Kala Scale

Lắp đặt đầu cân DS8 kết hợp với loadcell số KDB-D là cấu hình trạm cân xe tải được KALA triển khai nhiều nhất trong những năm gần đây. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu toàn bộ quy trình lắp đặt, từ khi mở hộp thiết bị đến khi hoàn tất hiệu chuẩn: đấu nối đầu cân và loadcell, cài đặt địa chỉ từng loadcell, kiểm tra và đọc trị số ISN, chỉnh góc, sau đó thực hiện hiệu chuẩn để đưa hệ thống vào vận hành.

Điểm khác lớn nhất so với cân analog: DS8 làm gần hết phần tính toán. Nó tự dò loadcell, tự chia địa chỉ, tự cân bằng các góc. Nhưng đầu cân chỉ tự động được phần điện — phần cơ khí vẫn phải do người lắp làm đúng. Cả bài này sẽ đi sâu phân tích 2 vấn đề đó.

1. Hai thiết bị này là gì

Con số đáng chú ý nhất trong bảng là 4 mA. Nhân với số loadcell là ra tải của đường nguồn — tám góc chỉ khoảng 32 mA. Sụt áp trên dây gần như không đáng kể, và đó là lý do loadcell số kéo được xa hơn analog rất nhiều.

Trên mặt phím DS8 — bốn phím bạn sẽ dùng nhiều nhất

Cả quy trình lắp đặt gói gọn trong bốn phím. Nhìn lại ảnh đầu cân ở trên: chúng nằm lẫn trong bàn phím số, in chữ nhỏ bên dưới con số. Ô nhỏ phía dưới bên trái màn hình chính là màn hình phụ — trong ảnh đang hiện 02, tức địa chỉ loadcell số 2.

Ba phím đầu đều hỏi mật khẩu 888888 khi vào. Còn ENTER để xác nhận, EXIT để thoát hoặc bỏ qua một bước, ZERO để đưa màn hình về 0 trước khi chỉnh.

2. Cần hiểu rõ trước khi thao tác

Với cân analog, các loadcell đấu song song vào hộp nối, tín hiệu cộng lại thành một mV/V duy nhất. Đầu cân không biết góc nào đang chịu bao nhiêu. Muốn cân bằng góc, thợ phải vặn chiết áp trên hộp nối để làm yếu bớt góc nào nhạy quá.

Với KDB-D thì khác hẳn. Mỗi loadcell tự “số hoá” lực của riêng nó rồi trả về một con số kèm địa chỉ. Tám loadcell là tám con số độc lập, chạy chung trên một đôi dây RS-485. Hệ quả kéo theo:

• Hộp nối vẫn còn, nhưng không còn chiết áp. Hệ thống cân số vẫn phải đi qua hộp nối — nơi tập trung cáp và cắt sét lan truyền. Chỉ là trên đó không còn biến trở nào để vặn cân chỉnh sai lệch góc nữa.
• Chỉnh góc là phép nhân trong phần mềm. DS8 nhân số đọc được của từng góc với một hệ số. Không đụng gì tới cơ khí.
• Lỗi một góc thì biết ngay góc nào, vì màn hình phụ hiện địa chỉ loadcell.
• Đổi loadcell không phải hiệu chuẩn lại toàn cầu cân nếu gán đúng địa chỉ và tinh chỉnh lại góc đó.

3. Chuẩn bị trước khi ra hiện trường

4. Đấu nối — chỗ dễ sai nhất của cả quy trình

4.1 Cổng loadcell trên DS8

Cổng loadcell dùng giắc DB-9 — loại giắc COM quen thuộc — và chỉ dùng bốn chân:

DS8 cấp +12 V, còn KDB-D nhận dải DC 5,4 – 15 V — nằm gọn trong khoảng cho phép.

Hai hình bên trên thể hiện hai vị trí hoàn toàn khác nhau.

Hình bên trái là phần bạn sẽ thao tác trực tiếp khi lắp đặt. Giắc DB-9 được cắm vào cổng COM của đầu cân DS8, bốn lõi dây được hàn vào đúng các chân tín hiệu, còn lớp lưới chống nhiễu (shield) được kẹp vào vỏ kim loại của đầu nối bằng gông giữ cáp để đảm bảo khả năng chống nhiễu.

Hình bên phải chỉ mang tính minh họa cấu tạo bên trong loadcell số KDB-D. Trong thực tế, bo mạch DSB2-01 được lắp kín trong thân loadcell, hàn và đổ keo bảo vệ ngay từ nhà máy nên người lắp đặt sẽ không nhìn thấy.

Hình minh họa này giúp bạn hiểu đường đi của tín hiệu: V+ và V− cấp nguồn cho bo mạch, A+ và B− là cặp tín hiệu truyền thông RS-485 đi ra ngoài qua cáp bốn lõi để kết nối với hộp nối hoặc đầu cân. Ở phía còn lại của bo mạch, các chân E+, E−, IN+ và IN− được nối trực tiếp với cầu điện trở (strain gauge) bên trong loadcell.

Lớp chống nhiễu kẹp vào vỏ kim loại của giắc bằng gông chặn cáp, không hàn chung vào chân mass. Đây là chi tiết hay bị bỏ qua và là nguyên nhân của những trạm cân “thỉnh thoảng nhảy số khi có xe nổ máy bên cạnh”.

4.2 Màu dây phía loadcell

4.3 Đi dây cho loadcell

• Lớp chống nhiễu (shield) chỉ nối đất một đầu, phía đầu cân. Nối cả hai đầu dễ tạo vòng lặp đất và làm tăng nhiễu.
• Cáp loadcell nên đi liền mạch từ loadcell về hộp nối. Nếu thiếu chiều dài, hãy đổi vị trí hộp nối hoặc dùng loadcell có cáp dài hơn; tránh cắt nối giữa đường.
• Luôn chừa một vòng chùng tại mỗi loadcell. Cáp căng có thể đứt ngầm khi cầu cân giãn nở theo nhiệt độ.
• Đi cáp tín hiệu tách khỏi cáp động lực. Nếu bắt buộc giao cắt, hãy cắt vuông góc, không chạy song song.

4.4 Lắp đặt hộp nối — đây là nơi cắt sét

Một hiểu nhầm khá phổ biến là cân số không cần hộp nối. Thực tế, hộp nối vẫn là một phần của hệ thống. Chỉ có các biến trở chỉnh góc không còn, còn chức năng đấu nối, phân phối nguồn và truyền thông vẫn giữ nguyên.

Nhìn vào bo mạch trong ảnh, đọc được ngay hai điều:

• Mỗi kênh có đủ 5 đầu cốt — +EXE, −EXE, A, SHLD, B. Đúng bốn sợi tín hiệu cộng lớp chống nhiễu, lặp lại cho từng loadcell.
• Cụm cắt sét lan truyền nằm ngay trên bo: MOV1/MOV2 (biến trở oxit kim loại), GDT1/GDT2 (ống phóng khí), TVS1 và cầu chì tự phục hồi PPTC1.

Cầu cân nằm ngoài trời, cáp chạy hàng chục mét dưới đất — sét không cần đánh trúng trạm, chỉ cần đánh gần là xung lan truyền theo cáp về đầu cân. Cụm linh kiện này đứng chắn ở giữa. Nó là thứ hy sinh trước để loadcell và đầu cân còn sống.

Vì vậy khi lắp: hộp nối phải kín nước, siết chặt các ốc luồn cáp, và tiếp đất thật — cắt sét không có đường xuống đất thì không cắt được gì. Sau mỗi mùa mưa bão nên mở ra nhìn một lượt; MOV và GDT là linh kiện hy sinh, cháy rồi thì phải thay chứ không tự phục hồi.

5. Cài đặt địa chỉ cho từng loadcell

Tất cả loadcell dùng chung một đôi dây, nên mỗi con phải mang một địa chỉ riêng thì đầu cân mới phân biệt được. Trên DS8, đây là phím [4 ADDRESS], mật khẩu mặc định 888888.

Cách 1 — Gán thủ công, Auto = 0

Nguyên tắc: mỗi lần chỉ cắm một con loadcell vào hệ thống, gán địa chỉ cho nó, rồi mới cắm con tiếp theo. Chậm nhưng không bao giờ nhầm.

1. Ở trạng thái cân, nhấn [4 ADDRESS], nhập 888888, nhấn [Enter].
2. Chọn Auto 0, nhấn [Enter].
3. Màn hình hiện địa chỉ loadcell. Nhấn [Enter] để xác nhận. Hiện OK là gán thành công, đầu cân chuyển sang địa chỉ kế tiếp.
4. Ghi ngay lên sơ đồ giấy: địa chỉ vừa gán nằm ở góc nào.
5. Muốn bỏ qua một địa chỉ thì nhấn [Exit] để sang địa chỉ kế. Cắm con tiếp theo, lặp lại cho tới hết.

Cách 2 — Gán tự động, Auto = 1 hoặc Auto = 2

Cắm hết loadcell cùng lúc. DS8 nhận ra con nào đang chịu tải để gán địa chỉ cho nó, nên bạn quyết định thứ tự bằng cách đè tải lên từng góc theo thứ tự mình muốn.

Màn hình phụ hiện địa chỉ đang chờ gán. Đặt vật nặng lên đúng loadcell cần gán địa chỉ đó, nhấn [Enter]. Hiện OK là xong, đầu cân chuyển sang địa chỉ kế tiếp.

Gán xong, vào phần đặt tham số khai báo n = số loadcell thực tế (01 – 18). Khai thiếu thì đầu cân bỏ sót góc; khai thừa thì đầu cân báo lỗi truyền thông ở địa chỉ không tồn tại.

6. Nhồi cân rồi kiểm tra trị số ISN

Đây là bước hay bị nhảy cóc nhất, vì nó “chưa ra số cân”. Nhưng bỏ qua nó là bạn đang để phần mềm che giấu một lỗi cơ khí.

Nhắc lại vắn tắt: trị số ISN là số đọc thô của từng loadcell — lực thật mà con loadcell đó đang gánh, chưa qua hệ số chỉnh góc nào. Cầu cân trống thì mỗi góc vẫn đỡ một phần tự trọng của chính cầu cân, nên đọc dãy ISN lúc không tải chính là nhìn thấy lực phân bố thật dưới gầm.

Ở đây ISN chỉ dùng làm giá trị tham khảo để đánh giá cơ khí. Bản chất và cách đọc chi tiết KALA đã trình bày trong Giới thiệu Cảm biến lực Kỹ thuật số và Cách kiểm tra Cảm biến lực Số.

6.1 Nhồi cân trước đã

Cầu cân vừa lắp xong là một kết cấu chưa ổn định. Gối cầu chưa ngồi hẳn vào lòng chén, chân đế chưa ăn đều xuống móng, các khớp cơ khí còn kênh nhau vài phần mười milimét. Đo ISN ngay lúc này là đo một trạng thái sẽ thay đổi.

Vì vậy: cho xe chạy nhồi lên cầu cân trước. Cho xe có tải lên xuống vài lượt, dừng ở các vị trí khác nhau dọc cầu, để trọng lượng thật ép các khớp cơ khí bám khít vào nhau. Đây là bước mà nghề gọi là “nhồi cân”, và nó không phải thủ tục hình thức — nó đưa cầu cân về đúng trạng thái mà nó sẽ làm việc suốt đời.

6.2 Đọc ISN ở trạng thái không tải

Nhồi xong, cho xe xuống hết, bàn cân sạch trơn, rồi mới đọc trị số ISN của từng loadcell và ghi lại theo số góc.

• Các góc ngoài xấp xỉ nhau — cầu cân kê tốt, phần chỉnh góc phía sau chỉ còn là tinh chỉnh.
• Với cầu cân nhiều nhịp, hai loadcell ở giữa mang trị số cao hơn hẳn các góc ngoài — đúng, vì chúng đỡ tải từ cả hai phía dầm. Điều cần soi là hai con giữa có xấp xỉ nhau không.
• Một góc thấp hẳn so với các góc còn lại — góc đó đang bị hẫng, chân đế chưa ăn tải. Kê lại, nhồi lại, đọc lại; đừng chỉnh bằng phần mềm.
• Hai góc chéo nhau cao vọt, hai góc chéo còn lại gần bằng không — cầu cân đang chỉ đứng trên hai điểm, đúng kiểu bập bênh. Số cân vẫn có thể đúng lúc nghiệm thu nhưng sẽ trôi rất nhanh khi xe chạy lệch làn.

Ghi dãy ISN vào hồ sơ bàn giao. Về sau, đọc lại và so với dãy cũ là chẩn đoán được ngay mà không cần tháo gì: một góc tụt dần nghĩa là chân đế lún hoặc gối cầu mòn; một góc tăng vọt nghĩa là có vật kẹt hoặc cầu cân chạm thành móng. Đây là lý do đáng để bỏ ra thêm mười lăm phút lúc nghiệm thu.

7. Chỉnh góc

Mục tiêu duy nhất: cùng một tải chuẩn, đặt ở góc nào cũng ra cùng một số. Trên DS8 đây là phím [5 ANGLE ERR], mật khẩu 888888, rồi chọn một trong ba cách:

7.1 Chỉnh từng góc — CN 1

1. Dọn sạch bàn cân. Nhấn [5 ANGLE ERR], nhập 888888, [Enter].
2. Chọn CN 1, [Enter].
3. Màn hình phải hiện 0. Nếu chưa, nhấn [Zero] rồi mới đi tiếp.
4. Đưa tải lên góc thứ nhất, đặt đúng trên đầu loadcell. Đầu cân hiện khối lượng ở màn hình chính và địa chỉ loadcell đang chịu tải ở màn hình phụ.
5. Nếu số hiển thị chưa đúng, nhấn [Enter] rồi nhập khối lượng thật của quả tải, [Enter] lần nữa.
6. Chuyển tải sang góc kế tiếp, lặp lại. Đi hết các góc.
7. Nhấn [Exit] về trạng thái cân, thử lại tải ở vài góc bất kỳ để nghiệm thu.

Hai lưu ý làm hỏng kết quả nếu bỏ qua: tải phải đặt đúng trên đầu loadcell, không đặt giữa hai góc; và dùng cùng một quả tải cho tất cả các góc, không đổi xe giữa chừng.

7.2 Chỉnh tinh bằng phím [F] — phần thưởng cho người làm kỹ

Cách nhập khối lượng ở mục 7.1 là chỉnh thô: bạn cho DS8 biết quả tải nặng bao nhiêu kilôgam, nó tự tính ra hệ số. Nhanh, đủ dùng cho phần lớn trường hợp, và thường đã đưa các góc về sát nhau.

Nhưng khi chỉnh thô xong mà vẫn còn một góc lệch vài kilôgam — cái sai số nhỏ mà đặt tải lại lần nữa cũng không đuổi được — thì DS8 còn một đường nữa: ngay tại bước đặt tải, nhấn phím [F] để chuyển qua lại giữa nhập khối lượng và nhập thẳng hệ số chỉnh góc. Đây là chỉnh tinh, và nó cho bạn tác động trực tiếp lên đúng con số mà đầu cân dùng để nhân.

Chỉnh tinh dùng trong ba tình huống:

• Rà nốt sai số cuối sau khi đã chỉnh thô — kéo một góc đi vài phần nghìn mà không phải di chuyển tải tới lui nhiều lần.
• Thay đúng một con loadcell — chép hệ số cũ của góc đó vào con mới, không cần phải làm lại cả vòng các góc.
• Không có tải chuẩn tại chỗ — vẫn cân bằng được các góc bằng cách tính hệ số từ số đọc.

Cách tính hệ số: cho tải chạy hết các góc, ghi số hiển thị ở từng góc, lấy trung bình cộng làm chuẩn. Hệ số của mỗi góc bằng số trung bình chia cho số đọc tại góc đó, rồi nhân với hệ số đang có. Góc nào đọc thiếu thì hệ số tăng lên, góc nào đọc dư thì giảm xuống.

Nguyên tắc khi chỉnh tinh: sửa từng nấc nhỏ và thử lại ngay. Chép hệ số cũ ra giấy trước khi sửa, để lỡ đi sai hướng còn quay về được.

7.3 Trả hệ số về gốc — CN 3

Khi nghi ngờ đã chỉnh loạn, chọn CN 3 rồi [Enter] để đưa toàn bộ hệ số về giá trị gốc và bắt đầu lại từ trạng thái sạch; nhấn [Exit] nếu muốn giữ nguyên hệ số cũ. Trước khi làm việc này hãy chép lại dãy hệ số cũ, phòng khi cần đối chiếu.

8. Chỉnh sai lệch trục — CN 2

Khác với chỉnh góc, ở bước này bạn đặt tải chuẩn vào giữa hai loadcell kề nhau thay vì lên một con. Mục đích là làm phẳng số đọc khi trục xe nằm giữa hai góc — tình huống thực tế nhất, vì bánh xe hiếm khi dừng đúng trên đầu loadcell.

1. Nhấn [5 ANGLE ERR], 888888, chọn CN 2.
2. Bàn cân trống, màn hình phải hiện 0; chưa thì nhấn [Zero].
3. Đặt tải chuẩn vào giữa cặp loadcell thứ nhất. Nếu số hiển thị chưa đúng, nhấn [Enter], nhập khối lượng thật, [Enter].
4. Cặp nào không cần chỉnh thì bỏ qua để sang cặp kế tiếp.
5. Hết các cặp thì nhấn [Exit].

Trạm cân cân xe qua trục, hoặc cầu cân dài, thì bước này không được bỏ.

9. Hiệu chuẩn

Chỉ làm sau khi dãy ISN đã “đẹp” và các góc đã đều. Hiệu chuẩn lại cân trước khi đưa vào sử dụng. Hyã nhấn phím [DEBUG] + mật khẩu 888888.

10. Bảng tra lỗi nhanh

11. Danh mục nghiệm thu trước khi rời trạm

• Đã nhồi cân bằng xe có tải trước khi đọc ISN
• Dãy trị số ISN không tải đã ghi vào hồ sơ, các góc ngoài xấp xỉ nhau
• Dãy hệ số chỉnh góc đã chép lại, không góc nào lệch hẳn khỏi phần còn lại
• Cùng một tải, thử ở các góc và giữa cầu, chênh lệch nằm trong dung sai cho phép
• Đã chỉnh sai lệch trục CN 2 nếu cầu cân dài hoặc cân theo trục
• Tham số hiệu chuẩn và n đã chép ra giấy, lưu cùng hồ sơ trạm
• Sơ đồ địa chỉ – vị trí góc đã dán trong tủ điều khiển
• Khe hở quanh cầu cân đều, không có vật kẹt, thanh chặn không tì vào cầu
• Chống nhiễu nối đất một đầu, hộp nối kín nước, cáp có vòng chùng tại mỗi loadcell

12. Vì sao nên mua kèm hỗ trợ kỹ thuật

Phần lớn sự cố trong bài này không nằm ở thiết bị. Chúng nằm ở bảng màu dây chép nhầm từ model khác, ở dãy ISN không ai đọc, ở một hệ số góc lệch hẳn được chấp nhận cho xong việc. Thiết bị chính hãng chỉ giải quyết được một nửa vấn đề; nửa còn lại là người lắp có đọc được những gì đầu cân đang báo hay không.

KALA phân phối đầu cân DS8 và loadcell số KDB-D chính hãng từ CASC / South-Ocean, kèm hỗ trợ kỹ thuật trực tiếp: xác nhận sơ đồ đấu nối theo đúng lô hàng bạn nhận, hỗ trợ gán địa chỉ và chỉnh góc từ xa, và tư vấn đọc dãy hệ số khi trạm cân có dấu hiệu trôi số.