معرفی لودسل

لودسل یک مبدل است که نیرو را به یک خروجی قابل اندازه‌گیری الکتریکی تبدیل می‌کند. اگر چه طیف وسیعی از لودسل‌ها وجود دارند، لودسل‌های مبتنی بر فشار رایج‌ترین مدل مورد استفاده هستند.

به جز آزمایشگاه‌های خاصی که همچنان از مکانیسم‌های مکانیکی دقیق استفاده می‌کنند، لودسل‌های مبتنی بر فشار، صنعت باسکول را تغییر داده‌اند. لودسل پنوماتیکی (بادی) در مواردی مورد استفاده قرار می‌گیرد که ایمنی و بهداشت مهم است و لودسل هیدرولیکی در نقاط دور افتاده استفاده می‌شود، زیرا نیازی به منبع تغذیه ندارد. دقت اندازه گیری لودسل مبتنی بر فشار در محدوده 0.03٪ تا 0.25٪ بوده و تقریبا برای تمام برنامه‌های کاربردی صنعتی مناسب است.

درباره لودسل بیشتر بدانید

تاریخچه لودسل

قبل از این که لودسل مبتنی بر فشار به روشی مرسوم برای وزن‌گیری صنعتی تبدیل شود، ترازوهای اهرمی مکانیکی به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گرفتند. ترازوهای مکانیکی می‌توانند همه چیز را از کامیون‌ها گرفته تا واگن‌های راه آهن را وزن کنند و می‌توانند به طور دقیق و قابل اعتماد وظایف خود را انجام دهند، به ویژه اگر به درستی کالیبره و نگهداری شوند. روش عملیات می‌تواند شامل استفاده از مکانیسم متعادل کننده وزن یا تشخیص نیروی توسعه یافته توسط اهرم‌های مکانیکی باشد. اولین سنسورهای نیرو قبل از مدل‌های فشاری، شامل طراحی‌های هیدرولیکی و پنوماتیکی هستند.

در سال 1843 فیزیکدان انگلیسی سر چارلز ویتستون یک مدار پل را طراحی کرد که می‌توانست اختلاف مقاومت الکتریکی موجود در سیستم‌های مبتنی بر فشار را اندازه‌گیری کند. مدار پل ویتستون برای اندازه گیری تغییرات مقاومت که در جابجایی‌های فشار به وجود می‌آید، ایده‌آل است. اگرچه نخستین سوئیچ سیم مقاومت در دهه 1940 توسعه یافت، اما تا زمانی که دانش مدرن الکترونیک نتوانست تکنولوژی جدید را از نظر فنی و اقتصادی امکان پذیر کند، مورد استفاده قرار نگرفت. با این حال، تا آن زمان، گیج‌های فشار هم در اجزای ترازوهای مکانیکی و هم در لودسل‌های مستقل مورد استفاده قرار می‌گرفتند.

اصول عملكرد لودسل

طرح‌های لودسل‌ها با توجه به نوع سیگنال خروجی تولید شده (پنوماتیکی، هیدرولیکی و الکتریکی) یا با توجه به نحوه تعیین وزن (خمشی، برشی، فشاری، کششی و غیره) متمایز می‌شوند.

لودسل‌های هیدرولیکی دستگاه‌های تعادل نیرو هستند که وزن را با تغییر فشار مایع پر کننده داخلی اندازه‌گیری می‌کنند. در یک دیافراگم غلطک هیدرولیکی، یک بار یا نیرویی که روی سیستم بارگذاری عمل می‌کند به یک پیستون منتقل می‌شود که به نوبه خود باعث فشرده سازی مایع پر شده در محفظه دیافراگم الاستیک می‌شود. با افزایش نیرو، فشار مایع هیدرولیکی افزایش می‌یابد. این فشار می‌تواند به صورت محلی نشان داده شده یا به صورت کنترل از راه دور نمایش داده شود. خروجی به صورت خطی و نسبتی با مقدار مایع پر کننده یا دمای آن ندارد.

اگر سلول‌های بارگذاری شده به درستی نصب و کالیبره شده باشند، دقت آنها می‌تواند در محدوده 0.25٪ کامل یا بالاتر باشد، که برای بیشتر برنامه‌های کاربردی وزن گیری قابل قبول است. از آنجا که این سنسور هیچ گونه اجزای الکتریکی ندارد، برای استفاده در مناطق خطرناک ایده‌آل است. برای تنظیم حداکثر دقت، باید با قرار دادن یک بار در هر نقطه از صفحه باسکول، با جمع کردن خروجی تمامی لودسل‌ ها وزن دقیق به دست آید و در صورت مغایرت تنظیم مجددا انجام شود.

لودسل‌های پنوماتیکی نیز بر اساس اصل تعادل نیرو عمل می‌کنند. این دستگاه‌ها از چندین محفظه میراگر کوچک استفاده می‌کنند تا دقت بیشتری نسبت به یک دستگاه هیدرولیکی داشته باشند. در برخی از طرح‌ها، اولین محفظه دمپر به عنوان یک محفظه وزن کشی عمل می‌کند. لودسل‌های پنوماتیکی اغلب برای اندازه گیری وزن‌های نسبتا کوچک در صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند که در آن تمیزی و ایمنی از اهمیت زیادی برخوردار است.

مزایای استفاده از این نوع لودسل‌ها عبارتند از: ضد انفجار و عدم حساسیت در برابر تغییرات دما. علاوه بر این، در صورتی که دیافراگم خراب شود، هیچ گونه مایعی در آنها وجود ندارد که بتواند محیط را دچار آلودگی کند. معایب عبارتند از سرعت پاسخ نسبتا کم و نیاز به هوای تمیز، خشک و تنظیم شده یا نیتروژن.

لودسل‌ها، بارهای موجود بر روی خود را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند. فشار سنج‌ها بر روی یک عضو سازه‌ای مانند تیر نصب می‌شوند که به هنگام اعمال وزن تغییر شکل می‌دهند. در اغلب موارد، برای دستیابی به حداکثر حساسیت و جبران درجه حرارت، از چهار سوپاپ استفاده می‌شود. دو فشار سنج معمولا تحت کشش و دو مورد دیگر تحت فشار خواهند بود و با یک اتصال سیمی به هم متصل می‌شوند. هنگامی که بار به آنها اعمال می‌شود، مقاومت الکتریکی نسبت به بار تغییر می‌کند. سایر لودسل‌های دیگر کمتر مورد توجه قرار می‌گیرند که این به دلیل افزایش دقت و کاهش قیمت لودسل‌های مبتنی بر فشار است.