợp momen tổng chúng không Lực cần đo F → tác động lên vật trung gian → gây biến dạng lực đối kháng Đo trực tiếp biến dạng ⇒ Lực Đo gián tiếp thông qua thay đổi tính chất vật liệu chế tạo vật trung gian bị biến dạng Thursday, December 1, 2016 Cấu tạo loadcell Một loadcell thường bao gồm strain gauges dán vào bề mặt thân loadcell Thân loadcell khối kim loại đàn hồi tùy theo loại loadcell mục đích sử dụng loadcell, thân loadcell thiết kế có hình dạng đặc biệt khác chế tạo vật liệu kim loại khác (nhôm hợp kim, thép không gỉ, thép hợp kim) Strain gauge Strain gauge thành phần cấu tạo chính loadcell, bao gồm sợi dây kim loại mảnh đặt cách điện đàn hồi Thursday, December 1, 2016 Cấu tạo Loadcell Để tăng chiều dài dây điện trở strain gauge, người ta đặt chúng theo hình ziczac, mục đích để tăng độ biến dạng bị lực tác dụng qua tăng độ chính xác thiết bị cảm biến sử dụng strain gauge Thursday, December 1, 2016 Cấu tạo Loadcell Hầu hết nhà sản xuất strain gauge cung cấp nhiều loại strain gauge khác để phù hợp với sản phẩm loadcell khác nhau, ứng dụng nghiên cứu công nghiệp dự án khác Thursday, December 1, 2016 Cấu tạo Loadcell Họ cung cấp tất phụ kiện cần thiết bao gồm công cụ chuẩn bị, vật liệu, chất kết dính liên kết, cáp, Cơng việc gắn kết strain gauge địi hỏi kỹ năng, tỉ mỉ, cẩn thận khóa đào tạo kỹ cung cấp số nhà cung cấp định Thursday, December 1, 2016 Nguyên Lý hoạt động Cấu tạo chính loadcell gồm điện trở strain gauges R1, R2, R3, R4 kết nối thành cầu điện trở Wheatstone hình dán vào bề mặt thân loadcell Thursday, December 1, 2016 Nguyên Lý hoạt động Một điện áp kích thích cung cấp cho ngõ vào loadcell (2 góc (1) (4) cầu điện trở Wheatstone) điện áp tín hiệu đo hai góc khác Tại trạng thái cân (trạng thái khơng tải), điện áp tín hiệu số không gần không bốn điện trở gắn phù hợp giá trị Đó lý cầu điện trở Wheatstone gọi mạch cầu cân Thursday, December 1, 2016 Nguyên Lý hoạt động Thursday, December 1, 2016 Nguyên Lý hoạt động Khi có tải trọng lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn nén), điều dẫn tới thay đổi chiều dài tiết diện sợi kim loại điện trở strain gauges dán thân loadcell dẫn đến thay đổi giá trị điện trở strain gauges Sự thay đổi dẫn tới thay đổi điện áp đầu Sự thay đổi điện áp nhỏ, đo chuyển thành số sau qua khuếch đại thị cân điện tử (đầu cân) Thursday, December 1, 2016 Ứng dụng loadcell Một ứng dụng phổ biến thường thấy load cell sử dụng loại cân điện tử hiện Từ ứng dụng chiếc cân kĩ thuật đòi hỏi độ chính xác cao chiếc cân có trọng tải lớn công nghiệp cân xe tải Thursday, December 1, 2016 Ứng dụng loadcell Trong ngành công nghệ cao:Với khoa học kĩ thuật tiên tiến hiện loại load cell cỡ nhỏ cải tiến cơng nghệ tính ứng dụng cao Như hình minh hoạ, loại load cel gắn vào đầu ngón tay robot để xác định độ bền kéo lực nén tác động vào vật chúng cầm nắm nhấc lên Thursday, December 1, 2016 Ứng dụng loadcell Phân phối trọng lượng công nghiệp:Các load cell thiết kế để phù hợp với ứng dụng tự động hóa cơng nghiệp để phân phối trọng lượng sản phẩm Thursday, December 1, 2016 Ứng dụng loadcell Các load cell sử dụng việc cảnh báo độ an toàn cầu treo Load cell lắp đặt dây cáp để đo sức căng cáp treo sức ép chân cầu điều kiện giao thông thời tiết khác Thursday, December 1, 2016 Đặt điểm loadcell Độ xác: cho biết phần trăm chính xác 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 mà load cell đo Cấp bảo vệ: đánh giá theo thang đo IP, (ví dụ: IP65: chống độ ẩm bụi) Điện áp: giá trị điện áp làm việc load cell (thông thường đưa giá trị lớn giá trị nhỏ - 15 V) Thursday, December 1, 2016 Đặt điểm loadcell Dải bù nhiệt độ: khoảng nhiệt độ mà đầu load cell bù vào, nếu nằm ngồi khoảng này, đầu khơng đảm bảo thực hiện theo chi tiết kĩ thuật đưa Độ trễ:hiện tượng trễ hiển thị kết dẫn tới sai số kết Thường đưa dạng % tải trọng Trở kháng đầu vào: trở kháng xác định thông qua S- S+ load cell chưa kết nối vào hệ thống chế độ không tải Thursday, December 1, 2016 Đặt điểm loadcell Điện trở cách điện: thông thường đo dòng DC 50V Giá trị cách điện lớp vỏ kim loại load cell thiết bị kết nối dòng điện Phá hủy học: giá trị tải trọng mà load cell bị phá vỡ biến dạng Giá trị ra: kết đo (đơn vị: mV) Trở kháng đầu ra: cho dạng trở kháng đo Ex+ EX- điều kiện load cell chưa kết nối hoạt động chế độ không tải Thursday, December 1, 2016 Đặt điểm loadcell Q tải an tồn: cơng suất mà load cell vượt (ví dụ: 125% công suất) Hệ số tác động nhiệt độ: Đại lượng đo chế độ có tải, thay đổi công suất load cell thay đổi nhiệt độ, (ví dụ: 0.01%/10°C nghĩa nếu nhiệt dộ tăng thêm 10°C cơng suất đầy tải load cell tăng thêm 0.01%) Hệ số tác động nhiệt độ điểm 0: giống đo chế độ không tải Thursday, December 1, 2016 ... 2016 Cấu tạo loadcell Một loadcell thường bao gồm strain gauges dán vào bề mặt thân loadcell Thân loadcell khối kim loại đàn hồi tùy theo loại loadcell mục đích sử dụng loadcell, thân loadcell thiết... kích thích cung cấp cho ngõ vào loadcell (2 góc ( 1) ( 4) cầu điện trở Wheatstone) điện áp tín hiệu đo hai góc khác Tại trạng thái cân (trạng thái không tải), điện áp tín hiệu số không gần... lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn nén), điều dẫn tới thay đổi chiều dài tiết diện sợi kim loại điện trở strain gauges dán thân loadcell dẫn đến thay