Loadcell là gì - Chuyển đổi tín hiệu loadcell sang 4-20mA như thế nào

Loadcell hay còn gọi là cảm biến lực, đây là thiết bị đo cảm biến lực. Là một thiết bị quan trọng trong các sản phẩm cân điện tử hiện nay. Khi ta đặt một vật lên bàn cân, trọng lực tác dụng lên cảm biến loadcell. Khi đó thiết bị này sẽ chuyển đổi lực đã tác dụng thành tín hiệu điện. Ngõ ra của cảm biến lực loadcell này đa dạng: điện áp, thay đổi tín hiệu dòng, tín hiệu số. Tuy nhiên, phổ biến hiện này là ngõ ra dạng điện áp mV/V.

Loadcell được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, xí nghiệp. Từ việc cân đo khối lượng nguyên vật liệu trong các silo, tank, tháp nguyên liệu. Cho tới đời sống hằng ngày như cân điện tử, cân tải trọng ô tô.

Loadcell là gì ?​

Loadcell là một cảm biến, được sử dụng để chuyển đổi lực hoặc trọng lượng thành tín hiệu dạng điện. Cụ thể là dạng điện áp mV/V.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động​

1. Cấu tạo​

Trên thị trường đa dạng thiết bị cảm biến lực như này. Tùy vào loại mà có cấu tạo khác nhau. Tuy nhiên, sản phẩm phổ biến rộng rãi hơn hết là loại dựa trên nguyên tắc thay đổi điện trở để đáp ứng với một tải áp dụng. Do đó, trong bài viết này, sẽ giới thiệu về sản phẩm sử dụng điện trở (strain gauge).


Loadcell được cấu tạo bởi hai thành phần chính. Thành phần thứ nhất là “Strain gauge” và thành phần còn lại là “Load“.

• Strain gauge: thưc chất nó là một loại điện trở đặc biệt. Được cấp nguồn điện và giá trị điện trở thay đổi khi bị tác động lực lên nó.
• Load – một thanh kim loại chịu tải có tính đàn hồi. Strain gauge được dán lên Load.

2. 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.

• Một điện áp kích thích được cung cấp cho ngõ vào ở góc 1 và 4 của mạch cầu Wheatstone.
• Điện áp ngõ ra đo ở góc 2 và 3.
• Tại trạng thái cân bằng (không tải). Điện áp ngõ ra có giá trị là “0”.
• Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell làm nó có sự thay đổi hình dạng. Khi đó điện trở strain gauges có sự thay đổi giá trị. Sự thay đổi này dẫn tới sự thay đổi trong điện áp đầu ra.

Ứng dụng của cảm biến lực Loadcell​

Loadcell tuy cấu tạo đơn giản, nhưng có ứng dụng to lớn nhờ tính chất mạch cầu cân bằng. Các điện trở thay đổi đi có lực tác động. Hãy cùng tím hiểu các ứng dụng cơ bản của nó.

Cân băng tải

Hình ảnh băng chuyền trong nhà máy, hay các sân bay khá phổ biến. Nó không chỉ làm nhiệm vụ vận chuyển hàng hóa, mà còn được dùng để làm cân điện tử. Hệ thống băng chuyền, băng tải có thể được gắn weigh module. Mỗi cảm biến có giá trị độc lập, thường 1 đến 3 mV/V. Đầu ra kết hợp được tổng hợp của các cảm biến. Tín hiệu sẽ được truyền về PLC hoặc màn để giám sát dưới dạng tín hiệu analog 4-20mA.


Như hình ở trên, tín hiệu ngõ ra của các cảm biến lực là tín hiệu dạng áp mv/V. Trong khi tín hiệu truyền về bộ phân trung tâm xử lý như PLC hay hiển thị là các tín hiệu dạng analo 4-20mA. Trong công nghiệp, các nhà máy , xí nghiệp thường sử dụng các bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell sang 4-20mA để đưa về PLC.

Source: doluongtudong.com

Ngõ ra của các loadcell hiện nay là dạng điện áp mV/V. Trong khi các PLC hay bộ hiển thị nhận được các tín hiệu analog 4-20mA, 0-10V. Đó là lý do mà chúng ta cần sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell. Các tín hiệu sau chuyển đổi sẽ là dạng analog, hoặc modbus RS485 (tùy chọn) để đưa về PLC để giám sát, hiển thị.

Xem tiếp...

Một ứng dụng thường thấy trong đời sống đó là các trạm cân tải ô tô. Thường được sử dụng trong ngành đường bộ. Cũng là một ứng dụng của loadcell.

Cân tải trọng ô tô

Các ô tô có tải trọng lớn sẽ được cân bởi hệ thống cân điện tử. Trọng lượng của xe sẽ tác động một lực theo phương thẳng đứng lên bàn cân. Tại đây, hiệu lực từ các cảm biến lực được chuyển về bộ phòng giám sát. Giá trị hiển thị là trọng lượng của các phương tiện giao thông: Xe ô tô, xe tải, xe container…


Ngoài những ứng dụng phổ biến kể trên, các bạn có ứng dụng nào thêm có thể để lại commnet. Cũng như các loại loadcell phổ biến hiện nay có những loại nào?