لودسل (Load Cell)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لودسل (Load Cell) :
لودسل یک مبدل نیرو است که نیروی مکانیکی (وزن یا فشار) را به سیگنال الکتریکی قابل اندازه گیری تبدیل می کند. لودسل ها قلب تپنده سیستم های توزین صنعتی، ترازوهای دیجیتال، و بسیاری از سیستم های اندازه گیری نیرو هستند. رایج ترین نوع لودسل، لودسل کرنش سنجی است که از یک عضو الاستیک فلزی (معمولا فولاد یا آلومینیوم) ساخته شده است. با اعمال نیرو به عضو الاستیک، آن تغییر شکل می دهد (کرنش). این کرنش بسیار کوچک است. یک یا چند کرنش سنج (strain gauge) روی عضو الاستیک در نقاطی که بیشترین کرنش را دارند نصب می شوند.
کرنش سنج ها (معمولا چهار عدد) در یک پل وتستون (Wheatstone bridge) پیکربندی می شوند. با اعمال نیرو، مقاومت کرنش سنج ها تغییر کرده و پل از تعادل خارج می شود. ولتاژ خروجی پل (
\[ \Delta V \]) متناسب با نیروی اعمالی است:
\[ \Delta V = \frac{GF \cdot \epsilon \cdot V_{ex}}{4} \](برای پل کامل با چهار کرنش سنج فعال). این ولتاژ خروجی بسیار کوچک است (چند میلی ولت) و نیاز به تقویت و تبدیل به سیگنال استاندارد (مثل ۴-۲۰ میلی آمپر یا دیجیتال) دارد.
\[ \Delta V = \frac{V_{ex}}{4} \left( \frac{\Delta R_1}{R_1} - \frac{\Delta R_2}{R_2} + \frac{\Delta R_3}{R_3} - \frac{\Delta R_4}{R_4} \right) \approx S \times F \]انواع لودسل بر اساس شکل عضو الاستیک و جهت نیرو:
تک نقطه ای (Single Point): رایج ترین در ترازوهای آزمایشگاهی و فروشگاهی. می تواند بار خارج از مرکز را تحمل کند.
خمشی (Bending Beam): برای ظرفیت های پایین تا متوسط.
برشی (Shear Beam): برای ظرفیت های بالاتر (چند تن).
S-شکل (S-Type): برای نیروهای کششی و فشاری.
پنکیکی (Pancake): با ارتفاع کم برای ظرفیت های بالا.
مخصوص (Canister): برای ظرفیت های بسیار بالا (چند صد تن).
پارامترهای مهم لودسل:
ظرفیت اسمی (Rated Capacity): حداکثر نیروی قابل اندازه گیری.
حساسیت (Sensitivity): خروجی به ازای نیروی اسمی (معمولا ۲ یا ۳ mV/V).
خطی گی (Non-linearity): انحراف از خط مستقیم.
هیسترزیس (Hysteresis): تفاوت خروجی در بارگذاری و باربرداری.
پایداری دمایی (Temperature effect).
کاربردها: ترازوهای صنعتی و آزمایشگاهی، سیستم های توزین سیلوها و مخازن، اندازه گیری نیرو در پرس ها و دستگاه های تست کشش، کنترل نیرو در رباتیک، و صنایع بسته بندی. لودسل ها یکی از دقیق ترین و پرکاربردترین سنسورهای نیرو هستند.
