Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của cân điện tử

Thành phần cấu tạo cơ bản của cân điện tử bao gồm hai bộ phận chính. Bộ phận thứ nhất là đòn cân và bộ phận thứ hai là mạch xử lý tín hiệu điện tử. Ở đây, ta phân tích cấu tạo của đòn cân và không đi sâu vào phần mạch điện tử. Đòn cân của cân điện tử tên tiếng anh là “Strain Gauge Load Cell” hay gọi tắt là “Load Cell”. Như tên gọi phản ánh, đòn cân được cấu tạo bởi hai thành phần, thành phần thứ nhất là “Strain Gauge” và thành phần còn lại là “Load”. Strain Gauge là một điện trở đặc biệt chỉ nhỏ bằng móng tay, có điện trở thay đổi khi bị nén hay kéo dãn và được nuôi bằng một nguồn điện ổn định, chĩ nhỏ bằng móng tay, được dán chết lên Load, nghĩa là một thanh kim loại chịu tải. Thanh kim loại này một đầu được gắn cố định, đầu còn lại tự do và gắn với mặt bàn cân (Đĩa cân). Khi ta bỏ một khối lượng lên đĩa cân điện tử , thanh kim loại này sẽ bị uốn cong do trọng lượng của khối lượng cân gây ra. Khi thanh kim loại bị uốn, điện trở Strain Gauge sẽ bị kéo dãn ra và thay đổi điện trở. Như vậy, khi đặt vật cân lên bàn cân, tùy theo khối lượng vật mà Load, thanh kim loại sẽ bị uốn đi một lượng tương ứng và lượng này được đo lường qua sự thay đổi điện trở của Strain Gauge.
Thông thường, thanh kim loại sẽ được cấu tạo sao cho bất chấp vị trí ta đặt vật cân lên bàn cân điện tử , nó đều cho cùng một mức độ bị uốn. Như đã nói, cân điện tử sẽ đo lường mức độ bị uốn của thanh kim loại bởi trọng lực do vật cân gây ra nên cân điện tử chỉ cho chúng ta giá trị trọng lượng của vật. Để tìm khối lượng của vật, ta cần phải chia cho gia tốc trọng trường, mà gia tốc này thì không phải là một hằng số ở mọi nơi trên trái đất. Do đó, khi sản xuất cân, nhà sản xuất xây dựng một bộ hiệu chỉnh bên trong cân điện tử để hiệu chỉnh lại cân tại nơi cần sử dụng.



Cần phải nhấn mạnh là khoảng uốn cong của thanh kim loại vào khoảng 1/500 cm. Tuy giá trị uốn cong rất nhỏ nhưng đủ để Strain Gauge phát hiện và đo lường khối lượng trong khoảng nhất định tùy theo loại cân điện tử . Thông thường Strain Gauge chỉ phát hiện và đo lường trên một khoảng nhỏ, hẹp, cân điện tử nào đo khối lượng càng lớn và càng chính xác đòi hỏi khoảng Strain Gauge phát hiện càng rộng và độ nhạy càng lớn. Những cân điện tử như vậy càng đắt tiền và càng dễ hỏng nếu như thao tác cân không đúng. Những hành động như đặt đột ngột hay thảy vật cân có khối lượng cân nặng lên bàn cân rất dễ làm cho thanh kim loại bị biến dạng đột ngột làm cân sẽ không chính xác và mau hỏng Strain Gauge. Đối với cân điện tử ta phải thao tác nhẹ nhàng, đưa khối lượng cân từ từ lên bàn cân, lấy hóa chất trực tiếp trên bàn cân, không ấn mạnh tay lên mặt cân để thử giá trị đo tối đa của cân cũng như không nên cân một khối lượng lớn vượt qua khỏi thang đo của cân.