Cách đấu dây loadcell 4 dây và 6 dây là kiến thức quan trọng khi lắp đặt, bảo trì hoặc thay thế cảm biến lực trong hệ thống cân điện tử. Đấu nhầm dây nguồn kích thích, dây tín hiệu hay dây Sense có thể khiến đầu cân không nhận tín hiệu, hiển thị khối lượng sai hoặc hoạt động thiếu ổn định.
Bài viết dưới đây của ASTEC Cân Điện Tử hướng dẫn cách nhận biết các chân EXC, SIG, SEN; phân biệt bốn trường hợp kết nối loadcell và đầu cân; đồng thời cung cấp ví dụ màu dây từ tài liệu kỹ thuật của Zemic, Mettler Toledo và SYMC.
Lưu ý về phạm vi: Nội dung áp dụng cho loadcell analog sử dụng cầu điện trở và tín hiệu mV/V. Loadcell kỹ thuật số có sơ đồ cấp nguồn và giao tiếp khác, không đấu theo hướng dẫn này. Khi lắp đặt thực tế, phải ưu tiên datasheet và manual đúng model thiết bị.
1. Loadcell 4 dây và 6 dây khác nhau như thế nào?
Loadcell analog thường dùng các điện trở đo biến dạng (strain gauge) bố trí trong mạch cầu Wheatstone. Khi có lực tác động, độ biến dạng của phần tử đàn hồi làm thay đổi điện trở, tạo ra tín hiệu điện áp vi sai rất nhỏ, thường được biểu thị bằng đơn vị mV/V.
- Loadcell 4 dây có bốn lõi chính: hai dây cấp nguồn kích thích (EXC+, EXC−) và hai dây truyền tín hiệu (SIG+, SIG−).
- Loadcell 6 dây có thêm hai dây cảm nhận điện áp (SEN+, SEN−). Khi kết hợp với đầu cân hỗ trợ chức năng sense, hai dây này giúp đầu cân giám sát điện áp kích thích tại phía cảm biến và giảm ảnh hưởng của sụt áp trên cáp.
Cả hai loại cáp có thể có thêm dây/lớp chống nhiễu Shield. Shield không được tính là một trong bốn hoặc sáu dây làm việc chính.
Ý nghĩa các ký hiệu đấu nối
| Ký hiệu | Tên tiếng Anh | Chức năng |
|---|---|---|
| EXC+ / E+ / IN+ | Positive Excitation | Cực dương nguồn kích thích của cầu đo |
| EXC− / E− / IN− | Negative Excitation | Cực âm nguồn kích thích |
| SIG+ / OUT+ | Positive Signal | Cực dương tín hiệu đo |
| SIG− / OUT− | Negative Signal | Cực âm tín hiệu đo |
| SEN+ / +S | Positive Sense | Cảm nhận điện áp kích thích dương |
| SEN− / −S | Negative Sense | Cảm nhận điện áp kích thích âm |
| SHIELD | Shield | Lớp chống nhiễu cho cáp tín hiệu |
Ở một số thiết bị, ký hiệu S+ hoặc S− cũng có thể được dùng cho Signal. Vì vậy cần đọc sơ đồ chân của đúng model, tránh nhầm ký hiệu Signal với Sense.
2. Cách đấu loadcell 4 dây với đầu cân 4 dây
Đây là kiểu kết nối cơ bản: mỗi dây của cảm biến được đưa về chân có chức năng tương ứng trên đầu cân.
| Dây từ loadcell | Chân trên đầu cân |
|---|---|
| EXC+ / IN+ | EXC+ |
| EXC− / IN− | EXC− |
| SIG+ / OUT+ | SIG+ |
| SIG− / OUT− | SIG− |
Các bước thực hiện:
- Ngắt nguồn đầu cân, tuân thủ thời gian chờ an toàn do hãng quy định trước khi tháo hoặc đấu nối.
- Kiểm tra mã loadcell, sơ đồ chân và màu dây trong datasheet đúng model.
- Đấu lần lượt hai dây EXC và hai dây SIG theo chức năng, siết chặt đầu nối và tránh để các sợi đồng chạm chân bên cạnh.
- Kết nối lớp chống nhiễu Shield theo sơ đồ của nhà sản xuất thiết bị và phương án nối đất của hệ thống.
- Kiểm tra lại dây trước khi cấp nguồn, sau đó thử phản ứng của cân với tải phù hợp và hiệu chuẩn khi cần.
Không nên đấu theo màu dây chỉ vì nhìn giống sơ đồ minh họa. Màu dây loadcell có thể thay đổi giữa các hãng và model.
3. Cách đấu loadcell 6 dây với đầu cân 6 dây
Ngoài bốn dây EXC và SIG, kiểu kết nối này đưa hai dây SEN+ và SEN− về các chân Sense tương ứng của đầu cân.
| Dây từ loadcell | Chân trên đầu cân |
|---|---|
| EXC+ | EXC+ |
| EXC− | EXC− |
| SIG+ | SIG+ |
| SIG− | SIG− |
| SEN+ | SEN+ / +S |
| SEN− | SEN− / −S |
Remote Sense hoạt động như thế nào?
Khi dòng điện chạy qua cặp dây cấp nguồn EXC, điện trở của dây dẫn có thể tạo ra sụt áp; mức sụt áp thay đổi theo chiều dài cáp, tiết diện dây, tải điện và nhiệt độ. Dây Sense cho phép đầu cân tương thích đo hoặc giám sát điện áp ở phía cảm biến để bù ảnh hưởng này theo thiết kế của đầu cân.
Remote Sense giúp giảm sai lệch do sụt áp trên dây, nhưng không có nghĩa loại bỏ mọi sai số do nhiệt độ, lắp đặt cơ khí hoặc đặc tính của bản thân loadcell. Cần kiểm tra đầu cân có thực sự hỗ trợ chức năng Sense trước khi sử dụng.
4. Kết nối loadcell 4 dây với đầu cân 6 dây
Có thể đấu khi đầu cân cho phép sử dụng cảm biến 4 dây. Với nhiều model, hãng yêu cầu đấu cầu EXC+ với SEN+ và EXC− với SEN− ngay tại khối đầu nối đầu cân; một số model sử dụng jumper hoặc cấu hình bên trong.
Trong trường hợp này, đầu cân không có hai đường dây Sense riêng kéo đến cảm biến nên không tận dụng được cơ chế bù sụt áp từ xa như cấu hình 6 dây đầy đủ. Không nên để các chân Sense không kết nối nếu manual yêu cầu phải đặt jumper, vì thiết bị có thể báo lỗi hoặc đo không ổn định.
5. Kết nối loadcell 6 dây với đầu cân 4 dây
Với một số hệ thống analog, loadcell 6 dây vẫn có thể kết nối với đầu cân 4 dây. Bốn dây EXC+, EXC−, SIG+, SIG− được đấu đúng chức năng. Hai dây SEN phải được xử lý theo chỉ dẫn của nhà sản xuất.
Một ví dụ có hướng dẫn rõ ràng là đầu cân SYMC BC360L: tài liệu mục 3.2.2 – Load cell interface yêu cầu nối dây Sense dương với EXC+ và Sense âm với EXC− khi kết nối loadcell 6 dây vào giao diện của đầu cân này.
Không áp dụng phương án để hở, cách điện dây Sense cho mọi loại loadcell; chỉ sử dụng khi hãng xác nhận phù hợp. Khi cách điện, từng đầu dây Sense phải được bọc riêng để không chạm nhau, không chạm chân tín hiệu và không chạm vỏ thiết bị.
6. Màu dây loadcell có giống nhau ở mọi hãng không?
Không. Ví dụ dưới đây được tổng hợp từ bảng Wiring/Cable Colours trong datasheet của đúng model Zemic và Mettler Toledo:
| Chức năng | Zemic BM14G (4 dây) | Mettler Toledo 0782 (6 dây) | Mettler Toledo MT1041 (6 dây) |
|---|---|---|---|
| EXC+ | Xanh lá | Xanh lá | Xanh lá |
| EXC− | Đen | Đen | Đen |
| SIG+ | Trắng | Trắng | Đỏ |
| SIG− | Đỏ | Đỏ | Trắng |
| SEN+ | Không có | Vàng | Xanh dương |
| SEN− | Không có | Xanh dương | Nâu |
| Shield | Lớp chống nhiễu | Dây vàng dài (theo datasheet) | Vàng |
Ví dụ quan trọng: Ở loadcell Zemic BM14G, dây trắng là SIG+, dây đỏ là SIG−. Trong khi đó, với loadcell Mettler Toledo MT1041, dây đỏ là SIG+, dây trắng là SIG−. Do vậy không được sao chép bảng màu của model này cho model khác.
Ví dụ thực tế: Zemic BM14G đấu vào đầu cân SYMC BC360L
| Màu dây Zemic BM14G | Chức năng theo Zemic | Chân đầu cân BC360L |
|---|---|---|
| Xanh lá | EXC+ | +EXC |
| Đen | EXC− | −EXC |
| Trắng | SIG+ | +SIG |
| Đỏ | SIG− | −SIG |
| Shield | Chống nhiễu | SHIELD theo manual |
Bảng màu 4 dây minh họa trong tài liệu đầu cân BC360L không giống bảng màu của Zemic BM14G. Khi kết hợp hai thiết bị này, cần đấu theo chức năng chân, không đấu theo màu minh họa của đầu cân.
7. Đấu nối nhiều loadcell qua hộp nối Junction Box
Ở các hệ thống cân sử dụng nhiều cảm biến, chẳng hạn cân sàn nhiều điểm đỡ, cân bồn hoặc trạm cân ô tô analog, Junction Box (hộp nối loadcell) thường được sử dụng để tập trung và xử lý kết nối trước khi đưa tín hiệu về đầu cân.
Tùy cấu hình, hộp nối có thể có các đường terminal dành cho từng loadcell và bộ phận cân chỉnh tín hiệu giữa các điểm đỡ. Với hệ thống nhiều loadcell, cần xem sơ đồ đấu nối tổng thể, điện trở tải cho phép của đầu cân và quy trình cân chỉnh góc. Không phải mọi hệ thống nhiều loadcell đều bắt buộc sử dụng hộp nối analog; một số hệ thống kỹ thuật số hoặc module chuyên dụng có kiến trúc kết nối riêng.
8. Kiểm tra kỹ thuật sau khi đấu dây
Sau khi hoàn tất đấu nối, nên tiến hành kiểm tra theo trình tự phù hợp với manual của thiết bị:
- Kiểm tra nguồn kích thích giữa EXC+ và EXC− sau khi cấp nguồn: điện áp phải nằm trong dải cho phép của cảm biến và đầu cân.
- Kiểm tra điện trở khi đã ngắt nguồn và tách loadcell khỏi mạch: đo giữa EXC+/EXC− và SIG+/SIG−, sau đó đối chiếu với datasheet. Không đo điện trở khi đang cấp điện.
- Kiểm tra tín hiệu mV/V bằng dụng cụ thích hợp và tải thử: ví dụ cảm biến danh định 2 mV/V có tín hiệu chênh lệch lý thuyết khoảng 20 mV ở tải định mức khi được kích thích 10 V.
- Kiểm tra độ ổn định, điểm không và chiều tăng tín hiệu khi đặt tải; nếu tín hiệu ngược chiều, cần kiểm tra cực SIG chứ không tự ý đổi các dây khác.
- Hiệu chuẩn/kiểm tra đo lường sau khi thay loadcell, đổi cáp hoặc sửa đổi hệ thống; với phương tiện đo thuộc diện quản lý, thực hiện kiểm định theo quy định áp dụng.
Riêng loadcell Zemic BM14G, datasheet công bố điện trở đầu vào 700 ± 7 Ω và điện trở đầu ra 703 ± 4 Ω. Đây là trị số của model BM14G, không được dùng làm tiêu chuẩn kiểm tra mọi loadcell.
Các lỗi thường gặp
| Hiện tượng | Nguyên nhân có thể | Cách xử lý ban đầu |
|---|---|---|
| Đầu cân không có tín hiệu | Đứt dây, đấu nhầm EXC/SIG, thiếu nguồn kích thích | Ngắt nguồn, kiểm tra sơ đồ và tình trạng cáp |
| Số cân tăng giảm bất thường | Đầu nối lỏng, dây ẩm, nhiễu điện từ, vấn đề cơ khí | Kiểm tra kết nối, chống ẩm, tách cáp nguồn gây nhiễu |
| Tăng tải nhưng tín hiệu giảm | Cực tính tín hiệu không phù hợp | Đối chiếu SIG+/SIG− với tài liệu hãng |
| Đầu cân 6 dây báo lỗi Sense | Thiếu jumper hoặc sai kết nối SEN | Kiểm tra chế độ 4/6 dây và sơ đồ jumper |
| Các góc cân lệch nhau | Sai cân chỉnh góc, hỏng cảm biến hoặc lắp đặt cơ khí | Kiểm tra từng điểm đỡ và hiệu chỉnh theo quy trình |
9. Những lưu ý quan trọng khi thi công
- Luôn ngắt nguồn trước khi đấu dây. Không thử chạm dây vào nhiều vị trí để dò chân đấu khi đầu cân đang hoạt động.
- Kiểm tra model trước khi chọn màu dây. Một nhãn màu hoặc sơ đồ của hãng khác không thay thế được datasheet thực tế.
- Không tự ý cắt, nối dài cáp. Thay đổi chiều dài cáp có thể ảnh hưởng đặc tính đo của một số loadcell 4 dây hoặc cấu hình đã hiệu chuẩn; cần hỏi hãng và kiểm tra/hiệu chuẩn lại khi cần.
- Bố trí cáp chống nhiễu hợp lý. Tránh đi dây tín hiệu song song sát dây động lực, biến tần hoặc thiết bị đóng cắt công suất lớn.
- Xử lý Shield theo manual. Không có một phương án tiếp địa Shield duy nhất áp dụng đúng cho mọi hệ thống, đặc biệt trong các lắp đặt có yêu cầu nối đất và chống sét riêng.
- Tôn trọng giới hạn đầu cân. Khi đấu nhiều loadcell song song, kiểm tra tải điện và khả năng cấp dòng kích thích của đầu cân.
10. Câu hỏi thường gặp
Loadcell 4 dây có thể nối với đầu cân 6 dây không?
Có thể nếu đầu cân hỗ trợ. Nhiều model yêu cầu nối cầu EXC+–SEN+ và EXC−–SEN− ở phía đầu cân hoặc bật cấu hình tương ứng. Phải kiểm tra manual của model đang sử dụng.
Loadcell 6 dây có thể nối với đầu cân 4 dây không?
Có thể với một số thiết bị. Cách xử lý dây SEN phụ thuộc cấu trúc cảm biến và yêu cầu của đầu cân; ví dụ SYMC BC360L hướng dẫn nối SEN+ với EXC+, SEN− với EXC−.
Dây Shield có phải dây Signal âm không?
Không. Shield là lớp chống nhiễu, không phải SIG−. Đấu nhầm Shield vào chân Signal có thể làm hệ thống hoạt động sai.
Đấu đúng màu dây nhưng cân không hoạt động, vì sao?
Bởi màu dây không thống nhất giữa các model. Ngoài ra còn có thể do sai chân, thiếu nguồn kích thích, lỗi cáp, lỗi đầu cân hoặc các vấn đề về cơ khí. Cần kiểm tra từng bước theo datasheet.
Loadcell digital có đấu tương tự loadcell 4 dây, 6 dây analog không?
Không. Loadcell digital sử dụng cấu hình nguồn và giao tiếp riêng; phải tuân thủ đúng tài liệu hệ thống của nhà sản xuất.
Kết luận
Đấu dây loadcell đúng kỹ thuật phải dựa trên chức năng EXC, SIG, SEN và hướng dẫn của đúng model thiết bị, không dựa riêng vào màu dây. Với loadcell 6 dây, chức năng Sense có thể hỗ trợ bù ảnh hưởng sụt áp khi sử dụng đầu cân tương thích. Các trường hợp đấu chéo 4 dây – 6 dây cần kiểm tra chính xác phương án nối cầu hoặc xử lý Sense trước khi cấp nguồn.
ASTEC Cân Điện Tử cung cấp loadcell, đầu cân và các giải pháp cân công nghiệp từ Zemic, Mettler Toledo, Keli, Bilanciai và SYMC. Khách hàng cần tư vấn đấu nối, thay thế cảm biến hoặc nâng cấp hệ thống cân có thể gửi mã loadcell, mã đầu cân và hình ảnh terminal để được hỗ trợ lựa chọn phương án phù hợp.
Website: https://asteccandientu.vn/
Điện thoại: 0397 154 084
Email: candientu@astecgroup.vn
