لودسل (LOAD CELL) چیست وچه انواعی دارد؟

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

لودسل (LOAD CELL) چیست؟

لودسل (load cell)  به معنای وزن سنج یا حسگر بار می‌باشد. در واقع لودسل یک سنسور یا حسگر الکتریکی می‌باشد که در جهت اندازه گرفتن وزن و نیرو مورد استفاده قرار می‌گیرد و زمانی که نیرویی بر روی آن اعمال می‌شود، یک سیگنال الکتریکی ضعیف توسط این دستگاه در حد میلی ولت بر روی سیم های خروجی آن نشان داده می‌شود. بعبه 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.

مطالعه کنید: ترانسدیوسر (TRANSDUCER) چیست؟

انواع لودسل

لودسل ها 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 و دارای ساختاری کوچک و فشرده هستند.لودسل تک‌پایه در واقع یک سلول باری (Strain Gauge) است که به یک پایه متصل شده است. وقتی که نیرویی روی لودسل 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 که سپس می‌توان آنها را به وزن یا نیرو متناظر تبدیل کرد.

لودسل فشاری

لودسل های فشاری خود به انواع مختلفی از جمله لودسل مینیاتوری، لودسل سیلندری و لودسل دیسکی تقسیم می‌شوند؛ زمانی که نیرو و فشار بر روی سنسورهای مذکور اعمال می‌شود به سنجش میزان نیروی وارده پرداخته و 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. لودسل های سلندری در جهت سیستم هایی که وزن زیادی را تحمل می‌کنند بکار گرفته می‌شود و لودسل های دیسکی در فضاهایی با ارتفاع کم و پاسخ دهی بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

لودسل کششی

در لودسل کششی، با اعمال نیروی کشش، بدنه لودسل فشرده شده و مقاومت الکتریکی آن تغییر می‌کند. این تغییر مقاومت، نسبت مستقیم با میزان نیروی کشش اعمال شده دارد و توسط مدارهای الکتریکی لودسل به سیگنال الکتریکی قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌شود.لودسل های کششی در زمانی که وزن وارده موجب کشش می‌شود، طول بدنه ی خود را تغییر داده و به اندازه گیری نیرو یا وزن وارده می‌پردازند.

لودسل خمشی

لودسل خمشی به شکل یک بارگیر (Beam) 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 که 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، از جمله در ترازوها، ماشین‌آلات تولید، دستگاه‌های آزمایشگاهی، و دستگاه‌های کنترل فرآیند صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

لودسل های خمشی به دو نوع  لودسل های خمشی یکطرفه و لودسل های خمشی دو طرفه تقسیم می‌شوند. از لودسل های خمشی یکطرفه  در لاشه کش ها، باسکولت ها، باسکول های کفه ای و …استفاده می‌شود و لودسل های خمشی 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. برای مثال، در طراحی شافت موتورها یا در سازه‌هایی مانند جرثقیل‌ها، لودسل پیچشی باید به دقت محاسبه شود تا از فروریختن سازه یا قطعات جلوگیری شود.

لودسل ساچمه ای

لودسل ساچمه‌ای یک نوع لودسل است که به صورت یک ساچمه یا بلندی مانند در نظر گرفته شده و 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.

متخصصین گروه صنعتی ابزار دقیق ساتراپ دما با سال‌ها تجربه و دانش کافی در حوزه ساخت و طراحی انواع ترموکوپل ، سنسورهای RTD و ترموول به شما در انتخاب و خرید بهترین محصول که متناسب با نیازتان باشد، مشاوره رایگان می‌دهند. برای دریافت اطلاعات بیشتر، با ما تماس بگیرید: 02133978510

لودسل چهار سیمه

لودسل چهار سیمه یک نوع لودسل است که برای اندازه‌گیری نیرو و فشار استفاده می‌شود. این نوع لودسل 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 لودسل است که برای اندازه‌گیری وزن در نقطه خاصی استفاده می‌شود،.لودسل تک نقطه‌ای معمولاً دارای ساختاری کوچک و فشرده هستند و 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.

تیپ های لودسل

• لودسل هیدرولیک
• لودسل پنوماتیک
• لودسل خازنی
• لودسل استرین گیج

لودسل هیدرولیک

این تیپ از لودسل ها به وسیله ی fluid نظیر اب یا روغن کار می‌کنندو در واقع نوعی از پنوماتیک ها هستند که در داخل آنها بجای هوا از مایعات تحت فشار استفاده می‌شود. زمانی که بار بر روی سکوی بارگذاری قرارمی‌گیرد ، قطعه ای به نام پیستو شروع به وارد کردن فشار به مایعات موجود در داخل محیط آن کرده و این افزایش فشار وارده متناسب با نیرو یا وزن می‌باشد. پس از اینکه فشار به وجود آمده کالیبره شد ، نیرو یا وزنی که به لودسل هیدرولیک وارد شده است را میتوان با دقت اندازه گیری کرد.

لودسل پنوماتیک

در این تیپ از لودسل ها از فشار هوا استفاده می‌شود. این نوع ساخته شده از یک دیافراگم الاستیک می‌باشد که این دیافراگم وصل شده به سکویی است که در آن وزن اندازه گرفته می‌شود.

مطالعه کنید:لودسل تک پایه (Single base load cell)

لودسل خازنی

لودسل های خازنی متشکل از دو صفحه ی مسطح موازی بوده که وقتی بارگذاری بر روی صفحه انجام می‌شود، ظرفیت خازن تغییر پیدا می‌کند و وزن اعمال شده اندازه گرفته می‌شود.

لودسل استرین گیج

لودسل های استرین گیج نوعی ترانسدیوسر بوده که مقاومت الکتریکی آنها نسبت به تنش یا کرنش وارده تغییر پیدا می‌کندو با همین تغییر به اندازه گرفتن میزان نیروی وارده می‌پردازد.

لودسل چگونه کار میکند؟

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: لودسل‌های دیگر از تغییرات مقاومت الکتریکی برای اندازه‌گیری نیروهای مکانیکی استفاده می‌کنند. در این نوع لودسل، یک المان مقاومتی متصل به نیرو مورد نظر قرار می‌گیرد. وقتی نیروی مکانیکی اعمال می‌شود، مقاومت الکتریکی این المان تغییر می‌کند که منجر به تولید سیگنال الکتریکی با تغییرات متناسب با نیروی اعمال شده 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.

تست لودسل با اهم متر

برای تست یک لودسل با استفاده از یک اهم‌متر، می‌توانید از روش‌های مختلفی استفاده کنید، اما این بستگی دارد که لودسل شما چگونه طراحی شده و چه نوع سیگنالی تولید می‌کند. در اینجا دو روش برای تست لودسل 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 لودسل از دستگاه‌هایی که می‌توانند برای اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی بهره برد، پوینت‌تریکر یا چیزی شبیه به آن، استفاده می‌کند.
• برقرار کردن اتصالات بین اهم‌متر و لودسل و سپس اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی را انجام دهید. تغییرات در مقدار مقاومت الکتریکی ممکن است نشان‌دهنده تغییرات در نیروهای مکانیکی باشد که به لودسل اعمال می‌شوند.

1. تست ولتاژ یا جریان:

• اگر لودسل شما از پیزوالکتریک برای تولید سیگنال استفاده می‌کند، می‌توانید با اندازه‌گیری ولتاژ یا جریان الکتریکی تولید شده 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 لودسل و اهم‌متر را برقرار کنید. سپس، با تحریک لودسل (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 لودسل باید بر روی سطح صاف و مستقیم قرار بگیرد و در نزدیکی نیروهایی که قرار است اندازه‌گیری شود، قرار گیرد.
2. ارتباط الکتریکی: اگر لودسل شما سیگنال الکتریکی تولید می‌کند، اطمینان حاصل کنید که اتصالات الکتریکی به درستی انجام شده و لودسل 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 لودسل باشد. اطمینان حاصل کنید که لودسل به طور ایمن و استوار نصب شده است.
4. تست و کالیبره کردن: بعد از نصب، لودسل باید تست شود تا اطمینان حاصل شود که به درستی کار می‌کند. این شامل اعمال نیروهای مکانیکی به لودسل و بررسی خروجی سیگنال الکتریکی یا دیگر پارامترها می‌شود. در صورت نیاز، لودسل باید کالیبره شود تا اطمینان حاصل شود که اندازه‌گیری‌های آن دقیق است.
5. پایان کار: پس از اطمینان از نصب صحیح و کارکرد درست لودسل، تمام اتصالات باید به درستی محکم شده و هر گونه نشتی یا خطری بررسی شود. سپس مراحل نصب به پایان می‌رسد و لودسل آماده برای استفاده است.

خواندن این مقاله را از دست ندهید:کالیبراسیون ترموکوپل یا ( Thermocouple calibration) چیست؟

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 لودسل 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 چیست؟

کالیبراسیون لودسل یک فرآیند است که هدف آن تنظیم و تنظیم مجدد لودسل به منظور اطمینان از دقت و صحت اندازه‌گیری‌های آن است. در این فرآیند، خروجی لودسل در پاسخ به نیروهای مشخصی که به آن اعمال می‌شوند، مورد بررسی قرار می‌گیرد و اگر نیاز باشد، تنظیمات یا خصوصیات الکتریکی لودسل 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 لودسل است.
2. تنظیم مجدد لودسل: با توجه به استانداردهای کالیبراسیون، لودسل 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، لودسل به طور دقیق آزمایش می‌شود تا 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 لودسل 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 و کاربرد شما بستگی دارد.در اینجا چند نمونه از کاربردهای لودسل‌ها با توجه به کلاس دقت آنها آورده شده است:

• 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

عیب یابی لودسل

علائم هشدار دهنده خرابی لودسل:

• نشان‌دهی وزن نادرست: انحراف در قرائت وزن از مقدار واقعی، می‌تواند نشان‌دهنده نقص در لودسل، ایراد در سیم‌کشی یا مشکل در دستگاه نشان‌دهنده باشد.
• عدم ثبات در مقادیر اندازه‌گیری: نوسانات غیرطبیعی در readings لودسل، احتمالاً ناشی از لرزش، ارتعاش، نویز الکتریکی یا ایراد در منبع تغذیه است.
• بی‌پاسخ بودن لودسل: عدم واکنش لودسل به بار اعمال شده، می‌تواند ناشی از خرابی لودسل، قطع شدن اتصالات یا ایراد در دستگاه نشان‌دهنده باشد.

مراحل گام به گام عیب یابی لودسل:

1. بررسی ظاهری:بدنه لودسل را به دقت از نظر هرگونه ترک خوردگی، شکستگی یا خوردگی مورد بررسی قرار دهید.اتصالات سیم‌ها را به طور کامل وارسی کنید تا از عدم شل بودن یا قطعی آنها اطمینان حاصل شود.

2. تست اهمی:با استفاده از اهم‌متر، مقاومت بین ترمینال‌های لودسل را اندازه‌گیری کنید.مقادیر اندازه‌گیری شده را با مقادیر ارائه شده در دفترچه راهنمای لودسل مقایسه کنید.انحراف از مقادیر استاندارد، نشان‌دهنده احتمال خرابی لودسل است.

3. تست سیگنال خروجی:از ولت‌متر یا اسیلوسکوپ برای اندازه‌گیری سیگنال خروجی لودسل در هنگام اعمال بار استفاده کنید.مقادیر اندازه‌گیری شده را با مقادیر ارائه شده در دفترچه راهنمای لودسل مقایسه نمایید.عدم تطابق مقادیر، نشان‌دهنده خرابی لودسل یا ایراد در سیم‌کشی است.

4. بررسی دستگاه نشان‌دهنده:در صورتی که لودسل به درستی عمل می‌کند، احتمال مشکل در دستگاه نشان‌دهنده وجود دارد.با مراجعه به دفترچه راهنمای دستگاه نشان‌دهنده، مراحل عیب یابی مربوطه را دنبال کنید.

مشاوره قبل از خرید

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