لودسل یک سنسور یا ترانسدیوسر است که بار یا نیروی وارد بر آن را به سیگنال الکترونیکی تبدیل می کند. این سیگنال الکترونیکی بسته به نوع لودسل و مدار مورد استفاده می تواند تغییر ولتاژ، تغییر جریان یا تغییر فرکانس باشد.
انواع مختلفی از لود سل وجود دارد.
لودسل های مقاومتی: که بر اساس مقاومت پیزو کار می کنند. هنگامی که یک بار/نیرو/تنش به سنسور اعمال می شود، مقاومت آن را تغییر می دهد. این تغییر در مقاومت در صورت اعمال ولتاژ ورودی منجر به تغییر ولتاژ خروجی می شود.
لودسل های خازنی: کار بر روی اصل تغییر ظرفیت که توانایی یک سیستم برای نگه داشتن مقدار مشخصی بار هنگام اعمال ولتاژ به آن است. برای خازن های صفحه موازی معمولی، ظرفیت خازن با مقدار همپوشانی صفحات و دی الکتریک بین صفحات نسبت مستقیم و با فاصله بین صفحات نسبت معکوس دارد.
یک لودسل مقاومتی چگونه کار می کند؟
یک لودسل با استفاده از یک عضو الاستیک (با الگوی انحراف بسیار قابل تکرار) ساخته می شود که تعدادی کرنش سنج به آن متصل شده است.
در این لودسل خاص که در شکل بالا نشان داده شده است، در مجموع چهار کرنش سنج وجود دارد که به سطوح فوقانی و زیرین لودسل متصل شده اند.
هنگامی که بار بر روی بدنه یک لودسل مقاومتی همانطور که در بالا نشان داده شده اعمال می شود، عضو الاستیک مطابق شکل منحرف می شود و به دلیل تنش اعمال شده در آن مکان ها کرنش ایجاد می کند. در نتیجه، دو تا از کرنش سنج ها در حالت فشرده سازی هستند، در حالی که دو تای دیگر در حالت کشش هستند که در انیمیشن زیر نشان داده شده است.
در حین اندازه گیری، وزن بر روی عنصر فنر فلزی لودسل اثر می گذارد و باعث تغییر شکل الاستیک می شود.
این کرنش (مثبت یا منفی) توسط یک کرنش سنج (SG) نصب شده بر روی المنت فنری به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود. ساده ترین نوع لودسل تیر خمشی با کرنش سنج است.
ما از مدار پل واتستون برای تبدیل این تغییر در کرنش/مقاومت به ولتاژ استفاده می کنیم که متناسب با بار است.
انیمیشن چگونگی کارکرد لودسل
مدار پل واتستون
چهار کرنش سنج در پیکربندی پل وتستون با چهار مقاومت مجزا که در یک شبکه پل وتستون نامیده می شود به هم متصل شده اند.
یک ولتاژ تحریک – معمولاً 10 ولت به یک مجموعه از گوشه ها اعمال می شود و اختلاف ولتاژ بین دو گوشه دیگر اندازه گیری می شود. در حالت تعادل بدون بار اعمالی، زمانی که چهار مقاومت از نظر مقدار کاملاً مطابقت دارند، خروجی ولتاژ صفر یا بسیار نزدیک به صفر است. به همین دلیل است که از آن به عنوان مدار پل متعادل یاد می شود.
هنگامی که عضو فلزی که کرنش سنج ها به آن متصل می شوند، تحت فشار اعمال نیرو قرار می گیرد، کرنش حاصل منجر به تغییر مقاومت در یک (یا چند) تا از مقاومت ها می شود. این تغییر در مقدار مقاومت منجر به تغییر در ولتاژ خروجی می شود. این تغییر کوچک در ولتاژ خروجی (معمولاً حدود 20 میلی ولت تغییر کل در پاسخ به بار کامل) را می توان پس از تقویت دقیق سیگنال های سطح میلی ولت کوچک را تبدیل به سیگنال 0-5 ولت یا 0-10 ولت با دامنه بالاتر اندازه گیری و دیجیتال کرد.
این لودسل ها برای چندین دهه اخیر مورد استفاده قرار گرفته اند و می توانند خوانش های بسیار دقیقی ارائه دهند، اما به مراحل خسته کننده زیادی در طول فرآیند تولید نیاز دارند.
علاوه بر تیرهای خمشی پیکربندی های مختلفی برای لودسل وجود دارد برخی از آنها شامل:
- سلول های بار با عناصر فنری ستونی شکل برای بارهای زیاد
- لودسل استوانه ای توخالی برای بارهای بسیار بالا
- سلول ها را با عناصر فنری مستقیماً از براکت اندازه گیری بارگذاری کنید
- لودسل های پیچشی حلقه ای
- لودسل های تیر برشی
- لودسل با عنصر فنر دیافراگمی.
مرجع
Load Cell Working Principle
www.instrumentationtools.com
بدون دیدگاه