Loadcells được sử dụng gần như trong mọi hệ thống cân điện tử. Cảm biến loadcell là loại cảm biến được thiết kế riêng đểđo lực. Vì vậy nó được dùng trong hệ thống cân định lượng.
Cấu tạo của Loadcell gồm 1 thanh dầm hoặc vòng tròn (có thể biến dạng được), có dán 4 cảm biến đo biến dạng( chính là 4 điện trở tenzo) tại những vị trí đảm bảo gần như chính xác tuyệt đối. Khi thanh dầm (hoặc vòng tròn) biến dạng thì 2 cảm biến chịu biến dạng kéo(1 và 3) có cùng điện trở R+dR, 2 cảm biến chịu biến dạng nén( 2 và 4) có cùng điện trở R-dR. 4 điện trở tenzo này được mắc hình cầu.
Có 1 nguồn áp 1 chiều để cung cấp cho mạch cầu (E1). Tín hiệu ra là điện áp 1 chiều (E0).
Hình 3. 1: Loadcell
Loadcell được chế tạo với nhiều giới hạn khác nhau. Trong giới hạn làm việc, đặc tính của Loadcell được xem là tuyến tính.
Khi sử dụng ta cần phải biết các thông số của Loadcell: - Giới hạn đo(full- scale load).
- Điều kiện làm việc.
- Điện áp nguồn cung cấp(excitation voltage). - Độ nhạy của Loadcell( output at rate capacity).
Độ nhạy của Loadcell thường được cho dưới dạng tín hiệu ra của Loadcell tương ứng với lực tác động cực đại lên Loadcell khi nguồn cung cấp là 1 V. Tín hiệu ra của Loadcell sẽ tỉ lệ với điện áp cấp cho mạch cầu.
• Nguyên lý hoạt động của Load Cell.
Loadcell thực chất là một loại chuyển đổi đo lực. Thiết bị này chuyển đổi lực hay khối lượng thành tín hiệu điện.
Máy đo lực căng là trái tim của loadcell. Cảm biến lực căng là là thiết bị có điện trợ thay đổi khi bị kéo hoặc nén. Các cảm biến được phát triển từ lá kim loại nhiệt luyện rất mỏng và được ghép với nhau thành một lớp điện môi mỏng. Các miếng cảm biến được gắn với một phần tử kéo căng bằng chất kết dính đặc biệt. Vị
trí chính xác của cảm biến đo, cách thức gắn và vật liệu được sử dung đều có ảnh hưởng tới khả năng đo của loadcell.
Hình 3. 2: Nguyên lý hoạt động của Load Cell
Mỗi miếng cảm biến bao gồm một hoặc nhiều dây được gắn lên bề mặt của đòn cân, đai hoặc cột (phần tử kéo căng) trong loadcell. Khi bề mặt mà cảm biến gắn vào bị kéo căng ra, các dây kéo hoặc nén và thay đổi điện trở của nó tỉ lệ với tải. Một hoặc nhiều cảm biến lực căng được sử dụng để tạo nên một loadcell.
Nhiều cảm biến được nối với nhau tạo thành bốn nhánh của cầu Wheatstone. Khi điện áp vào đặt lên cần, đầu ra sẽ có một điện áp tỷ lệ với lực tác dụng lên loadcell. Tín hiệu đầu ra này có thể khuếch đại và xử lý bằng các thiết bị đo phù hợp.
Hình 3. 3: Một số loại Load Cell