Cách chọn cân đa đầu hợp lý

Tác giả: Smartweigh – Máy cân đa đầu

Cân đa đầu là thiết bị chuyển đổi năng lượng thành điện năng, có khả năng chuyển đổi lực thành tín hiệu điện tử, và là thành phần cốt lõi của cân đa đầu. Có nhiều loại cảm biến có thể thực hiện việc chuyển đổi lực thành điện, thường bao gồm loại cảm biến lực biến dạng điện trở, loại cảm biến lực từ trường và cảm biến điện dung. Loại cảm biến lực từ trường có vai trò quan trọng trong cân phân tích điện tử, cảm biến điện dung là một phần của cân đa đầu, và loại cảm biến lực biến dạng điện trở thường được sử dụng trong hầu hết các sản phẩm máy cân.

Cân đa đầu sử dụng cảm biến biến dạng điện trở có cấu trúc đơn giản, độ chính xác cao, phạm vi ứng dụng rộng và có thể được sử dụng trong môi trường tự nhiên tương đối khắc nghiệt. Do đó, cân đa đầu sử dụng cảm biến biến dạng điện trở được chế tạo từ nhiều loại cân khác nhau. Cân đa đầu sử dụng cảm biến biến dạng điện trở chủ yếu bao gồm chất đàn hồi polyurethane, cảm biến biến dạng điện trở và mạch nguồn bù.

Bộ phận chịu lực của cân đa đầu là chất đàn hồi polyurethane, được làm từ thép carbon chất lượng cao và hợp kim nhôm chất lượng cao. Cảm biến biến dạng điện trở được làm từ lá kim loại khắc theo dạng lưới, và bốn cảm biến biến dạng điện trở được dán vào chất đàn hồi polyurethane bằng phương pháp cấu trúc cầu. Trong trường hợp mất điện, 4 điện trở của mạch cầu có cùng giá trị, mạch cầu ở trạng thái cân bằng và đầu ra bằng không.

Khi chất đàn hồi polyurethane bị biến dạng do lực tác động, cảm biến biến dạng điện trở cũng bị biến dạng. Trong toàn bộ quá trình chất đàn hồi polyurethane chịu lực và uốn cong, hai cảm biến biến dạng điện trở bị kéo giãn, dây sắt bị kéo giãn, và giá trị điện trở tăng lên, hai cảm biến còn lại chịu lực, và giá trị điện trở giảm xuống. Bằng cách này, mạch cầu cân bằng ban đầu bị mất cân bằng, và có sự chênh lệch điện áp làm việc ở hai phía của mạch cầu. Sự chênh lệch điện áp làm việc có liên quan đến độ lớn của lực tác động lên chất đàn hồi polyurethane. Kiểm tra sự chênh lệch điện áp làm việc để thu được độ lớn của lực tác động lên cảm biến, sau đó kiểm tra điện áp làm việc và tính toán tín hiệu dữ liệu bằng bảng điều khiển thiết bị. Để tận dụng tốt hơn các cài đặt của các cấu trúc cân đa đầu khác nhau, cân đa đầu được cấu tạo từ nhiều dạng cấu trúc khác nhau, và tên của cảm biến thường cũng được đặt theo thiết kế bên ngoài của nó.

Ví dụ, cảm biến dạng chuỗi xếp chồng (quan trọng đối với cân điện tử ô tô), loại dầm консоль (cân mặt đất, cân kho, cân điện tử ô tô), loại cột (cân điện tử ô tô, cân kho), loại xe (cân), loại chữ S (cân kho), v.v. Một thiết bị cân đa đầu thường có thể tích hợp nhiều loại cảm biến với nhiều cấu trúc khác nhau. Nếu lựa chọn cảm biến phù hợp, nó sẽ giúp cải thiện các đặc tính của thiết bị cân đa đầu.

Có nhiều loại và mẫu mã cân đa đầu cảm biến điện trở, với phạm vi đo từ vài trăm gram đến vài trăm tấn. Khi lựa chọn phạm vi đo của cân đa đầu, cần phải xác định rõ dựa trên kích thước của loại cân đa đầu thường dùng. Quy tắc chung như sau: tổng tải trọng cảm biến (tải trọng tối đa cho phép của từng cảm biến x số lượng cảm biến) = 1/2 ~ 2/3 trọng lượng tối đa của cân đa đầu.

Độ chính xác của cân đa đầu được chia thành bốn cấp: a, b, c và d. Các cấp khác nhau có sai số khác nhau. Cảm biến loại A được quy định có giá trị tối đa là...

Con số sau cấp độ biểu thị giá trị kiểm định đo lường, dữ liệu càng lớn thì chất lượng cảm biến càng tốt. Ví dụ, C2 nghĩa là cấp C, tương ứng với 2000 giá trị kiểm định đo lường; C5 nghĩa là cấp C, tương ứng với 5000 giá trị kiểm định đo lường. Rõ ràng C5 cao hơn C2.

Các loại cảm biến thông dụng là C3 và C5, và hai loại cảm biến này có thể được sử dụng để chế tạo cân đa đầu với độ chính xác cấp III. Sai số của cân đa đầu chủ yếu do sai số hệ thống rời rạc, sai số trễ, sai số lặp lại, sự giãn nở ứng suất, sai số bổ sung của nhiệt độ điểm 0 và sai số bổ sung của nhiệt độ đầu ra định mức gây ra. Các cảm biến kỹ thuật số xuất hiện trong những năm gần đây tích hợp mạch nguồn chuyển đổi A/D và mạch nguồn CPU vào cảm biến. Đầu ra của cảm biến không phải là tín hiệu dữ liệu điện áp hoạt động tương tự, mà là tín hiệu tương tự trọng lượng tịnh được giải quyết bằng phương pháp giải, điều này có những ưu điểm sau: 1. Bảng điều khiển thiết bị: Các tín hiệu dữ liệu của mỗi cảm biến kỹ thuật số có thể được thu thập riêng biệt, tính toán theo phương trình tuyến tính, và mỗi cảm biến có thể được hiệu chuẩn độc lập, và khả năng điều chỉnh sai số của bốn đầu cùng một lúc là rất cao.

1. Vấn đề đau đầu nhất trong các máy cân đa đầu sử dụng cảm biến kỹ thuật số và tương tự là việc điều chỉnh sai số bốn góc, thường yêu cầu nhiều lần hiệu chuẩn để xác định chính xác, mỗi lần di chuyển một quả cân chuẩn nặng, điều này tốn thời gian và công sức. 2. Vì bảng điều khiển có thể phát hiện tín hiệu dữ liệu của tất cả các cảm biến, nên các vấn đề của tất cả các cảm biến đều có thể được nhìn thấy từ bảng điều khiển, thuận tiện cho việc bảo trì. 3. Cảm biến kỹ thuật số truyền tín hiệu tương tự thông qua giao diện 485, và việc truyền tín hiệu có thể diễn ra ở khoảng cách xa mà không bị ảnh hưởng.

Loại bỏ những vấn đề khó khăn và dễ bị ảnh hưởng của việc truyền tín hiệu xung. 4. Các lỗi khác nhau của cảm biến có thể được điều chỉnh theo bộ vi điều khiển bên trong cảm biến kỹ thuật số, nhờ đó thông tin dữ liệu cảm biến đầu ra chính xác hơn. Cân đa đầu được gọi là hệ thần kinh trung ương của cân đa đầu, và các đặc tính của nó quyết định phần lớn độ chính xác và độ tin cậy của cân đa đầu.

Khi thiết kế cân đa đầu, câu hỏi thường gặp là làm thế nào để sử dụng các cảm biến. Cân đa đầu thực chất là một thiết bị chuyển đổi tín hiệu dữ liệu chất lượng thành tín hiệu điện tử đầu ra có thể đo lường chính xác. Điều đầu tiên cần xem xét khi sử dụng cảm biến là môi trường văn phòng cụ thể nơi đặt cảm biến.

Điều này đặc biệt quan trọng đối với việc sử dụng cảm biến đúng cách, và nó liên quan đến việc cảm biến có thể hoạt động đúng cách hay không, cũng như các vấn đề an toàn và tuổi thọ, thậm chí cả độ tin cậy và hệ số an toàn của tất cả các máy cân. Tác hại do môi trường tự nhiên gây ra cho cảm biến có các khía cạnh sau: (1) Môi trường tự nhiên nhiệt độ cao khiến cảm biến bị chảy vật liệu phủ, hàn điểm và thay đổi cấu trúc do ứng suất nhiệt của chất đàn hồi polyurethane. Cảm biến hoạt động trong môi trường tự nhiên nhiệt độ cao thường chọn cảm biến chịu nhiệt, và cũng phải bổ sung thêm cách nhiệt, làm mát bằng nước, làm mát bằng không khí và các thiết bị khác.

(2) Nguy cơ khói và độ ẩm gây ra lỗi ngắn mạch của cảm biến. Trong môi trường tự nhiên ở đây, nên sử dụng cảm biến có độ kín khí cao. Các cảm biến khác nhau có phương pháp niêm phong khác nhau và hiệu suất niêm phong rất khác nhau.

Các phương pháp niêm phong thông thường bao gồm việc bơm chất niêm phong và sử dụng thiết bị cơ khí để phủ tấm cao su, hàn điện (máy hàn hồ quang, hàn chùm tia điện tử, v.v.) để niêm phong và bơm khí nitơ để đóng gói chân không. Xét về hiệu quả thực tế, niêm phong bằng hàn điện là tốt nhất, nhưng việc bơm chất niêm phong và định lượng chất niêm phong lại kém hiệu quả. Đối với cảm biến hoạt động trong môi trường tự nhiên sạch sẽ và khô ráo trong phòng, bạn có thể chọn cảm biến được niêm phong bằng chất kết dính. Đối với cảm biến hoạt động trong môi trường tự nhiên có độ ẩm cao và khói, bạn phải chọn phương pháp niêm phong nhiệt bằng bộ giảm chấn xung hoặc hàn bằng bộ giảm chấn xung, đóng gói chân không và bơm khí nitơ cho cảm biến.

(3) Trong môi trường tự nhiên có tính ăn mòn cao, chẳng hạn như độ ẩm, lạnh, axit và kiềm, gây hư hỏng cho chất đàn hồi polyurethane, lỗi ngắn mạch và các mối nguy hiểm khác đối với cảm biến, lớp ngoài nên được chọn bằng phương pháp phun tĩnh điện hoặc tấm thép không gỉ, có khả năng chống ăn mòn tốt và hiệu suất làm kín tốt. (4) Tác hại của từ trường đối với tín hiệu dữ liệu hỗn loạn đầu ra của cảm biến. Trong trường hợp này, đặc tính che chắn của cảm biến dung dịch được kiểm tra nghiêm ngặt để xem nó có khả năng miễn nhiễm điện từ tuyệt vời hay không.

(5) Tính dễ cháy, dễ bắt lửa và dễ nổ không chỉ gây ra những nguy hiểm nghiêm trọng cho các cảm biến mà còn mang đến mối đe dọa lớn cho các thiết bị cơ khí khác và sự an toàn của tính mạng. Do đó, các cảm biến hoạt động trong môi trường tự nhiên dễ cháy, dễ bắt lửa và dễ nổ phải có đặc điểm rõ ràng là loại chống nổ: cảm biến chống nổ phải được sử dụng trong môi trường tự nhiên dễ cháy, dễ bắt lửa và dễ nổ. Nắp bịt kín của loại cảm biến này không chỉ cần xem xét độ kín mà còn phải xem xét đầy đủ độ bền nén của loại chống nổ và khả năng chống ẩm, chống thấm nước và chống nổ của đầu ra cáp.

Thứ hai, việc lựa chọn tổng số cảm biến và phạm vi đo: việc lựa chọn tổng số cảm biến phụ thuộc vào mục đích chính của cân đa đầu, mức độ chắc chắn của các điểm đỡ thân cân (số điểm đỡ phải dựa trên trọng tâm của hình học thân cân chồng lên nhau và chuẩn trọng tâm cụ thể). Nói chung, một số điểm tựa của cân sử dụng nhiều cảm biến, nhưng các loại cân đặc biệt như cân móc điện tử chỉ chọn một cảm biến, và một số loại cân cơ điện tử kết hợp cần sử dụng số lượng cảm biến khác nhau tùy thuộc vào tình huống cụ thể. Việc lựa chọn phạm vi đo của cảm biến có thể được đánh giá dựa trên các yếu tố như kích thước của cân, số lượng cảm biến, trọng lượng của bản thân cân, và trọng lượng và tải trọng lớn của bánh xe.

Nhìn chung, phạm vi đo của cảm biến càng gần với vật cần cân thì độ chính xác cân càng cao. Tuy nhiên, trong các ứng dụng cụ thể, ngoài vật cần cân, còn có trọng lượng của chính cân, trọng lượng bì, trọng lượng bánh xe và độ rung. Do đó, khi sử dụng phạm vi đo của cảm biến, cần xem xét nhiều yếu tố để đảm bảo an toàn và tuổi thọ của cảm biến.

Phương pháp tính toán phạm vi đo của cảm biến đã được làm rõ sau nhiều thí nghiệm, có tính đến các yếu tố khác nhau gây nguy hiểm cho thân cân. Công thức tính toán như sau: C = K₀K₁K₂K₃(Wmax + W) / N. Trong đó: C - Phạm vi định mức của từng cảm biến; W - Trọng lượng của chính cân; Wmax - Giá trị cao nhất của trọng lượng tịnh của vật thể; N - Tổng số điểm tựa được chọn bởi cân; K₀ - Chỉ số bảo hiểm thương mại, thường là 1,2~1,3; K₁ - Chỉ số va đập trung gian; K₂ - Chỉ số lệch tâm trọng lực của cân; K₃ - Chỉ số áp suất không khí.

Ví dụ, đối với một cân sàn điện tử 30 tấn, trọng lượng tối đa là 30 tấn, trọng lượng bản thân cân là 1,9 tấn, chọn 4 cảm biến, và tùy theo tình huống cụ thể, chọn chỉ số bảo hiểm thương mại K-0=1,25, chỉ số va đập K-1=1,18, và chỉ số sai lệch điểm trọng tâm K-2=1,03, chỉ số áp suất không khí K-3=1,02. Giải pháp: Theo phương pháp tính toán phạm vi đo của cảm biến: c=K-0K-1K-2K-3(Wmax+W)/N. c=1,25×1,18×1,03×1,02×(30+1,9)/4=12,36 tấn. Do đó, phạm vi đo của cảm biến là 15 tấn (khả năng chịu tải của cảm biến thường chỉ là 10 tấn, 15 tấn, 20 tấn, 25 tấn, 30 tấn, 40 tấn, 50 tấn, v.v., trừ khi đó là sản phẩm được tùy chỉnh riêng).

Theo kinh nghiệm làm việc, hoạt động của máy cân thường nằm trong phạm vi đo từ 30% đến 70%, nhưng đối với các máy cân có tác động lớn hơn đến toàn bộ quá trình ứng dụng, chẳng hạn như cân động đường ray, cân điện tử xe động, cân tấm thép không gỉ, v.v., khi sử dụng cảm biến, người ta thường mở rộng phạm vi đo của cảm biến để nó hoạt động trong phạm vi từ 20% đến 30% phạm vi đo của nó. Ngoài ra, cần phải xem xét các lĩnh vực ứng dụng khác nhau của các loại cảm biến. Chìa khóa để lựa chọn hình dạng cảm biến là loại vật cần cân và bố trí không gian trong nhà, để đảm bảo bố trí phù hợp, vật cần cân hoạt động đáng tin cậy. Mặt khác, cần phải xem xét các khuyến nghị của nhà sản xuất. Các nhà sản xuất thường yêu cầu lĩnh vực ứng dụng của cảm biến dựa trên độ bền, thông số hiệu suất, phương pháp lắp đặt, hình dạng cấu trúc, vật liệu đàn hồi polyurethane và các đặc tính khác của cảm biến. Cảm biến dạng thanh thích hợp cho các cảm biến dây chuyền tích trữ và giải phóng thép như cân vật liệu, cân băng tải điện tử và cân sàng lọc.

Cuối cùng, cần phải lựa chọn mức độ chính xác của cảm biến. Mức độ chính xác của cảm biến bao gồm độ phi tuyến tính, độ giãn nở ứng suất, khả năng phục hồi sau giãn nở ứng suất, độ trễ, độ lặp lại, độ nhạy và các chỉ số hiệu suất khác. Khi sử dụng cảm biến, không chỉ cần xem xét các quy định về độ chính xác của thiết kế điện tử mà còn cả chi phí của nó.

Việc lựa chọn mức cảm biến phải xem xét hai tiêu chí sau: 1. Xem xét các quy định về đầu vào của bảng điều khiển. Bộ chỉ thị cân hiển thị thông tin kết quả cân sau khi tín hiệu dữ liệu đầu ra của cân đa đầu lớn hơn và quá trình chuyển đổi A/D được hoàn tất. Do đó, tín hiệu dữ liệu đầu ra của cân đa đầu phải lớn hơn kích thước điều kiện đầu vào được quy định bởi bảng điều khiển. Độ nhạy đầu ra của cân đa đầu được đưa vào công thức phù hợp giữa cảm biến và bảng điều khiển, và kết quả tính toán phải lớn hơn độ nhạy đầu vào được quy định bởi bảng điều khiển.

Công thức ghép nối giữa cân đa đầu và bảng điều khiển: độ nhạy đầu ra của cân * điện áp nguồn cấp * kích thước của cân, độ cận thị của cân * số lượng cảm biến * phạm vi đo của cảm biến. Ví dụ: một máy đóng gói định lượng có trọng lượng 25kg và một cân có độ cận thị lớn với phạm vi đo 1000, hãy chọn 3 cảm biến L-BE-25 với phạm vi đo 25kg và độ nhạy 2.0±0.008mV/V, chọn bảng điều khiển AD4325 cho cân có cầu vòm đá với điện áp làm việc 12V. Hỏi xem cảm biến đã chọn có được kết hợp với bảng điều khiển hay không.

Giải pháp: Độ nhạy đầu vào của bảng điều khiển thiết bị AD4325 là 0,6μV/d, vì vậy theo công thức phù hợp giữa cân đa đầu và bảng điều khiển thiết bị, tín hiệu dữ liệu đầu vào cụ thể của bảng điều khiển thiết bị là 2×12×25/1000×3×25 = 8μV/d > 0,6μV/d. Do đó, cân đa đầu được chọn có thể tính đến việc điều chỉnh độ nhạy đầu vào của bảng điều khiển thiết bị, có thể kết hợp với việc lựa chọn bảng điều khiển thiết bị. 2. Xem xét các quy định về độ chính xác của các tiêu đề điện tử.

Một thiết bị cân điện tử chủ yếu bao gồm ba phần: cân, cảm biến và bảng điều khiển. Khi lựa chọn độ chính xác của cân đa đầu, độ chính xác thực tế thường cao hơn một chút so với giá trị tính toán theo lý thuyết cơ bản. Lý thuyết cơ bản thường bị giới hạn bởi các lý do khách quan, chẳng hạn như độ bền nén của cân hơi kém, trong khi đặc tính của bảng điều khiển rất tốt, môi trường làm việc của cân khắc nghiệt và các yếu tố khác.

Tác giả: Smartweigh – Các nhà sản xuất máy cân đa đầu

Tác giả: Smartweigh – Bộ cân tuyến tính

Tác giả: Smartweigh – Máy cân tuyến tính và đóng gói

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói cân đa đầu

Tác giả: Smartweigh – Khay Denster

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói dạng vỏ sò

Tác giả: Smartweigh – Máy cân kết hợp

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói Doypack

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói túi sẵn

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói quay

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói thẳng đứng

Tác giả: Smartweigh – Máy đóng gói VFFS