سنسور وزن (Load cell)

سنسور وزن (Load cell)

لودسل چیست؟

لودسل حسگری است که نیروی جرم، گشتاور و … را اندازه گیری می کند و انتقال دهنده ی تغییرات وزن براساس تغییرات ولتاژ به  نشان دهنده الکترونیکی می باشد.

لودسل در کجا استفاده می شود؟

هر کجا که « اندازه گیری نیرو » مطرح است، می توان از لودسل استفاده کرد. اگر چه ما به ندرت با لودسل ها تماس مستقیم داریم ولی از آنها در وسایل اندازه گیری زیادی استفاده می شود.

مزایای استفاده از لودسل چیست؟

  • اندازه گیری بسیار دقیق وزن در حداقل زمان
  • طول عمر طولانی
  • ارزان تر و در دسترس تر بودن، در مقایسه با سایر حسگرها
  • صرفه جویی در هزینه و زمان
  • مکانیزه کردن خطوط صنعتی با کاهش نیروی انسانی
  • مبدل نیروی فیزیکی به سیگنال الکتریکی و در نتیجه کامپیوتری کردن اطلاعاتچه نوع لودسل هایی وجود دارد؟

    لودسل ها معمولا در مرحله اول با توجه به شکل ظاهری شان به چهار گروه اصلی تقسیم می شوند و سپس در مرحله بعدی با توجه به نیروی وارد بر آنها دسته بندی می گردند.

    ۱- لودسل فشاری

    لودسل فشاری بشکه ای Canister :

     این لودسل ها معمولا در مواردی نظیر باسکول های جاده ای، سیستم بچینگ، توزین مخازن، قطارکش ها و به طور کلی سیستم های توزین سنگین کاربرد دارد.

    لودسل فشاری مینیاتوری Low Profile :

     برای کاربردهای ظریف و یا محلهایی که محدودیت فضا داریم بکار می رود.

    لودسل فشاری تک نقطه Single point :

     این نوع لودسل ها بصورت نقطه ای عمل کرده و بصورت تکی استفاده می شوند.

    ۲- لودسل های خمشی:

    لودسل های خمشی یا shear beam معمولا در باسکول های کفه ای، باسکولت ها و سیستم های توزین و لاشه کش ها استفاده می شود. این مدل لودسل ها باید بصورت چند تایی استفاده شوند.

     

    ۳- لودسل کششی:

    لودسل کششی یا Tension load cellمعمولا در باسکول های آویز و یا در هر نوع سیستم توزینی که ماهیت کششی دارد استفاده می گردند از این قبیل می توان به تبدیل‌ها(تبدیل باسکول های مکانیکی به نیمه الکترونیک)، هاپر، بچینگ و … اشاره نمود. انواع لودسل های آویز جرثقیل سقفی نیز در این گروه جای دارند.

    ۴- لودسل های کشش و فشار ( S شکل )

    این لودسل ها که به لودسل شکل اس یا S Type  معروفند ، یکی از پرکاربرد ترین لودسلها هستند و در سیستمهایی استفاده می گردند که هم ماهیت کششی دارند و هم فشاری.

    چگونه لودسل اندازه گیری می کند؟

    اصلی ترین قسمت لودسل استرین گیج (Strain Gauge) می باشد که توسط چسب مخصوصی بر روی هسته داخلی لودسل نصب می گردد.

    استرین گیج سیم رسانایی است که بصورت زیگزاگ روی هسته نصب شده و در اثر کشیده شدن، طول آن افزایش یافته و مقاومتش بالا می رود.

    زمانی که نیرو بر لودسل وارد می شود، لودسل از شکل طبیعی خود خارج شده (این تغییر شکل قابل رویت نیست) و استرین گیج را در حالت کشش قرار می دهد و باعث تغییر مقاومت آن می شود که اندازه این تغییر مقاومت به مقدار نیروی وارده بر لودسل بستگی دارد. اما پس از برداشتن نیرو به حالت اولیه خود برمی گردد . این میزان برگشت پذیری، مشخص کننده ی دقت و کیفیت لودسل است. زیرا  یکی از مشخصات مهم یک لودسل دقت آن می باشد که این دقت در واقع کلاس لودسل را مشخص می کند. کلاس هر لودسل بیانگر موارد مختلفی از جمله دقت، ظرفیت و تعدد قسمت های تقسیم شده بر حسب استاندارد است.

    یک لودسل معمولا دارای چندین استرین گیج مشابه می باشد.

    استرین گیج ها بصورت یکسان در جهت کشش نصب می شوند و اغلب چهارتایی یک پل وتستون (Wheatstone Bridge) کامل را تشکیل می دهند.

    هر دستگاه حسگر لودسل دارای یک ظرفیت مشخص می باشد که هر چقدر یک لودسل LoadCell  قدرت تفکیک بیشتری نسبت به ظرفیت کل را داشته باشد و دارای حد خطای مجموع کمتر و دقت بالاتری باشد، مطلوبتر به شمار می آید. لودسل های مـرغوب و دقیـق دارای استـاندارد جـهانی OIML می باشـند که این اسـتاندارد مـبین کیـفیت و دقت ساخت این محصول است . بنابر این عملیات سنجش وزن بوسیله لودسل هایی که فاقد این استاندارد باشند قابل اطمینان نخواهد بود . پارامـترهای مـهمی در شـناسایی و مقـایسه قابـلیـت های یک لـودسل وجـود دارد کـه از آن جـمله می تـوان به : حد ایـمـن بـار الکتریکی، حداکثر بار ایمن(مکانیکی)، محدوده دمای صحیح شده، گستره درجه حرارت کاری، گستره درجه حرارت انبار، گستره ولتاژ ورودی تحریک، حداقل مقدار قابل اندازه گیری، مقاومت اهمی ورودی ،مقاومت اهمی خروجی و… اشاره نمود .

    سیگنال خروجی لودسل چیست؟

    به دلیل استفاده از استرین گیچ ها در لودسل معمولا خروجی های آنها به صورت مقاومتی (همانند پل وتستون)می باشد که البته پس از اعمال ولتاژ به آن،ولتاژ خروجی را باید اندازه گیری کرد.

    طول عمر مفید یک لودسل چقدر است؟

    لودسل ها معمولا از آلیاژ فلزاتی مانند آلومینیوم، فولاد و استیل ساخته می شوند که نوع این آلیاژ در طول عمر لودسل موثر است.

    حداکثر تعداد دفعاتی که می توان بر روی یک لودسل بارگذاری کرد معمولا بین ۱۰۰،۰۰۰ تا ۲،۰۰۰،۰۰۰ بار است و این بسته به نوع و تکنولوژی سازنده ی لودسل متغیر می باشد و اگر تعداد این بارگذاری بیش از حد مجاز باشد نمی توان کارایی صحیح لودسل را همان طور که در مشخصات فنی آن ذکر شده تضمین کرد.

    باید به این نکته توجه کرد که ظرفیت تعیین شده برای هر لودسل بسیار مهم است و شوک ناگهانی یا نیروی وارده ای که بیش از ظرفیت تعیین شده ی لودسل باشد به لودسل صدمه وارد می کند.

    چگونه از لودسل استفاده کنیم؟

    اینکه بتوانیم از لودسل استفاده بکنیم باید اطلاعاتی در مورد نصب و خواندن دیتای خروجی لودسل ها داشته باشیم.

    ۱ابتدا باید تحقیق کنیم که نسبت به نیاز ما و محل نصب آن بهتر است از چه نوع لودسلی استفاده کنیم و مدل آن را انتخاب نماییم.

    ۲اگر فقط قصد نمایش وزن را داریم باید از نمایشگر های لودسل استفاده کنیم ولی اگر قصد اتصال لودسل به سیستم کنترلی خودمان همانند plc را داریم باید به این نکته توجه کنیم که امروزه تقریبا اکثر کمپانی های سازنده plc دارای کارتها و ماژول های لودسل هستند و با تهیه و نصب کارت لودسل میتوانیم عمل کنترلی خودمان را انجام دهیم.