Đầu dò cảm biến & cảm biến lực - Cách thức hoạt động

Công ty Thiết bị đo lường Hoa sen vàng trân trong giới thiệu bài viết : Cảm biến lực và bộ chuyển đổi lực là những thiết bị cần thiết trong các ứng dụng cân điện tử hoặc đo lường. Không có định nghĩa rõ ràng về cảm biến lực và bộ chuyển đổi lực, nhưng chúng đều là cảm biến; thông thường cảm biến lực đo trọng lượng, trong khi bộ chuyển đổi lực đo lực hoặc mô-men xoắn.
Chúng cảm biến tải trọng lượng Load cells được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như đóng gói, vận chuyển, thực phẩm, nông nghiệp, nông nghiệp, xây dựng, y tế, công nghệ cao, thử nghiệm và đo lường, và nhiều ngành khác.
 

Các thành phần chính của bất kỳ cảm biến lực hoặc bộ chuyển đổi lực nào là:

- Phần tử cảm biến và,
- Cảm biến điện tử

Phần tử cảm biến:

Phần tử cảm biến trong cảm biến lực hoặc bộ chuyển đổi lực, thường được gọi là "phần tử lò xo", là một miếng kim loại được gia công chính xác thường được làm từ thép hợp kim có độ bền cao hoặc thép không gỉ đã qua xử lý nhiệt hoặc hợp kim nhôm có độ bền cao.

Phần tử cảm biến được chế tạo theo cách mà nếu một tải trọng được đặt vào nó theo một hướng và hướng nhất định, nó sẽ phát triển biến dạng tỷ lệ với tải được đặt vào. Độ chính xác của cảm biến lực phụ thuộc nhiều vào thiết kế và vật liệu của phần tử cảm biến, cũng như tay nghề.

Phần tử cảm biến có các hình dạng và kích thước khác nhau tương ứng với ứng dụng có liên quan và xếp hạng tải. (hoasenvang.vn) cung cấp nhiều loại cảm biến lực như sau:
 

• Single Ended Shear Beam
• Double Ended Shear Beam
• S-Beam or S-Type
• Single Point
• Canister and Disk
• Planar
• Load Pins
• Load Buttons
• Tension Links
• Wire Rope
• Torque

Điện tử cảm biến lực load cells:

Phần quan trọng của cảm biến điện tử cho cảm biến lực là máy đo biến dạng. Máy đo biến dạng, như tên của nó, có thể đo biến dạng trên một miếng kim loại khi nó được liên kết với nó.
Máy đo biến dạng là một thành phần điện trở có độ chính xác mỏng thay đổi giá trị điện trở của nó khi nó bị căng hoặc nén.


Hình 1: Đồng hồ đo sức căng ở dạng nén, bình thường và lực căng (thay đổi hình dạng được phóng đại).

Để biến sự thay đổi điện trở này thành đầu ra điện áp có thể sử dụng được, bốn (hoặc nhóm bốn) máy đo biến dạng được gắn vào một phần tử cảm biến trong bố trí cầu wheat stone.


Hình 2: Sơ đồ đi dây của máy đo độ căng

Các đồng hồ đo biến dạng được liên kết với phần tử cảm biến theo cách mà khi một tải được đặt vào cảm biến lực, R1 và R3 sẽ bị nén và R2 và R4 sẽ bị căng.
 

Cảm biến trọng lượng Làm thế nào nó hoạt động?

Để cho thấy cách một cảm biến lực hoạt động thực sự, chúng tôi sẽ chứng minh bằng cách sử dụng một cảm biến lực điểm duy nhất. Phần tử cảm biến của một cảm biến lực một điểm sẽ trông giống như hình minh họa này:


Hình 3: Mô hình cảm biến lực một điểm

Khi một tải được tác động lên cảm biến lực hoặc bộ chuyển đổi lực tại điểm tải, phần tử cảm biến sẽ tạo ra biến dạng theo mô phỏng sau (tham khảo Hình 4). Sự thay đổi về hình dạng của phần tử cảm biến được phóng đại cho mục đích minh họa. Độ võng thực tế của hầu hết các cảm biến lực hoặc bộ chuyển đổi lực tối đa là khoảng 0,1 mm đến 1 mm ở quy mô đầy đủ.


Hình 4: Cảm biến lực một điểm dưới tải

Trong hầu hết các trường hợp, đồng hồ đo biến dạng được liên kết với phần tử cảm biến tại các vị trí sẽ xảy ra nhiều biến dạng nhất.

Khi cảm biến lực hoặc bộ chuyển đổi lực ở trạng thái không tải và bình thường, tất cả các giá trị điện trở của máy đo biến dạng đều bằng hoặc gần bằng và đầu ra điện áp của cầu wheat stone bằng không hoặc gần bằng không.

Khi một tải được đặt vào cảm biến tải, đồng hồ đo biến dạng đang bị nén hoặc căng theo sơ đồ bên dưới:

Hình 5: Hệ thống dây điện của Máy đo độ căng khi chịu tải

Trong điều kiện này, đồng hồ đo biến dạng chịu nén có điện trở thấp hơn và đồng hồ bị căng có điện trở cao hơn. Sự thay đổi điện trở này sẽ làm cho đầu ra điện áp lệch khỏi 0 hoặc gần bằng 0 một lượng tỷ lệ với tải được đặt vào.

Đầu ra Milli-Volt trên mỗi Volt

Điện áp đầu ra của cảm biến liên quan đến điện áp kích thích hoặc nguồn cung cấp được trình bày bằng mV/V trong bảng thông số kỹ thuật của cảm biến lực hoặc bộ chuyển đổi. Giá trị này được nêu cho đầu ra quy mô đầy đủ của cảm biến lực và thông thường chúng là 1, 2, 3, 4 mV / V hoặc các số khác thấp hơn hoặc ở giữa.

Thuật ngữ “đầu ra quy mô đầy đủ” có nghĩa là đầu ra điện áp của cảm biến lực khi cảm biến lực ở mức tải cơ học đầy đủ.

Ví dụ, đối với cảm biến lực hoặc bộ chuyển đổi lực có đầu ra toàn thang đo 2 mV/V, có nghĩa là nếu điện áp kích thích là 10 VDC, thì ở thang đo đầy đủ, điện áp đầu ra sẽ là 20 mV theo công thức sau:


Hình 5-1: công thức tính áp ngõ ra

Cảm biến lực hoặc bù đầu dò lực

Lý tưởng nhất là cảm biến lực có mạch cầu wheat stone đơn giản có đầu ra bằng 0 khi không tải. Tuy nhiên, trong thực tế, một số thành phần điện trở phải được thêm vào mạch cầu wheat stone để giảm thiểu tác động thay đổi nhiệt độ và đạt được cân bằng bằng không trong điều kiện không tải. Một ví dụ thực tế về cây cầu wheat stone trong cảm biến lực sẽ trông giống như sơ đồ sau:


Hình 6: Ví dụ về cầu wheat stone trên cảm biến lực

Có các thành phần điện trở khác nhau ngoài bốn đồng hồ đo biến dạng chính tạo nên mạch cầu wheat stone.

- Bù trừ số dư bằng 0
- Bù nhiệt độ về 0
- Bù độ nhạy
- Nhiệt độ bù trên độ nhạy

Bù trừ số dư bằng 0

Vì không phải tất cả các đồng hồ đo biến dạng đều có giá trị chính xác bằng nhau và giá trị của chúng có thể thay đổi một lượng nhỏ sau quá trình liên kết với phần tử cảm biến, các thành phần điện trở cân bằng bằng không sẽ giúp chống lại sự thay đổi hoặc khác biệt này. Mục tiêu của cân bằng 0 là làm cho tất cả các đồng hồ đo biến dạng được liên kết với một phần tử cảm biến có giá trị gần như bằng nhau.

Bù nhiệt độ về 0

Phần tử cảm biến, cũng như đồng hồ đo biến dạng sẽ giãn nở và co lại một cách tự nhiên tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường. Điều này có thể dẫn đến việc đọc sai giá trị tải ở các nhiệt độ khác nhau.

Thành phần bù nhiệt độ là một điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ sẽ chống lại sự thay đổi điện trở của các đồng hồ đo biến dạng chính.

Độ nhạy

Các thành phần bù độ nhạy sẽ giúp điều chỉnh độ nhạy của cảm biến lực thành giá trị tiêu chuẩn 1, 2, 3, 4 mV / V hoặc các số khác thấp hơn hoặc ở giữa, đầu ra toàn thang đo trong một phạm vi dung sai nhất định.

Nhiệt độ bù trên độ nhạy

Phần tử cảm biến, đồng hồ đo biến dạng, mô đun đàn hồi của phần tử cảm biến, sẽ thay đổi tự nhiên tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường trong quá trình nhận tải hoặc lực. Điều này có thể dẫn đến việc đọc giá trị tải hoặc lực không chính xác ở các nhiệt độ khác nhau.

Thành phần bù nhiệt độ là một điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ sẽ chống lại việc đọc sai ở nhiệt độ khác nhau.

# Xem bài viết liên quan: Hướng dẫn cách xác nhận Cảm biến tải hoạt động tốt !

Bài viết sưu tầm,

Quý khách có nhu cầu tìm kiếm Cảm biến lực Loadcells hoặc kiểm tra Cảm biến tải trọng chính hãng load cells đảm bảo hoạt động tốt,

***** Hãy gọi ngay: 028 35 11 77 99 (" TƯ VẤN NHIỆT TÌNH - KHÔNG ÉP MUA ")