Blog

2026.10.13

Hướng dẫn lựa chọn load cell: hướng tải, mục đích sử dụng, môi trường và RFP cho nhà máy tại Thái Lan

Hướng dẫn lựa chọn load cell: hướng tải, mục đích sử dụng, môi trường và RFP cho nhà máy tại Thái Lan

Mở đầu: lựa chọn load cell không bắt đầu từ câu hỏi “sản phẩm bao nhiêu kg”

Giá trị cân của phễu nguyên liệu lệch dần mỗi ngày một chút. Sau khi nối đường ống vào bồn, giá trị hiển thị thay đổi ngay cả khi bồn đang rỗng. Muốn theo dõi lực ép lắp vòng bi nhưng không biết nên gắn thiết bị gì. Lựa chọn load cell sai nên làm hỏng load cell do quá tải. Nối dài cáp xong thì giá trị không còn khớp. Mỗi thiết bị dùng một loại load cell và một loại bộ khuếch đại khác nhau, nên mỗi lần thay thế lại phải băn khoăn. Tất cả đều là những vấn đề liên quan đến cách chọn và cách lắp load cell.

Xin tóm tắt trước luận điểm của bài viết. Bài viết này cho rằng việc lựa chọn load cell được quyết định bởi ba yếu tố sau, trước cả câu hỏi “tải trọng định mức bao nhiêu kg (bao nhiêu kN)”.

  • (1) Cách tải tác dụng: nén hay kéo, có tải lệch tâm hoặc tải ngang hay không, lắp đặt như thế nào
  • (2) Dùng để cân hay để giám sát lực: đo trọng lượng tĩnh, hay theo dõi tốc độ cao sự thay đổi lực khi ép lắp, tán (caulking), dập ép để phán định đạt/không đạt
  • (3) Môi trường: chống nước, phòng nổ, nhiệt độ, chiều dài cáp

Tải trọng định mức được tính sau đó, có tính đến trọng lượng bì, số lượng load cell và độ lệch của tải. Khi nghiệm thu, dùng quả cân chuẩn hoặc tải thực để đối chiếu giá trị hiển thị, giá trị ngõ ra và giá trị đọc được trên PLC. Đồng thời, lưu lại hồ sơ thử tải đặt lệch và sự thay đổi giá trị khi đã nối đường ống.

Bài viết này không giới thiệu hay xếp hạng sản phẩm cụ thể nào. Thông số của nhà sản xuất được trình bày dựa trên tài liệu công khai của từng hãng, dưới dạng “hãng đó giải thích rằng…”. Phần ước tính chi phí và ví dụ tính tải trọng ở nửa sau là số liệu giả định dành riêng cho bài viết này. Việc kết nối giá trị cân với PLC hoặc MES, cân kiểm tra trọng lượng (checkweigher), cảm biến lực 6 trục cho robot, bản thân máy ép servo, và tích hợp dữ liệu máy thử kéo được để cho các bài viết riêng, bài này chỉ dẫn liên kết ở những chỗ liên quan.

Vì sao các nhà máy tại Thái Lan nên xem lại việc ghi lại “trọng lượng và lực” vào lúc này

Tại Thái Lan, xu hướng đầu tư vào thiết bị vẫn tiếp diễn. Theo công bố của BOI (Ủy ban Đầu tư Thái Lan), hồ sơ đăng ký ưu đãi đầu tư từ tháng 1 đến tháng 6/2026 có 1.299 dự án, trị giá 43,6 tỷ USD (khoảng 1,47 nghìn tỷ baht), tăng 37% so với cùng kỳ năm trước. Theo ngành, ô tô có 122 dự án, trị giá 759,2 triệu USD; nông nghiệp và chế biến thực phẩm có 131 dự án, trị giá 1,82 tỷ USD; máy móc, tự động hóa và robot có 82 dự án, trị giá 387,4 triệu USD. Hồ sơ đăng ký thuộc chương trình “Smart and Sustainable Industry”, nhắm đến nâng cấp máy móc và tự động hóa, có 132 dự án, trị giá 507,6 triệu USD. Tất cả đều là số liệu theo hồ sơ đăng ký, khác với giá trị được phê duyệt.

Hãy xem thêm các con số sản xuất. Theo MarkLines, sản lượng ô tô tháng 8 do Liên đoàn Công nghiệp Thái Lan (FTI) công bố ngày 28/9/2026 là 124.646 xe, tăng 10,9% so với cùng kỳ năm trước. Chỉ số sản xuất công nghiệp chế tạo (MPI) tháng 8/2026, được The Star (bài do Reuters phát hành) đưa tin theo công bố của Bộ Công nghiệp, tăng 4,44% so với cùng kỳ năm trước. Tuy nhiên, bộ này giải thích rằng đã sửa đổi phương pháp tính MPI, bổ sung các sản phẩm điện tử mới và thay đổi trọng số. Khi so sánh với năm trước, cần đọc con số này có tính đến lần sửa đổi đó. Chỉ số PMI ngành sản xuất Thái Lan của S&P Global đạt 54,3 trong tháng 9/2026, tăng từ 53,8 của tháng 8 (theo trang tổng hợp Trading Economics). Trang này nêu kim loại là một yếu tố đặc biệt làm tăng chi phí đầu vào.

Các thống kê trên là số liệu của cả nước. Không thể dùng chúng cho quyết định đầu tư của từng nhà máy. Tuy vậy, nếu lưu lại giá trị cân phối liệu và lực ép lắp hoặc lực tán, các hồ sơ này sẽ trở thành căn cứ để giải thích về sau rằng sản phẩm đã được sản xuất đúng. Để quyết định đầu tư, hãy dùng hồ sơ khiếu nại và hồ sơ hàng lỗi của chính nhà máy.

Load cell là gì: nguyên lý của loại dùng strain gauge

Load cell là cảm biến chuyển đổi lực hoặc khối lượng thành tín hiệu điện. Loại được dùng phổ biến trong nhà máy là loại dùng strain gauge (cảm biến biến dạng).

MinebeaMitsumi giải thích cơ chế như sau. Strain gauge được dán lên một chi tiết biến dạng tỷ lệ với lực (thân biến dạng), và sự thay đổi điện trở do biến dạng được chuyển thành tín hiệu điện. Hãng này cho biết biến dạng khi có tải là “một thay đổi nhỏ đến mức nhìn bằng mắt cũng không nhận ra”.

Theo giải thích của Flintec, strain gauge là dây dẫn hoặc lá kim loại mảnh được bố trí theo hình zíc zắc, nhạy với sự giãn và co theo chiều dọc và kém nhạy theo chiều ngang. Ở dầm cắt (shear beam), gauge được bố trí nghiêng 45° so với trục tải để phát hiện biến dạng cắt. Hãng này giải thích rằng nhiều load cell được bọc kín bằng nhựa (potting), và để bảo vệ hoàn toàn hơn thì dùng kiểu hàn kín (hermetic seal).

Hãy xem độ lớn của tín hiệu ra qua ví dụ trong tài liệu hội thảo trực tuyến năm 2019 của HBM (nay là HBK). Với thân biến dạng bằng thép có biến dạng 1.000 µm/m (0,1%), hệ số gauge khoảng 2 và cầu 350 Ω, sự thay đổi điện trở của mỗi gauge là 0,7 Ω. Khi ghép thành cầu đủ (full bridge), tín hiệu ra là 2 mV/V. Nếu điện áp kích thích là 5 V, điện áp ra ở tải định mức là 2 mV/V × 5 V = 10 mV. Tài liệu này chỉ ra rằng nếu đọc tín hiệu này với độ phân giải 10.000 digit thì 1 digit là 1 µV, còn với 100.000 digit thì là 0,1 µV.

Tức là phải đọc một tín hiệu vài mV theo đơn vị µV. Vì vậy, cần có thiết bị khuếch đại tín hiệu ra của load cell và chuyển thành giá trị số. MinebeaMitsumi cũng giải thích rằng cần kết nối thiết bị đo lường để khuếch đại và hiển thị tín hiệu. Tài liệu đó của HBM nêu điện trường 50 Hz, biến tần và từ trường thay đổi theo thời gian là các yếu tố ảnh hưởng. Đó là lý do cách xử lý cáp và nối đất làm thay đổi giá trị. Điểm này sẽ được trình bày chi tiết ở chương sau.

Ngoài ra, điện áp kích thích có giá trị khuyến nghị riêng cho từng sản phẩm. Ví dụ, tài liệu của các hãng ghi MinebeaMitsumi C2B1B-□-C3 khuyến nghị từ 12 V trở xuống, Unipulse SCB loại 100 đến 500 N khuyến nghị 5 V. Cần xác nhận điện áp kích thích phía bộ khuếch đại có phù hợp hay không.

Các loại load cell (1): hình dạng và ứng dụng

Cách phân loại theo hình dạng khác nhau giữa các nhà sản xuất. MinebeaMitsumi chủ yếu chia thành 4 loại: “loại màng (diaphragm)”, “loại chữ S”, “loại hộp trụ (canister)” và “loại dầm (beam)”. Flintec giải thích theo 4 nhóm: dầm, single point, nén và kéo. Bảng dưới đây do bài viết này sắp xếp dựa trên giải thích của các hãng.

Hình dạngGiải thích của các hãng (loại tải và ứng dụng phù hợp)Mã sản phẩm được nêu làm ví dụ
Loại chữ S (loại kéo)Phù hợp đo cả nén và kéo, thường dùng trong thử mỏi và thử kéo (MinebeaMitsumi). Lỗ lắp ở tay trên và tay dưới thẳng hàng trên trục trung tâm, dùng cho ứng dụng treo (Flintec)MinebeaMitsumi U3S1 (hãng giải thích là dùng cho cân bồn, cân phễu, thiết bị cân kéo)
Loại dầmPhù hợp đo tải uốn và tải cắt, cũng dùng cho cân bàn (MinebeaMitsumi). Dầm uốn phù hợp tải trọng thấp, dầm cắt phù hợp tải trọng trung bình đến cao và chịu lực ngang tốt (Flintec)MinebeaMitsumi C2B1B, HBK Z6, HLC
Loại single pointThiết kế bù tải đặt lệch, một chiếc có thể tạo thành một cân bàn (Flintec, HBK). Vật liệu là thép không gỉ hoặc nhôm cường độ cao, loại nhôm phù hợp tải trọng thấp (Flintec)A&D LC4101 đến LC4204, MinebeaMitsumi CB17
Loại hộp trụ, loại cột (loại nén)Phù hợp đo tải lớn (MinebeaMitsumi). Dùng cho cân tĩnh tải trọng cao như silo, cân xe, thường kết hợp với bộ gá lắp chuyên dụng (Flintec)MinebeaMitsumi CC010, A&D LCC11
Loại màngHình tròn, có thể làm thấp. Có ví dụ kết hợp với bộ gá chống lắc để dùng cho cân băng tải hoặc chân phễu (MinebeaMitsumi)MinebeaMitsumi CMP1
Loại nút (button), loại nén cỡ nhỏNhỏ gọn, chiều cao thấp, dùng cho thử nghiệm và đo lường (Flintec)A&D LCC32, MinebeaMitsumi CMM1R, Kyowa LCX-A-ID
Loại lỗ tâm (có lỗ xuyên)Loại nén có lỗ ở giữa (Flintec)MinebeaMitsumi C1W1M (hãng giải thích là được phát triển cho máy ép phun)

Xét theo ứng dụng, có thể đối chiếu đại khái như sau. Với bồn và phễu, dùng loại nén (loại hộp trụ hoặc loại dầm) kết hợp với bộ gá chuyên dụng, hoặc treo bằng loại chữ S. Với cân bàn và cân cỡ nhỏ, loại single point là ứng viên. Với ép lắp và dập ép, ứng viên là các mã thuộc loại nén hoặc loại kéo-nén mà nhà sản xuất định vị là dùng để đo lực. Để đo lực căng, người ta dùng loại kéo hoặc loại chữ S.

Xin nêu thêm ví dụ về kích thước. A&D ghi LCC32 có đường kính 20 mm, cao 13 mm, khối lượng khoảng 23 g, tải trọng định mức từ 200 N đến 5 kN. MinebeaMitsumi C1W1M là loại lỗ tâm tích hợp bộ khuếch đại, ngõ ra 4 đến 20 mA, tải trọng định mức từ 58,84 kN đến 490,3 kN. Dù cùng gọi là “load cell”, hình dạng và kích thước khác nhau rất nhiều tùy ứng dụng.

Các loại load cell (2): load cell analog và load cell kỹ thuật số

Xét theo dạng tín hiệu ra, load cell cũng chia thành hai loại.

Load cell analog xuất trực tiếp tín hiệu ra của cầu dưới dạng mV/V. Xem tài liệu của các hãng, có nhiều mã có tín hiệu ra định mức trong khoảng 1 đến 2 mV/V. Vì tín hiệu nhỏ nên cần có bộ chỉ thị (indicator) hoặc bộ chuyển đổi (bộ khuếch đại).

Load cell kỹ thuật số thực hiện xử lý tín hiệu và chuyển đổi A/D ngay trong load cell, rồi xuất giá trị qua truyền thông số. Giải thích của các hãng như sau.

  • Flintec: loại kỹ thuật số tích hợp xử lý tín hiệu và chuyển đổi A/D, phù hợp cho cân xe tải và cân động. Có thể giao tiếp riêng với từng load cell. Tùy mã, có hỗ trợ CANbus
  • MinebeaMitsumi (Minebea Intec) PR6204: có thể kết nối tối đa 8 chiếc bằng RS485 2 dây. Hãng ghi là đáp ứng IP68 và IP69K, có cấp chính xác C3 và C6 (25 t, 50 t)
  • A&D LCCD11 (loại cột): hãng ghi ngõ ra là RS-485 2 dây, tích hợp bộ chống sét kiểu ống phóng khí (gas tube arrester) để chống xung
  • Unipulse DSCB (load cell kỹ thuật số độ cứng cao dùng để đo lực): hãng giải thích là tích hợp bộ khuếch đại, có thể giữ giá trị (hold) và so sánh giới hạn trên/dưới mà không cần bộ chỉ thị, và hiển thị theo thời gian thực trên PC

Khi chuyển sang kỹ thuật số, có thể đọc riêng giá trị và trạng thái của từng load cell. Với bồn được đỡ bởi nhiều load cell, điểm này có thể trở thành lợi thế khi muốn khoanh vùng xem chiếc nào bất thường. Unipulse giải thích DSCB là “chống nhiễu tốt”, và Flintec giải thích rằng kỹ thuật số hóa có thể cải thiện độ chính xác của hệ thống. Tuy nhiên, không có tài liệu nào khẳng định rằng ở mọi ứng dụng, loại kỹ thuật số đều chính xác hơn hay vấn đề nhiễu sẽ biến mất.

Làm một ví dụ về chênh lệch chi phí, hãy xem giá tiêu chuẩn trong catalog của A&D tại thời điểm tháng 5/2022 (chưa gồm thuế). Với loại cột 100 kN, mã analog LCC11-T010-K là 80.000 yên, mã kỹ thuật số LCCD11-T010-K là 110.000 yên. Chênh lệch là 30.000 yên, tức cao hơn 37,5% so với loại analog. Với hệ kỹ thuật số, còn cần riêng hộp đấu nối AD-4388-4 (4 điểm) giá 32.000 yên, cáp chuyên dụng AX-KO3217-10M giá 14.000 yên, v.v. Tất cả đều là giá tiêu chuẩn của nhà sản xuất tại Nhật Bản, không phải giá tại Thái Lan.

Về mặt thực tế, nên quyết định analog hay kỹ thuật số dựa trên thiết bị phía nhận (bộ chỉ thị, PLC, hệ thống cấp trên) và mức độ chẩn đoán mà bạn yêu cầu.

Điều cần quyết định trước tiên (1): cách tải tác dụng và kết cấu lắp đặt

MinebeaMitsumi giải thích rằng load cell “cần được chọn phù hợp với loại lực muốn đo (nén, kéo, v.v.), tải trọng tương ứng và môi trường lắp đặt”. Flintec nói rằng người ta thường nói “hiệu suất của load cell được quyết định bởi cách lắp”, và cho rằng việc lắp đặt, căn chỉnh, chi tiết siết chặt, bộ gá lắp và quy trình hiệu chuẩn nên tuân theo khuyến nghị của nhà sản xuất. Việc bài viết này đặt cách tải tác dụng lên đầu tiên là cách nghĩ dựa theo giải thích của hai hãng này.

Trước hết, xác định hướng của tải. Nếu chỉ ép từ trên xuống thì dùng loại nén, nếu treo thì dùng loại kéo, nếu có cả ép và kéo thì dùng loại kéo-nén. Không được thiết kế kết cấu khiến lực kéo tác dụng lên mã chỉ dùng cho nén.

Tiếp theo, kiểm tra tải lệch tâm và tải ngang. Flintec giải thích rằng với load cell thông thường, nếu lực tác dụng ở vị trí lệch khỏi tâm thì độ chính xác sẽ giảm. HBM giải thích theo từng loại dầm như sau.

  • Dầm uốn đơn: khi điểm đặt tải di chuyển thì tín hiệu thay đổi (hiệu ứng đòn bẩy), nên ít được dùng riêng lẻ
  • Dầm uốn kép: ảnh hưởng của việc di chuyển điểm đặt tải nhỏ hơn đáng kể
  • Dầm cắt: ổn định cao trước lực ngang, nhưng các ảnh hưởng thứ cấp có thể xuất hiện trong kết quả đo

Có những mã ghi rõ giá trị tải ngang cho phép trong bảng thông số. Kyowa LCX-A-ID ghi tải ngang cho phép là 15% tải định mức. Với mã định mức 1 kN, tính ra là đến 150 N. Unipulse giải thích rằng với UIS, ảnh hưởng của tải ngang đến độ chính xác là nhỏ.

Loại single point được thiết kế để bù tải đặt lệch. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là đặt ở đâu cũng không có sai số. MinebeaMitsumi CB17 quy định có điều kiện rằng, với mặt đặt tải tối đa 200×200 mm, sai số đặt lệch khi đặt 1/2 tải định mức tại vị trí lệch 50 mm là trong phạm vi 0,02 %R.O. A&D LC4101 đến LC4204 đã được hiệu chỉnh bốn góc, và kích thước mặt đặt tải (300×300 đến 600×700 mm) được nêu cho từng mã. Nếu đặt bàn lớn hơn mặt đặt tải trong catalog, sẽ ra ngoài tiền đề của nhà sản xuất.

Cũng cần kiểm tra nền lắp đặt. MinebeaMitsumi giải thích rằng nếu chỗ lắp đặt bị lún thì không đo được giá trị đúng, nên cần chỗ lắp đặt có đủ độ cứng vững. Với bồn, giãn nở nhiệt có thể làm giá đỡ dịch chuyển theo phương ngang và gây tải lệch tâm lên load cell. Hãng này giới thiệu thiết kế giải phóng chuyển động đó bằng cơ cấu của bộ gá lắp.

Đến đây, điều được quyết định là hình dạng và phương thức lắp. Tải trọng định mức vẫn chưa được quyết định. Toàn bộ trình tự này được tóm tắt trong hình sau.

Hướng dẫn lựa chọn load cell: hướng tải, mục đích sử dụng, môi trường và RFP cho nhà máy tại Thái Lan - figure 1

Điều cần quyết định trước tiên (2): dùng để cân hay để giám sát lực

Ngã rẽ thứ hai là dùng load cell để làm gì.

Unipulse chia hệ sản phẩm như bộ chỉ thị thành hai nhóm. Hãng giải thích rằng nhóm “đo lường và điều khiển lực” là các sản phẩm giám sát động sự thay đổi lực khi ép lắp, tán và dập ép, và phán định đạt/không đạt của sản phẩm. Nhóm “đo lường và điều khiển trọng lượng” là các sản phẩm để cấu thành các loại cân tự động như máy cân phối liệu, cân đóng bao, cân xe tải, cân băng tải. Ngay ở thân load cell cũng có nhóm mã được ghi là “dùng để đo lực”.

METTLER TOLEDO giải thích cách tải tác dụng theo hai loại tĩnh và động. Phần lớn bồn, phễu và thùng chứa là tải tĩnh, lực cắt ngang truyền sang load cell nhỏ hoặc hầu như không có. Hãng giải thích rằng băng tải, giá đỡ đường ống, cải tạo cân cơ khí, máy trộn và máy khuấy công suất lớn là tải động, và lực cắt ngang có truyền sang. Hướng dẫn lựa chọn loại single point của HBK cũng đặt “cân tĩnh hay cân động” làm một trong những câu hỏi đầu tiên.

Giữa loại dùng để cân và loại dùng để giám sát lực, các dòng cần xem trong bảng thông số là khác nhau. Dễ thấy nhất là tần số dao động riêng. Dưới đây là các giá trị ghi trong tài liệu của các hãng.

Mã sản phẩm (định vị của nhà sản xuất)Tần số dao động riêng (theo hãng)
Unipulse SCB (độ cứng cao, đáp ứng nhanh)40 kHz (100 đến 500 N), 26 kHz (1 đến 5 kN)
Kyowa LCX-A-ID (nén cỡ nhỏ)khoảng 24 đến 37 kHz
MinebeaMitsumi CMM1R (nén cỡ nhỏ)3.600 đến 10.000 Hz
Unipulse UIS (kéo-nén)2 đến 5 kHz (1 đến 5 kN)
MinebeaMitsumi C2B1B-□-C3 (dầm dùng cho cân)1.000 Hz (200 kg đến 1 t), 1.500 Hz (2 t)
A&D dòng LC4101 (single point)100 đến 665 Hz

Dù cùng gọi là “load cell”, con số chênh nhau từ hai bậc độ lớn trở lên. Khi muốn theo dõi chi tiết lực ép lắp hoặc lực tán dọc theo hành trình, cần xác nhận cả dòng này lẫn tốc độ lấy mẫu của bộ khuếch đại. Cần bao nhiêu kHz trở lên mới đủ thì thay đổi theo tốc độ công đoạn và phương pháp phán định, nên bài viết này không đưa ra tiêu chuẩn chung. Hãy quyết định cùng nhà chế tạo thiết bị và nhà sản xuất load cell trong khi xem dạng sóng thực tế.

Dòng độ chính xác cũng trông khác nhau tùy ứng dụng. Các mã dùng cho cân (C2B1B-□-C3, CB17, A&D LC41xx) có các mục độ chính xác ở mức 0,01 đến 0,02%. Các mã dùng để đo lực (SCB, UIS, CMM1R) nhìn chung ở mức 0,1 đến 0,2%. Đây là so sánh chỉ giới hạn ở các mã nêu trên. Bài viết này hiểu rằng điều đó không có nghĩa là loại dùng để đo lực có hiệu năng thấp hơn, mà là các hãng thiết kế cân bằng giữa độ cứng, đáp ứng và khả năng chịu quá tải theo ứng dụng.

Xin nêu các bài viết liên quan theo từng ứng dụng.

Cách quyết định tải trọng định mức và tính tải trọng

Khi ứng dụng, hình dạng và môi trường đã được quyết định, lúc đó mới đến tải trọng định mức.

A&D giải thích việc lựa chọn load cell theo 3 bước: “chọn hình dạng”, “chọn tải trọng định mức” và “xem xét độ chính xác đo”. Ở đây, tải trọng định mức cũng được đặt sau hình dạng.

Về cách nghĩ đối với tải trọng định mức, METTLER TOLEDO giải thích là “không hỏng ngay cả khi chịu tải lớn nhất, và đo được mức nhỏ nhất theo yêu cầu”. Trang FAQ của hãng này đưa ra công thức tính tải trọng cho hệ thống cân đỡ bằng nhiều load cell, chia làm hai theo cách tải tác dụng.

Cách tải tác dụng (ví dụ của hãng)Công thức
Tải tác dụng gần như ở tâm (bồn, silo, thùng chứa)C ≥ sf × (TDL + SC) ÷ N
Đỡ 4 điểm, tải dễ bị lệch (cân sàn, cân xe cỡ nhỏ, băng tải)C ≥ sf × (TDL ÷ 4 + SC ÷ 2)

Ý nghĩa các ký hiệu như sau.

  • C: tải trọng của mỗi load cell (mô-đun cân)
  • TDL: tổng trọng lượng bì (dead load). Trọng lượng luôn nằm trên cân như thùng chứa, khung đỡ, máy khuấy
  • SC: tải trọng cân. Lượng tối đa của vật liệu bên trong muốn cân
  • N: số lượng load cell
  • sf: hệ số an toàn. Hãng ghi là “typically 1.25” (thường là 1,25)

Xin đưa ra một ví dụ tính. Các con số là số liệu giả định dành riêng cho bài viết này. Giả sử một phễu có trọng lượng bì 800 kg, chứa tối đa 1.600 kg nguyên liệu, được đỡ bằng 3 load cell. Giả định tải tác dụng gần như ở tâm, và lấy sf là 1,25.

  • Tổng trọng lượng bì và tải trọng cân: 800 + 1.600 = 2.400 kg
  • Nhân hệ số an toàn: 1,25 × 2.400 = 3.000 kg
  • Chia cho số lượng: 3.000 ÷ 3 = 1.000 kg

Kết quả tính là mỗi load cell cần tải trọng định mức từ 1.000 kg trở lên. Điều cần lưu ý ở đây là sf là hệ số nhân với “tổng trọng lượng bì và tải trọng cân chia cho số lượng load cell”, chứ không phải với “tải lớn nhất”. Đây là cách nghĩ khác với việc quyết định bằng một bội số duy nhất kiểu chọn gấp bao nhiêu lần tải lớn nhất.

Tải trọng quá lớn cũng có vấn đề. METTLER TOLEDO giải thích rằng dùng load cell lớn hơn mức cần thiết cho ứng dụng sẽ làm giảm độ chính xác, nên hãng không khuyến nghị. Điều quan trọng là không chọn quá lớn, trong phạm vi không thấp hơn giá trị tính được.

Ở một số quốc gia, cơ quan đo lường đưa ra cách nghĩ khác. Ví dụ, ghi chú kỹ thuật của cơ quan đo lường Sri Lanka (tham chiếu OIML R76-1, ban hành ngày 26/9/2024) cộng dồn các hệ số như hệ số lệch tải và phạm vi đặt điểm không để tìm tải trọng cần thiết, và đưa ra ví dụ nhân thêm hệ số giả định sự cố chỉ có 2 chân tiếp đất ở cân đỡ 4 điểm. Đây là văn bản của cơ quan Sri Lanka, không phải quy định của Thái Lan. Chỉ cần nắm rằng cách quyết định hệ số khác nhau tùy nhà sản xuất, ứng dụng và quy định của từng quốc gia là đủ.

Phần giải thích của MinebeaMitsumi chỉ nói rằng nên chọn tải trọng định mức có dư địa, và không đưa ra bội số.

Đi cùng với tải trọng định mức là các dòng về quá tải. Trong bảng thông số thường có hai giá trị.

  • Quá tải cho phép: giới hạn trên của tải được phép tác dụng trong khi sử dụng, do nhà sản xuất đưa ra
  • Quá tải giới hạn: tải mà nhà sản xuất cho biết nếu vượt qua thì có nguy cơ phá hủy

Chi tiết định nghĩa và cách ghi (như “khả năng chịu tải”) khác nhau giữa các nhà sản xuất, nên cần xác nhận trong tài liệu của từng hãng.

Khác biệt giữa các mã là lớn, theo tài liệu của các hãng như sau.

Mã sản phẩmQuá tải cho phépQuá tải giới hạn
MinebeaMitsumi C2B1B-□-C3150 %R.C.200 %R.C.
MinebeaMitsumi CB17300 %R.C.400 %R.C.
MinebeaMitsumi C1W1M150 %R.C.150 %R.C.
A&D LC4101 đến LC4103300 % of R.C.400 %
A&D LC4204200 %250 %
A&D LCC11200 %300 %
Kyowa LCX-A-ID150%Không xác nhận được trong tài liệu công khai
Unipulse SCB500% R.C. (hãng cũng ghi là “khả năng chịu tải 500%”)Không xác nhận được trong tài liệu công khai
Unipulse UIS300% R.C.Không xác nhận được trong tài liệu công khai

(%R.C. là % so với tải trọng định mức)

Trong ép lắp và tán, có thể xảy ra tải ngoài dự kiến tác dụng tức thời do đồ gá tiếp xúc không đúng hoặc sai sót khi gá đặt, chuẩn bị (setup). Với những công đoạn như vậy, bài viết này khuyến nghị xác nhận giá trị quá tải cho phép trong bảng thông số và thiết kế kết hợp với cữ chặn và giới hạn phía thiết bị. Không có tiêu chuẩn chung nào về việc bao nhiêu % là đủ.

Cách đọc độ chính xác: tín hiệu ra định mức, độ phi tuyến, độ trễ, độ lặp lại, độ rão, ảnh hưởng nhiệt độ

Bảng thông số của load cell có nhiều dòng liên quan đến độ chính xác. Ý nghĩa của các mục chính như sau.

  • Tín hiệu ra định mức: tín hiệu ra khi đặt tải trọng định mức (mV/V). Nhân với điện áp kích thích sẽ ra điện áp ra
  • Độ phi tuyến: mức độ quan hệ giữa tải và tín hiệu ra lệch khỏi đường thẳng
  • Độ trễ (hysteresis): chênh lệch tín hiệu ra giữa khi tăng tải và khi giảm tải
  • Độ lặp lại: độ phân tán khi đặt lặp lại cùng một tải
  • Độ rão (creep): sự thay đổi tín hiệu ra khi duy trì một tải không đổi (có ghi kèm xét trong bao nhiêu phút)
  • Ảnh hưởng nhiệt độ: sự thay đổi của điểm không và tín hiệu ra khi nhiệt độ thay đổi

Dưới đây là giá trị theo từng mã, lấy từ tài liệu của các hãng.

Mã sản phẩm (hình dạng)Tải trọng định mứcTín hiệu ra định mứcĐộ phi tuyếnĐộ trễĐộ lặp lạiĐộ rão
MinebeaMitsumi C2B1B-□-C3 (dầm)200 kg đến 2 t2 mV/V ±0,002 (loại 200 kg là 1,6 mV/V)0,023 %R.O.0,023 %R.O.0,010 %R.O.0,016 %R.O./30 min
MinebeaMitsumi CMM1R (nén cỡ nhỏ)490,3 N đến 19,61 kN2 mV/V ±0,0050,15 %R.O.0,1 %R.O.0,05 %R.O.Không ghi
MinebeaMitsumi CB17 (dùng cho cân tải trọng thấp)5,884 N đến 29,42 N1 mV/V ±0,10,02 %R.O.0,02 %R.O.0,02 %R.O.0,02 %R.O./20 min
Kyowa LCX-A-ID (nén cỡ nhỏ)500 N đến 20 kNLoại 500 N từ 1,0 mV/V trở lên, loại 1 đến 20 kN từ 1,5 mV/V trở lênTrong phạm vi ±0,1 %ROTrong phạm vi ±0,1 %ROTừ 0,05 %RO trở xuốngKhông xác nhận được trong tài liệu công khai
Unipulse SCB (100 N đến 5 kN)100 N đến 5 kN0,4 mV/VTừ 0,2 % R.O. trở xuốngTừ 0,2 % R.O. trở xuốngTừ 0,1 % R.O. trở xuốngKhông xác nhận được trong tài liệu công khai
Unipulse UIS-1KN/2KN/5KN1, 2, 5 kNKhoảng 1,0 mV/VTừ 0,2 % R.O. trở xuốngTừ 0,2 % R.O. trở xuốngTừ 0,1 % R.O. trở xuốngKhông xác nhận được trong tài liệu công khai
A&D LC4101 đến LC4103 (single point)6 N đến 1,5 kN1,0197 mV/V (+15%, −0%)Sai số tổng hợp 0,015 % of R.O.Bao gồm trong sai số tổng hợpKhông ghi riêngKhông ghi riêng
A&D LCC32 (loại nút)200 N đến 5 kN1 mV/V ±20%0,3 % R.O. (sai số tổng hợp 0,5 %)0,3 % R.O.0,2 % R.O.Không xác nhận được trong tài liệu công khai

(%R.O. là % so với tín hiệu ra định mức)

Khi đọc bảng này, có hai điểm cần lưu ý.

Thứ nhất, định nghĩa của các chỉ số khác nhau giữa các nhà sản xuất. A&D thể hiện bằng “sai số tổng hợp” gộp nhiều loại sai số, còn MinebeaMitsumi, Kyowa và Unipulse thể hiện độ phi tuyến và độ trễ thành các mục riêng. Không thể đặt giá trị sai số tổng hợp cạnh giá trị độ phi tuyến của hãng khác để phán đoán bên nào chính xác hơn. Khi muốn so sánh, hãy yêu cầu các hãng đưa ra giá trị theo cùng một định nghĩa.

Thứ hai là đơn vị của ảnh hưởng nhiệt độ. MinebeaMitsumi và A&D ghi theo “/10 °C”, còn Kyowa và Unipulse SCB ghi theo “/°C”. Ví dụ, ảnh hưởng nhiệt độ đến điểm không của Unipulse SCB là từ 0,015% R.O./°C trở xuống, quy đổi sang mỗi 10 °C là 0,15%. Ảnh hưởng nhiệt độ đến điểm không của MinebeaMitsumi C2B1B-□-C3 là 0,014 %R.O./10 °C, ảnh hưởng nhiệt độ đến tín hiệu ra là 0,012 %LOAD/10 °C. Hãy thống nhất đơn vị rồi mới so sánh.

Cũng cần xác nhận dải nhiệt độ bù. Tài liệu của các hãng ghi C2B1B-□-C3 là −10 đến 40 °C, A&D dòng LC4101 cũng là −10 đến 40 °C, CMM1R và Kyowa LCX-A-ID là −10 đến 70 °C, Unipulse SCB là −10 đến +60 °C. Khi đặt ở khu vực không có điều hòa hoặc gần nguồn nhiệt, hãy đo nhiệt độ thực tế tại vị trí lắp và xác nhận có nằm trong phạm vi này hay không.

Cấp chính xác OIML R60 (như C3) và quan hệ với “độ chính xác của toàn bộ cân”

Tên mã hoặc thông số của load cell đôi khi có ghi “C3” hay “C6”. Đây là cấp chính xác dựa trên khuyến nghị R60 về load cell của Tổ chức Đo lường Pháp định Quốc tế (OIML).

OIML R 60-1:2021 chia cấp chính xác thành 4 cấp: Class A, B, C, D. Với mỗi cấp, phạm vi số khoảng chia kiểm định của load cell (nLC) được quy định.

CấpGiới hạn dưới của số khoảng chia kiểm định nLCGiới hạn trên
Class A50.000Không giới hạn
Class B5.000100.000
Class C50010.000
Class D1001.000

“C3” có nghĩa là Class C với 3.000 khoảng chia. Số khoảng chia được ghi theo đơn vị 1.000, 3 nghĩa là 3.000, 1,5 nghĩa là 1.500. Đôi khi có thêm ký hiệu về hướng tải nén hay kéo, dải nhiệt độ đặc biệt hoặc độ ẩm.

Không thể quy sai số của C3 về một con số duy nhất kiểu “±bao nhiêu %”. Sai số tối đa cho phép trong đánh giá kiểu của R60 được quyết định bởi khoảng chia kiểm định v và hệ số phân bổ pLC. Với Class C, tùy theo độ lớn của tải, có 3 mức: pLC × 0,5 v, pLC × 1,0 v và pLC × 1,5 v. pLC nhận giá trị từ 0,3 đến 0,8, và nếu giấy chứng nhận không ghi thì lấy là 0,7.

Xin nêu ví dụ sản phẩm. MinebeaMitsumi ghi C2B1B-□-C3 là “cấp chính xác C3 theo OIML R60”, với số khoảng chia load cell tối đa là 3.000. A&D LCC11 và LCCD11 có các loại C4 và C6. HBK giải thích Z6 có các cấp OIML D1, C3, C4, C5, C6.

R60 có một lưu ý quan trọng. Đó là câu cho biết tiêu chuẩn này không nhằm yêu cầu cấp chính xác của load cell phải giống với cấp chính xác của hệ thống cân sử dụng nó. Không thể nói rằng vì load cell là C3 nên toàn bộ cân cũng tương đương C3. Độ chính xác của toàn bộ cân được quyết định không chỉ bởi load cell mà còn bởi bộ chỉ thị, cách lắp, đường ống, nhiệt độ, v.v.

Về quan hệ giữa ứng dụng và cấp chính xác, HBM đưa ra các ví dụ như sau. Cân vật liệu xây dựng đơn giản cho cát, xi măng, nước thì D1 đến C2 là đủ; trộn phụ gia và công nghiệp cơ khí (như kiểm tra vòng bi cầu) là C3; cân tại cửa hàng và máy chiết rót là C3 đến C6; cân kiểm tra trọng lượng (checkweigher) là cấp cao nhất C6.

Cũng xin làm rõ việc giám sát lực dùng trong nhà máy có cần cấp OIML hay không. R60 là tiêu chuẩn phục vụ đánh giá kiểu trong đo lường pháp định. Flintec giải thích rằng cân dùng cho thương mại (legal-for-trade) cần sản phẩm được chứng nhận như OIML hay NTEP, và với cân thương mại thì C3 là điển hình. Mặt khác, hãng này cho biết load cell không có chứng nhận được gọi là loại đa dụng (GP), dùng cho các ứng dụng không chịu quy định về thương mại. Bài viết này cho rằng ở các ứng dụng không dùng cho thương mại như giám sát lực ép lắp, các dòng về đáp ứng và khả năng chịu quá tải đã xem ở chương trước sẽ là trọng tâm của phán đoán, hơn là việc có cấp chính xác hay không.

Điều kiện môi trường: IP, phòng nổ, vật liệu, nhiệt độ, độ ẩm

MinebeaMitsumi giải thích rằng ở môi trường khắc nghiệt như nơi nhiệt độ thay đổi lớn, cũng cần xác nhận các thông số như nhiệt độ, chống bụi, chống nước.

Cấp bảo vệ (IP) khác nhau theo mã, ngay cả trong cùng một dòng. Ghi chép của các hãng như sau.

Mã sản phẩmCấp bảo vệ (theo hãng)
MinebeaMitsumi C2B1B-□-C3Tương đương IP68 (hàn kín, toàn bộ bằng thép không gỉ)
MinebeaMitsumi CMM1RTương đương IP67
MinebeaMitsumi CB17, C1W1MTương đương IP64
MinebeaMitsumi PR6204IP68, IP69K
Kyowa LCX-A-IDIP67 (JIS C 0920)
Unipulse UISTương đương IP67
A&D LC4101IP22
A&D LC4102 đến LC4204IP54
A&D LCC32IP64
A&D LCC11, LCCD11IP68 (độ sâu nước 1,5 m/100 giờ)
HBK Z6IP68 (cột nước 1 m, 100 giờ)

Dù cùng là IP68, điều kiện thử do nhà sản xuất đưa ra khác nhau: A&D là độ sâu nước 1,5 m/100 giờ, HBK là cột nước 1 m/100 giờ. Khi lắp ở nhà máy thực phẩm có rửa thiết bị hoặc ở bồn ngoài trời, bài viết này khuyến nghị yêu cầu nhà cung cấp ghi rõ “cấp IP và điều kiện thử của cấp đó” trong RFP.

Ở nơi cần phòng nổ, hãy xem xét đồng bộ mã phòng nổ và thiết bị ngoại vi. MinebeaMitsumi ghi CCP1-□-Z có cấu trúc phòng nổ kiểu vỏ chịu áp, và CC010 là sản phẩm đã đạt tiêu chuẩn kỹ thuật về cấu trúc phòng nổ an toàn nội tại (cấp iaIICT5). Cũng có giao diện an toàn nội tại cho load cell PR1626, và hãng giải thích rằng /60 kết nối được tối đa 4 load cell, /61 kết nối được tối đa 8 load cell. HBK cho biết Z6 có phiên bản phòng nổ IECEx, ATEX, FM (Hoa Kỳ). Flintec cho biết một số load cell có chứng nhận ATEX và FM, và nêu ví dụ buồng sơn và môi trường có bụi bột ngũ cốc hoặc bụi gỗ. Bài viết này chưa xác nhận các yêu cầu đối với thiết bị phòng nổ tại Thái Lan. Hãy xác nhận với cơ quan quản lý có thẩm quyền, công ty bảo hiểm của nhà máy và đơn vị thiết kế thiết bị.

Vật liệu cũng được chọn theo môi trường. Kyowa giải thích LCX-A-ID có thân bằng thép không gỉ, phù hợp với thiết bị cần chống ăn mòn. MinebeaMitsumi cho biết CMM1R phù hợp sử dụng ở nơi có tính ăn mòn. A&D LC41xx làm bằng nhôm. Flintec giải thích rằng loại single point bằng nhôm phù hợp tải trọng thấp.

Cũng cần chú ý đến độ ẩm. HBM giải thích rằng cặn chất trợ hàn (flux) còn sót lại thay đổi điện trở do độ ẩm và ảnh hưởng mạnh đến điểm không. Kyowa ghi chú thêm “không ngưng tụ” cho dải nhiệt độ sử dụng. Về nhiệt độ, hãy đối chiếu dải nhiệt độ bù đã xem ở chương trước với giá trị đo thực tế tại vị trí lắp.

Cáp (4 dây/6 dây) và nhiễu

Cáp load cell có loại 4 dây và loại 6 dây.

Loại 4 dây gồm 2 dây cấp điện áp cho cầu và 2 dây lấy tín hiệu ra. Tài liệu hội thảo trực tuyến năm 2019 của HBM đưa ra ví dụ cho thấy ở loại 4 dây, độ nhạy thay đổi do điện trở của cáp. Với cầu 350 Ω và dây đồng tiết diện 0,14 mm², điện trở đi-về của cáp dài 5 m là 1,272 Ω, và độ nhạy thay đổi 0,36%. Cùng điều kiện, nếu cáp dài 50 m thì độ nhạy thay đổi 3,6%. Tài liệu này cho biết độ nhạy của loại 4 dây phụ thuộc vào chiều dài cáp và nhiệt độ, và yêu cầu hiệu chuẩn ở trạng thái đã gắn cáp dùng để đo.

Loại 6 dây bổ sung thêm 2 dây (dây cảm nhận, sense) để đo điện áp thực tế đặt lên cầu. Phía bộ khuếch đại đo điện áp của cầu và hiệu chỉnh khi cần. HBM giải thích rằng nếu nối dài cáp thì tốt nhất là dùng loại 6 dây. METTLER TOLEDO cũng giải thích rằng ở các ứng dụng mà bộ chỉ thị đặt xa cân, hiệu năng của loại 6 dây sẽ tốt hơn.

Việc có được cắt hoặc nối dài cáp hay không thì mỗi nhà sản xuất ghi khác nhau.

  • HBK Z6: hãng giải thích rằng vì là loại 6 dây nên có thể cắt cáp theo chiều dài cần thiết. Chiều dài cáp 3 đến 20 m
  • METTLER TOLEDO: hãng giải thích là không được nối dài hay cắt ngắn cáp load cell tại hiện trường, vì thay đổi chiều dài sẽ ảnh hưởng đến tín hiệu ra. Phần cáp thừa được cuộn lại gần hộp đấu nối (junction box)

Vì vậy, việc có được cắt hay nối dài hay không tùy thuộc vào mã sản phẩm (4 dây hay 6 dây) và chỉ dẫn của nhà sản xuất. Đừng quyết định theo lý thuyết chung rằng “được cắt” hay “không được cắt”, hãy xác nhận trong hướng dẫn sử dụng.

Thông tin cáp của từng mã (4 lõi hay 6 lõi, chiều dài, tháo rời được hay nối liền) được tóm tắt trong bảng so sánh ở chương sau.

Dựa trên giải thích của HBM, có thể cho rằng load cell 4 dây khi giao hàng có tín hiệu ra được xác định ở trạng thái bao gồm cả chiều dài cáp lúc giao. Nếu cần nối dài, hãy xem xét chuyển sang loại 6 dây hoặc hiệu chuẩn lại sau khi nối dài.

Trong chống nhiễu, vấn đề nằm ở lớp chống nhiễu (shield) và nối đất. HBM giải thích phương thức nối shield vào vỏ cảm biến. Do nếu cảm biến và bộ khuếch đại có điện thế khác nhau thì dòng điện chạy qua shield và có thể gây nhiễu 50 Hz, hãng khuyến nghị nối vỏ cảm biến và vỏ bộ khuếch đại với nhau bằng điện trở thấp (ví dụ khuyến nghị là dây đồng mềm 16 mm²).

METTLER TOLEDO giải thích rằng không nên cố định phần cáp thừa vào bộ phận chuyển động của cân.

Bộ khuếch đại load cell, bộ chỉ thị và kết nối PLC

Load cell analog cần thiết bị khuếch đại tín hiệu và chuyển thành giá trị số. MinebeaMitsumi giải thích rằng ngoài chức năng hiển thị, có những sản phẩm còn có ngõ ra analog hoặc kỹ thuật số và chức năng điều khiển, giám sát hệ thống cân. Cách chọn bộ khuếch đại load cell phân nhánh lớn theo câu hỏi “dùng để làm gì”.

Là ví dụ về bộ chỉ thị dùng cho giám sát lực (ép lắp, tán), Unipulse nêu các sản phẩm sau.

  • FS2000: hãng giải thích là xử lý tốc độ cao 25.000 lần/giây, chức năng so sánh dạng sóng, phán định so sánh đa điểm tối đa 5 điểm
  • F381A: 4.000 lần/giây, so sánh hai chiều bằng 2 ngõ vào lực và độ dịch chuyển
  • Dòng FC400 loại lắp trong: chuyển đổi A/D tốc độ cao 2.400 lần/giây. Có các mã như EtherNet/IP (FC400-EIP-FA), PROFINET IO (FC400-PRT-FA), CC-Link (FC400-CCL-FA), RS-232C/Modbus (FC400-232-FA)

Là ví dụ về bộ chỉ thị dùng cho cân, hãng này nêu dòng FC500 (chuyển đổi A/D tốc độ cao 1.200 lần/giây, chức năng điều khiển cấp liệu định lượng cho cân xả liệu và cân nạp liệu, CC-Link, EtherNet/IP, RS-485 (Modbus), RS-232C, v.v.) và FC1000 tương đương IP65.

Nếu muốn đọc giá trị dưới dạng analog trên PLC, có thể dùng bộ chuyển đổi load cell. Unipulse giải thích rằng LC1111 có thể kết nối song song tối đa 4 load cell hệ 350 Ω và có sẵn ngõ ra dòng 4 đến 20 mA làm tiêu chuẩn. Về bộ chuyển đổi load cell, còn có WVP-LCS của Watanabe Electric Industry, v.v. (cần xác nhận loại ngõ ra theo từng mã).

Cũng có mô-đun ngõ vào kết nối trực tiếp load cell vào PLC. Mitsubishi Electric giải thích rằng Q61LD thuộc dòng MELSEC-Q không cần bộ chuyển đổi tín hiệu bên ngoài, và có thể kết nối theo kiểu 6 dây (kết hợp phương thức remote sense và phương thức ratiometric) hoặc 4 dây. Điện áp kích thích là DC 5 V, dòng ra trong phạm vi 60 mA, có thể kết nối song song 4 điểm load cell hệ 350 Ω. Độ phi tuyến được ghi là trong phạm vi ±0,01%/FS với điều kiện tín hiệu ra định mức 2 mV/V, 25 °C, không trừ bì. Mô-đun còn có chức năng hiệu chuẩn bằng cách đặt quả cân chuẩn và phát hiện bất thường tín hiệu ngõ vào. Bài viết này chưa xác nhận sản phẩm tương đương ở các dòng kế nhiệm.

Về IO-Link, HBK giải thích rằng hãng cung cấp Z6 hỗ trợ IO-Link như một phần của “chuỗi đo load cell (LCMC)”. LCMC có phiên bản ngõ ra CAN/RS485 và phiên bản ngõ ra 4 đến 20 mA, 0 đến 10 V, IO-Link. Bài viết này chưa xác nhận các giá trị thông số như độ phân giải và tốc độ lấy mẫu. Cách nghĩ xử lý gộp giá trị cảm biến và thông tin chẩn đoán bằng IO-Link được giải thích trong bài Triển khai IO-Link: tích hợp dữ liệu cảm biến và nghiệm thu.

Bảng dưới đây là phần sắp xếp của bài viết này về quan hệ giữa phương thức kết nối và ứng dụng.

Phương thức kết nốiVí dụ cấu hìnhCách dùng phù hợp
Analog (mV/V) + bộ chỉ thịLoad cell → bộ chỉ thị cân (hiển thị, phán định, ngõ ra)Cân hoặc phán định trong khi xem giá trị tại hiện trường
Bộ khuếch đại analog (4 đến 20 mA, 0 đến 10 V)Load cell → bộ chuyển đổi → ngõ vào analog của PLCGhi lại giá trị bằng mô-đun ngõ vào analog hiện có
Bộ chỉ thị có fieldbusLoad cell → bộ chỉ thị loại lắp trong → EtherNet/IP, PROFINET, CC-Link, v.v.Bộ chỉ thị phán định, giá trị và kết quả chuyển sang PLC hoặc hệ thống cấp trên
Mô-đun ngõ vào kết nối trực tiếp PLCLoad cell → mô-đun ngõ vào load cell của PLCĐơn giản hóa bên trong tủ, điều khiển cân bằng PLC
Load cell kỹ thuật sốLoad cell (tích hợp A/D) → RS-485, CAN, v.v.Bồn hoặc cân xe muốn chẩn đoán riêng từng load cell trong nhiều chiếc
Bộ khuếch đại ngõ ra IO-LinkLoad cell → bộ khuếch đại hỗ trợ IO-Link → IO-Link masterXử lý gộp giá trị và chẩn đoán cùng các cảm biến khác

Theo cách sắp xếp của bài viết này, nếu là cân như phối liệu hay chiết rót, ứng viên là bộ chỉ thị cân có trình tự cân. Nếu là giám sát ép lắp hoặc tán, ứng viên là bộ chỉ thị có tốc độ lấy mẫu cao và phán định dạng sóng. Nếu muốn dùng giá trị trên PLC, hãy xem xét loại lắp trong có fieldbus hoặc mô-đun kết nối trực tiếp PLC. Loại nào phù hợp thay đổi theo PLC hiện có, không gian trong tủ và nơi thực hiện phán định.

Khi đặt bộ khuếch đại bên ngoài tủ hoặc muốn gom dây trên máy, bài Lựa chọn remote I/O – trong tủ hay trên máy, RFP và FAT/SAT cho nhà máy tại Thái Lan cũng có thể hữu ích. Bản thân thiết kế truyền giá trị cân sang PLC hoặc MES được trình bày trong bài Tích hợp cân công nghiệp với PLC: RFP và FAT/SAT cho nhà máy Thái Lan.

Nếu ghi lại cả dạng sóng khi giám sát lực, ngoài phán định đạt/không đạt, về sau còn có thể xem các xu hướng như đỉnh lực tăng dần. Điều này có thể trở thành căn cứ để nhận ra sự mài mòn của đồ gá hoặc thay đổi lô linh kiện. Cách nghĩ kết nối giám sát xu hướng với bảo trì thiết bị được sắp xếp trong bài Hệ thống bảo trì dự đoán 2026: bóc tách chi phí và cách bắt đầu.

Hướng dẫn lựa chọn load cell: hướng tải, mục đích sử dụng, môi trường và RFP cho nhà máy tại Thái Lan - figure 2

Thi công cân bồn và cân phễu: bộ gá lắp, đường ống, khuấy trộn, rung động

Trong cân bồn và cân phễu, cách xử lý bộ gá lắp, đường ống và trọng tâm quyết định sai số nhiều hơn bản thân load cell. Tài liệu kỹ thuật của các hãng cũng dành khá nhiều dung lượng cho thi công.

MinebeaMitsumi giới thiệu bộ gá lắp có cơ cấu chống lắc theo 4 phương thức.

  • Phương thức chặn mềm (flexible stop): chống rung cho bồn có máy khuấy, v.v. Cũng hỗ trợ CCP1-Z phòng nổ kiểu vỏ chịu áp
  • Phương thức bi thép: băng tải hoặc chân phễu. Tiết kiệm không gian, chịu tải ngang tốt
  • Phương thức thanh chặn (check rod): dùng cho tải trọng cao, bố trí linh hoạt. Cần thêm bộ gá lắp load cell riêng
  • Phương thức chốt lắc (rocker pin): dùng cho loại dầm, chiều cao lắp thấp

Bộ gá của hãng này có các chức năng thiết kế là chống trượt ngang (độ bền đáp ứng hệ số động đất 0,3, gia tốc ngang 0,3G, tương đương cấp địa chấn 6 ở mức trung bình), chống lật, chống tải lệch tâm và chống rung. Hãng khuyến nghị lắp bộ gá ở độ cao trọng tâm của bồn, và cho rằng khi lắp ở vị trí cao hơn hoặc thấp hơn trọng tâm thì cần xem xét thanh giằng (stay rod) hoặc thanh chặn. Hãng giải thích rằng khi có máy khuấy, cần tính tải ngang do khuấy trộn và so sánh với tải ngang cho phép của bộ gá. Hãng cũng yêu cầu lắp đặt có tính đến hướng giãn nở nhiệt của bồn.

Tài liệu kỹ thuật năm 2013 của HBK (khi đó là HBM) giải thích chi tiết cách xử lý đường ống.

  • Các kết nối như đường ống tạo ra “phân dòng lực (force shunt)” làm thoát mất một phần giá trị cân, gây sai số cân. Kết nối phải mềm theo phương thẳng đứng
  • Khi kết nối bằng đường ống cứng, hãy kết nối bằng đoạn ống nằm ngang dài nhất có thể, và bố trí thêm cơ cấu hấp thụ giãn co theo chiều dọc. Ví dụ được nêu gồm khớp nối mềm, ống mềm, co (elbow), khớp giãn nở kim loại (bellows), cửa nạp kiểu hở (không dùng cho bình chịu áp)
  • Vật liệu bên trong đường ống cũng được tính vào trọng lượng, nên khi cân, đường ống phải luôn rỗng hoặc luôn đầy
  • Thiết bị hút bột có thể tạo áp suất âm 100 đến 300 mbar. Nếu là ống thẳng đứng, lực tương ứng với tiết diện ống sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị cân. Trong mọi trường hợp, ống nằm ngang đều được ưu tiên hơn ống thẳng đứng
  • Không khuyến nghị cấu hình đỡ bồn đứng bằng một load cell duy nhất lắp cứng
  • Với phễu vuông ở trạm chiết rót, do rung động của hệ thống vận chuyển và va đập của vật liệu dạng hạt thô gây ra tải cắt lớn, cần giằng chắc chắn bằng thanh giằng

Về số điểm đỡ, tài liệu của hãng này giải thích rằng với bồn, đỡ 3 điểm là tĩnh định và tốt nhất, đặt load cell ở mỗi điểm đỡ để tải được phân bố đều. Từ 4 điểm trở lên là siêu tĩnh, khi lắp đặt cần đo tải ở từng điểm và điều chỉnh bằng miếng chêm (shim), v.v. Khi chỉ một phần các điểm đỡ là load cell, hãng cho rằng bố trí sao cho tải ở điểm đỡ phía load cell lớn hơn có thể cải thiện độ chính xác.

METTLER TOLEDO yêu cầu việc lắp đặt phải do kỹ sư kết cấu có chuyên môn lập kế hoạch, và tham khảo sổ tay dịch vụ lắp đặt của từng mã. Hãng giải thích rằng sổ tay kỹ thuật của hãng bao gồm tính toán ảnh hưởng của gió, động đất, va đập, nhiệt và cáp load cell, cũng như thiết kế kết nối đường ống. Flintec cũng cho rằng với loại nén, căn chỉnh khi lắp đặt là quan trọng, và thường kết hợp với bộ gá lắp chuyên dụng.

Hiện tượng “nối đường ống xong thì giá trị thay đổi” có thể liên quan đến phân dòng lực và cách xử lý vật liệu trong đường ống đã xem ở chương này. Đây cũng là lý do trong thử nghiệm nghiệm thu cần so sánh giá trị ở trạng thái có nối và không nối đường ống, máy khuấy.

Ngoài ra, nếu chỉ muốn biết lượng còn lại trong bồn thì ngoài đo trọng lượng bằng load cell, còn có cách đo mức chất lỏng bằng cảm biến mức. Phương pháp nào phù hợp thay đổi theo tính chất của vật liệu bên trong, giá trị cần lấy (trọng lượng hay thể tích) và kết cấu bồn. Cách sắp xếp từ phía cảm biến mức được trình bày trong bài Giám sát mức bồn chứa từ xa: chọn cảm biến, điểm đặt hàng và RFP cho nhà máy tại Thái Lan.

Sản phẩm tiêu biểu của các hãng lớn: thông số xác nhận được trong tài liệu công khai

Ở đây liệt kê các mã mà bài viết này đã xác nhận được tài liệu công khai. Đây không phải xếp hạng hay khuyến nghị. Tất cả giá trị đều là ghi chép trong tài liệu của các hãng, các ô không xác nhận được ghi là “Không xác nhận được trong tài liệu công khai”.

Hãng, mã sản phẩmHình dạng và định vị (theo hãng)Tải trọng định mứcCấp bảo vệQuá tải cho phépTần số dao động riêngCáp
MinebeaMitsumi C2B1B-□-C3Loại dầm, OIML C3200 kg đến 2 tTương đương IP68150 %R.C.1.000 đến 1.500 Hz4 lõi có shield, 6 m nối liền
MinebeaMitsumi CMM1RLoại nén cỡ nhỏ490,3 N đến 19,61 kNTương đương IP67150 %R.C.3.600 đến 10.000 HzCáp robot 4 lõi có shield, 6 m nối liền
A&D LC4101 đến LC4103Loại single point, đã hiệu chỉnh bốn góc, dùng được cho cả kéo và nén6 N đến 1,5 kNIP22 (LC4101), IP54 (LC4102, LC4103)300 % of R.C.100 đến 665 Hz (dòng LC4101)Không xác nhận được tương ứng với mã
A&D LCC32Loại nút200 N đến 5 kNIP64150 %Không xác nhận được trong tài liệu công khai4 lõi shield, 0,3 m
A&D LCC11Loại cột, OIML R60 C4/C6, dùng cho cân phễu cỡ lớn và cân xe tải, sản xuất theo đơn đặt hàng100, 200, 300 kNIP68 (độ sâu nước 1,5 m/100 giờ)200 %Không xác nhận được trong tài liệu công khaiφ8, 12 m
Kyowa LCX-A-IDLoại nén cỡ nhỏ, thép không gỉ, tải ngang cho phép 15%500 N đến 20 kNIP67150%Khoảng 24 đến 37 kHz6 lõi shield, 3 m, tháo rời được
Unipulse SCBĐộ cứng cao, đáp ứng nhanh (dùng để đo lực)100 N đến 200 kNKhông xác nhận được trong tài liệu công khai500% R.C.26 đến 40 kHz (100 N đến 5 kN)Cáp robot 6 lõi shield, 3 m
Unipulse UISLoại kéo-nén, ren ngoài hai đầu1 đến 50 kNTương đương IP67300% R.C.2 đến 5 kHz (1 đến 5 kN)Cáp robot 6 lõi shield, 3 m
HBK Z6Loại dầm uốn, OIML D1 đến C65 kg đến 1 t (9 mức tải)IP68Không xác nhận được trong tài liệu công khaiKhông xác nhận được trong tài liệu công khai6 dây, 3 đến 20 m

Ngoài ra, U3S1 (loại chữ S), CB17 (dùng cho cân tải trọng thấp), C1W1M (loại lỗ tâm), PR6204 (kỹ thuật số) của MinebeaMitsumi, LCCD11 (kỹ thuật số) của A&D, DSCB (kỹ thuật số) của Unipulse, Z6R (20 đến 200 kg, dùng cho môi trường vệ sinh hoặc khắc nghiệt và tương thích với Z6) và HLC (110 kg đến 10 t) của HBK cũng được giới thiệu trong tài liệu của các hãng. Với Flintec và METTLER TOLEDO, bài viết này dùng các trang giải thích kỹ thuật làm nguồn, và chưa xác nhận giá trị thông số của từng mã.

Về khả năng mua tại Thái Lan, các sự việc bài viết này xác nhận được như sau. Unipulse có trang web tiếng Thái, đăng các danh mục load cell, đo lực và đo trọng lượng bằng tiếng Thái. METTLER TOLEDO có trang web tiếng Thái dành cho Thái Lan, đăng cân công nghiệp, mô-đun cân, load cell và dịch vụ hiệu chuẩn, kiểm định. Theo bài báo trên tạp chí ngành tháng 12/2019, Minebea Intec đã mở Experience Centre bên trong cơ sở sản xuất của MinebeaMitsumi tại Bangkok (trưng bày sản phẩm, đào tạo, thử nghiệm sản phẩm, hỗ trợ kỹ thuật). Bài viết này chưa xác nhận tình trạng hiện tại của cơ sở này. Bài viết cũng chưa xác nhận hệ thống bán hàng tại Thái Lan của các nhà sản xuất khác, nên hãy liên hệ với từng hãng hoặc đại lý.

Về giá, chỉ xác nhận được giá công khai của một số mã tại Nhật Bản. Trên trang thương mại điện tử MonotaRO của Nhật Bản, tại thời điểm xem ngày 13/10/2026, giá như sau. Dòng single point LCB03 của A&D là 11.980 yên chưa thuế (13.178 yên đã gồm thuế), loại chữ S U3S1 của MinebeaMitsumi là 52.980 đến 62.980 yên chưa thuế (khác nhau theo tải trọng), loại nén cỡ nhỏ CMM1R là 87.980 yên chưa thuế (96.778 yên đã gồm thuế), bộ chuyển đổi load cell WVP-LCS-11A-1 của Watanabe Electric Industry và một số mã khác là 71.980 yên chưa thuế (79.178 yên đã gồm thuế). Giá tiêu chuẩn của nhà sản xuất A&D (chưa gồm thuế): dòng LC4101 là 20.000 yên, LC4204-K600 là 48.000 yên (ngày cập nhật PDF catalog là 30/6/2026), loại nút LCC32 là 40.000 yên (tại thời điểm tháng 11/2025), loại cột LCC11 là 60.000 đến 108.000 yên (tại thời điểm tháng 5/2022). Tất cả đều là giá tại Nhật Bản, và chưa xác nhận được giá công khai theo từng mã sản phẩm tại Thái Lan.

Hiệu chuẩn, truy xuất nguồn gốc đo lường và đo lường pháp định

Giá trị của load cell chỉ có thể dùng làm hồ sơ công đoạn sau khi đã được hiệu chuẩn.

Cơ bản là hiệu chuẩn bằng cách đặt quả cân chuẩn hoặc tải thực. Mitsubishi Electric giải thích rằng với Q61LD, có thể hiệu chuẩn giá trị tổng trọng lượng bằng cách đặt tải thực (quả cân chuẩn) lên load cell. METTLER TOLEDO giải thích cách nghĩ về hiệu chuẩn là đặt quả cân chuẩn để “dạy” cho bộ chỉ thị biết rằng sự thay đổi tín hiệu tỷ lệ với sự thay đổi tải.

Với loại 4 dây, HBM giải thích rằng cần hiệu chuẩn tại vị trí lắp đặt. Như đã xem ở chương trước, đó là vì độ nhạy thay đổi theo chiều dài cáp và nhiệt độ.

Với bồn lớn, có khi khó đặt quả cân chuẩn. Các hãng cũng giới thiệu phương pháp không dùng quả cân chuẩn. METTLER TOLEDO giới thiệu dịch vụ hiệu chuẩn cân bồn “RapidCal” dùng cho bồn, lò phản ứng, phễu, silo, và giải thích là có truy xuất nguồn gốc (traceable). A&D giải thích rằng với bộ mô phỏng AD-4389 dành cho load cell kỹ thuật số, có thể cung cấp giá trị khối lượng mô phỏng mà không dùng quả cân thực. Tuy nhiên, bài viết này chưa xác nhận trong ứng dụng nào các phương pháp như vậy được coi là tương đương với hiệu chuẩn bằng quả cân chuẩn. Nếu áp dụng, hãy cùng bộ phận đảm bảo chất lượng quyết định dùng phương pháp nào để đảm bảo điều gì. Sẽ an toàn hơn nếu tránh cho rằng load cell không cần hiệu chuẩn.

Việc làm cho kết quả hiệu chuẩn có thể truy ngược về chuẩn quốc gia gọi là truy xuất nguồn gốc đo lường (traceability). Tại Nhật Bản có JCSS (chế độ truy xuất nguồn gốc theo Luật Đo lường) dựa trên Luật Đo lường. Theo giải thích của NITE, việc đăng ký đơn vị hiệu chuẩn là tự nguyện, và tiêu chí đăng ký bao gồm việc có phù hợp với yêu cầu của ISO/IEC 17025 hay không. Các lĩnh vực đăng ký bao gồm “khối lượng” và “lực”. NITE giải thích rằng JCSS đã ký thỏa thuận thừa nhận lẫn nhau với APLAC vào tháng 12/1999 và với ILAC vào tháng 11/2000.

Tại Thái Lan, NIMT (Viện Đo lường Quốc gia) nắm giữ chuẩn quốc gia. NIMT là cơ quan công được thành lập ngày 1/6/1998 dựa trên National Metrology System Development Act B.E. 2540, và các lĩnh vực dịch vụ hiệu chuẩn bao gồm “Mass” và “Force and Torque”. Cơ quan này giải thích là đã được công nhận ISO/IEC 17025. Phòng thí nghiệm lực và mô-men của NIMT giải thích rằng phòng duy trì thiết bị tạo lực kiểu quả cân chuẩn 0,1 đến 500 kN (độ phân giải 35 đến 80 ppm) làm chuẩn sơ cấp về lực, và có thể truy xuất về SI.

Cũng cần xác nhận về đo lường pháp định. Theo báo cáo kinh tế của Thái Lan gửi APLMF được lập vào tháng 11/2016 (được CBWM phê duyệt), CBWM (Central Bureau of Weights and Measures) trực thuộc Cục Thương mại Nội địa, Bộ Thương mại, phụ trách đo lường pháp định, có 4 trung tâm kiểm định khu vực và 27 chi nhánh kiểm định. Báo cáo này ghi rằng phương tiện đo dùng cho thương mại (trade use) thuộc đối tượng của luật đo lường phải được kiểm định trước khi đưa ra thị trường hoặc trước khi sử dụng, và được niêm phong bằng dấu kiểm định. Đối tượng được nêu gồm cân không tự động, cân tự động (cân băng tải, hệ thống cân hàng rời tự động), quả cân chuẩn, v.v. Luật là Weights and Measures Act B.E. 2542 năm 1999, được sửa đổi vào năm 2006 và năm 2014. Báo cáo này giải thích rằng hiệu chuẩn tự nguyện ngoài phạm vi pháp định được cung cấp bởi các phòng thí nghiệm được công nhận theo TLAS (chế độ công nhận phòng thí nghiệm của Thái Lan).

Giữa cân và giám sát lực dùng cho quản lý công đoạn trong nhà máy với cân dùng cho thương mại, ví dụ như khi tiền hàng được quyết định theo trọng lượng xuất hàng, thủ tục được yêu cầu là khác nhau. Cân dùng cho thương mại có thể thuộc đối tượng kiểm định của CBWM. Tuy nhiên, nội dung trên là báo cáo tại thời điểm năm 2016. Thiết bị nào của nhà máy thuộc loại dùng cho thương mại, và cách vận hành mới nhất ra sao, hãy xác nhận với cơ quan chức năng hoặc đại lý.

Chu kỳ hiệu chuẩn thay đổi theo ứng dụng, tần suất sử dụng và yêu cầu chất lượng, nên bài viết này không đưa ra chu kỳ thống nhất. Hãy quyết định theo quy định chất lượng của nhà máy, và phản ánh vào RFP và hồ sơ nghiệm thu.

Yêu cầu cần ghi trong RFP và tiêu chí nghiệm thu FAT/SAT

Trong hồ sơ yêu cầu báo giá (RFP), hãy ghi cụ thể các mục đã nêu đến đây. Mục đích là để có thể so sánh câu trả lời của các hãng trong cùng điều kiện.

Phân loạiNội dung cần ghi trong RFP
Ứng dụng và phương thức phán địnhDùng để cân hay giám sát lực. Nếu là cân thì cân phối liệu, chiết rót, tồn kho, v.v. Nếu là giám sát lực thì phán định đạt/không đạt điều gì (lực đỉnh, dạng sóng lực và độ dịch chuyển, v.v.)
Hướng tải và tải lệch tâmNén, kéo hay cả hai. Có tải lệch tâm hoặc tải ngang hay không, và độ lớn dự kiến
Căn cứ tải trọng định mứcTải lớn nhất, trọng lượng bì, số lượng, độ lệch của tải. Nộp bản tính tải trọng ghi rõ công thức và hệ số an toàn đã áp dụng
Độ phân giải và cấp chính xácĐộ phân giải hiển thị cần thiết. Nếu dùng cho thương mại thì có cần cấp OIML, v.v. hay không
Đáp ứng (dùng cho giám sát lực)Tốc độ công đoạn, tốc độ lấy mẫu cần thiết. Ghi tần số dao động riêng của load cell
Môi trườngCấp IP và điều kiện thử, có cần phòng nổ không, dải nhiệt độ tại vị trí lắp, có rửa thiết bị hoặc ngưng tụ hay không
Bộ gá lắp và đường ốngPhương thức bộ gá, độ cao trọng tâm, cấu hình đường ống và khớp giãn nở, có máy khuấy hay không
Cáp4 dây hay 6 dây, chiều dài cáp, có được nối dài hoặc cắt hay không (đính kèm chỉ dẫn của nhà sản xuất)
Bộ khuếch đại, bộ chỉ thị và PLCPhương thức kết nối (analog, fieldbus, kết nối trực tiếp PLC, v.v.), mã và thông số ngõ vào của mô-đun ngõ vào phía PLC
Hiệu chuẩnPhương pháp hiệu chuẩn (quả cân chuẩn, tải thực, v.v.), có cần giấy chứng nhận hiệu chuẩn không, phạm vi truy xuất nguồn gốc
Phụ tùng dự phòng và quy trình thay thếSố lượng load cell dự phòng, quy trình hiệu chuẩn lại sau khi thay thế và thời gian cần thiết
Hồ sơ giá trị cài đặtBàn giao danh sách giá trị cài đặt như điểm không, span, bộ lọc, ngưỡng phán định

Hồ sơ giá trị cài đặt là mục dễ bị bỏ sót. Khi thay bộ chỉ thị hoặc bộ khuếch đại, nếu không nhập lại cài đặt thì giá trị sẽ không như cũ. Hãy quyết định trong RFP cả cách lưu và khôi phục cài đặt, cũng như ai chuẩn bị tài liệu hướng dẫn quy trình đó.

Thử nghiệm nghiệm thu được chia thành 2 giai đoạn.

  • FAT (thử nghiệm trước khi xuất xưởng): dùng quả cân chuẩn hoặc thiết bị chuẩn, đối chiếu giá trị hiển thị, giá trị ngõ ra và giá trị đọc được trên PLC ở nhiều mức tải. Xác nhận độ tuyến tính, tải đặt lệch (chênh lệch khi thay đổi vị trí đặt tải), điểm không và độ lặp lại. Với loại dùng cho giám sát lực, xác nhận việc phán định đạt/không đạt hoạt động đúng như cài đặt trong các điều kiện mô phỏng hàng đạt và hàng lỗi
  • SAT (thử nghiệm tại hiện trường): trên thiết bị thực tế, ghi lại sự thay đổi giá trị giữa trạng thái có nối và đã tháo đường ống, máy khuấy. Vận hành trong một khoảng thời gian nhất định và đối chiếu với hồ sơ cân hoặc hồ sơ kiểm tra hiện có. Với loại dùng cho giám sát lực, thu thập phạm vi lực của hàng đạt và kiểm tra xem có phán định nhầm và bỏ sót hay không

Các giá trị số của tiêu chí đạt (biên độ cho phép của chênh lệch so với thiết bị chuẩn, chênh lệch khi đặt tải lệch, thời gian SAT, v.v.) hãy tự quyết định dựa trên công đoạn và yêu cầu chất lượng của nhà máy. Trong RFP, đặt giá trị mục tiêu của nhà máy “làm ví dụ”, rồi thống nhất với nhà sản xuất hoặc nhà chế tạo thiết bị để chốt. Không có giá trị tiêu chuẩn nào được ngành quy định sẵn.

Cách chọn cảm biến và cách xây dựng RFP cũng được sắp xếp từ phía áp suất trong bài cùng loạt Hướng dẫn lựa chọn cảm biến áp suất – mục đích, môi chất, áp suất xung và RFP cho nhà máy tại Thái Lan.

Mô hình ước tính chi phí và hiệu quả (số liệu giả định)

Tất cả con số từ đây trở đi là số liệu giả định dành riêng cho bài viết này. Số tiền thực tế thay đổi lớn theo điều kiện của nhà máy và báo giá.

Đối tượng giả định là một nhà máy linh kiện ô tô vốn Nhật Bản tại Thái Lan. Nhà máy có 2 trạm trong công đoạn ép lắp vòng bi và bạc lót. Hiện tại chỉ đo kích thước sau ép lắp theo kiểu lấy mẫu, không ghi lại lực ép lắp.

Tổn thất hiện tại (giá trị cơ sở, theo năm) được đặt như sau. Việc lọt đến khách hàng và việc phát hiện ở công đoạn sau được tính là các sự việc riêng biệt xảy ra ở các linh kiện khác nhau. Không tính trùng.

Sự việcGiả địnhSố tiền mỗi năm (THB)
Xử lý khiếu nại và phân loại do hàng lỗi ép lắp lọt đến khách hàng2 lần/năm × 120.000 THB240.000
Chi phí gia công, lắp ráp, tháo dỡ phát sinh thêm do hàng lỗi ép lắp chảy đến công đoạn sau (lắp ráp, kiểm tra cuối) rồi mới được phát hiện600 chiếc/năm × 150 THB (linh kiện khác với hàng lọt đến khách hàng)90.000

Cấu hình A là gắn load cell và bộ khuếch đại dùng để giám sát lực ép lắp cho 2 trạm, và chuyển kết quả phán định đạt/không đạt theo lực cùng hồ sơ dạng sóng sang PLC và hệ thống ghi. Chi phí ban đầu 600.000 THB gồm: load cell và bộ khuếch đại 2 bộ × 90.000 THB = 180.000 THB, đồ gá lắp, chương trình PLC và hệ thống ghi 270.000 THB, thiết kế và FAT/SAT 150.000 THB. Chi phí vận hành hằng năm (hiệu chuẩn, phụ tùng dự phòng, quản lý cài đặt) được đặt là 40.000 THB.

Hạng mụcTrường hợp cơ sởĐộ nhạy (sự việc bằng một nửa giả định)
Số lần lọt đến khách hàng2 lần/năm1 lần/năm
Xử lý khiếu nại và phân loại (số lần × 120.000 THB)240.000120.000
Số chiếc phát hiện ở công đoạn sau600 chiếc/năm300 chiếc/năm
Gia công, lắp ráp, tháo dỡ thêm (số chiếc × 150 THB)90.00045.000
Hiệu quả hằng năm (giới hạn trên nếu chặn được toàn bộ)330.000165.000
Chi phí vận hành hằng năm40.00040.000
Hiệu quả ròng hằng năm290.000125.000
Chi phí ban đầu600.000600.000
Số năm hoàn vốnKhoảng 2,1 năm4,8 năm

(Đơn vị: THB)

Chi tiết phép tính như sau.

  • Chi phí ban đầu: 180.000 + 270.000 + 150.000 = 600.000
  • Trường hợp cơ sở: 2 × 120.000 = 240.000. 600 × 150 = 90.000. 240.000 + 90.000 = 330.000. 330.000 − 40.000 = 290.000. 600.000 ÷ 290.000 ≈ 2,1 năm
  • Độ nhạy: 1 × 120.000 = 120.000. 300 × 150 = 45.000. 120.000 + 45.000 = 165.000. 165.000 − 40.000 = 125.000. 600.000 ÷ 125.000 = 4,8 năm
Hướng dẫn lựa chọn load cell: hướng tải, mục đích sử dụng, môi trường và RFP cho nhà máy tại Thái Lan - figure 3

Xin nêu 3 điểm về cách đọc ước tính này.

Điểm thứ nhất, hiệu quả hằng năm là giới hạn trên “nếu chặn được toàn bộ”. Hiệu quả thực tế thay đổi theo cách quyết định ngưỡng đạt/không đạt của lực ép lắp. Ngưỡng được quyết định sau khi thu thập phạm vi lực của hàng đạt trong SAT. Ngoài ra, các lỗi bắt nguồn từ vật liệu hoặc kích thước và không thể hiện ra ở lực thì giám sát lực không phát hiện được. Tùy mức độ nhiều ít của các lỗi như vậy, hiệu quả cũng sẽ nhỏ đi.

Điểm thứ hai, chưa tính vào hiệu quả cho đến khi xác nhận được phán định nhầm và bỏ sót trong SAT. Nếu có nhiều phán định nhầm, tức hàng đạt bị phán định là lỗi, hiện trường sẽ không tin vào phán định và hiệu quả sẽ không xuất hiện.

Điểm thứ ba, số năm hoàn vốn phụ thuộc mạnh vào tần suất của sự việc. Nếu sự việc chỉ bằng một nửa giả định, thời gian hoàn vốn kéo dài từ khoảng 2,1 năm lên 4,8 năm. Trước khi triển khai, bài viết này khuyến nghị đếm tần suất của các sự việc bắt nguồn từ ép lắp dựa trên hồ sơ khiếu nại và hồ sơ hàng lỗi ở công đoạn sau trong 1 năm qua.

Câu hỏi thường gặp

Nên chọn các loại load cell như thế nào?

Trước hết, chọn theo hướng tải và kiểu lắp. Nếu ép từ trên xuống thì ứng viên là loại nén (loại hộp trụ, loại cột, loại dầm, v.v.), nếu treo thì là loại kéo hoặc loại chữ S, nếu tạo cân bàn bằng một chiếc thì là loại single point. Tiếp theo, tùy dùng để cân hay giám sát lực mà chọn từ các nhóm mã có định vị khác nhau của nhà sản xuất. Cách phân loại theo hình dạng khác nhau giữa các nhà sản xuất, nên về mặt thực tế, so sánh theo hướng tải, khả năng chịu tải lệch tâm và phạm vi tải trọng thay vì theo tên gọi.

Tính tải trọng load cell như thế nào?

Không dùng một bội số duy nhất kiểu gấp bao nhiêu lần tải lớn nhất, mà tính theo trọng lượng bì, tải trọng cân, số lượng load cell và độ lệch của tải. METTLER TOLEDO đưa ra công thức C ≥ sf × (TDL + SC) ÷ N cho bồn có tải tác dụng gần như ở tâm, và C ≥ sf × (TDL ÷ 4 + SC ÷ 2) cho đỡ 4 điểm dễ bị lệch tải, và giải thích rằng hệ số an toàn sf thường là 1,25. Hãng cũng giải thích rằng tải trọng lớn hơn mức cần thiết sẽ làm giảm độ chính xác. Cách quyết định hệ số khác nhau tùy nhà sản xuất và ứng dụng, nên hãy yêu cầu ghi công thức đã áp dụng trong bản tính tải trọng của RFP.

Nên chọn bộ khuếch đại load cell nào?

Tùy theo ứng dụng. Nếu là cân phối liệu hoặc chiết rót, ứng viên là bộ chỉ thị cân có trình tự cân. Nếu là giám sát ép lắp hoặc tán, ứng viên là bộ chỉ thị có tốc độ lấy mẫu cao và phán định dạng sóng. Nếu chỉ muốn ghi lại giá trị trên PLC, có các lựa chọn như bộ chuyển đổi ngõ ra analog 4 đến 20 mA, bộ chỉ thị loại lắp trong có fieldbus, và mô-đun ngõ vào load cell kết nối trực tiếp PLC. Cũng hãy xác nhận điện áp kích thích và điều kiện kết nối song song bao nhiêu chiếc.

Có nên dùng load cell kỹ thuật số không?

Load cell kỹ thuật số thực hiện chuyển đổi A/D ngay trong load cell và xuất giá trị qua RS-485, CAN, v.v. Vì có thể đọc riêng từng load cell trong nhiều chiếc, việc khoanh vùng xem chiếc nào bất thường trở nên dễ hơn. Mặt khác, cần có thiết bị phía nhận, hộp đấu nối và cáp chuyên dụng, và trong ví dụ của A&D, giá tiêu chuẩn cao hơn sản phẩm analog. Không thể nói rằng ở mọi ứng dụng loại kỹ thuật số đều chính xác hơn, nên hãy phán đoán dựa trên bộ chỉ thị và PLC hiện có cùng nhu cầu chẩn đoán.

Hiệu chuẩn load cell như thế nào?

Cơ bản là hiệu chuẩn bằng cách đặt quả cân chuẩn hoặc tải thực và hiệu chỉnh giá trị hiển thị, giá trị ngõ ra. HBM giải thích rằng loại 4 dây cần được hiệu chuẩn tại vị trí lắp, ở trạng thái đã gắn cáp sử dụng thực tế. Với bồn lớn, cũng có trường hợp nhà sản xuất giới thiệu phương pháp không dùng quả cân chuẩn, nhưng phương pháp đó đảm bảo được điều gì thì hãy quyết định cùng bộ phận đảm bảo chất lượng. Cân dùng cho thương mại tại Thái Lan có thể thuộc đối tượng kiểm định của CBWM (theo tài liệu tại thời điểm năm 2016). Cách vận hành mới nhất hãy xác nhận với cơ quan chức năng hoặc đại lý.

Có thể nối dài cáp load cell không?

Tùy theo mã sản phẩm và chỉ dẫn của nhà sản xuất. Với loại 4 dây, độ nhạy thay đổi theo chiều dài cáp. Trong ví dụ ở tài liệu của HBM, độ nhạy thay đổi 0,36% với 5 m và 3,6% với 50 m. HBM giải thích rằng nếu nối dài thì nên dùng loại 6 dây. HBK giải thích rằng Z6 là loại 6 dây nên có thể cắt, trong khi METTLER TOLEDO yêu cầu không thay đổi chiều dài cáp tại hiện trường. Hãy xác nhận hướng dẫn sử dụng, và nếu đã thay đổi chiều dài thì hãy hiệu chuẩn lại.

Giá load cell là bao nhiêu?

Chỉ xác nhận được giá công khai của một số mã tại Nhật Bản. Trên MonotaRO, tại thời điểm xem ngày 13/10/2026, dòng single point LCB03 của A&D là 11.980 yên chưa thuế, CMM1R của MinebeaMitsumi là 87.980 yên chưa thuế, bộ chuyển đổi load cell WVP-LCS-11A-1 của Watanabe Electric Industry và một số mã khác là 71.980 yên chưa thuế. Theo giá tiêu chuẩn của nhà sản xuất A&D (chưa gồm thuế), loại cột LCC11 là 60.000 đến 108.000 yên (tại thời điểm tháng 5/2022). Các mã và thời điểm khác được tóm tắt trong chương “Sản phẩm tiêu biểu của các hãng lớn” ở phần thân bài. Tất cả đều là giá tại Nhật Bản, và chưa xác nhận được giá công khai theo từng mã sản phẩm tại Thái Lan.

Tổng kết

  • Việc lựa chọn load cell bắt đầu từ việc quyết định, trước cả tải trọng định mức, (1) cách tải tác dụng và cách lắp, (2) dùng để cân hay giám sát lực, (3) môi trường (quan điểm của bài viết này)
  • Cách phân loại theo hình dạng khác nhau giữa các nhà sản xuất. So sánh theo hướng tải, khả năng chịu tải lệch tâm và tải ngang, phạm vi tải trọng
  • Khả năng bù tải đặt lệch của loại single point có điều kiện về kích thước mặt đặt tải và độ lệch. Ngoài các điều kiện đó, tiền đề không còn đúng
  • Loại dùng để cân và loại dùng để giám sát lực có thông số như tần số dao động riêng chênh nhau nhiều bậc độ lớn. Khi giám sát lực, xác nhận cùng với tốc độ lấy mẫu của bộ khuếch đại
  • Tải trọng định mức được tính từ trọng lượng bì, tải trọng cân, số lượng load cell và độ lệch của tải. Không quyết định cứng bằng một bội số duy nhất, và cũng tránh tải trọng quá lớn
  • Định nghĩa các chỉ số độ chính xác khác nhau giữa các nhà sản xuất. C3 của OIML thể hiện Class C, 3.000 khoảng chia, và không thể quy về một con số duy nhất kiểu “±bao nhiêu %”
  • Cấp IP cần xác nhận đến cả điều kiện thử. Việc cắt hoặc nối dài cáp tùy thuộc vào loại 4 dây hay 6 dây và chỉ dẫn của nhà sản xuất
  • Sai số của cân bồn và cân phễu chịu ảnh hưởng lớn bởi bộ gá lắp, đường ống, trọng tâm và khuấy trộn (theo tài liệu kỹ thuật của các hãng). Trong SAT, ghi lại sự thay đổi giá trị ở trạng thái đã nối đường ống
  • Cân dùng cho thương mại tại Thái Lan có thể thuộc đối tượng kiểm định của CBWM. Cách vận hành mới nhất cần xác nhận với cơ quan chức năng hoặc đại lý
  • Ước tính hiệu quả được đặt ở mức giới hạn trên, và chỉ tính vào sau khi xác nhận được phán định nhầm và bỏ sót trong SAT

Bắt đầu ghi lại từ trọng lượng hoặc lực của công đoạn nào, và hiện nay sai lệch cân hay lỗi ép lắp đang xảy ra ở đâu. Ngay cả ở giai đoạn rà soát như vậy, bạn cũng có thể trao đổi với TOMAS TECH. Tại các nhà máy vốn Nhật Bản ở Thái Lan, chúng tôi cùng tiến hành từ việc sắp xếp yêu cầu đến RFP và FAT/SAT. Vui lòng liên hệ qua biểu mẫu này.

Tài liệu tham khảo