لودسل خمشی چیست؟

یکی از مهم‌ترین ابزارها در سیستم‌های صنعتی، ابزارهای مربوط به اندازه‌گیری نیروها و بارها است. لودسل خمشی یکی از همین ابزارهایی است که از بخش‌های مختلف یک کارخانه گرفته تا سیستم‌های حمل و نقل در حال استفاده است. این فناوری به ما اجازه می‌دهد تا نیازهای امروزی را برآورده کرده و به عرصه‌ای نوین از دقت و اندازه‌گیری قدم بگذاریم. قبلا در مقاله لودسل چیست به مفهوم و کارکرد لودسل‌ها به طور کامل اشاره کردیم و برای شما شرح دادیم که لودسل در چه مواردی به کار می‌رود و چه انواعی دارد. در این مقاله با عنوان لودسل خمشی چیست، قصد داریم به صورت تخصصی به بررسی یکی از انواع این لودسل‌ها (لودسل خمشی) بپردازیم.

در ادامه با مجله لاجیک صنعت همراه باشید.

خرید انواع لودسل خمشی با قیمت مناسب در فروشگاه لاجیک صنعت

تعریف و مفهوم لودسل خمشی

لودسل‌های خمشی نوعی مبدل‌های تخصصی هستند که نیروی وارد شده به خود را به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده و از این طریق نیروی اعمال شده به خود را اندازه گیری می‌کنند.

بدنه لودسل های خمشی از فلزی تشکیل شده است که دارای حداقل کشسانی است. این بدان معنی است که همیشه پس از خم شدن یا تغییر شکل به شکل اولیه خود باز می‌گردد.

هنگامی که نیرو به لودسل وارد می‌شود، شکل آن به مقدار اندکی تغییر می‌کند و کُرنش‌سنج‌های متصل به داخل لودسل با آن تغییر شکل می‌دهند. همچنین، جریان الکتریکی عبوری از فشارسنج‌ها دچار تغییر در مقاومت می‌شود. از مقدار این تغییر می‌توان برای محاسبه وزن نیروی اعمال شده استفاده کرد.

مطلب مرتبط: معرفی لودسل های خمشی زمیک

مقایسه لودسل خمشی با سایر انواع لودسل

همانطور که در مقاله ی “لودسل چیست؟” توضیح دادیم، لودسل ها انواع مختلفی دارند که از جمله‌ی آن‌ها لودسل تک پایه‌، لودسل فشاری، لودسل کششی و لودسل خمشی می‌باشد. هر یک از این انواع لودسل‌ها ویژگی‌های منحصر به فرد خود را دارند که باعث می‌شود برای کاربردهای مختلفی مناسب شوند.

برای درک بهتر تفاوت‌های لودسل خمشی با سایر انواع لودسل، تفاوت‌های مختلف آن‌ها را در جدول زیر برای شما لیست کرده‌ایم:

مطلب مرتبط: لودسل کششی چیست؟

ساختار و اجزای اصلی لودسل خمشی

همانطور که می‌دانید، لودسل‌های خمشی در اشکال و اندازه‌های متعدد و گوناگونی وجود دارند و برای طیف وسیعی از کاربردها به کار می‌روند. لودسل‌های خمشی، نسبت به طول خود یک نمای عمودی نسبتاً کم دارند و باریک تر از ارتفاعشان هستند. در حالی که برخی از لودسل‌های فشاری، ستون مانند هستند و اغلب نسبت معکوس دارند.

لودسل‌های خمشی به گونه‌ای طراحی می‌شوند که قسمت‌های خاصی از بدنه لودسل در پاسخ به بار اعمال شده خم یا منحنی شوند. آن‌ها با اعمال نیروهای نسبتاً کم، کرنش یا خمش زیادی را ایجاد می‌کنند که برای کاربردهای با مقیاس کوچک مناسب است.

کرنش‌سنج‌هایی که روی سطح محدب قرار می‌گیرند کشیده می‌شوند، در حالی که آنهایی که روی سطح مقعر قرار می‌گیرند منقبض می‌شوند. این بدان معنی است که همیشه دو سطح در معرض کرنش مساوی و مخالف قرار می‌گیرند که برای اجرای یک مدار پل کامل یا برای جبران دما مناسب است.

مطلب مرتبط: چطور لودسل را به درستی نصب و راه اندازی کنیم؟

نحوه عملکرد لودسل خمشی

عملکرد یک لودسل خمشی بر اساس اصل تغییر شکل مکانیکی است. هنگامی که نیرویی به لودسل وارد می‌شود، بدنه لودسل دچار تغییر شکل الاستیک می‌شود. این تغییر شکل توسط کرنش‌سنج‌ها که به بدنه متصل هستند، اندازه‌گیری می‌شود.

لودسل خمشی بر اساس اصل مدار پل وتستون عمل می‌کند. با خم شدن، کرنش سنج‌ها مقاومت خود را تغییر می‌دهند. این تغییر مقاومت به یک سیگنال الکتریکی که متناسب با بار اعمال شده است، تبدیل می‌شود. کرنش‌سنج‌ها اجزای حیاتی در لودسل‌های خمشی هستند. آن‌ها به تغییرات طول حساس هستند و می‌توانند تغییر شکل‌های کوچک را تشخیص دهند. هنگامی که بدنه خم می‌شود، کرنش‌سنج‌ها کشش و فشار را تجربه می‌کنند که منجر به تغییر قابل اندازه‌گیری در مقاومت می‌شود.

سپس سیگنال الکتریکی تولید شده توسط کرنش‌سنج‌ها تقویت و پردازش می‌شود تا خروجی قابل خواندنی را معمولاً بر حسب واحد وزن ارائه دهد. این فرآیند تبدیل سیگنال الکتریکی به وزن، برای اندازه‌گیری دقیق وزن در کاربردهای مختلف بسیار مهم است.

بسیاری از لودسل‌های مدرن با خمشی مجهز به ویژگی‌های پیشرفته‌ای هستند که عملکرد آن‌ها را افزایش می‌دهد. از جمله‌ی این ویژگی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

1. گزینه‌های خروجی دیجیتال: برخی از مدل‌ها خروجی‌های دیجیتالی را ارائه می‌دهند که ادغام با سیستم‌های کنترل مدرن و دستگاه‌های جمع‌آوری داده‌ها را ساده می‌کند.
2. جبران دما: طرح‌های پیشرفته شامل ویژگی‌های جبران دما هستند که به حفظ دقت در شرایط مختلف محیطی کمک می‌کند.
3. طرح‌های مدولار: برخی از لودسل‌های خمشی مدولار هستند و به کاربران این امکان را می‌دهند که به جای تعویض کل واحد در صورت نیاز به تعمیر، قطعات را به راحتی تعویض کنند.

انواع مختلف لودسل خمشی

لودسل خمشی یکی از لودسل‌های پر کاربرد است. لودسل خمشی دو نوع مختلف دارد. لودسل خمشی مقاومتی و لودسل خمشی با تکنولوژی دیجیتال که در ادامه به توضیح بیشتر هردو می‌پردازیم.

1- لودسل‌های خمشی مقاومتی

اولین نوع لودسل خمشی، لودسل خمشی مقاومتی است. این لودسل‌ها از الیاژی تشکیل شده‌اند که در واقع هنگام اعمال نیرو و وزن‌کشی خم می‌شود. سنسورهای موجود در این المان تغییرات ناشی از خمش را متوجه می‌شوند. تغییر شکل یا خمش این لودسل‌ها بر روی مقاومت الکتریکی سنسور تاثیر گذاشته باعث تغییر می‌شود. این تغییر مقاومت به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود که قابل اندازه‌گیری است.

2- لودسل‌های خمشی با تکنولوژی دیجیتال

نوع پیشرفته‌ لودسل خمشی، لودسل خمشی با تکنولوژی دیجیتال است. این نوع لودسل عملکرد مکانیکی و الکتریکی مشابهی با لودسل مقاومتی دارد. علاوه‌براین، برای پردازش و ارسال سیگنال دیجیتال دارای سیستم الکترونیکی داخلی است. المان فلزی موجود در این لودسل به نیروی وارد شده حساس است. لازم به ذکر است که تغییرات ناشی از نیرو توسط سنسورها انجام می‌شود.

خرید انواع لودسل خمشی با قیمت مناسب در فروشگاه لاجیک صنعت

کاربردهای لودسل خمشی در صنایع مختلف

تا به اینجای مقاله متوجه شدیم که لودسل خمشی چیست و عملکرد آن به چه صورت است. نکته‌ی مهمی که وجود دارد، این است که لودسل‌های خمشی به دلیل تطبیق‌پذیری و قابلیت اطمینان، به طور گسترده در صنایع مختلف کاربرد دارند و مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از کاربردهای رایج عبارتند از:

1- کاربرد در سیستم‌های توزین صنعتی

لودسل‌های خمشی و لودسل‌های برشی در فناوری توزین برای تعیین وزن شناورهای کوچک و متوسط ​​استفاده می‌شوند و همچنین اغلب در اندازه‌گیری نیرو استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، در مهندسی کشاورزی، چنین لودسل‌هایی اغلب دیده می‌شوند. هنگام توزین دام، دوز کردن مواد غذایی حیوانات، در نظارت بر سطح وزنی کشتی‌ها و سیلوها یا برای توزین کاه یا عدل یونجه مستقیماً در دستگاه عدل‌گیری می‌توان کاربرد آن را مشاهده کرد.

اما فراتر از این زمینه‌های کاربردی، لودسل خمشی و لودسل برشی را می‌توان به روش‌های بسیار متنوع دیگری مورد استفاده قرار داد. به عنوان مثال، در ساخت ماشین‌های توزین سنتی، توزین پلت فرم (ترازوهای پلت فرم)، توزین در فرآیند و سیستم‌های دوز، ترازو کشتی، ترازو جرثقیل و ترازو کامیون. به طور اختصاصی هم، در صنعت مصالح ساختمانی، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی و فناوری پزشکی، لودسل خمشی و برشی اغلب نصب می‌شوند.

2- کاربرد در سیستم‌های اندازه‌گیری دقیق

یافتن لودسل‌های خمشی در ماشین‌های اتوماسیون صنعتی و ربات‌ها برای اندازه‌گیری دقیق نیروهای مورد نیاز برای کنترل، ایمنی و کارایی بسیار آسان است. در رباتیک، لودسل‌های خمشی نیروی اعمال شده به بازوها و گیره‌های ربات را اندازه‌گیری می‌کنند. از داده‌ها برای کنترل حرکات ربات و اطمینان از آسیب رساندن به اشیایی که با آن دست به دست می‌شود، استفاده می‌شود.

مهندسی هوافضا مدت‌هاست که از سلول‌های بار خمشی در طراحی، آزمایش و ساخت هواپیما و فضاپیما استفاده می‌کند. مهندسی خودرو از لودسل‌های خمشی برای طراحی و آزمایش وسایل نقلیه برای ایمنی و قابلیت اطمینان استفاده می‌کند.

در طراحی سفارشی راه‌حل‌های خمشی که الزامات دقیق اندازه، ظرفیت و دقت را برآورده می‌کند باعث شده است که این محصولات معمولاً در برنامه‌های پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی هم مورد استفاده قرار گیرند.

مزایای استفاده از لودسل خمشی

لودسل‌های خمشی مزایای بی‌شماری نسبت به انواع دیگر دارند:

1. مقرون به صرفه بودن: در حالی که هزینه‌های اولیه ممکن است بیشتر از برخی از گزینه‌ها باشد، قابلیت اطمینان و نیازهای نگهداری کم آن‌ها اغلب منجر به کاهش هزینه‌های عملیاتی بلند مدت می‌شود.
2. حساسیت بالا: آن‌ها قادر به تشخیص تغییرات جزئی نیرو هستند که آن‌ها را برای کاربردهای حساس ایده آل می‌کند.
3. ساختار مستحکم: طراحی شده برای مقاومت در برابر شرایط سخت، در مقایسه با انواع دیگر لودسل‌ها، کمتر تحت عوامل محیطی شدید از کار می‌افتند.

چالش‌ها و محدودیت‌های لودسل خمشی

علیرغم وجود مزایای مختلف و کاربردهای فراوان، در استفاده از لودسل‌های خمشی با چالش‌هایی رو به رو هستیم.

1. حساسیت نصب: نصب نادرست می‌تواند منجر به خوانش نادرست به دلیل عدم تراز یا فشار مکانیکی روی خود سلول شود.
2. نیازهای کالیبراسیون: کالیبراسیون منظم ضروری است اما می‌تواند زمان‌بر باشد. نادیده گرفتن این امر می‌تواند در طول زمان منجر به عدم دقت قابل توجهی شود.

غیر از موارد ذکر شده ممکن است در محیط سخت‌ یا شرایط دشوار هم با محدودیت‌هایی مواجه شوند.

1. دماهای بالا یا پایین: در حالی که بسیاری از مدل‌ها برای عملکرد در یک محدوده دمایی خاص طراحی شده‌اند، دمای خارج از این محدوده می‌تواند بر عملکرد و دقت لودسل تأثیر بگذارد.
2. حساسیت به ارتعاش: در محیط‌هایی با سطوح بالای ارتعاش (مانند طبقه‌های تولیدی)، سلول‌های باربری خمشی ممکن است تداخلی را تجربه کنند که بر دقت اندازه‌گیری تأثیر می‌گذارد، مگر اینکه به درستی ایزوله شوند.

آینده لودسل‌های خمشی

لودسل‌های خمشی مانند هر تکنولوژی دیگری به سمت پیشرفت حرکت می‌کند. این تحولات در زمینه‌های مختلفی در حال رخداد است. برای افزایش دقت و سرعت در اینده از سنسورهای دقیق‌تر استفاده خواهد شد. با گذشت زمان لودسل‌ها به سمت اتصال بی‌سیم حرکت می‌کنند به طوری که انتقال داده‌های اندازه‌گیری‌شده آسان‌تر خواهد کرد. در ساخت لودسل‌های خمشی جدید، از موادی استفاده می‌شود که مقاومت آن را در برابر عواملی چون رطوبت، حرارت و خوردگی افزایش دهد و همچنین استفاده از این مواد در تولید لودسل‌ها باعث کاهش وزن و افزایش کارایی آن‌ها خواهد شد. باتوجه به اینکه این فناوری در صنایع مختلف در حال خودنمایی و رشد است، نیازمند تجهیزی برای افزایش طول عمر و خرابی کمتر است.

جمع بندی

لودسل‌های خمشی یک انتخاب عالی برای کاربردهایی هستند که به دقت و قابلیت اطمینان بالایی نیاز دارند. توانایی آن‌ها در اندازه‌گیری نیروهای کششی و فشاری، همراه با ساختار قوی و طراحی فشرده، آن‌ها را برای طیف گسترده‌ای از صنایع مناسب می‌کند. در حالی که چالش‌های خاصی را در رابطه با حساسیت نصب و عوامل محیطی ارائه می‌دهند، رعایت بهترین شیوه‌ها به طور قابل‌توجهی قابلیت اطمینان و عملکرد آن‌ها را در طول زمان افزایش می‌دهد. همانطور که تکنولوژی به تکامل خود ادامه می‌دهد، می‌توانیم انتظار پیشرفت بیشتری در عملکرد و ادغام آن‌ها در سیستم‌های مدرن داشته باشیم.

:References

1- Beam Load Cell Fundamentals: Definition, Principles, And Design Essentials
2- What is a Beam Load Cell?
3- Bending beams and shear beams: indispensable in weighing technology
4- Bending Beam Load Cell Basics