Cảm biến cân điện tử hoạt động như thế nào?

Trong kỷ nguyên công nghiệp 4.0, độ chính xác trong đo lường đóng vai trò sống còn đối với mọi quy trình sản xuất và kinh doanh tại Việt Nam. Nhiều người thường thắc mắc cảm biến cân điện tử hoạt động như thế nào? để có thể chuyển đổi những áp lực vật lý nặng hàng tấn thành những con số hiển thị chính xác đến từng miligam. Cân điện tử Sài Gòn giúp bạn hiểu rõ về Loadcell – trái tim của hệ thống cân – không chỉ giúp bạn vận hành thiết bị hiệu quả mà còn hỗ trợ việc lựa chọn giải pháp kỹ thuật tối ưu cho doanh nghiệp.

Loadcell là gì? Định nghĩa chuẩn kỹ thuật

Loadcell là một trong những thành phần chính của hệ thống cân điện tử, đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi lực hoặc trọng lượng thành tín hiệu điện. Nhiều người dùng vẫn thường thắc mắc cân điện tử chạy bằng gì và làm thế nào hệ thống này có khả năng đo lường cực kỳ chính xác trọng lượng của các vật thể, từ những linh kiện siêu nhỏ đến những khối hàng nặng hàng tấn. Thực tế, cơ chế cảm biến cân điện tử hoạt động như thế nào chính là chìa khóa giúp thiết bị này được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sản xuất, chế biến thực phẩm, dược phẩm và nhiều lĩnh vực đời sống khác.

Loadcell là gì?

Loadcell, hay còn gọi là cảm biến tải trọng, là một thiết bị điện tử giữ vai trò quan trọng trong việc đo lường trọng lượng hoặc lực. Quando một lực tác động lên nó, Loadcell cân điện tử sẽ chuyển đổi lực đó thành tín hiệu điện. Tín hiệu này sau đó sẽ được xử lý và hiển thị trên màn hình dưới dạng một con số, giúp con người dễ dàng nhận biết trọng lượng của vật thể đang được đo.

Việc sử dụng Loadcell giúp nâng cao độ chính xác trong việc cân đo. Với công nghệ hiện đại hiện nay, Loadcell có thể đạt được độ chính xác tới từng gram, giúp cho các công việc yêu cầu chính xác cao được thực hiện một cách dễ dàng và nhanh chóng. Hơn nữa, các loại Loadcell có thể được thiết kế để phù hợp với nhiều kích thước và điều kiện môi trường khác nhau, từ đó cung cấp giải pháp tối ưu cho các ứng dụng khác nhau.

Tên gọi khác

Loadcell còn được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau, bao gồm cảm biến tải trọng, đầu dò lực. Dù bạn gọi nó bằng tên nào, thì chức năng chính của nó vẫn là không thay đổi: đó là chuyển đổi lực tác động thành tín hiệu điện. Đặc biệt, trong từng ngành nghề khác nhau, người ta có thể lựa chọn các loại Loadcell với các đặc điểm riêng biệt để đáp ứng tốt nhất cho yêu cầu cụ thể của mình.

Ví dụ, trong ngành y tế, các loại cân điện tử sử dụng Loadcell có khả năng đo chính xác trọng lượng của bệnh nhân trong khi trong ngành sản xuất, Loadcell có thể được sử dụng để kiểm soát trọng lượng hàng hóa trong quá trình sản xuất và đóng gói. Từ đó tạo ra những giá trị vô cùng quý giá cho doanh nghiệp cũng như người tiêu dùng.

Cấu tạo chi tiết của cảm biến cân điện tử

Cảm biến cân điện tử được cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau, mỗi thành phần có vai trò riêng giúp tạo ra sự chính xác trong việc đo lường. Việc hiểu rõ cấu tạo của cân điện tử đặt biệt là phần cảm biến của cân sẽ giúp bạn biết được cách thức hoạt động của cảm biến cân điện tử và cách mà nó chuyển đổi lực thành tín hiệu điện.

Thanh kim loại đàn hồi (Elastic Body)

Thanh kim loại đàn hồi được coi là phần cốt lõi của Loadcell. Nó có tác dụng nhận lực tác động và biến dạng theo mức độ lực đó. Khi một vật có trọng lượng được đặt lên bàn cân, lực của trọng lượng đó sẽ tác động lên thanh kim loại đàn hồi, khiến nó bị biến dạng.

Mỗi loại Loadcell sẽ có thiết kế thanh kim loại đàn hồi riêng biệt, phụ thuộc vào khả năng chịu tải trọng và điều kiện làm việc. Trong nhiều trường hợp, nhờ vào tính đàn hồi của kim loại mà Loadcell có thể quay về trạng thái ban đầu mà không bị ảnh hưởng đến độ chính xác. Điều này chính là lý do tại sao các loại Loadcell có độ bền cao và tuổi thọ lâu dài.

Strain Gauge – “Cơ quan cảm giác”

Strain Gauge là bộ phận nhạy cảm nhất trong Loadcell. Đây là một loại cảm biến điện, giúp phát hiện sự biến dạng của thanh kim loại đàn hồi. Khi thanh kim loại bị biến dạng do trọng lượng tác động, Strain Gauge sẽ đồng thời biến đổi giá trị điện trở của nó, từ đó tạo ra một tín hiệu điện tương ứng.

Nhờ vào khả năng đo kỳ vọng, Strain Gauge không chỉ phản ánh độ biến dạng mà còn cho phép Loadcell đưa ra các kết quả đo lường chính xác với tốc độ nhanh chóng. Trong môi trường sản xuất hiện đại, thiết bị này rất quan trọng vì bất kỳ sai sót nào trong việc đo lường đều có thể dẫn đến thiệt hại lớn về tài chính cho doanh nghiệp.

Mạch cầu Wheatstone

Mạch cầu Wheatstone là một trong những phần thiết yếu tiếp theo của Loadcell. Đây là một mạch điện được thiết kế đặc biệt để xác định giá trị điện trở trong các cảm biến như Strain Gauge. Khi Strain Gauge thay đổi giá trị điện trở, Mạch cầu Wheatstone sẽ tính toán và chuyển đổi điều này thành điện áp tín hiệu.

Mạch cầu Wheatstone cực kỳ nhạy cảm và có khả năng biến đổi các điện áp cực nhỏ thành tín hiệu dễ hiểu hơn. Các mạch điện này rất phổ biến trong các ứng dụng đo lường và cân đo, và vì lý do đó, chúng đã trở thành một phần không thể thiếu trong cấu tạo của một cảm biến cân điện tử hiện đại.

Nguyên lý hoạt động: Từ áp lực đến con số hiển thị

Để hiểu rõ về nguyên lý hoạt động của cân điện tử, chúng ta cần đi sâu vào từng bước của quá trình từ khi trọng lượng tác động đến khi con số hiển thị trên màn hình. Hệ thống hoạt động theo một chu trình khép kín và chính xác, từ đó mang đến kết quả đo lường đáng tin cậy cho mọi người dùng.

Bước 1: Trọng lượng tác động lên bàn cân.

Khi bạn đặt một vật lên bàn cân, trọng lượng của vật sẽ tác động lên thanh kim loại đàn hồi. 

Thông thường, lực này được tính bằng công thức:

• F = m * g 

Trong đó F là lực, m là khối lượng và g là trọng lực. Khi lực này tác động lên thanh kim loại, nó sẽ khiến thanh kim loại biến dạng.

Việc nhận biết sự thay đổi lực từ trọng lượng tác động là điều quan trọng vì nó phản ánh trực tiếp sự chính xác của phép đo. Đối với những ứng dụng cần độ chính xác cao như trong ngành y tế hay sản xuất thực phẩm, việc theo dõi sát sao từng chuyển động của thanh kim loại đàn hồi là rất cần thiết.

Bước 2: Thanh kim loại của Loadcell bị biến dạng cơ học.

Như đã đề cập ở trên, khi lực tác động lên thanh kim loại đàn hồi, nó sẽ bị biến dạng. Độ biến dạng này tỉ lệ thuận với lực tác động. Điều này có nghĩa là càng trọng lượng nặng, thanh kim loại càng biến dạng nhiều.

Biến dạng này có thể xảy ra ở một số vị trí khác nhau trong thanh kim loại, nhờ vào thiết kế của nó. Qua đó, Loadcell có thể tính toán một cách chính xác mức độ biến dạng này và điều chỉnh lại các tín hiệu điện để đưa ra kết quả chính xác nhất.

Bước 3: Strain Gauge thay đổi giá trị điện trở tương ứng.

Khi thanh kim loại của Loadcell bị biến dạng do trọng lượng tác động, Strain Gauge sẽ đồng thời thay đổi giá trị điện trở của nó. Việc thay đổi này là rất nhạy cảm và có thể diễn ra ngay cả với những biến dạng nhỏ nhất.

Giá trị điện trở này sẽ được đo và gửi đến mạch điện tiếp theo trong Loadcell, đó chính là Mạch cầu Wheatstone. Bằng cách này, lực tác động vào thanh kim loại sẽ được chuyển đổi thành các tín hiệu điện với độ nhạy cao nhất có thể.

Bước 4: Mạch cầu Wheatstone tạo ra điện áp (mV) cực nhỏ.

Mạch cầu Wheatstone sẽ nhận các thay đổi trong điện trở của Strain Gauge và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện áp. Những tín hiệu này thường cực nhỏ, chỉ vài milivolt. Tiếp theo, tín hiệu này sẽ được khuếch đại để có thể dễ dàng xử lý và hiển thị.

Do các tín hiệu điện rất nhạy cảm với các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ hay độ ẩm, nên Mạch cầu Wheatstone thường được thiết kế để loại trừ các yếu tố bên ngoài nhằm bảo đảm sự chính xác của phép đo.

Bước 5: Bộ hiển thị (Indicator) khuếch đại và chuyển đổi ADC thành con số trên màn hình.

Cuối cùng, tín hiệu điện áp được khuếch đại và đưa qua một bộ chuyển đổi (ADC – Analog to Digital Converter), sau đó hiển thị dưới dạng con số trên màn hình. Đây chính là kết quả cuối cùng mà người dùng cần ghi nhận, thể hiện trọng lượng của vật thể đã được đo lường.

Việc hiển thị thông tin này cũng rất quan trọng, bởi vì nếu không có lấy một tín hiệu hoặc thông tin nào, việc sử dụng cân điện tử sẽ trở nên không hiệu quả. Do đó, công nghệ ngày nay chủ yếu chú trọng đến việc đảm bảo rõ ràng, dễ đọc và chính xác trong khâu hiển thị.

Cùng Cân Điện Tử Sài Gòn nâng cao năng suất với công nghệ hiện đại

Cân điện tử Sài Gòn là một đơn vị hoạt động nổi bật trong việc cung cấp thiết bị cân điện tử chất lượng cao trên toàn quốc. Với sự hiện đại và chính xác trong từng sản phẩm, chúng tôi cam kết sẽ đáp ứng đầy đủ nhu cầu của khách hàng từ cá nhân đến doanh nghiệp.

Chúng tôi cung cấp đa dạng các loại cân điện tử như cân bàn điện tử, cân ghế điện tử, cân điện tử sức khoẻ, cân tiểu ly điện tử và nhiều loại khác. Mỗi sản phẩm đều được trang bị công nghệ hiện đại nhất, giúp tối ưu hóa quá trình cân đo, từ đó nâng cao năng suất làm việc.

Chúng tôi khuyến khích bạn hãy liên hệ với Cân Điện Tử Sài Gòn để nhận tư vấn chi tiết và chọn lựa sản phẩm phù hợp với nhu cầu của mình. Đừng ngần ngại, để chúng tôi cùng bạn trải nghiệm công nghệ hiện đại và chính xác nhất trong công tác đo lường!

Thông tin liên hệ: 

Công ty CP Cân Điện Tử Sài Gòn

• Lầu 2, Số 264 đường Nguyễn Thái Bình, P.12, Q. Tân Bình, TP. HCM
• CNHCM: Số 726 Tân Kỳ – Tân Quý, P. Bình Hưng Hòa, Q. Bình Tân, TP. HCM
• CNHN: Liền Kề 16.58 KĐT Hinode Royal Park, Kim Chung, Hoài Đức, Hà Nội
• Hotline: 0981 123 579
• Email: trongthuy8387@gmail.com
• QR Code: