Vậy, cảm biến lực là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Loadcell trong cân điện tử như thế nào? Hãy cùng Intech Group tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

Cảm biến lực là gì?

Cảm biến lực, còn gọi là Loadcell, cảm biến tải, hay cảm biến tải trọng, là thiết bị được sử dụng để chuyển đổi lực hoặc trọng lượng thành tín hiệu điện. Khi một vật thể tác dụng lực lên cảm biến, sự thay đổi lực sẽ dẫn đến thay đổi điện trở cảm ứng trong cầu điện trở, tạo ra tín hiệu điện áp tỉ lệ với lực đó.

Tín hiệu điện áp này sau đó được truyền tới bộ xử lý tín hiệu, nơi tín hiệu được chuyển đổi và hiển thị trọng lượng chính xác của vật thể trên màn hình cân điện tử.

Cảm biến lực còn được gọi là đầu dò tải (Load Transducer), đóng vai trò quan trọng trong việc mang lại kết quả đo chính xác và nhanh chóng. Đây là lý do cân điện tử sử dụng Loadcell ngày càng được ưa chuộng trong các ngành công nghiệp, sản xuất và thương mại.

Cấu tạo của cảm biến lực Loadcell

Cảm biến lực Loadcell được cấu tạo bởi hai thành phần chính:

Strain Gauge (Cầu điện trở):

- Là một loại điện trở đặc biệt, có khả năng thay đổi giá trị điện trở khi chịu tác động của lực.

- Strain Gauge được cấp nguồn điện và hoạt động dựa trên sự thay đổi điện trở cảm ứng khi lực được áp dụng.

Load (Thanh kim loại chịu tải):

- Là một thanh kim loại có tính đàn hồi cao, thường được làm từ hợp kim nhôm hoặc thép.

- Strain Gauge được dán trực tiếp lên bề mặt của Load để đo biến dạng khi có lực tác động.

Cấu tạo này giúp Loadcell chuyển đổi lực cơ học thành tín hiệu điện, tạo ra dữ liệu chính xác về trọng lượng hoặc lực.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến lực Loadcell

Cảm biến lực hoạt động theo nguyên tắc biến dạng cơ học:

• Khi một lực tác động lên Loadcell, thanh kim loại (Load) sẽ bị biến dạng rất nhỏ.

• Sự biến dạng này làm thay đổi giá trị điện trở của Strain Gauge.

• Thay đổi điện trở được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp tỉ lệ với lực tác dụng.

• Tín hiệu điện này được xử lý bởi bộ khuếch đại và hiển thị giá trị lực hoặc trọng lượng trên màn hình.

Nguyên lý này giúp Loadcell đo lực dưới các dạng: kéo căng, nén, cắt, hoặc tổ hợp các dạng lực.

Các loại cảm biến lực phổ biến

Cảm biến lực dải đo (Strain Gauge Loadcell):

- Chuyển đổi sự biến dạng của cấu trúc do lực tác động thành tín hiệu điện.

- Được sử dụng phổ biến nhờ độ chính xác cao, tin cậy và linh hoạt.

Cảm biến lực Piezoelectric:

- Tạo ra điện tích khi có lực tác động.

- Phù hợp để đo lực động với khả năng phản hồi nhanh và chính xác.

Cảm biến lực điện dung:

- Dựa trên sự thay đổi điện dung khi có lực tác động.

- Hiệu quả trong việc đo các lực nhỏ, thích hợp cho các ứng dụng cần độ nhạy cao.

Cảm biến lực quang học:

- Đo sự thay đổi về ánh sáng (cường độ, tần số, pha) dưới tác động của lực.

- Lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao trong môi trường nhạy cảm.

Cảm biến lực từ:

- Đo sự thay đổi từ trường do lực tác động.

- Tốt cho môi trường có nhiễu từ vì không bị ảnh hưởng bởi các nhiễu này.

Ứng dụng của cảm biến lực

Cảm biến lực (Loadcell) là thành phần quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, mang lại sự chính xác và hiệu quả trong vận hành. Một số ứng dụng nổi bật bao gồm:

Ngành robot: Cảm biến lực cung cấp khả năng cảm nhận lực, giúp robot thực hiện các nhiệm vụ như cảm ứng, nắm bắt, và thao tác chính xác hơn.

Lĩnh vực y tế: Được sử dụng trong các thiết bị như máy đo huyết áp và máy hỗ trợ chẩn đoán để đảm bảo độ chính xác và tin cậy.

Ngành ô tô: Ứng dụng trong kiểm soát chất lượng và các hệ thống an toàn như túi khí, đòi hỏi phản ứng nhanh và chính xác trước tác động lực.

Công nghiệp điện tử: Hỗ trợ kiểm tra chất lượng các thiết bị như công tắc, nút bấm, và màn hình cảm ứng để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn.

Ngành sản xuất: Theo dõi và giám sát lực trong quá trình vận hành máy móc, đảm bảo sự chính xác và ổn định trong dây chuyền sản xuất.

Hàng không vũ trụ và quốc phòng: Được tích hợp vào các thiết bị đo lường và kiểm soát lực trong môi trường khắc nghiệt, đòi hỏi độ tin cậy cao.

Điện tử tiêu dùng: Ứng dụng phổ biến trong các thiết bị gia dụng thông minh, cân điện tử, và các hệ thống tự động hóa gia đình.

Cách chọn cảm biến lực phù hợp

Để chọn được cảm biến lực tối ưu cho từng ứng dụng, bạn cần xem xét các yếu tố quan trọng như:

• Loại lực cần đo: Kéo, nén, cắt hoặc tổ hợp các lực.

• Phạm vi lực: Xác định lực tối đa và tối thiểu mà cảm biến cần đo lường.

• Độ chính xác yêu cầu: Phụ thuộc vào mức độ nhạy và sai số cho phép trong ứng dụng.

• Điều kiện môi trường: Nhiệt độ, độ ẩm, và tác động từ môi trường cần được cân nhắc.

• Không gian lắp đặt: Chọn cảm biến có kích thước phù hợp với vị trí cài đặt.

Kết luận

Cảm biến lực Loadcell đóng vai trò quan trọng trong việc đo lường lực và trọng lượng với độ chính xác cao. Sự đa dạng trong các loại cảm biến lực giúp Loadcell đáp ứng nhiều nhu cầu và điều kiện sử dụng khác nhau, từ các ngành công nghiệp đến nghiên cứu khoa học.

Để lựa chọn cảm biến lực phù hợp, cần xem xét kỹ yêu cầu cụ thể về môi trường, mức độ lực, và độ chính xác. Hãy cùng Intech Group khám phá thêm những giải pháp tối ưu cho hệ thống cân điện tử của bạn! Mọi thông tin chi tiết, vui lòng liên hệ hotline: 0983 113 387 - 0966 966 032 để được tư vấn và hỗ trợ 24/7.