در این مقاله به تعریف لودسل (Loadcell) چیست و چه انواعی دارد؟ و همچنین نحوه ی عملکرد این قطعه می‌پردازیم.

لودسل چیست؟

لودسل (load cell)  به معنای وزن سنج یا حسگر بار می‌باشد. در واقع لودسل یک سنسور یا حسگر الکتریکی است.این حسگر در جهت اندازه گرفتن وزن و نیرو مورد استفاده قرار می‌گیرد. در زمان اعمال نیرو بر روی آن ،یک سیگنال الکتریکی ضعیف توسط این دستگاه در حد میلی ولت بر روی سیم های خروجی آن نشان داده می‌شود. به عبارت دیگر لودسل شکل دیگری از مبدل یا ترانسدیوسر است که به تبدیل نیرو و فشار به سیگنال های الکتریکی و مطلوب می‌پردازد و به این صورت امکان اندازه گیری دقیق وزن مواد فراهم می‌شود.

کلیک کنید:انواع ترانسدیوسر و ترانسدیوسر لودسل

ساختار لودسل

لودسل‌ها از اجزای اصلی زیر تشکیل شده‌اند:

1. هسته فلزی:

• هسته لودسل از آلیاژ فلزی خاص (معمولاً فولاد ضد زنگ) ساخته شده است که بسیار مقاوم و در برابر تغییر شکل ناشی از نیرو حساس است.
• وقتی نیرویی به لودسل وارد می‌شود، هسته فلزی تحت فشار یا کشش قرار می‌گیرد و کمی تغییر شکل می‌دهد.

2. استرین گیج (Strain Gauge):

• استرین گیج‌ها به صورت نیم‌دایره‌های کوچک روی هسته فلزی چسبانده می‌شوند.
• این قطعات دارای مقاومت الکتریکی هستند که با تغییر شکل هسته فلزی، مقاومت آنها نیز تغییر می‌کند.
• هرچه نیرو به لودسل وارد شود، هسته بیشتر تغییر شکل می‌دهد و مقاومت استرین گیج‌ها بیشتر افزایش می‌یابد.

3. چسب:

• چسب وظیفه‌ی اتصال محکم استرین گیج‌ها به هسته فلزی را بر عهده دارد.
• چسب باید از مقاومت کافی برای حفظ اتصال در شرایط مختلف محیطی و لرزش‌ها برخوردار باشد.

4. سیم‌های خروجی:

• سیم‌های خروجی به استرین گیج‌ها متصل می‌شوند و سیگنال الکتریکی تولید شده را به دستگاه نشان‌دهنده منتقل می‌کنند.

5. پوسته:

• پوسته لودسل از جنس فلز یا پلاستیک است و وظیفه‌ی محافظت از اجزای داخلی لودسل در برابر عوامل محیطی مانند گرد و غبار، رطوبت و ضربه را بر عهده دارد.

لودسل باسکول

به لودسل باسکول سنسور وزن یا سلول بار هم می گویند. همچنین قلب تپنده‌ی هر سیستم توزین اعم از باسکول و ترازو است. وظیفه‌ی اصلی لودسل، اندازه‌گیری دقیق وزن اجسام با تبدیل فشار یا کشش وارده به سیگنال الکتریکی است. این سیگنال سپس توسط اندیکاتور (نمایشگر) به عدد قابل فهم برای انسان تبدیل می‌شود.

انواع لودسل

این حسگرهای بار دارای گونه های مختلف و زیادی می‌باشند که در اینجا به آشنایی با چند نوع از این حسگر اندازه گیر می‌پردازیم:

لودسل تک پایه

لودسل تک‌پایه (Single Point Load Cell) یک نوع سنسور وزنسنجی است که برای اندازه‌گیری وزن و نیروهای کوچک استفاده می‌شود. این نوع لودسل‌ها معمولاً از آلیاژ‌های فلزی مانند آلومینیوم یا استیل تهیه شده‌اند. همچنین دارای ساختاری کوچک و فشرده هستند.

نوع تک‌پایه در واقع یک سلول باری (Strain Gauge) و به یک پایه متصل است. وقتی که نیرویی روی وزن سنج اعمال می‌شود، پایه آن تحت فشار قرار می‌گیرد و این فشار باعث تغییر در مقاومت الکتریکی سلول باری می‌شود. این تغییرات در مقاومت به صورت سیگنال الکتریکی خوانده می‌شوند. سپس می‌توان آنها را به وزن یا نیرو متناظر تبدیل کرد.

لودسل فشاری

لودسل های فشاری خود به انواع مختلفی از جمله لودسل مینیاتوری، سیلندری و دیسکی تقسیم می‌شوند.زمان اعمال نیرو و فشار بر روی سنسورهای مذکور، به سنجش میزان نیروی وارده می پردازند.در نهایت اندازه ی وزن جسم را نشان می‌دهند.

از لودسل های مینیاتوری در مواردی که با محدودیت فضا مواجه می‌شویم و در جهت کاربردهای ظریف استفاده می‌شود. از نوع سلندری در جهت سیستم های متحمل وزن زیاد استفاده می‌شود. لودسل های دیسکی در فضاهایی با ارتفاع کم و پاسخ دهی بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

لودسل کششی

در این نوع ، با اعمال نیروی کشش، بدنه لودسل فشرده می شود. سپس مقاومت الکتریکی آن تغییر می‌کند. این تغییر مقاومت، نسبت مستقیم با میزان نیروی کشش دارد. همچنین توسط مدارهای الکتریکی حسگر بار به سیگنال الکتریکی قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌شود.نوع کششی در زمانی که وزن وارده موجب کشش می‌شود، طول بدنه ی خود را تغییر می دهد.در نهایت به اندازه گیری نیرو یا وزن وارده می‌پردازند.

لودسل خمشی

نوع خمشی به شکل یک بارگیر با سرریزهای ثابت طراحی شده است. وقتی نیرویی روی بارگیر اعمال می‌شود، بخشهای خمشی این بارگیر فشار یا کشش می‌بینند که باعث تغییر در شکل و اندازه آنها می‌شود. این تغییرات در شکل بارگیر باعث تغییر در مقاومت الکتریکی سلول باری (Strain Gauge) در آن می‌شود. این تغییرات در مقاومت به صورت سیگنال الکتریکی خوانده می‌شوند. سپس می‌توان آنها را به وزن یا نیرو متناظر تبدیل کرد.

لودسل‌های خمشی به دلیل دقت بالا، پایداری، و عملکرد قابل اعتماد، در بسیاری از برنامه‌های اندازه‌گیری وزن و دستگاه‌های کنترل فرآیند صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

لودسل های خمشی به دو نوع یکطرفه ودو طرفه تقسیم می‌شوند. از نوع یکطرفه  در لاشه کش ها، باسکولت ها، باسکول های کفه ای و …استفاده می‌شود و نوع دو طرفه در توزین باسکول، توزین سیلو و توزین مخازن مورد استفاده قرار می‌گیرند.

لودسل پیچشی

لودسل پیچشی (Torsional Load) به نیرویی اشاره دارد که در اثر پیچش یک سازه یا قطعه مورد نیاز است. وقتی یک شیء یا قطعه به اندازه‌ای پیچش می‌شود که محور آن دورانی می‌شود، نیروی پیچشی در سازه ایجاد می‌شود. این نیرو می‌تواند مواد را به پایداری تحت تأثیر قرار دهد و میزان لازم از مواد برای مقاومت در برابر پیچش را مشخص می‌کند.

لودسل ساچمه ای

نوع ساچمه‌ای یک نوع حسگر بار است. این حسگر به صورت یک ساچمه در نظر گرفته می شود. همچنین از آن برای اندازه‌گیری نیرو و فشار در طول آن استفاده می‌شود. این نوع لودسل‌ها به طور عمومی در سیستم‌های تراز وزن و اندازه‌گیری فشار مورد استفاده قرار می‌گیرند، به عنوان مثال در سیستم‌های ترازوها، ماشین‌آلات صنعتی، تجهیزات آزمایشگاهی و سیستم‌های کنترل فرآیند.اصول عملکرد لودسل‌های ساچمه‌ای ممکن است بر اساس تغییرات مقاومت الکتریکی، پیزوالکتریکی یا پیزورزیستیک باشد، که تغییرات ناشی از فشار و نیروهای مکانیکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند. این سیگنال‌ها سپس توسط تجهیزات الکترونیکی و کامپیوترها برای نمایش و ذخیره سازی اطلاعات استفاده می‌شوند.

لودسل چهار سیمه

نوع چهار سیمه یک نوع وزن سنج است که برای اندازه‌گیری نیرو و فشار استفاده می‌شود. این نوع حسگر دارای چهار سیم است که برای انتقال سیگنال الکتریکی به دستگاه‌های اندازه‌گیری یا کنترل استفاده می‌شوند. سه سیم از این چهار سیم برای انتقال سیگنال الکتریکی استفاده می‌شوند، در حالی که یک سیم دیگر به عنوان سیم ارت به کار می‌رود.

لودسل تک نقطه ای

لودسل تک نقطه‌ای (Single Point Load Cell) یک نوع خاص از حسگر بار است که برای اندازه‌گیری وزن در نقطه خاصی استفاده می‌شود. حسگر تک نقطه‌ای معمولاً دارای ساختاری کوچک و محکم هستند. همچنین می‌توانند به سادگی در محل‌های محدود و با فضای محدود نصب شوند. این ویژگی‌ها آنها را به گزینه‌ای مناسب برای برنامه‌هایی می‌کند که نیاز به اندازه‌گیری وزن در نقاط خاص دارند.

مطالعه کنید:لودسل تک نقطه ای چیست؟.

طرز کار لودسل

لودسل‌ها یا سلول‌های بار (Load Cells) به عنوان سنسورهایی عمل می‌کنند که نیروهای مکانیکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند. عملکرد لودسل‌ها بستگی به نوع و تکنولوژی آنها دارد، اما اکثراً از اصول پیزوالکتریکی یا مقاومت الکتریکی استفاده می‌کنند.

1. پیزوالکتریکی: برخی لودسل‌ها دارای بلوک‌های پیزوالکتریکی هستند که در واکنش به نیروهای مکانیکی (مانند فشار یا کشش) تغییر شکل می‌کنند. این تغییرات شکل، تغییرات در ولتاژ یا جریان الکتریکی تولید می‌کنند که سپس توسط الکترونیک‌های مربوطه تبدیل و اندازه‌گیری می‌شوند.
2. مقاومت الکتریکی: وزن سنج های دیگر از تغییرات مقاومت الکتریکی برای اندازه‌گیری نیروهای مکانیکی استفاده می‌کنند. در این نوع حسگر، یک المان مقاومتی متصل به نیرو مورد نظر قرار می‌گیرد. زمان اعمال نیروی مکانیکی، مقاومت الکتریکی این المان تغییر می‌کند. این تغییر منجر به تولید سیگنال الکتریکی با تغییرات متناسب با نیرو می‌شود.

در هر دو حالت، این سیگنال‌های الکتریکی سپس توسط الکترونیک‌های مربوطه تقویت، تبدیل و اندازه‌گیری می‌شوند تا اطلاعات مربوط به نیرو یا وزن مورد نظر را فراهم کنند.

روش تست سالم بودن لودسل

برای تست یک لودسل با استفاده از یک اهم‌متر، می‌توانید از روش‌های مختلفی استفاده کنید. اما این بستگی به نوع طراحی لودسل شما و نوع سیگنالی تولیدی دارد. در اینجا دو روش برای تست وزن سنج با استفاده از اهم‌متر ذکر می‌شود:

1. تست مقاومت الکتریکی:

• اگر لودسل شما از اصل مقاومت الکتریکی برای انتقال سیگنال استفاده می‌کند، می‌توانید با اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی آن را تست کنید.
• قبل از هر چیز، اطمینان حاصل کنید که وزن سنج از دستگاه‌هایی که می‌توانند برای اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی بهره برد، پوینت‌تریکر یا چیزی شبیه به آن، استفاده می‌کند.
• برقرار کردن اتصالات بین اهم‌متر و حسگر و سپس اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی را انجام دهید. تغییرات در مقدار مقاومت الکتریکی ممکن است نشان‌دهنده تغییرات در نیروهای مکانیکی باشد که به وزن سنج اعمال می‌شوند.

1. تست ولتاژ یا جریان:

• اگر وزن سنج شما از پیزوالکتریک برای تولید سیگنال استفاده می‌کند، می‌توانید با اندازه‌گیری ولتاژ یا جریان الکتریکی تولیدی توسط پیزوالکتریک، آن را تست کنید.
• به عنوان مثال، می‌توانید اهم‌متر را به محدوده اندازه‌گیری ولتاژ یا جریان الکتریکی مناسب تنظیم کنید و سپس اتصالات الکتریکی بین حسگر بار و اهم‌متر را برقرار کنید. سپس، با تحریک وزن سنج(مانند اعمال فشار یا کشش)، تغییرات در ولتاژ یا جریان را اندازه‌گیری کنید که نشان‌دهنده تغییرات در نیروهای مکانیکی است.

نحوه نصب لودسل

نصب لودسل بستگی به نوع و کاربری آن دارد، اما در کل، مراحل عمده‌ای که برای نصب لودسل لازم است عبارتند از:

1. انتخاب مکان مناسب: مکان نصب حسگر باید بر روی سطح صاف و مستقیم قرار بگیرد و در نزدیکی نیروهایی که قرار است اندازه‌گیری شود، قرار گیرد.
2. ارتباط الکتریکی: اگر وزن سنج شما سیگنال الکتریکی تولید می‌کند، اطمینان حاصل کنید که اتصالات الکتریکی به درستی انجام شده و حسگر به دستگاه اندازه‌گیری یا کنترل متصل شده است.
3. تثبیت و نصب: لودسل باید به سطح مورد نظر نصب شود. این ممکن است شامل استفاده از پیچ و رولپلاک، جاکت یا کانکشن‌های دیگر برای ثبت و تثبیت وزن سنج باشد. اطمینان حاصل کنید که حسگربه طور ایمن و استوار نصب شده است.
4. تست و کالیبره کردن: بعد از نصب، حسگر باید تست شود تا اطمینان حاصل شود که به درستی کار می‌کند. این شامل اعمال نیروهای مکانیکی به وزن سنج و بررسی خروجی سیگنال الکتریکی یا دیگر پارامترها می‌شود. در صورت نیاز، حسگر بار باید کالیبره شود تا اطمینان حاصل شود که اندازه‌گیری‌های آن دقیق است.
5. پایان کار: پس از اطمینان از نصب صحیح و کارکرد درست آن ، تمام اتصالات باید به درستی محکم شوند. همچنین هر گونه نشتی یا خطری بررسی شود. سپس مراحل نصب به پایان می‌رسد و آماده برای استفاده است.

خروجی لودسل چیست؟

نواع مختلفی از لودسل‌ها با سیگنال‌های خروجی متفاوت وجود دارند که رایج‌ترین آنها عبارتند از:

• لودسل‌های با خروجی mV/V: این نوع لودسل‌ها متداول‌ترین نوع حسگرهای بار هستند و سیگنالی در حد چند میلی‌ولت در ولت تولید می‌کنند.
• لودسل‌های با خروجی 4-20 میلی‌آمپر: این نوع لودسل‌ها جریانی بین 4 تا 20 میلی‌آمپر تولید می‌کنند که با افزایش نیرو، جریان نیز افزایش می‌یابد.
• لودسل‌های با خروجی RS-232 یا RS-485: این نوع لودسل‌ها از طریق پورت‌های سریال با دستگاه‌های اندازه‌گیری ارتباط برقرار می‌کنند و داده‌های دیجیتال را ارسال می‌کنند.

کالیبراسیون لودسل

کالیبراسیون لودسل یک فرآیند است که هدف آن تنظیم مجدد حسگر به منظور اطمینان از دقت و صحت اندازه‌گیری‌های آن است. در این فرآیند، خروجی حیسگر در پاسخ به نیروهای مشخصی که به آن اعمال می‌شوند، مورد بررسی قرار می‌گیرد و اگر نیاز باشد، تنظیمات یا خصوصیات الکتریکی وزن سنج تنظیم می‌شوند تا دقت اندازه‌گیری به حداکثر برسد.مراحل کلی کالیبراسیون لودسل شامل موارد زیر می‌شود:

1. استانداردهای کالیبراسیون: ابتدا استانداردهای کالیبراسیون باید تعیین شود. این شامل مشخص کردن نیروهای مورد انتظار و مقادیر مورد انتظار برای خروجی حسگر است.
2. تنظیم مجدد: با توجه به استانداردهای کالیبراسیون، وزن سنج تنظیم مجدد می‌شود تا خروجی آن در مقادیر مورد نظر قرار گیرد. این ممکن است شامل تنظیم مقادیر گره‌های الکتریکی، مقادیر کالیبراسیون در دستگاه‌های خواندن لودسل و سایر تنظیمات مربوطه باشد.
3. آزمون و تایید دقت: پس از تنظیم مجدد، حسگربه طور دقیق آزمایش می‌شود.به این منظور که اطمینان حاصل شود که خروجی آن با استانداردهای کالیبراسیون مطابقت دارد و دقت اندازه‌گیری حفظ شده است.

کالیبراسیون لودسل مهم است زیرا دقت اندازه‌گیری‌های آن به مراتب تأثیرگذار بر دقت و صحت سیستم کلی اندازه‌گیری است. به طور منظم، لودسل‌ها باید کالیبره شوند تا اطمینان حاصل شود که عملکرد آنها به طور مداوم حفظ می‌شود و اندازه‌گیری‌های دقیق و قابل اعتماد ارائه می‌شود.

کلاس دقت لودسل

کلاس دقت لودسل، که به آن درجه دقت یا گرید نیز می‌گویند، نشان‌دهنده حداکثر خطای مجاز در اندازه‌گیری وزن توسط این دستگاه است. به عبارت دیگر، هر چه کلاس دقت لودسل بالاتر باشد، دقت اندازه‌گیری آن نیز بیشتر خواهد بود.لودسل‌ها طبق استاندارد OIML R60 در کلاس‌های مختلف دقت دسته‌بندی می‌شوند که از C3 تا C6 را شامل می‌شود.

• C3: کمترین دقت، با حداکثر خطای مجاز 2.5%
• C4: دقت متوسط، با حداکثر خطای مجاز 1.5%
• C5: دقت بالا، با حداکثر خطای مجاز 0.75%
• C6: بالاترین دقت، با حداکثر خطای مجاز 0.3%

انتخاب کلاس دقت لودسل مناسب به نیاز شما بستگی دارد. چند نمونه از کاربردهای لودسل‌با توجه به کلاس دقت آنها عبارتند از:

• C3: ترازوهای فروشگاهی ساده، باسکول‌های صنعتی با دقت پایین
• C4: ترازوهای دقیق‌تر، باسکول‌های صنعتی با دقت متوسط، سیستم‌های پرکن با دقت پایین
• C5: ترازوهای آزمایشگاهی، باسکول‌های صنعتی با دقت بالا، سیستم‌های پرکن با دقت متوسط
• C6: ترازوهای بسیار دقیق، تجهیزات اندازه‌گیری دقیق در صنایع مختلف، سیستم‌های پرکن با دقت بالا

مشاوره قبل از خرید

برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با خرید محصولات می‌توانید با شماره تلفن‌های زیر تماس بگیرید: