Báo cáo cảm biến lục( Loadcell )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG
Khoa cơ khí chế tạo máy

BÁO CAO HỌC PHẦN
ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN
GV hướng dẫn: Nguyễn Tấn Nó

1.
2.
3.
4.
5.

Nguyên lý đo lực
Cấu tạo của loadcell
Nguyên lý hoạt động
Ứng dụng của loadcell
Đặt điểm của loadcell


1. Nguyên lý đo lực
Định luật cơ bản của động lực học F = m a:
m: khối lượng (kg)
F: lực tác động (N)
a : gia tốc (m/s2)

Đo lực bằng cách: Cân bằng lực cần đo với một lực
đối kháng sao cho lực tổng hợp và momen tổng của
chúng bằng không.
Lực cần đo F → tác động lên vật trung gian → gây
ra biến dạng và lực đối kháng.

Đo trực tiếp biến dạng ⇒ Lực.
Đo gián tiếp thông qua sự thay đổi tính chất của vật liệu chế
tạo vật trung gian khi bị biến dạng.
Thursday, December 1, 2016


2. Cấu tạo của loadcell
Một loadcell thường bao gồm các strain gauges
được dán vào bề mặt của thân loadcell.
Thân loadcell là một khối kim loại đàn hồi và tùy
theo từng loại loadcell và mục đích sử dụng
loadcell, thân loadcell được thiết kế có hình dạng
đặc biệt khác nhau và chế tạo bằng vật liệu kim
loại khác nhau (nhôm hợp kim, thép không gỉ,
thép hợp kim).
Strain gauge.
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.
Thursday, December 1, 2016


2. Cấu tạo Loadcell
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.

Thursday, December 1, 2016

2. Cấu tạo Loadcell
Hầu hết các nhà sản xuất strain gauge cung cấp
nhiều loại strain gauge khác nhau để phù hợp với
các sản phẩm loadcell khác nhau, các ứng dụng
trong nghiên cứu và công nghiệp dự án khác
nhau.

Thursday, December 1, 2016


2. Cấu tạo Loadcell
Họ cũng cung cấp tất cả các phụ kiện cần thiết
bao gồm công cụ chuẩn bị, vật liệu, chất kết dính
liên kết, cáp, ...
Công việc gắn kết các strain gauge đòi hỏi kỹ
năng, sự tỉ mỉ, cẩn thận và các khóa đào tạo kỹ
năng này được cung cấp bởi một số nhà cung cấp
nhất định.

Thursday, December 1, 2016


3. Nguyên Lý hoạt động
Cấu tạo chính của loadcell gồm các điện trở
strain gauges R1, R2, R3, R4 kết nối thành 1 cầu
điện trở Wheatstone như hình dưới và được dán
vào bề mặt của thân loadcell.

Thursday, December 1, 2016


3. Nguyên Lý hoạt động
Một điện áp kích thích được cung cấp cho ngõ
vào loadcell (2 góc (1) và (4) của cầu điện trở
Wheatstone) và điện áp tín hiệu ra được đo giữa
hai góc khác.
Tại trạng thái cân bằng (trạng thái không tải),
điện áp tín hiệu ra là số không hoặc gần bằng
không khi bốn điện trở được gắn phù hợp về giá
trị.
Đó là lý do tại sao cầu điện trở Wheatstone còn
được gọi là một mạch cầu cân bằng.

Thursday, December 1, 2016


3. Nguyên Lý hoạt động

Thursday, December 1, 2016


3. Nguyên Lý hoạt động
Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên
thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn
hoặc nén), 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. Sự thay đổi

này dẫn tới sự thay đổi trong điện áp đầu ra.
Sự thay đổi điện áp này là rất nhỏ, do đó nó 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).

Thursday, December 1, 2016


4. Ứng dụng của loadcell
Một ứng dụng khá phổ biến thường thấy của load
cell là được sử dụng trong các loại cân điện tử
hiện nay.
Từ ứng dụng trong những chiếc cân kĩ thuật đòi
hỏi độ chính xác cao cho tới những chiếc cân có
trọng tải lớn trong cơng nghiệp như cân xe tải.

Thursday, December 1, 2016


4. Ứng dụng của loadcell
Trong ngành công nghệ cao:Với nền khoa học kĩ
thuật tiên tiến hiện nay thì loại load cell cỡ nhỏ
cũng được cải tiến công nghệ và tính ứng dụng
cao hơn. Như hình minh hoạ, loại load cel
này được gắn vào đầu của ngón tay robot để xác
định độ bền kéo và lực nén tác động vào các
vật khi chúng cầm nắm hoặc nhấc lên.

Thursday, December 1, 2016

4. Ứng dụng của loadcell
Phân phối đều trọng lượng trong công nghiệp:Các
load cell được thiết kế để phù hợp với các ứng
dụng tự động hóa trong cơng nghiệp để phân
phối đều trọng lượng sản phẩm.

Thursday, December 1, 2016


4. Ứng dụng của loadcell
Các load cell được sử dụng trong việc cảnh báo
độ an toàn cầu treo. Load cell được lắp đặt
trên các dây cáp để đo sức căng của cáp treo và
sức ép chân cầu trong các điều kiện giao thông và
thời tiết khác nhau.

Thursday, December 1, 2016


5. Đặt điểm của loadcell
Độ chính xác: cho biết phần trăm chính xác trong
phép đo. Độ chính xác phụ thuộc tính chất phi
tuyến tính, độ trễ, độ lặp.
Công suất định mức: giá trị khối lượng lớn nhất
mà load cell có thể đo được.
Cấp bảo vệ: được đánh giá theo thang đo IP, (ví
dụ: IP65: chống được độ ẩm và bụi).
Điện áp: giá trị điện áp làm việc của load cell
(thông thường đưa ra giá trị lớn nhất và giá trị

nhỏ nhất 5 - 15 V).
Thursday, December 1, 2016


5. Đặt điểm của loadcell
Dải bù nhiệt độ: là khoảng nhiệt độ mà đầu ra
load cell được bù vào, nếu nằm ngồi khoảng
này, đầu ra khơng được đảm bảo thực hiện theo
đúng chi tiết kĩ thuật được đưa ra.
Độ trễ:hiện tượng trễ khi hiển thị kết quả dẫn tới
sai số trong kết quả. Thường được đưa ra dưới
dạng % của tải trọng.
Trở kháng đầu vào: trở kháng được xác định
thông qua S- và S+ khi load cell chưa kết nối vào
hệ thống hoặc ở chế độ không tải.

Thursday, December 1, 2016


5. Đặt điểm của loadcell
Điện trở cách điện: thông thường đo tại dòng DC
50V. Giá trị cách điện giữa lớp vỏ kim loại của
load cell và thiết bị kết nối dòng điện.
Phá hủy cơ học: giá trị tải trọng mà load cell có
thể bị phá vỡ hoặc biến dạng.
Giá trị ra: kết quả đo được (đơn vị: mV).
Trở kháng đầu ra: cho dưới dạng trở kháng được
đo giữa Ex+ và EX- trong điều kiện load cell chưa
kết nối hoặc hoạt động ở chế độ không tải.

Thursday, December 1, 2016


5. Đặt điểm của loadcell
Q tải an tồn: là cơng suất mà load cell có thể
vượt quá (ví dụ: 125% công suất).
Hệ số tác động của nhiệt độ: Đại lượng được đo ở
chế độ có tải, là sự thay đổi công suất của load
cell dưới sự thay đổi nhiệt độ, (ví dụ: 0.01%/10°C
nghĩa là nếu nhiệt dộ tăng thêm 10°C thì cơng
suất đầy tải của load cell tăng thêm 0.01%).
Hệ số tác động của nhiệt độ tại điểm 0: giống như
trên nhưng đo ở chế độ không tải.

Thursday, December 1, 2016