Loadcell là gì? Nguyên lý hoạt động của Loadcell

Loadcell là một cảm biến lực điện tử được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống cân đo. Nói một cách đơn giản, loadcell là thiết bị chuyển đổi lực tác dụng lên nó thành một tín hiệu điện tương ứng. Tín hiệu điện này sau đó được xử lý bởi các mạch điện tử để hiển thị kết quả đo trên màn hình.

Một loadcell điển hình bao gồm các thành phần chính sau:

Thân loadcell: Thường được làm bằng vật liệu có độ bền cao như hợp kim thép, là phần chịu lực chính.
Cầu điện trở (strain gauge): Đây là trái tim của loadcell. Khi lực tác dụng lên thân loadcell, cầu điện trở sẽ bị biến dạng, dẫn đến sự thay đổi điện trở. Sự thay đổi này tỉ lệ thuận với lực tác dụng.
Đầu nối: Dùng để kết nối loadcell với các thiết bị điện tử khác như bộ khuếch đại, bộ hiển thị.

Nguyên lý hoạt động của loadcell dựa trên hiệu ứng biến dạng của vật liệu khi chịu lực. Khi một lực tác dụng lên loadcell, thân loadcell sẽ bị biến dạng nhẹ. Các strain gauge được gắn trên thân loadcell sẽ theo đó bị biến dạng, dẫn đến sự thay đổi điện trở.
Sự thay đổi điện trở này làm mất cân bằng cầu Wheatstone, tạo ra một tín hiệu điện. Tín hiệu điện này tỉ lệ thuận với lực tác dụng lên loadcell. Tín hiệu này sau đó được khuếch đại và xử lý để chuyển đổi thành giá trị lực hoặc khối lượng.

Phân loại theo hình dạng: Loadcell hình chữ S, hình trụ, hình vuông,… Mỗi hình dạng phù hợp với một ứng dụng khác nhau.
Phân loại theo vật liệu: Loadcell bằng kim loại (thép không gỉ, hợp kim nhôm), hợp chất polymer,…
Phân loại theo ứng dụng: Loadcell cho cân công nghiệp, loadcell cho cân ô tô, loadcell cho băng tải,…

Ưu điểm:
- Độ chính xác cao: Có thể đo lực với độ chính xác rất cao.
- Độ bền tốt: Chịu được tải trọng lớn và môi trường khắc nghiệt.
- Kích thước nhỏ gọn: Dễ dàng lắp đặt trong nhiều thiết bị.
- Tính linh hoạt: Có thể sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau.
Nhược điểm:
- Giá thành cao: So với các cảm biến khác.
- Ảnh hưởng bởi nhiệt độ: Nhiệt độ có thể làm thay đổi điện trở của strain gauge, ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo.
- Cần thiết bị đo lường chuyên dụng: Để đọc và xử lý tín hiệu từ loadcell.

Cân điện tử: Loadcell là thành phần cốt lõi của các loại cân điện tử như cân bàn, cân treo, cân ô tô.
Băng tải: Đo trọng lượng hàng hóa trên băng tải để kiểm soát quá trình sản xuất.
Cảm biến lực: Đo lực kéo, lực đẩy trong các hệ thống tự động hóa, robot.
Các ứng dụng khác: Trong xây dựng (đo lực nén của bê tông), hàng không vũ trụ (đo lực đẩy của động cơ),…

Khi chọn mua loadcell, cần xem xét các yếu tố sau:

Loadcell là một thành phần không thể thiếu trong các hệ thống cân đo hiện đại. Nhờ độ chính xác cao và tính linh hoạt, loadcell đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Với sự phát triển của công nghệ, loadcell ngày càng trở nên nhỏ gọn, thông minh và đa năng hơn.