راهنمای ضروری برای آشنایی با لودسل ها

کاربرد و فواید لودسلها را نمی‌توان دست کم گرفت. این دستگاه‌های کوچک، طیف وسیعی از تجهیزات را در صدها صنعت تحت تاثیر قرار می‌دهند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد سلول‌های بار، ادامه مطلب را بخوانید.

لودسلها چه چیزی هستند؟

لودسل نوعی مبدل یا سنسور است که مقدار فیزیکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. لودسلها در درجه اول برای اندازه‌گیری وزن استفاده می‌شوند. این کار با تبدیل نیروی گرانشی که روی یک جسم وارد می‌شود به سیگنال الکتریکی انجام می‌شود. سیگنال الکتریکی حاصل، می‌تواند با استفاده از مبدل‌های آنالوگ تخصصی، پردازنده‌های سیگنال دیجیتال و نمایشگرهای دیجیتال اندازه‌گیری و نمایش داده شود. این کار در ظاهر پیچیده به نظر می‌رسد، اما در واقعیت یک ایده ساده است.

انواع مختلفی از لودسلها شامل انواع سلول‌های فشار سنج، سلول بار هیدرولیکی، سلول بار پنوماتیکی و سلول بار خازنی وجود دارند. لودسل فشار سنج از محبوب‌ترین نوع لودسلها هستند که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگر چه انواع لودسل طراحی متفاوتی دارند، اما همه آنها نیرو را به یک سیگنال الکتریکی قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌کنند. در این مقاله به تشریح انواع مختلف لودسل می‌پردازیم، اما به دلیل تنوع بیش از حد آنها در برنامه‌های جدید وزن کشی، بیشتر بر روی لودسل فشارسنج تمرکز می‌کنیم.

لودسلها برای چه مواردی استفاده می‌شوند؟

به طور کلی، لودسلها برای بارگذاری‌های مختلف و برنامه‌های اندازه‌گیری وزن / نیرو مورد استفاده قرار می‌گیرند و کاربرد و مزیت آنها در زمینه‌های متنوع برجسته می‌شود. آنها در صنایعی مانند دارو و داروسازی، ساخت، خودرو، کشاورزی، هوافضا و دفاع، سیستم‌های روباتیک، دریایی، نفت و گاز و همچنین ساخت و ساز عمومی کاربرد دارند. لودسلها همچنین معمولا در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

وسایلی مانند چک کننده‌های وزن، ترازوهای وزنی، وسایل پزشکی، باسکول‌ های صنعتی و تجاری، دستگاه‌های پر کننده و سیستم‌های غلتکی و غیره همگی دارای لودسل یا سلول بار هستند. در فرآیندهای صنعتی متنوعی نیز از آنها استفاده می‌شود مانند: فرایند اندازه‌گیری، شمارش قطعات، آزمایش تجهیزات پزشکی، آزمایش شمع‌ها، کنترل فرآیند و نظارت بر اتوماسیون. در برنامه‌های کاربردی در مقیاس بزرگ، از سلول بار برای اندازه‌گیری فشار، اندازه‌گیری و نظارت بر وزن سیلو، پر کردن خودکار کانتینر، سنجش لمسی روبات و توزین بچ (Batch) استفاده می‌شود. بدیهی است، لودسلها دارای کاربردهای عملی نامحدود هستند که در آن باید نیرو یا وزن اندازه‌گیری شود.

تاریخچه وزن کشی و باسکول‌ ها

هدف اندازه‌گیری و کمیت اقلام از زمان شروع تمدن وجود داشته است. شواهد موجود را می‌توان در سال‌های 5000 تا 6000 قبل از میلاد در بین النهرین باستان جستجو کرد. ترازو با بازوی مساوی، ابزاری است که در مصر باستان مورد استفاده قرار می‌گرفت و قابل تشخیص‌ترین نماد اندازه‌گیری در جهان است.

این ترازو شامل یک ستون عمودی است که در بالای آن به یک نوار افقی محوری متصل است. دو وزنه از هر طرف نوار افقی آویزان می‌شود. این وزنه‌ها از نظر وزنی برابر هستند، بنابراین تعادل در هر جهت دلخواه حرکت نخواهد کرد مگر این که عدم تعادل به یک طرف وارد شود.

علی‌رغم محبوبیت، ترازو با بازوی برابر قادر به نمایش مقادیر قابل اندازه‌گیری نیست. لزوم افزودن مقادیر وزنی باعث ظهور ترازو با بازوی نابرابر، همچنین تحت عنوان قپان شناخته می‌شود، شده است. این نوع ترازو از یک بازوی فلزی معلق تشکیل شده است که با یک شاهین در یک طرف همراه می‌شود.

بار از یک طرف آن آویزان می‌شود، که حالت تعلیق بین آن و یک وزنه ایجاد می‌کند. وقتی یک شیء بر روی صفحه قرار می‌گیرد، می‌توان بار را به گونه‌ای تنظیم کرد تا این که نوار به حالت افقی برسد. علامت گذاری بر روی نوار نشانگر وزن جسم است.

حتی با توانایی اندازه‌گیری و کمیت وزن یک جسم، هنوز واحدهای استانداردی برای وزن کشی ایجاد نشده بودند. اختراع و اتخاذ سیستم‌های متریک از مهمترین وقایع تمدن مدرن بوده است. اندازه‌گیری استاندارد، بشر را از ناسازگاری‌های احتمالی خلاص می‌کند و هر جنبه‌ای از زندگی را ساده‌تر می‌کند. با اختراع سیستم متریک، کمیت کیلوگرم به وجود آمد.

واحد کیلوگرم با یک نمونه اولیه بین المللی که در پاریس قرار دارد، شناخته شده است. این شیء در سال 1889 از ایریدیم و پلاتین برای تعریف یک استاندارد در عصرهای مختلف ایجاد شده است. این جسم تا به امروز به عنوان واحد استاندارد جهان برای کیلوگرم استفاده می‌شود. با داشتن یک سیستم استاندارد که می‌تواند برای اندازه‌گیری مورد استفاده قرار داد، کل افراد دنیا نگرانی در مورد مشکلات تبدیل یا اختلاف اندازه‌گیری ندارند.

با پیشرفت فناوری در انقلاب صنعتی و کشف برق، روش‌های موثرتری برای اندازه‌گیری وزن امکان پذیر شد. در سال 1843، فیزیکدان انگلیسی سر چارلز واتراستون، پل ویتستون (Wheatstone bridge) را اختراع کرد. پل ویتستون اجازه می‌دهد اختلاف ولتاژها بین دو نقطه مرکزی اندازه‌گیری شود.  

این مدار اولیه، اساس فن آوری مدرن در لودسل را تشکیل می‌دهد، زیرا بازوهای مدار پل را می‌توان با سنسورهای حساس به فشار یا فشار ثابت جایگزین کرد. از آنجا که سنسورها تحت فشار قرار دارند، می‌توان اختلاف ولتاژ را در دو ناحیه مرکزی تشخیص داد.

به این نوع سنسور که به تنش یا فشار واکنش نشان می‌دهد، فشار سنج گفته می‌شود. فشارسنج یک وسیله سیم پیچی شده است که هنگام تغییر شکل (کشش / انقباض) مقاومت خود را تغییر می‌دهد. لودسل فشارسنج به دلیل سادگی، رایج‌ترین نوع است. سلول‌های بار فشارسنج می‌توانند به راحتی تولید شوند و با پیشرفت فناوری پیشرفت می‌کنند و ارزان‌تر می‌شوند.

با این حال، آنها تنها نوع موجود در بازار مدرن نیستند. سلول‌های بار پنوماتیکی و هیدرولیکی نیز برای اندازه‌گیری وزن استفاده می‌شوند، اما در مقایسه با سلول بار فشارسنج تحت اصول مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این وجود آنها سیگنال الکتریکی قابل اندازه‌گیری را به عنوان خروجی ارائه می‌دهند.