مقدمه
از حسگر های الکترونیکی برای اندازه‌گیری نیرو و وزن در صنایع مختلف استفاده می کنند. این ابزار ها از اهمیت بسیار زیادی برخوردار هستند. به این ابزار ها لودسل می گویند، به نظر شما لودسل چیست و در چه مواقعی از آن استفاده می کنند؟ اگر می خواهید بدانید که لودسل چیست و چه کاربردی دارد، با ما همراه شوید.
پیشینه
پیش از آنکه بدانید لودسل چیست، بهتر است با پیشینه آن آشنا شوید. در واقع پیشینه لودسل ها به عمق تاریخی توسعه این تکنولوژی باز می‌گردد. در قرون گذشته، از ترازو های مکانیکی و سیستم های مبتنی بر اهرم برای اندازه‌گیری وزن استفاده می کردند. ترازو ها با استفاده از سیستم های مکانیکی، برای اندازه گیری وزن اشیاء به کار می رفتند. این سیستم ها عملکرد قابل اعتمادی داشتند، اما دقت و دامنه اندازه گیری آن ها محدود بود. با پیشرفت تکنولوژی الکترونیک و اندازه گیری نیرو ها، لودسل ها به عنوان یک تکنولوژی دقیق و پیشرفته جهت اندازه‌گیری وزن وارد صنعت شدند. این حسگر ها نیرو ها را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند و به کمک الکترونیک می توانند وزن اشیاء را با دقت بالا اندازه بگیرند. با پیشرفت این تکنولوژی در صنایع مختلف، اندازه گیری وزن از دقت و سرعت بیشتری برخوردار شد.
لودسل چیست و چه ساختاری دارد؟
آیا می دانید لودسل چیست و ساختار آن به چه صورت می باشد؟ لودسل (Load Cell) در واقع به عنوان یکی از مهم ترین تجهیزات مورد استفاده در صنعت های مختلف، جهت اندازه‌گیری وزن و نیرو به کار می رود. ساختار پیچیده این دستگاه ها به منظور دقت و اعتماد بسیار بالا طراحی شده است. هر لودسل از چند جزء اصلی تشکیل شده است:
- هسته فلزی: هسته لودسل از یک آلیاژ فلزی خاص تشکیل شده است که بسیار مقاوم بوده و نسبت به به تغییر شکل نیرو ها، حساس می باشد. زمانی که نیروی مورد نظر به لودسل وارد می شود، هسته فلزی آن تحت تاثیر تغییر شکل قرار می گیرد.
- استرین گیج (Strain Gauge): این قطعه ها به طور معمول به شکل نیم دایره های کوچک توسط چسب به هسته فلزی متصل می شوند. این قطعات دارای مقاومت الکتریکی هستند که تحت تغییرات کوچک در شکل و اندازه هسته فلزی، تغییراتی در مقاومت خود ایجاد می کنند.
- چسب: این بخش مسئول اتصال استرین گیج ها به هسته فلزی است. چسب باید دارای مقاومت کافی برای حفظ اتصال مطلوب باشد.
هنگامی که نیرو یا فشاری به لودسل وارد می شود، هسته فلزی تحت تاثیر این نیرو تغییر شکل می یابد و تغییرات مقاومت استرین گیج ها ایجاد می شود. این تغییرات مقاومت به وسیله یک مدار الکتریکی به کنترلر یا نمایشگر منتقل خواهند شد. بر اساس تغییرات مقاومت، کنترلر می تواند وزن یا نیروی مورد نظر را با دقت بسیار بالا اندازه‌گیری کرده و نمایش دهد. ویژگی اصلی لودسل ها که تعیین کننده دقت و کارایی آن ها می باشد، توانایی بازگشت به حالت اولیه بعد از برداشتن نیرو است. این ویژگی ضمن افزایش دقت، باعث افزایش عمر مفید و کارایی طولانی مدت این تجهیزات می شود.
کاربرد لودسل در صنعت
به نظر شما کاربرد لودسل چیست و در چه مواردی می توان از آن استفاده کرد؟ در واقع لودسل یکی از تجهیزات بسیار مهم در دنیای صنعت و اندازه گیری است که در انواع مختلف صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. این تجهیزات قابلیت اندازه گیری نیرو ها و وزن ها را با دقت بسیار بالا دارا هستند. مهمترین کاربرد لودسل به شرح زیر می باشد.
-
کارخانه ها و تولید صنعتی:
یکی از کاربرد های اصلی لودسل در کارخانه ها و مراکز صنعتی است. این تجهیزات برای اندازه گیری وزن مواد اولیه و محصولات نهایی مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال، در کارخانه های تولید مواد غذایی، تولیدات نساجی و تولید کاغذ، لودسل ها جهت اندازه گیری وزن مواد مورد استفاده قرار می گیرند.
-
آزمایشگاه ها و مراکز تحقیق و توسعه:
در محیط های آزمایشگاهی، لودسل ها برای انجام آزمون های مختلف به کار می روند. این آزمون ها می توانند شامل تست مواد ساختمانی، تست مواد پزشکی و آزمایش های مکانیکی باشند.
-
اتوماسیون و کنترل فرآیند:
سیگنال های تولیدی از لودسل ها به عنوان بازخورد برای کنترل فرآیند ها و تنظیم پارامتر ها در سیستم های اتوماتیک مورد استفاده قرار می گیرند.
- ماشین‌آلات توزین و ترازو ها:
در ترازو ها و وسایل توزین مثل کامیون ها، باسکول ها، جرثقیل ها و سیستم های توزین مواد حمل و نقل، لودسل ها برای اندازه گیری دقیق وزن مواد مورد استفاده قرار می گیرند.
-
سیستم های اندازه گیری:
انواع تجهیزات اندازه گیری مختلف، از لودسل ها برای اندازه گیری نیرو ها و وزن ها با دقت بالا بهره می برند. این دستگاه ها می توانند شامل دستگاه های اندازه گیری تنش و کشش در مواد و تجهیزات آزمایشی باشند.
لودسل ها در موارد فوق برای اندازه‌گیری نیرو و وزن با دقت بالا و تحمل بار های مختلف مورد استفاده قرار می گیرند و از اهمیت بسزایی برخوردار هستند. توسعه و بهبود کاربرد های این تجهیزات به بهبود عملکرد و دقت در صنایع و پژوهش ها کمک زیادی می کند.
انواع لودسل ها
لودسل ها یا سلول های بار تجهیزات حسگری هستند که برای اندازه گیری نیرو و وزن در انواع مختلفی تولید می شوند و در صنایع مختلف کاربرد دارند. انواع لودسل ها عبارت می باشند از:
-
لودسل های تک پایه (Single Point Load Cells):
این نوع تجهیزات دارای یک پایه هستند و برای اندازه گیری نیرو و وزن در یک نقطه معین به کار می روند. معمولا در ترازو های فروشگاهی، ترازوی نقاله ای و ماشین‌آلات بسته بندی مورد استفاده قرار می گیرند .
-
لودسل های خمشی (Shear Beam Load Cells):
این نوع ابزار ها در ظاهر شبیه به لودسل های تک پایه هستند، اما به صورت چند تایی به کار می روند. لودسل های خمشی یک نوع سنسور وزن و نیرو هستند که برای اندازه گیری فشار و کشش از آن ها استفاده می کنند. معمولا در تجهیزات توزینی و باسکول ها مورد استفاده واقع می شوند. وقتی نیرو یا فشار به آن ها وارد گردد، ابزار های داخلی آن ها تغییر شکل می دهند و تغییرات ایجاد شده در برابر مقاومت مواد، نیرو ها را به شکل سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند.
-
لودسل های خمشی دو طرفه (Double-Ended Shear Beam Load Cells):
لودسل های خمشی دو طرفه یک نوع لودسل هستند که به طور ظاهری شبیه به لودسل های خمشی معمولی هستند. با این تفاوت که این نوع لودسل دارای دو نقطه اتصال به بار می باشد. این نقاط اتصال معمولا به سازه های مختلف متصل می شوند. لودسل های خمشی دو طرفه برای اندازه گیری نیرو ها و وزن های کششی و فشاری به کار می روند و به واسطه توانایی اندازه گیری دو طرفه ی نیرو و وزن، در برنامه های توزینی که نیاز به دقت و استحکام بالا دارند، بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله کاربرد های اصلی این نوع لودسل ها می توان به توزین مخازن، توزین سیلو و توزین باسکول اشاره کرد. توانایی دقت و قابلیت کار در شرایط سخت، این لودسل ها را به انتخاب مناسبی برای برنامه های توزینی سنگین تبدیل کرده است.
-
لودسل های کششی و فشاری (Tension and Compression Load Cells):
شبیه به حرف “S” هستند و برای اندازه گیری نیرو های کششی و فشاری به کار می روند. این نوع لودسل ها به طور معمول در سیستم های توزین آویز، باسکول های آویز و ترازو های مخصوص به کار می روند. آن ها به واسطه شکل خاص خود که به حرف “S” شبیه است، توانایی اندازه گیری همزمان نیرو های کششی و فشاری، را دارند. از این لودسل ها در تجهیزاتی مانند جرثقیل، باسکول های آویز و دیگر سیستم های توزینی که همزمان با نیرو های کششی و فشاری سر و کار دارند، استفاده می شود.
-
لودسل های فشاری (Compression Load Cells): این نوع لودسل ها شامل گروه های زیر می شوند:
- لودسل های فشاری بشکه ای (Canister Load Cells):
این لودسل ها معمولا در باسکول های جاده ای، استفاده می شوند.
-
- لودسل های فشاری مینیاتوری (Low Profile Load Cells):
این نوع لودسل ها در مواردی که محدودیت فضا وجود دارد و یا نیاز به اندازه گیری وزن دقیق می باشد، مورد استفاده قرار می گیرند.
-
لودسل های باسکولی (Column Load Cells):
نوعی حسگر بار است که برای اندازه گیری وزن در مخازن و سیلو ها از آن استفاده می کنند. این نوع لودسل ها برای تحمل فشار در ستون به کار می روند و معمول در زیر ساختار های بزرگ به منظور اندازه گیری و کنترل وزن مواد مختلف کاربرد دارند. طراحی خاص آن ها امکان انتقال بار به شکل عمودی و اندازه گیری دقیق وزن و نیرو ها را فراهم می کند. همچنین با دقت و پایداری بالا به توزین دقیق مخازن و سیلو ها و به عبارت دیگر، اندازه گیری و کنترل مقادیر مواد در محیط های صنعتی می پردازند.
-
لودسل های خاص (Specialized Load Cells):
نوعی از حسگر های بار یا وزن سنج های سفارشی هستند که برای کاربرد های خاص و ویژه طراحی و تولید می شوند. این نوع لودسل ها برای مواردی که نیاز به اندازه گیری نیرو، فشار با شرایط خاصی دارند، به کار می روند. این حسگر ها بر اساس نیاز و مشخصات مخصوص تولید می شوند و در کاربرد های متنوعی از پزشکی تا صنایع خاص مورد استفاده قرار می گیرند.
هر نوع لودسل برای کاربرد های خاصی طراحی و تولید می شود تا اندازه‌گیری دقیقی از نیرو ها و وزن ها در شرایط مختلف فراهم گردد. انواع مختلف این تجهیزات از تکنولوژی ها و مواد مختلف در ساختار خود استفاده می کنند تا به نیاز های اندازه گیری مورد نظر پاسخ دهند.
طرز کار لودسل
لودسل ها به عنوان سنسور هایی برای اندازه گیری نیرو و وزن در انواع مختلف بکار می روند. طرز کار لودسل به شرح زیر می باشد:
آیا می دانید مهمترین عنصر داخلی لودسل چیست و از چه جنسی ساخته شده است؟ در داخل لودسل، یک عنصر فلزی وجود دارد که معمولا از جنس استیل یا آلومینیوم ساخته می شود. این عنصر فلزی، از خاصیت الاستیکی برخوردار می باشد. یعنی توانایی تغییر شکل را دارد و می تواند به شکل اولیه خود باز گردد. روی این عنصر فلزی، استرین گیج ها نصب می شوند. هنگامی که نیرویی به لودسل وارد می گردد و عنصر فلزی دچار خمش یا کشش می شود، استرین گیج ها نیز تغییراتی در مقاومت الکتریکی خود ایجاد می کنند. این تغییرات هنگام مقاومت به ولتاژ خروجی تبدیل می شوند که می توان از آن برای اندازه گیری نیرو و وزن استفاده نمود. به این ترتیب، لودسل ها جهت اندازه گیری و کنترل نیرو ها در انواع برنامه ها از توزین صنعتی تا سیستم های جاده ای کاربرد دارند.
تست سلامت لودسل
اکنون که می دانید لودسل چیست و چه کاربرد هایی دارد، بهتر است مقداری اطلاعات در رابطه با تست لودل داشته باشید. تست لودسل یک روش مهم برای تشخیص سلامت و کارایی یک واحد لودسل یا تجهیزات مشابه در تاسیسات برقی است. این تست به وسیله اندازه گیری ولتاژ و مقاومت نسبت به زمین انجام می شود. در مرحله اول، ولتاژ بین سیم های لودسل اندازه گیری شده و باید در حد تعادل باشد. در مرحله دوم، مقاومت بین سیم های تحریک لودسل اندازه گیری می گردد. پس از آن متناسب با مقدار استاندارد مقایسه خواهد شد. در مرحله سوم، مقاومت نسبت به زمین بررسی می گردد تا مشکلات نفوذ آب و نشت جریان برق شناسایی شوند. انجام این تست ها به اطمینان از عملکرد صحیح لودسل و ایجاد امنیت در سیستم های برقی کمک می کند.
نتیجه گیری
اکنون باید بدانیم که مهمترین نکته هنگام استفاده از لودسل چیست و به چه نکته ای باید توجه کنیم؟ پاسخ بسیار ساده است. مهمترین عاملی که باید هنگام استفاده از این تجهیزات رعایت کنین، انتخاب مناسب آن ها با توجه به کاربردی که دارند، می باشد. همچنین انجام تست لودسل از اهمیت بسیار ویژه ای برخوردار می باشد. با انجام تست لودسل و بررسی مراحل مختلف این فرآیند، می توان به طور دقیق سلامت و عملکرد لودسل یا تجهیزات مشابه در تاسیسات برقی را تشخیص داد. این تست‌ها به افراد و تکنسین ها امکان می دهند تا مشکلات مختلفی از جمله نقص های الکتریکی، نشتی جریان برق یا ضعف در مقاومت را شناسایی و به موقع رفع کنند.
