Loadcell có cấu tạo bao gồm thân đàn hồi được chế tạo bằng loại thép đặc biệt, trên đó có gắn tenzomet, vỏ bảo vệ, màng ngăn và các dây cáp nguồn và tín hiệu. Thông thường bốn tenzomet được gắn trên thân đàn hồi, các tenzomet này được bố trí ở mặt trên và mặt dưới thân đàn hồi, chúng đồng thời được nối với nhau tạo nên mạch cầu Wheatsstone. Loadcell được cung cấp điện áp xoay chiều hay một chiều ổn định, đặt trên hai đỉnh đối diện nhau của cầu, điện áp ra được lấy trên hai đỉnh còn lại.
Hình 3.1 Load Cell
Sơ đồ nguyên lý của mạch loadcell:
Thân đàn hồi tenzomet
E
V
Hình 3.2. Mạch nguyên lý loadell.
Loadcell hoạt động theo nguyên lý cầu biến trở lực. Khi lực đặt lên thân đàn hồi của loadcell thay đổi làm co giãn các điện trở (tenzomet), dẫn đến các điện trở trên các nhánh cầu thay đổi theo chiều thích ứng. Khoảng cách co giãn của thân đàn hồi rất nhỏ, vào khoảng 1/1000 đến 1/100 mm. Khi cấp một điện áp ổn định lên một nhánh cầu thì điện áp lấy ra trên nhánh cầu còn lại này sẽ phản ánh một cách trung thực với sự tương đối lực trên đầu loadcell.
* Loadcell sử dụng trong hệ thống cân băng tải:
Hiện nay có nhiều loại loadcell do nhiều hãng khác nhau chế tạo. Chúng phân biệt với nhau ở phạm vi hoạt động, dải đo, độ chính xác và nhiều thông số khác. Việc lựa chọn loại loadcell phụ thuộc vào từng ứng dụng cụ thể. Dưới đây
giới thiệu về đầu đo lực loadcell loại B74 - BUTTNER, một loại loadcell được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống đo lường công nghiệp.
Các thông số kỹ thuật chính của loadcell:
Khả năng tải lớn nhất khi làm việc : Pmax = 100kg Khả năng chịu tải lớn nhất (tải phá hỏng) : P = 200kg
Sai số tuyến tính : + 0,02%.
Điện trở ra : 330 Ohm
Độ nhạy : 2m V/V
Độ lặp lại : + 0,01%.
Nhiệt độ làm việc : - 01C đến + 600C
Điện áp cung cấp : Umax = 12V
Nếu cung cấp điện áp một chiều 10V lên đầu loadcell thì khi tải đặt lên đầu loadcell thay đổi từ 0 đến 100 kg thì điện áp một chiều đầu ra thay đổi tỷ lệ từ 0 đến 20 mV. Điện áp này sẽ được đưa vào các khối chức năng để tiến hành các bước xử lý cần thiết, kết hợp với tín hiệu dịch chuyển băng tải, tính toán đưa ra khối lượng tích luỹ.
*Các đặc tính chuyển đổi cảm biến loadcell
* Đặc tính chuyển đổi cảm biến cân băng định lượng của các phối liệu
Tỷ lệ phối liệu
Đá vôi = 80,6% Đất sét = 12,6% Quặng sắt = 3,4%
Silic = 3,4%
Đưa tỷ lệ % cảu các phối liệu vào loadcell , ta tìm được tỷ lê phối liệu đầu ra loadcell
Phương trình chuyển đổi: mđv = aA1 + b (1)
Trong đó : mđv – là cân băng định lượng của các phối liệu A1 - Đầu ra của loadcell tương ứng 0 - 20mA Đầu ra của loadcellA1 là
Tỷ lệ phối liệu Đá vôi(80,6%) Đất sét(12,6%) Q Sắt (3,4%) Silic (3,4%) A1(mA) 16,9 6,1 4,5 4,5 Hình 3.3
.Đồ thi chuyển đổi đặc tính cảm biến cân băng định lượng của các phối liệu
*Đặc tính chuyển đổi tín hiệu cổng vào analog
Đưa các tỷ lệ phối liệu tương ừng A1vào các giá trị nguyên analog ta tìm đươc cổng vào điện áp cho các phối liệu
Phương trình chuyển đổi : A1 = aAI + b Trong đó cổng AI tương ứng từ 0÷32000 Ta có bảng sau
AI 1000 1000 4200 25800
Hình 3.4. Đồ thị chuyển đổi tín hiệu cổng vào analog
*Đặc tính chuyển đổi cổng ra analog
Đưa các giá trị nguyên của AI vào analog ta tìm được các phối liệu cần tìm cho cổng ra AQWo
Phương trình chuyển đổi :AI= aAQ + b
Trong đó AQ là cổng ra analog tương ứng :0÷10V Ta có bảng đầu ra AQ như sau
AI 1000 1000 4200 25800
Hình 3.5. Đồ thị chuyển đổi tín hiệu cổng ra analog
*Đặc tính tốc độ của động cơ dãn động qua biến tần
Từ các giá trị tìm được AQ ta tính đựơc tần số điều khiển động cơ như sau
Phương trình chuyển đồi : AQ = aF + b Trong đó F la tần số tương ứng 0÷50Hz Ta có bảng như sau
AQ 4.19 4.19 4.8 8.8
F 21 21 24 44