Bộ Khuếch Đại Loadcell Đầu Cân mV/V

Khi tôi lần đầu tiên sử dụng bộ khuếch đại loadcell để truyền tín hiệu về PLC thì tôi rất lăn tăn là tại sao mình không dùng một đầu đọc loadcell để vừa hiển thị vừa lấy được tín hiệu về. Sau đây là lý do bạn phải dùng một bộ khuếch đại loadcell thay vì dùng bộ hiển thị loadcell tích hợp tín hiệu ngõ ra.

• Bạn không cần hiển thị. Nếu chỉ lấy tín hiệu thì việc hiển thị là dư thừa và không cần thiết.
• Lắp trên DIL Rail của tủ điện. Các bộ đầu đọc loadcell đều phải lắp trên mặt tù và bạn không hề muốn điều đó.
• Cài đặt đơn giản, chính xác
• Giá thành cạnh tranh hơn
• Chống nhiễu tốt hơn.

Trong tất cả các lý do trên thì mình quan tâm nhiều nhất vấn đề chống nhiễu. Mình đã từng dùng các mạch khuếch đại loadcell giá rẻ bán trên mạng. Kết quả là nếm trái đắng vì không ổn định và nhiễu quá nhiều. Cuối cùng mình vẫn phải chọn một bộ khuếch đại loadcell hàng xịn Z-SG của Seneca – Italy.

Bộ khuếch đại loadcell

Loadcell là một thiết bị dùng để chuyển đổi lực thành tín hiệu điện. Lực ở đây bao gồm lực nén, lực kéo, lực uốn …Bản chất loadcell là một thiết bị chịu tải bao gồm một thanh điện trở được dán trên thanh kim loại chịu tải.

Khi lực tác động vào loadcell điện trở sẽ thay đổi. Nhưng do là một thiết bị chịu tải nên loadcell không được biến dạng quá nhiều, phải nói là rất nhỏ tới mức mắt thường khó nhìn thấy được khi chịu tải. Chính vì thế mà giá trị ngõ ra của loadcell rất nhỏ và được tính bằng mV/V.

Do là tín hiệu mV/V rất nhỏ, nó nhỏ tới mức mà hầu hết các bộ đọc tín hiệu điện hay bộ điều khiển thông thường không thể nhận biết được.

Bộ khuếch đại loadcell được sinh ra chỉ để kích tín hiệu mV/V của loadcell thành một tín hiệu tiêu chuẩn mà hầu hết các PLC hay các bộ điều khiển đều nhận biết được.

Bộ cộng tín hiệu loadcell

Bạn sẽ không cần dùng tới bộ cộng loadcell nếu như đầu cân điện tử của bạn chỉ có duy nhất một loadcell chịu tải. Tuy nhiên, đa số các đầu cân loadcell đều có từ 3 – 4 – 6 – 8 loadcell cho một đầu cân điện tử.

Mình thấy bên Linh Kien Viet có bộ cộng loadcell này cũng khá hay. Mọi người tham khảo nhé.

Với tải có trọng lượng lớn thì loadcell thường được đặt ở ít nhất 4 chân của bồn chứa hoặc nhiều hơn. Càng nhiều loadcell thì tải chia càng đều và cũng an toàn hơn nhưng lại tốn nhiều chi phí hơn.

Chúng ta nên chọn số lượng loadcell theo số chân của tải để đảm bảo kỹ thuật cũng như chi phí.

Bộ cộng tín hiệu laodcell làm nhiệm vụ tổng hợp các loadcell này lại với nhau thành một mối. Tức là bạn có 4 loadcell để cân cho một bồn chứa có 4 chân. Thì 4 loadcell này sẽ được nối chung lại với nhau thành 1 đầu mối duy nhất trước khi về bộ khuếch đại loadcell.

Quy ước màu dây loadcell – sơ đồ chân loadcell

Màu dây quy định giữa các hãng sản xuất là không thống nhất với nhau. Quy định màu dây loadcell sau đây được sử dụng phổ biến nhất trong thực tế.

Loadcell 4 dây :

• E += có dây tín hiệu màu  Đỏ
• E – = có dây tín hiệu màu Đen
• S +=  có dây tín hiệu màu Xanh lá cây
• S- =  có dây tín hiệu màu Trắng

Loadcell 6 dây :

• E += có dây tín hiệu màu  Đỏ
• E – = có dây tín hiệu màu Đen
• S +=  có dây tín hiệu màu Xanh lá cây
• S- =  có dây tín hiệu màu Trắng
• SE + = có dâytín hiệu màu Xanh
• SE- = có dâytín hiệu màu Đen

Đây là quy định chung của một vài hãng sản xuất loadcell. Tùy theo nhà sản xuất mà trên thiết bị sẽ có màu dây khác nhau. Cách tốt nhất là bạn xem tài liệu kỹ thuật và quy định màu dây trên loadcell. Hầu hết các loadcell đều có ghi rất rõ màu dây kèm ký hiệu tương ứng với chức năng của nó.

Cách kết nối loadcell với bộ khuếch đại loadcell

Bước 1: Để kết nối loadcell với bộ khuếch đại loadcell Z-SG hay các bộ khuếch đại loadcell khác bạn cần xác định rõ ký hiệu của từng dây trên loadcell trước khi bắt đầu kết nối.

Bước 2: Xem sơ đồ kết nối của bộ chuyển đổi loadcell chân nào kết nối với E+, E-, S+, S-, SE+, SE-.

Đối với bộ khuếch đại loadcell Z-SG thì các terminal tương ứng:

• 7 – EX+
• 8 – SE+
• 9 – S+
• 12 – S-
• 11 – SE-
• 10 – EX-

Như vậy, việc kết nối loadcell với bộ khuếch đại hoàn toàn đơn giản và dễ hiểu đối với người không phải chuyên ngành kỹ thuật đo lường.

Bộ khuếch đại loadcell Z-SG gồm các thành phần chính

Bộ khuếch đại loadcell cũng như các bộ khuếch đại danh tiếng khác đều có các thành phần không thể thiếu và đặc điểm nổi bật riêng của Z-SG.

Chức năng khuếch đại tín hiệu mV/V

Tất nhiên, chứ năng chính của bộ khuếch đại loadcell chính là khuếch đại tín hiệu của đầu cân loadcell. Đúng như tên gọi của nó.

Z-SG tăng cường tín hiệu mV/V lên thành 0-10V, 0/4-20mA tương ứng với trọng lượng cân được cài đặt. Các loadcell tiêu chuẩn sẽ có tiêu chuẩn tín hiệu ngõ ra là 2mV/V. Hầu hết các loadcell đều dùng chuẩn này.

Hoạt động như một bộ lọc nhiễu

Z-SG có một chức năng được xem là đáng giá nhất so với các bộ khuếch đại loadcell khác có trên thị trường đó chính là khả năng khử nhiễu.

Nghe sơ qua thì có vẻ đơn giản vì bộ nào cũng có chức năng này. Vấn đề là khử nhiễu hoàn toàn trong mọi trường hợp hay không. Z-SG làm tốt chức năng này & đã được nhiều khách hàng kiểm chứng khi so sánh với các hãng khác.

Môi trường làm việc có càng nhiều Motor, biến tần thì khả năng nhiễu cực kỳ cao. Lý do tín hiệu từ loadcell dễ nhiễu bởi vì tín hiệu mV/V quá nhỏ.

Chúng ta thường tốn nhiều chi phí cho các thiết bị loadcell nhưng lại ít quan tâm vấn đề xử lý tín hiệu. Chỉ khi nào xảy ra nhiễu chúng ta mới quay lại tìm cách giải quyết vấn đề nhiễu.

Có thể bạn không biết hoặc do tiết kiệm chi phí. Đôi khi tiết kiệm lại sinh ra nhiều chi phí phát sinh hơn.

Kết nối loadcell với đầu cân

Bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell Z-SG còn được yêu thích bởi khả năng cân chỉnh – cài đặt một cách đơn giản và dễ dàng với bất kỳ người mới nào. Với hai phương thức cài đặt:

• Cài đặt bằng phím cứng ngay trên thiết bị
• Cài đặt bằng phần mềm Easy Setup – miễn phí của Seneca

Bản thân tôi thường dùng cách cài đặt bằng phím cứng ngay trên thiết bị Z-SG bởi nó đơn giản, dễ dùng và tiện lợi.

Khi bạn cần kiểm tra khối lượng thực tế bằng phần mềm thì Seneca cung cấp phần mềm Easy setup đi kèm để vừa cài đặt vừa có thể xem thực tế giá trị cân để kiểm tra online trọng lượng tương ứng với tín hiệu ngõ ra.

Tôi đánh giá khá cao về các phần mềm hỗ trợ cài đặt của Seneca bởi nó dễ dùng, đơn giản mà hiệu quả.

Đa năng phương thức truyền dữ liệu

Có thể nói bộ khuếch đại loadcell Z-SG là một trong những bộ khuếch đại có đầy đủ các cổng truyền thông, tín hiệu ngõ ra nhất.

Nó bao gồm :

• 1 x Digital Input: để gán chức năng như TARE
• 1 x Analog Output: 0-10V hoặc 1 x 0/4-20mA thời gian lấy mẫu 5ms
• 1 x Modbus RTU RS485
• Auto TARE Reset
• Chức năng cảnh báo Alarm khi quá tải

Chức năng cài đặt loadcell thông qua Modbus RTU RS485

Một trong những chức năng mới mà bộ khuếch đại loadcell được cung cấp đó chính là khả năng cài đặt bằng Modbus RTU. Seneca Z-SG cho phép cài đặt thông qua truyền thông Modbus RTU RS485.

PLC của bạn chỉ cần có cổng giao tiếp Modbus RS485 bạn có thể TARE, cài đặt giá trị loadcell tùy ý khi cần thiết. Tất cả đều truyền thông qua Modbus RTU RS485.

Các loại bộ khuếch đại loadcell của Seneca

Seneca – Italy mang tới nhiều sự lựa chọn cho nhu cầu khuếch đại loadcell. Cơ bản nhất và quen thuộc nhất chính là Z-SG đã được tin dùng trong nhiều năm qua.

Bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell Z-SG

Bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell Z-SG mang tới trãi nghiệm quen thuộc với đầu vào là loadcell với tín hiệu mV/V từ 1 mV/V cho tới 64mV/V với sai số chỉ 0,01% FS.

Bộ chuyển đổi loadcell cũng có 3 ngõ ra :

• Analog 0/4-20mA, 0-10V
• Digital Input/Output
• Modbus RTU RS485 nhưng chân Modbus RTU khi sử dụng cần phải có thêm một phụ kiện Z-PC-DINAL2-17.5 đi kèm.

Đây là bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell quen thuộc được khách hàng tin dùng trong nhiều năm qua với khả năng chống nhiễu vượt trội. Với sự phát triển của công nghệ Z-SG được phát triển thêm Z-SG3 với nhiều cải tiến đáng kể.

Bộ khuếch đại loadcell Z-SG3

Bộ khuếch đại loadcell Z-SG3 kế thừa những ưu điểm của Z-SG nhưng nay Seneca bổ sung thêm điểm mới :

• Chân truyền thông Modbus RTU được dời ra bên ngoài tại Terminal 1 – 2
• Chức năng tự động TARE sau một lần cân

Có lẽ đối với mình thì Auto TARE là chức đang giá nhất cho bộ Z-SG3. Chúng ta không cần cài đăt lại hay bấm TARE sau một thời gian cân.

Truyền thông modbus RTU được mang ra ngoài thay vì nằm bên dưới DIN Rail như của Z-SG giúp thuận tiện hơn & không cần phải trang bị thêm phụ kiện Z-PC-DINA2-17.5. Đây có lẽ là một tin vui cho những ai dùng truyền thông Modbus RTU cho loadcell.

Bộ khuếch đại loadcell ZE-SG3

Bộ khuếch đại loadcell ZE-SG là tổng hợp tất cả các chức năng Z-SG3 và bổ sung thêm một chức năng mới đó chính là truyền thông Modbus TCP/IP thông qua cổng RJ45 nằm ngay mặt trước của thiết bị.

Với chuẩn truyền thông Modbus TCP/IP chúng ta có thể cài đặt các thông số của loadcell và test ngay trên web server. Bạn cũng có thể định địa chỉ, thay đổi địa chỉ IP cho ZE-SG.

Theo mình đây chính là xu hướng của tương lai. Tất cả các thiết bị sẽ chuyển sang truyền thông modbus TCP/IP thay cho các chuẩn analog 4-20mA, modbus RTU truyền thống.

Như vậy, với sự đa dạng của bộ khuếch đại loadcell sẽ mang tới người dùng nhiều sự lựa chọn. Analog 4-20mA rồi tới Modbus RTU và bây giờ là Modbus TCP/IP.

Chúc các bạn thành công !

Kỹ sư Cơ – Điện Tử

Nguyễn Minh Hòa