لودسل چیست؟

لودسل (Load cell) در واقع یک سنسور یا به عبارت دقیق تر یک مبدل است که
نیروهای وارد شده بر یک جسم را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کند.

در صنعت بیشترین کاربری لودسل ها برای تبدیل وزن اجسام به سینگال الکتریکی است.

ساختار انواع لودسل

ساختار داخلی انواع لودسل ها به صورت کلی از یک سیستم تبعیت می کند؛اما ممکن است در ویژگی های مختلف متفاوت باشند.

به صورت کلی هر لودسل یک بدنه فلزی دارد که استرین گیج ها یا همان کرنش سنج ها روی آن محکم شده اند.

این بدنه معمولا از آلومینیوم، فولاد آلیاژی یا فولاد ضد زنگ ساخته می شود تا در کنار داشتن استحکام بالا خاصیت کشسانی اندکی هم داشته باشد.

این خاصیت کشسانی در لودسل ها با عنوان “المان فنری” شناخته می شود.

زمانی که نیرویی به المان فنری یا همان بدنه فلزی وارد می شود باعث ایجاد دفورمگی می شود که
این تغییر ظاهر تا زمانی که اضافه بار (overload) به آن وارد نشده باشد، قابل برگشت است.

به محض اینکه المان فنری تغییر شکل بدهد، استرین گیج های متصل به آن هم تغییر شکل خواهند داد و
این تغییر مقاومت کرنش سنج ها را می توان به صورت ولتاژ اندازه گیری کرد.

مقدار تغییر این ولتاژ تاثیرگرفته از میزان وزن بار اعمال شده به لودسل است در نتیجه می توان با استفاده از این مقدار ولتاژ، اندازه وزن جسم را تعیین کرد.

انواع لودسل

لودسل های بر اساس ویژگی های متنوع مثل موارد زیر به انواع گوناگونی دسته بندی می شوند که
هر یک برای دستیابی به یک مقصود خاص مورد استفاده هستند:

• جهت نیروی وارد شده که شامل لودسل های کششی، فشاری، نوسانی و خمشی می شود
• دقت اندازه گیری که شامل انواع لودسل دقت بالا، دقیق، استاندارد و همه کاره می شود
• شکل فنر داخلی
• ظاهر خارجی و بدنه لودسل
• سایر ویژگی ها مثل محل وارد شدن نیرو به حسگر

انواع لودسل ها :

لودسل تک نقطه ای (Single Point)

ساده ترین نوع لودسل ها مدل Single Point است که می تواند اعمال نیرو را تنها در یک نقطه اندازه بگیرد وفقط برای اندازه فشار و وزن از آن استفاده می شود نه مواردی مثل کشش.

این نوع لودسل به این نحو عمل می کند که با استفاده از یک استرین گیج تاثیر دفورمه شدن حسگر در اثر وزن اعمال شده را اندازه می گیرد وآن را به ولتاژ تبدیل می کند.

از معایب لودسل تک نقطه ای می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• محدوده ظرفیت وزنی زیر یک تن (نهایتا ۶۰۰ کیلوگرم) برای این لودسل ها
• اندازه گیری وزن فقط در حالت فشاری و در یک نقطه

 

لودسل صفحه ای (Planar Beam)

این نوع loadcell ها ساختار بسیار ظریف و در عین حال قدرتمندی دارند که در ترازوهای صفحه ای و موارد خاص با اندازه کوچیک مثل تجهیزات پزشکی استفاده می شوند.

 

 

 لودسل آکاردئونی (Bending Beam)

طراحی مکانیکی این مدل از لودسل ها برای جاهایی که لرزش شدید وجود دارد در نظر گرفته شده.این طراحی لرزش های مکانیکی ای را که می تواند ناشی از وجود یک میکسر یا ویبراتور باشد را به شدت کاهش می دهد.

از جمله معایب انواع آکاردئونی می توان به قیمت بسیار بالا در مقایسه با مدل تک نقطه ای اشاره کرد.

 

لودسل خمشی (Shear Beam)

 

این نوع از انواع لودسل ها در ظاهر بسیار شبیه به مدل تک نقطه ای هستند.

عمده استفاده این نوع در کاربردهایی است که بار به صورت گسترده وجود دارد؛ مانند مخازن که سطح اعمال بار گسترده ای دارند ویا نیروی فشاری مدنظر است.

در صورتی که مخزن در حال وزن کشی ابعاد بزرگی داشته باشد از چند لودسل خمشی به صورت همزمان استاده می شود.

مدل خمشی به علت ساختار و ویژگی های داخلی دارای وزن قابل تحمل بیشتری است؛اما نسبت به انواع تک نقطه ای هزینه بیشتری دارند.

 

 لودسل های شکل اس (S Type)

هدف اصلی اندازه گیری همزمان کشش و فشار در این مدل لودسل ها است.اکثرا از این مدل لودسل در کاربردهای آویز یا کشش استفاده می شود.از ویژگی های مهم این نوع لودسل می توان به کارایی بسیار بالا در حین هزینه پایین اشاره کرد.

 

لودسل های فشاری (Compression)

 

انواع لودسل فشاری در واقع برای اندازه گیری نیرو و وزن اجسام بسیار بزرگ و سنگین به کار برده می شوند.

انواع فشاری همانطور که از نامشان پیداست برای اندازه گیری فشار وارد شده در یک جهت قابل استفاده هستند وبر اساس این ویژگی برخلاف مدل های کششی هستند که قابلیت وارد شدن نیرو از دو سمت را دارند.

• بشکه ای canister در بچینگ ها ، توزین مخازن ، قطارکش ها و سیستم های توزین سنگین کاربرد دارند.
• مینیاتوری low profile  برای کاربردهای ظریف و مکانهایی که محدودیت فضا داریم مورد استفاده قرار می گیرد.
• تک نقطه یا singel point صورت نقطه ای و تکی مورد استفاده قرار می گیرند

 

لودسل مینیاتوری فشاری

 

این لودسل ها دارای مقطع دایره ای شکل بوده و اعمال نیرو به صورت عمودی بر روی لودسل می باشد.

همانطور که از نام این لودسل ها پیداست، ابعاد آن ها بسیار کوچک بوده و برای مقاصدی که فضای قرارگیری لودسل بسیار کم است استفاده می شوند.

 

باسکولی

این Loadcell ها فشاری و ستونی بوده و بیشتر در سیستم های توزین مخازن ، سیلوها و باسکول ها مورد استفاده قرار می گیرند

 

لودسل خمشی دوطرفه

لودسل های خمشی دو طرفه برای سیستم های توزین مختلف مورد استفاده قرار می گیرند که بیشترین کاربرد این لودسل خمشی دوطرفه در توزین سیلو ،توزین مخازن و توزین باسکول می باشد.

لودسل خمشی استاندارد برای اندازه گیری دقیق نیرو و کالیبراسیون انواع دیگر لودسل ها از جمله لودسل های خمشی ، لودسل فشاری، لودسل کششی و غیره کاربرد بسیار زیادی دارد.

لودسل‌ های هیدرولیک(Hydraulic)

این نوع لودسل‌ها از همان آرایش متداول پیستون و سیلندر استفاده می‌کنند تا هرگونه تغییری در میزان فشار وارده را از طریق حرکات پیستون دنبال کنند. هم‌چنین این فشارسنج‌ها مجهز به سنسور بوردون تیوب (لوله بوردونی) هستند که با دارا بودن خاصیت فنری یا دیافراگمی، تغییرات فشار اندازه‌گیری می‌کند.

 

 

 

لودسل‌ های پنوماتیک(Pneumatic)

مکانیسم اندازه‌گیری فشار در این نوع از لودسل‌ها به این ترتیب است که فشارهوای وارده شده از یک سمت لودسل به صفحه‌ی دیافراگم آن، نازلی که در سمت دیگر فشارسنج قرار دارد را حرکت می‌دهد و این نازل دارای عقربه‌ای است که متناسب با میزان جابه‌جا شدن نازل، فشار هوا را اندازه‌گیری می‌کند.

لودسل دیسکی (spoke type)

این لودسل عموما بصورت فشاری-کششی کار میکند.این لودسل ها به شکل دیسک طراحی شده و استرین گیج ها روی بدنه داخلی آن نصب میشوند.به دلیل ارتفاع کم لودسل دیسکی و پاسخ فرکانسی بالا,از این مدل در دستگاه های تست و اندازه گیری استفاده میشود.دقت این سنسور در مقایسه با انواع لودسل های فشاری و کششی پایین تر است.

مدار داخلی لودسل و نحوه عملکرد آن :

با اعمال نیرو به لودسل مقدار مقاومت های استفاده شده در لودسل تغییر می کند و این تغییرات مقادیر کوچکی هستند که برای سنجش آن از مدار پل وتسون استفاده می شود .بهترین مدار برای اندازه گیری تغییرات کوچک مقدار مقاومت پل وتسون است .

 

کاربرد لودسل

معمولا جهت انداز‌ه‌گیری پارامتر وزن و نیرو از لودسل استفاده می‌شود ولی در بعضی مواقع با اندازه‌گیری این پارامتر و تبدیل آن پارامترهای دیگری را هم مثل حجم سیالات در مخازن و تبدیل آن به لیتر کاربرد دارد.

• ترازوهای حساس پزشکی 0 تا 100 گرم
• ترازوهای خانگی 0 تا 220 کیلوگرم
• ترازوهای صنعتی 0 تا 1 تن
• باسکول های صنعتی 0 تا 60 تن
• ترازوهای آویز صنعتی
• ترازوهای آویز آسانسوری
• اندازه‌گیری سطح مخازن