CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
1.4. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài
1.4.4. Cảm biến tải (Loadcell)
1.4.4.1. Khái niệm
Loadcell là thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực hoặc trọng lượng thành tín hiệu điện.
Khái niệm“strain gage”: cấu trúc có thể biến dạng đàn hồi khi chịu tác động của lực tạo ra một tín hiệu điện tỷ lệ với sự biến dạng này.
Loadcell thường được sử dụng để cảm ứng các lực lớn, tĩnh hay các lực biến thiên chậm.Một số trường hợp loadcell được thiết kế để đo lực tác động mạnh phụ thuộc vào thiết kế của Loadcell.
1.4.4.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Loadcell được cấu tạo bởi hai thành phần, thành phần thứ nhất là “Strain gage” và thành phần còn lại là “Load”. Strain gage là một điện trở đặc biệt chỉ nhỏ bằng móng tay, có điện trở thay đổi khi bị nén hay kéo dãn và được nuôi bằng một nguồn điện ổn định, được dán chết lên “Load” – một thanh kim loại chịu tải có tính đàn hồi.
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.
19
Hình 1.25. Cấu tạo của strain gauge
Trong đó:
R: Điện trở strain gauge (Ohm)
L: Chiều dài của sợi kim loại strain gauge (m)
S: Tiết diện của sợi kim loại strain gauge (m2)
ρ: 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
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.
Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn hoặc nén). Kết quả là, hai trong số 4 điện trở strain gauges là trong nén, trong khi hai strain gauges đang bị căng ra. 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.
Hình 1.26. Mạch cầu Wheatstone
Chúng ta sử dụng mạch cầu Wheatstone để chuyển đổi sự thay đổi tỉ lệ giữa lực căng
và trở kháng thành điện áp tỷ lệ với tải. Sự thay đổi điện áp này là rất nhỏ, do đó nó
20
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).
1.4.4.3. Loadcell RNT LP7130
Loadcell chén RNT LP7130 dành cho cân bồn, trạm trộn, silo, thang máy, phễu.
Mức khối lượng: 1 / 2.2 / 5 / 10/ 15/ 22/ 33/ 47/ 68/ 100/ 150 / 220 tấn
Đang có hàng sẵn: 2.2t, 5t, 10t, 15t, 22 tấn
Tiêu chuẩn kháng nước/kháng bụi: IP67
Tiêu chuẩn: Atex Zone 0-1-2 (gas) and 20-21-22 (dust) ( option)
Cấp chính xác: D1
Vật liệu lựa chọn: sản xuất bằng thép không gỉ ( stainless steel), hoặc bằng thép ( Alloy Steel)
Dòng loadcell chịu nhiệt độ cao -30 đến +70 °C hoặc tùy chọn nhiệt độ có thể lên tới
200 °C (option)
Dạng loadcell: nén dạng chén
Quá tải an toàn: 150%
Quá tải tối đa: 300%
Điện trở: 2.85mv/v 0,005 mV / V
Trở kháng đầu vào: 1450 ±10Ω
Trở kháng đầu ra: 1402 ±3Ω
Nguồn cấp: 4 ~ 12V (DC / AC), Max .: 15V
Sử dụng thích hợp cho: cân xe tải, cân silo bồn, trạm trộn
Có thể mua rời module hay còn gọi là Mouting rời
21
Hình 1.27. Loadcell RNT LP7130
Hình 1.28. Loadcell RNT LP7130 kèm bộ kit mounting rời
1.4.5. Đầu cân điện tử (Digital indicator)
1.4.5.1. Khái niệm và cấu tạo
Đầu cân điện tử là thiết bị đọc các tín hiệu điện được xuất ra từ cảm biến lực (Loadcell) sau đó thể hiện lên màn hình để cho người dùng có thể đọc những giá trị
đó. Đầu cân điện tử khi kết hợp với cảm biến tải sẽ trở thành một cụm hoàn chỉnh gọi
là bàn cân điện tử (Indicator weighing scale).
Hình 1.29. Bàn cân điện tử
22
Ngày nay ngoài khả năng thể hiện những giá trị lên màn hình, đầu cân điện tử còn có những tính năng khác như kháng nước kháng bụi, cảnh báo giá trị tải tới hạn,…
Cấu tạo của đầu cân điện tử gồm 2 thành phần chính: màn hình LCD hiển thị và cụm nút thao tác.
1.4.5.2. Đầu cân điện tử LP7516
Tải trọng: 1kg-80t
Đầu cân đựơc làm bằng nhựa ABS tiêu chuẩn IP65 .
Đầu cân LP7516 LED Tiêu chuẩn NTEP
Kết nối tất cả các loại loadcell
Độ phân giải 30.000 chính xác cao.
Màn hình LED số đỏ cao 20.3mm dể nhìn.
Chức năng trừ bì, đếm số lựong, HILO, Cân động vật, giữ Hold, RS232 kết nối máy tính....
Sử dụng Adapter 9v và bình khô 6v tiện lợi khi cúp điện
RS 232 tích hợp
Hình 1.30. Đầu cân điện tử LP7516