لودسل

لودسل (Load Cell)

 

در واژه به معنی سلول وزن،‌ وزن سنج یا حس کننده بار است. لودسل یا Load Cell یک نوع حسـگر الکترونیکی برای اندازه‌گیری وزن و نـیرو وجود دارد که در سیـستم‌های تـوزین مورد استـفاده قـرار می‌گیرد. این محـصول بالا و پایین رفتن  وزن را بر اساس تغییر ولتاژ طبق وزن بار اعمال شده حس می‌کند و آن را به نمایشگر الکتـرونیـکی (اندیکاتور )منتـقل می‌کنند. هر کدام  از لودسل‌ها  به کلاس‌‌ها یا رده‌های متنوعی تقـسیم بندی می‌شود. هر لـودسل دارای مشخصاتی نـظیر کلاس ارائه شده است که کلاس هر لودسل بیانگر موارد مختلفی از جمله دقت یا رزولوشن، ظرفیت و تعداد قسمت‌های تقسیم شده بر حسب استاندارد آن می‌باشد. در واقع لودسل یا سنسور وزن وسیله ایست که جهت اندازه گیری وزن یا نیروی وارده به اجسام استفاده می‌شود. اساس کار لودسل استرین گیج یا پل وتستون است، خروجی لودسل میلی‌ولت می‌باشد و برای تبدیل این خروجی به خروجی‌های 10-0 ولت یا 20-4 میلی آمپر یا انتقال آن از طریق پورت سریال از آمپلی فایر و یا نشان دهنده‌های دیجیتال استفاده می‌شود.

لودسل با کیفیت و  دقیـق دارای استـاندارد OIML جـهانی می‌باشـد که این اسـتاندارد نشان دهنده کیـفیت و دقت ساخت لودسل است؛ بنابراین لودسل‌هایی که دارای استاندارد OIML  نباشند، نمی‌توانند نشان دهنده نتیجه درستی در توزین باشند و نمی‌توان به این لودسل‌ها اطمینان کرد. 

♦انواع لودسل‌

لودسل یک شاخص فیزیکال یا یک مبدل است که می‌تواند فشار (از جنس نیرو) را به سیگنال الکتریکی تبدیل کند. به این معنا که سه روش اصلی وجود دارد که یک لودسل از طریق آن‌ها فشار وارده را به اطلاعاتی قابل خوانش تبدیل کند.

لودسل‌‌های 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. در تصویر زیر می‌توان نموداری از کلیت یک لودسل هیدرولیکی را مشاهده کرد. 

لودسل‌‌های 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. کلیت لودسل پنوماتیک در تصویر زیر نمایش داده شده است.

لودسل‌‌های استرین گیج (Strain Gauge)

و به عنوان آخرین نوع (البته انواع دیگری از لودسل‌ها نیز وجود دارند که شیوه عملکرد آن‌ها متفاوت با این سه دسته‌ای است که ما نام بردیم اما کمتر متداول هستند) لودسل‌های استرین گیج هستند که عملکرد آن‌ها در اندازه‌گیری فشار مبتنی بر روشی مکانیکی است. به این ترتیب که فشار را از طریق میزان تغییر شکل زبانه‌هایی که بر روی لودسل تعبیه شده‌اند، اندازه‌گیری می‌کند. این زبانه‌ها را اصطلاحا استرین گیج یا فشارسنج می‌نامند.
در لودسل‌های استرین‌گیج از نوع میله‌ای، لودسل فرم Z شکل دارد و گشتاور ناشی از فشار ابتدا به میله وارد شده و توسط‌ آن به استرین گیج‌ها منتقل می‌شود تا آن‌ها با توجه به میزان خمش زبانه‌ها، فشار وارد آمده را اندازه‌گیری کنند. دو زبانه‌ میزان فشردگی را می‌سنجند و دو زبانه دیگر میزان کشش را. از طرفی این 4 زبانه با هم تشکیل یک پل وتستون می‌دهند و به این ترتیب می‌توان به راحتی میزان تغییرات مقاومت موجود را اندازه‌گیری کرد. حتی کوچک‌ترین تغییرات را. 
کلیت لودل استرین گیج را در تصویر زیر مشاهده می‌کنید.

انواع لودسل‌های استرین‌ گیج

لودسل تک نقطه‌ای (Single Point)

ساده‌ترین نوع لودسل در آموزش لودسل مدل تک نقطه‌ای است که می‌تواند اعمال نیرو را تنها در یک نقطه اندازه بگیرد؛ و تنها برای اندازه فشار از آن استفاده می‌شود نه کشش.

لودسل خمشی یا برشی (Shear Beam)

این نوع لودسل در ظاهر بسیار شبیه به مدل تک نقطه‌ای است و در مواردی کاربرد دارد که بار به صورت گسترده وجود دارد؛ مانند مخازن که سطح اعمال بار گسترده‌ای دارند. مثلا دو متر در دو متر. در این موارد از چند لودسل خمشی به صورت همزمان استاده می‌شود.

لودسل آکاردئونی (Bending Beam)

این طراحی لرزش‌های مکانیکی‌ای که می‌تواند ناشی از وجود یک میکسر یا سرند یا ویبراتور باشد را به شدت کاهش می‌دهد.

لودسل‌های فشاری (Compression Load Cell)

این نوع لودسل‌ها شامل زیر مجموعه‌های زیر می‌شود:

– لودسل فشاری بشکه‌ای (Canister)؛ کاربرد آنها در سیستم بچینگ، باسکول‌های جاده‌ای، قطار کش‌ها، توزین مخازن و کلا سیستم‌های توزین سنگین است.

– لودسل فشاری مینیاتوری (Low Profile)؛ در جاهایی که محدودیت فضا دارد و نیز برای کاربردهای ظریف و استفاده می‌شود.

لودسل‌های S شکل (S-type load cell)

شکل ظاهری این لودسل شبیه به حرف انگلیسی S است. مکانیسم عملکرد این لودسل نیز بر اساس تغییرات طول است. یک طرف این لودسل از بالا به نقطه‌ای ثابت وصل می‌شود و از طرف پایین نیرو به آن وارد می‌شود. از این نوع لودسل اغلب در سیستم‌های توزین آویز استفاده می‌شود. یکی از پرکاربرد ترین لودسل‌ها هستند و در سیستم‌هایی استفاده می‌شوند که هم ماهیت کششی دارند و هم فشاری.

 

♦نحوه استفاده از لودسل

همانطور که گفته شد لودسل مبدلی است که نیرو را به صورت بار دریافت کرده و آن را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. دستگاه‌هایی مانند نشاندهنده های دیجیتالی وزن، کامپیوترهای صنعتی و سایر وسایل اندازه‌گیری برای نمایش وزن، از سیگنال‌های الکتریکی لودسل استفاده می‌کنند. وزن نمایش داده شده توسط همین دستگاه‌ها به شکل های گوناگون مانند چاپ، ذخیره اطلاعات و … پردازش می‌شود.

معمولاً طریقه  اتصال لودسل به نشان‌دهنده به شکل زیر است:

کابل لودسل از دو سیم مثبت و منفی تغذیه ورودی (Input Excitation)، دو سیم مثبت و منفی سیگنال خروجی   (Output Signal) و یک سیم اتصال به زمین (Shield) تشکیل شده است که در کل شامل ۵ رشته سیم مجزا می‌باشد. گاهی به منظور کاهش خطا در کابل لودسل‌ها از ۷ رشته سیم استفاده می‌شود که شامل ۵ سیم نامبرده و دو سیم دیگر برای تشخیص درستی ارتباط (Sense) است. نوع و رنگ بندی سیم‌های کابل لودسل و نشان دهنده در مشخصات فنی آنها قید شده است. بنابراین به سادگی می‌توان دو سیم هم نوع را به هم متصل کرد
پس از اتصال لازم است مطابق با دستورالعمل کالیبراسیون دستگاه نشان‌دهنده، لودسل با نشان‌دهنده کالیبره شود.

برای اینکه بتوانیم از لودسل استفاده کنیم باید اطلاعاتی در مورد نصب و خواندن دیتای خروجی لودسل‌ها داشته باشیم؛
ابتدا باید تحقیق کنیم که نسبت به نیاز ما و محل نصب آن بهتر است از چه نوع لودسلی استفاده شود و مدل آن را انتخاب نماییم.
همچنین  اگر فقط قصد نمایش وزن را داریم باید از نمایشگرهای 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 کمپانی‌های سازنده plc دارای کارتها و ماژول‌های لودسل هستند و با تهیه و نصب کارت لودسل می‌توانیم عمل کنترلی خودمان را انجام دهیم.

♦کالیبراسیون لودسل‌ها

لودسل‌ها در مدل‌های مختلف و کلاس متفاوت که بیانگر دقت و عملکرد دستگاه است، ساخته می‌شود. آنچه مهم است باید اطمینان حاصل کرد که نشان دهنده لودسل، وزن و یا نیروی وارد به جسم را به درستی نشان می‌دهد یا خیر.

برای دستیابی به یک نتیجه دقیق و صحیح باید لودسل‌های مورد استفاده زیر نظر شرکت‌های ذیصلاح کالیبراسیون که مورد تایید اداره استاندارد و دارای گواهینامه ISI/IEC 17025 هستند، مورد تست و آزمایش واقع شده و با کمترین مقدار عدم قطعیت کالیبره گردند.

در همین راستا شرکت دقت پویای نوین با اخذ گواهینامه تایید صلاحیت ISI/IEC 17025 از مرکز ملی تایید صلاحیت ایران همچنین در دست داشتن گواهینامه تایید صلاحت از سازمان‌ ملی استاندارد به عنوان آزمایشگاه همکار و با بهره‌مندی از کادری مجرب و سابقه‌ای طولانی در انجام امور کالیبراسیون، با در اختیار داشتن کالیبراتورها و دستگاه‌های مرجع استاندارد که قابل ردیابی به مراجع بین‌المللی و ملی هستند، سهم بزرگی از تعمیر، تنظیم و کالیبراسیون لودسل‌ها را به خود اختصاص داده است.

شرکت کالیبراسیون دقت پویای نوین با بیش از دو دهه فعالیت تخصص مهندسی، تجربه همکاری بسیاری را با صنایع متعدد  جهت انواع مولتی‌متر را در کارنامه کاری خود دارد و آمادگی خود را جهت ارائه خدمات کالیبراسیون به تمام مراکز مربوطه اعلام می‌دارد.  

مدارک و اصطلاحات کالیبراسیون لودسل:

      • روش اجرایی جا‌به‌جایی ابزار: DLQ-P-27- جا‌به‌جایی لودسل جهت کالیبراسیون لودسل داخل آزمایشگاه
      • استاندارد بین المللی ISO-376:1992: کالیبراسیون لودسل
      • استاندارد اروپایی EA-10/04:1999: کالیبراسیون لودسل
      • استاندارد بین‌المللی ASTM-E-74:2000: کالیبراسیون لودسل
      • استاندارد دفاعی IDS-350: کالیبراسیون لودس