English
Load Cell là thiết bị cảm biến quan trọng dùng để đo trọng lượng, lực tác động. Trong bài viết này, Huỳnh Long sẽ cùng bạn tìm hiểu chi tiết hơn về Load cell là gì, cách nó hoạt động, cấu tạo và ứng dụng trong thực tế. Hãy cùng tham khảo ngay nhé!
Load cell là gì?
Load cell (cảm biến lực) là một thiết bị dùng để đo lực hoặc trọng lượng. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi lực tác động thành tín hiệu điện có thể đo lường được. Load cell được sử dụng rộng rãi trong cân điện tử, hệ thống đo lường công nghiệp, kiểm tra tải trọng.
Nhờ tính linh hoạt và độ chính xác cao, load cell đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, từ cân điện tử đến hệ thống cẩu trục. Thiết bị này cung cấp dữ liệu tải trọng chính xác cao, hỗ trợ quá trình ra quyết định trong tự động hóa.
Cấu tạo của Load Cell là gì?
Load cell có cấu tạo gồm hai phần chính: thành phần cơ khí và cảm biến. Thiết bị này thường được làm từ các vật liệu có độ đàn hồi cao như hợp kim thép, nhôm hoặc titanium.
- Thành phần cơ khí: Gồm các thanh thép hoặc bộ phận chịu lực, có nhiệm vụ chuyển đổi tải trọng thành biến dạng cơ học.
- Cảm biến: Chuyển đổi biến dạng cơ học thành tín hiệu điện. Các loại cảm biến thường được sử dụng bao gồm cảm biến điện trở, cảm biến điện dung hoặc cảm biến áp suất.
Nguyên lý hoạt động của Load Cell là gì?
Load cell hoạt động dựa trên quá trình chuyển đổi từ tác động cơ học thành tín hiệu điện để đo lường tải trọng một cách chính xác. Nguyên lý hoạt động của Load cell gồm ba giai đoạn chính:
- Biến đổi cơ học: Khi có lực tác động hoặc tải trọng đặt lên Load cell, cấu trúc cơ khí bên trong sẽ bị biến dạng. Quá trình này có thể bao gồm sự co giãn hoặc uốn cong của vật liệu, tùy thuộc vào thiết kế của Load cell.
- Chuyển đổi thành tín hiệu điện: Sự biến dạng cơ học này ảnh hưởng trực tiếp đến các cảm biến bên trong Load cell, dẫn đến sự thay đổi trong các thông số điện như điện trở, điện dung hoặc áp suất. Các cảm biến sẽ ghi nhận những thay đổi này và chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện tương ứng.
- Xử lý và đo lường dữ liệu: Tín hiệu điện được gửi đến các bộ vi xử lý hoặc hệ thống đo lường điện tử để phân tích và chuyển đổi thành giá trị tải trọng. Quá trình này đảm bảo dữ liệu đầu ra chính xác, giúp theo dõi và kiểm soát tải trọng hiệu quả trong các ứng dụng công nghiệp.
Điểm quan trọng trong nguyên lý hoạt động của Load cell là khả năng chuyển đổi chính xác giữa biến dạng cơ học và tín hiệu điện. Điều này đòi hỏi cấu trúc cơ khí của Loadcell phải đủ linh hoạt để chịu tải trọng mà không bị hư hỏng, đồng thời các cảm biến bên trong phải có độ nhạy cao và đáng tin cậy để ghi nhận chính xác sự thay đổi.
Nhờ sự kết hợp giữa yếu tố cơ khí và công nghệ điện tử, Loadcell trở thành một thiết bị đo lường quan trọng trong nhiều lĩnh vực như tự động hóa công nghiệp, kiểm soát trọng lượng và hệ thống cân điện tử.
Phân loại Load cell phổ biến hiện nay
Load cell dạng thanh (Beam Load Cell)
Load Cell dạng thanh là một trong những loại Load cell phổ biến nhất hiện nay. Với thiết kế nhỏ gọn, chúng thường được chế tạo từ hợp kim nhôm hoặc thép không gỉ để đảm bảo độ bền và độ chính xác cao. Hoạt động dựa trên nguyên lý biến dạng khi chịu tải trọng, loại Load cell này có thể đo lường chính xác khối lượng của vật đặt lên.
Nhờ đặc điểm này, Load cell dạng thanh được sử dụng rộng rãi trong cân bàn, cân công nghiệp, cân bồn chứa và các hệ thống cân tự động, giúp kiểm tra trọng lượng sản phẩm trong dây chuyền sản xuất một cách chính xác và hiệu quả.
Load cell dạng trụ (Canister Load Cell)
Load cell dạng trụ có cấu trúc hình trụ chắc chắn, được thiết kế để chịu tải trọng lớn, thường xuất hiện trong môi trường công nghiệp nặng. Ưu điểm nổi bật của loại Load cell này là khả năng chịu được tải trọng cao, lên đến hàng chục tấn, cùng với đó là khả năng hoạt động ổn định trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.
Tuy nhiên, do kích thước lớn, chúng không phù hợp với những ứng dụng có không gian hạn chế và cần hệ thống lắp đặt chuyên dụng để đảm bảo độ chính xác.
Load cell dạng nén (Compression Load Cell)
Load Cell dạng nén là thiết bị đo tải trọng theo phương thẳng đứng, thường có dạng hình trụ hoặc hình đĩa với khả năng chịu lực cao. Loại Load cell này được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống cân trạm trộn bê tông, cân bồn chứa lớn, cân xe tải, cân cầu và kiểm tra lực trong các hệ thống thử nghiệm cơ khí. Nhờ khả năng chịu tải tốt và độ bền cao, Load cell dạng nén là lựa chọn tối ưu cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao và tải trọng lớn.
Load cell dạng kéo (Tension Load Cell)
Load cell dạng kéo được thiết kế để đo lực căng, thường có hình dạng chữ S hoặc dạng móc treo. Đây là loại Load cell lý tưởng cho các ứng dụng cân treo điện tử, cân cẩu, hệ thống nâng hạ, cần trục và đo lực kéo trong thử nghiệm vật liệu. Với thiết kế linh hoạt, chúng dễ dàng lắp đặt và sử dụng trong nhiều lĩnh vực, giúp đảm bảo độ chính xác trong việc đo lường tải trọng.
Load cell dạng vòng (Ring Load Cell)
Load cell dạng vòng có thiết kế hình tròn hoặc dạng nhẫn, hoạt động dựa trên sự biến dạng của vật liệu khi có lực tác động. Chúng thường được ứng dụng trong hệ thống đo lực trong ngành xây dựng và cơ khí, cân bồn chứa, cân silo và đo lực kẹp trong máy ép. Nhờ thiết kế đặc biệt, Load cell dạng vòng mang lại độ chính xác cao và phù hợp với nhiều ứng dụng đo lường tải trọng khác nhau.
Load cell thủy lực và Load cell khí nén
Load Cell thủy lực và Load Cell khí nén hoạt động theo nguyên lý khác so với Load cell điện trở thông thường. Chúng không sử dụng điện trở biến dạng mà dựa trên sự thay đổi áp suất của chất lỏng hoặc khí nén bên trong hệ thống để đo tải trọng. Ưu điểm của hai loại Load cell này là khả năng hoạt động tốt trong môi trường khắc nghiệt, không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ và có độ bền cao, không yêu cầu nguồn điện.
Tuy nhiên, nhược điểm của chúng là độ chính xác không cao bằng Load cell điện trở và cần bảo trì thường xuyên để tránh rò rỉ. Chính vì vậy, Load cell thủy lực và khí nén thường được ứng dụng trong ngành dầu khí, luyện kim và các môi trường có nhiệt độ cao hoặc điều kiện khắc nghiệt.
Ứng dụng của Load cell trong thực tế
Loadcell có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, từ công nghiệp sản xuất, y tế đến các ngành khác. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của loadcell:
- Tự động hoá và robot: Loadcell được tích hợp vào thiết bị tự động và robot để kiểm soát lực tác động, đảm bảo độ chính xác trong sản xuất. Trong các công đoạn ép, lắp ráp, cắt, tán đinh,… máy ép thủy lực, khí nén, trục vít servo thường có cảm biến đo lực và hành trình để giám sát dữ liệu. Đặc biệt, trong thời đại 4.0, việc thu thập và phân tích dữ liệu giúp tối ưu hoá quy trình sản xuất.
- Cân điện tử và cân công nghiệp: Hệ thống cân đóng vai trò quan trọng trong sản xuất. Loadcell được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành, từ sản xuất bánh kẹo, sữa, thực phẩm, hàng tiêu dùng đến công nghiệp nặng như khai khoáng và sản xuất xi măng. Ngoài ra, loadcell còn được tích hợp trong cân điện tử để đo lường trọng lượng hàng hóa trong sản xuất, vận chuyển và đóng gói, giúp đảm bảo độ chính xác cao.
- Trục cẩu và hệ thống nâng hạ: Trong các thiết bị cẩu trục và hệ thống nâng hạ, loadcell giúp đo lường và kiểm soát tải trọng. Điều này không chỉ đảm bảo an toàn khi vận chuyển hàng hóa mà còn giúp tối ưu hóa hoạt động của thiết bị.
- Kiểm tra cường độ vật liệu: Trong lĩnh vực xây dựng và thử nghiệm vật liệu, loadcell được sử dụng để đo độ bền, độ đàn hồi và các tính chất vật lý của vật liệu như bê tông, kim loại, gỗ,… Nhờ đó, các tiêu chuẩn chất lượng được kiểm soát chặt chẽ hơn.
Load cell có mặt trong nhiều lĩnh vực, giúp đo lường và kiểm soát tải trọng chính xác, từ đó nâng cao hiệu suất và chất lượng trong sản xuất, xây dựng, vận chuyển,… Đặc biệt, trong thời đại công nghệ số, loadcell càng trở thành một công cụ không thể thiếu trong tự động hoá và công nghiệp hiện đại.
Cách kiểm tra và bảo trì Load Cell
Kiểm tra Load cell có bị hỏng không?
Dấu hiệu nhận biết Load cell bị lỗi:
- Kết quả đo không chính xác hoặc dao động bất thường.
- Không có tín hiệu đầu ra hoặc tín hiệu yếu hơn bình thường.
- Trọng lượng hiển thị không đúng ngay cả khi không có tải.
- Load Cell bị cong, nứt hoặc có dấu hiệu ăn mòn.
- Hệ thống cân không ổn định dù đã hiệu chuẩn nhiều lần.
Cách kiểm tra tín hiệu Load cell bằng đồng hồ đo điện trở
- Kiểm tra nguồn cấp: Đặt đồng hồ đo ở chế độ đo điện áp (VDC), kiểm tra điện áp cấp cho Load cell, thường nằm trong khoảng 5-10V.
- Đo điện trở giữa các dây: Đặt đồng hồ ở chế độ đo điện trở (Ohm), kiểm tra giá trị giữa các chân theo thông số của nhà sản xuất.
- Kiểm tra sự thay đổi điện trở khi có tải: Khi tác động lực lên Load cell, điện trở hoặc điện áp đầu ra phải thay đổi theo tải trọng. Nếu không có sự thay đổi, Load cell có thể đã hỏng.
Bảo trì Load Cell để kéo dài tuổi thọ
Để Load cell hoạt động bền bỉ, cần lưu ý một số yếu tố quan trọng khi sử dụng trong môi trường khắc nghiệt:
- Chống ẩm và bụi: Sử dụng Load cell có lớp bảo vệ đạt chuẩn IP phù hợp với môi trường làm việc để tránh ảnh hưởng từ độ ẩm và bụi bẩn.
- Chống ăn mòn: Trong môi trường có hóa chất, nên phủ lớp bảo vệ hoặc sử dụng Load cell làm từ vật liệu chống gỉ để kéo dài tuổi thọ thiết bị.
- Tránh quá tải: Không đặt tải trọng vượt quá giới hạn của Load cell vì có thể làm hỏng cảm biến bên trong, gây sai số hoặc mất tín hiệu.
- Bảo vệ chống rung: Hạn chế rung động trong quá trình vận hành để đảm bảo độ chính xác của Load cell và kéo dài thời gian sử dụng.
Load cell cần được vệ sinh định kỳ bằng khăn mềm và dung dịch tẩy rửa nhẹ, tránh sử dụng hóa chất mạnh có thể làm hỏng lớp bảo vệ bề mặt. Đồng thời, cần thường xuyên kiểm tra kết nối dây tín hiệu để đảm bảo không bị đứt, hở hoặc lỏng lẻo. Khi không sử dụng, Load cell nên được bảo quản trong môi trường khô ráo, thoáng mát để tránh tác động từ độ ẩm và nhiệt độ cao.
Những lưu ý khi chọn mua Load cell là gì?
Độ chính xác và độ nhạy
Độ chính xác là yếu tố quan trọng nhất khi chọn cảm biến loadcell vì nó quyết định mức độ đo lường chính xác của cân. Hãy chọn loại cảm biến có độ chính xác phù hợp với nhu cầu sử dụng.
Độ nhạy cũng không kém phần quan trọng, vì nó ảnh hưởng đến khả năng cảm biến phát hiện và đo lường những thay đổi nhỏ trong lực tác động.
Khả năng chống nhiễu từ môi trường
Môi trường làm việc có thể gây nhiễu, làm ảnh hưởng đến độ chính xác của cảm biến. Vì vậy, hãy chọn loại cảm biến có khả năng chống nhiễu tốt để đảm bảo hoạt động ổn định ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt.
Khả năng chịu tải và độ bền
Cảm biến cần có khả năng chịu tải tốt để đảm bảo an toàn và ổn định trong quá trình sử dụng. Nên chọn loại có mức chịu tải cao hơn nhu cầu thực tế để tránh quá tải và hỏng hóc.
Ngoài ra, độ bền cũng là yếu tố quan trọng. Hãy ưu tiên các sản phẩm từ thương hiệu uy tín để đảm bảo tuổi thọ cao, giảm thiểu sự cố và chi phí thay thế.
Giá thành và chi phí bảo trì
Trước khi mua, hãy so sánh giá thành và tính năng của các loại cảm biến để tìm ra sản phẩm phù hợp nhất. Ngoài ra, cần xem xét chi phí bảo trì, bảo dưỡng. Một số cảm biến có chi phí bảo dưỡng cao, vì vậy hãy tính toán tổng chi phí sử dụng trong suốt vòng đời của sản phẩm để có lựa chọn tối ưu.
Câu hỏi thường gặp (FAQs)
Load Cell có độ chính xác cao không?
Load Cell là cảm biến đo lực có độ chính xác cao, nhưng mức độ chính xác phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
- Các loại Load Cell cao cấp thường có sai số nhỏ hơn.
- Nhiệt độ, độ ẩm, rung động có thể ảnh hưởng đến độ chính xác.
- Lắp đặt sai vị trí hoặc không đúng kỹ thuật có thể làm giảm độ chính xác.
- Load Cell cần được hiệu chuẩn định kỳ để duy trì độ chính xác tốt nhất.
Làm thế nào để kiểm tra Load Cell có bị hỏng?
Bạn có thể kiểm tra Load Cell bằng cách đo điện trở của nó:
- Dùng đồng hồ vạn năng, đặt chế độ đo điện trở (Ohm).
- Kiểm tra điện trở cầu Wheatstone: Đo giá trị giữa các chân tín hiệu và nguồn. Nếu có sự sai lệch quá lớn so với thông số kỹ thuật, Load Cell có thể bị lỗi.
- Kiểm tra đo chéo: So sánh điện trở giữa các chân để phát hiện sự mất cân bằng.
- Kiểm tra bằng tải thử: Đặt một tải trọng đã biết lên Load Cell và xem giá trị hiển thị có đúng không.
Load Cell có thể hoạt động trong môi trường khắc nghiệt không?
Có, nhưng cần chọn loại Load Cell phù hợp:
- Môi trường ẩm ướt hoặc hóa chất: Dùng Load Cell bằng thép không gỉ hoặc có lớp phủ bảo vệ.
- Nhiệt độ cao/thấp: Chọn Load Cell có dải nhiệt độ hoạt động rộng.
- Môi trường rung động: Dùng Load Cell có khả năng chống rung tốt để tránh nhiễu tín hiệu.
Bao lâu nên hiệu chuẩn Load Cell một lần?
Tần suất hiệu chuẩn tùy thuộc vào ứng dụng:
- Cân thương mại: Hiệu chuẩn định kỳ 6 tháng – 1 năm.
- Ứng dụng công nghiệp: Kiểm tra 3 – 6 tháng một lần, đặc biệt trong môi trường có nhiều tác động.
- Ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao: Hiệu chuẩn thường xuyên theo tiêu chuẩn ISO.
Load Cell có thể kết nối với thiết bị nào?
Load Cell có thể kết nối với nhiều thiết bị khác nhau, bao gồm:
- Bộ hiển thị trọng lượng để đọc trực tiếp kết quả đo.
- Bộ chuyển đổi tín hiệu biến tín hiệu Load Cell thành tín hiệu số để truyền đi xa.
- Bộ điều khiển PLC dùng trong tự động hóa công nghiệp.
- Máy tính & phần mềm giám sát phân tích dữ liệu đo và lưu trữ thông tin.
Xem thêm:
- Mã vạch là gì ? Ý nghĩa và cách xem mã vạch của sản phẩm
- In truyền nhiệt TTO (Thermal Transfer Overprinting) là gì?
- Máy khắc laser fiber là gì? Các ngành công nghiệp phù hợp
Hy vọng bài viết trên sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về load cell là gì, cấu tạo và nguyên lý hoàt động của load cell. Nếu bạn đang tìm đơn vị cung cấp các thiết bị công nghiệp chính hãng, chất lượng và uy tín, hãy liên hệ ngay với Huỳnh Long qua hotline 0961 166 388 nhé!
Theo dõi Fanpage của Huỳnh Long tại đây.
🔰Liên hệ để được hỗ trợ tư vấn, mua hàng:
CÔNG TY CỔ PHẦN THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP HUỲNH LONG
📲: (+84) (28) 3592 6789 / 028 2253 5672 / 0961 166 388
📧: marketing@huynhlong.com.vn
🌐: huynhlong.com.vn
📌: Lô J35, KDC Phú Nhuận, 659 Đỗ Xuân Hợp, P. Phước Long B, TP Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh.
