لودسل های شرکت هوشمند صنعت تاو الکترونیک

فناوری توزین شرکت هوشمند صنعت تاو الکترونیک مترادف با دقت، ایمنی، قابلیت اطمینان و کیفیت است. این برند مخفف ظرفیت نوآورانه و همچنین راه حل های انعطاف پذیر و مقرون به صرفه است که تقریباً هر نیاز مشتری را برآورده می کند. ما همچنین متعهد به ترویج و ارتقای بهداشت در صنایع مربوطه هستیم.

لودسل های ما استانداردهای مربوطه را پاس کرده اند. خواه لودسل آنالوگ باشد یا دیجیتال، لودسل تک نقطه ای یا لودسل خمشی - انتخاب شماست! علاوه بر این، ما لوازم الکترونیکی توزین مناسب و لوازم جانبی مطابق با برنامه شما را ارائه می دهیم.

انواع لودسل

لودسل‌ها نوعی از سنسورهای الکترونیکی می‌باشند که وظیفه آنها تبدیل کمیت مکانیکی نیرو یا فشار به سیگنال‌های الکتریکی می‌باشد. بنابراین هرجا نیاز به اندازه‌گیری فشار یا نیرو باشد، لودسل‌ها آنجا حضور خواهند داشت. لودسل ها در پروژه های عمرانی جهت پایش سلامت سازه، در خودروسازی جهت تست های تصادف ، تجهیزات پزشکی و بیمارستانی، در باسکول ها و سیستم های اندازه گیری وزن، در اتوماسیون و بسته بندی مواد غذایی کاربرد بسیار زیادی دارند.

لودسل ها دستگاه های فوق العاده همه کاره ای هستند که عملکرد دقیق و قوی را در طیف وسیعی از کاربردها ارائه می دهند. تطبیق پذیری و انعطاف پذیری لودسل ها، آنها را در بسیاری از فرآیندهای صنعتی و تجاری ضروری می کند. لودسل ها در برنامه هایی نظیر اتوماسیون، ساخت خودرو تا سنجش خرید شما در ترازوهای فروشگاهی مورد استفاده قرار می گیرند.

با پیشرفت سریع تکنولوژی، لودسل ها در حال یافتن کاربردهای جدید و هیجان انگیزی هستند. صنایعی مانند روباتیک، هاپتیک و پروتزهای پزشکی که نیازمند روش‌های موثر اندازه‌گیری نیرو و وزن هستند، به طور فزاینده‌ای به این دستگاه‌ها متکی هستند. برای پاسخگویی به این نیازهای در حال تحول، انواع جدیدی از لودسل ها به طور مستمر در حال توسعه هستند و تضمین می کنند که در یک چشم انداز دائما در حال تغییر بازار، یکپارچه باقی می مانند.

لودسل ها چگونه کار می کنند؟

در اینجا یک راهنمای گام به گام برای نحوه عملکرد یک لودسل آورده شده است:

1-نصب لودسل: یک سر آن معمولا به یک قاب یا پایه بسته می شود، در حالی که انتهای دیگر آن آزاد است تا وزنه یا نیرو را بتوان به آن اعمال کرد.

2-اعمال نیرو: هنگامی که نیرو به بدنه لودسل وارد می شود، در زیر فشار، لودسل اندکی تغییر شکل پیدا می کند. این شبیه چیزی است که وقتی ماهیگیر ماهی را قلاب می کند برای چوب ماهیگیری اتفاق می افتد.

3-خم شدن متناسب: همانطور که یک ماهیگیر خم شدن میله بیشتری را با ماهی بزرگتر و قویتر تجربه می کند، لودسل نیز تحت نیروی اعمالی بیشتر خم می شود.

4-تشخیص تغییر شکل: اگرچه تغییر شکل بسیار ظریف است و با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیست، اما توسط کرنش سنج ها تشخیص داده می شود.

5-اندازه گیری تغییر شکل: برای اندازه گیری تغییر شکل، کرنش سنج ها در نقاط از پیش تعیین شده به بدنه لودسل محکم می چسبند و باعث تغییر شکل هماهنگ با بدنه می شوند.

6-اندازه گیری بار: حرکت حاصل، مقاومت الکتریکی کرنش سنج ها را متناسب با میزان تغییر شکل ناشی از بار اعمال شده تغییر می دهد. این مقاومت تغییر یافته اندازه گیری دقیق بار یا نیروی اعمال شده را فراهم می کند.

فناوری و تکنولوژی سنسور لودسل

یک لودسل، که گاهی اوقات به عنوان سنسور بار یا مبدل لودسل شناخته می شود، معمولا از دو بخش اصلی تشکیل شده است: بدنه اصلی و یک مدار الکتریکی. بدنه اصلی لودسل که یک جزء حیاتی در لودسل برای توزین است، وزن یا نیرو را تحمل می کند و بیشتر اندازه لودسل را تشکیل می دهد. به طور معمول، از فولاد یا آلومینیوم با عیار بالا ساخته می شود که اطمینان مکانیکی و توزیع کرنش قابل پیش بینی و یکنواخت را تضمین می کند.

مدار لودسل درون حسگر قرار دارد و محکم به بدنه اصلی متصل است. این سیستم شامل کرنش سنج هایی است که بخش های تخصصی مدار هستند که برای حس کردن تغییر شکل های بدنه اصلی طراحی شده اند. این کرنش سنج ها از سیم یا فویل نازک و رسانای الکتریکی تشکیل شده اند که به صورت زیگزاگ محکم چیده شده اند. این الگو باعث می شود که آنها نسبت به کشش و فشرده سازی در طول خود حساس باشند، به این ترتیب، آنها می توانند دقیقا برای احساس نیروهایی که در امتداد محورهای خاص حرکت می کنند، قرار گیرند. به عنوان مثال، لودسل های برشی دارای کرنش سنج های خود در زاویه 45 درجه نسبت به محور بارگذاری هستند.

نصب و استفاده از لودسل

عملکرد یک لودسل به عوامل زیادی بستگی دارد. در میان این موارد، نصب و تراز لودسل از اهمیت زیادی برخوردار است. اغلب گفته می شود که لودسل به اندازه نصب آن خوب است. به این ترتیب، رعایت دقیق توصیه های سازنده برای به دست آوردن بهترین نتایج از دستگاه خود، و اطمینان از استفاده ایمن و طولانی مدت بسیار مهم است. این توصیه‌ها اغلب شامل اطلاعاتی در مورد نصب و تراز مناسب لودسل شما، انتخاب مناسب تثبیت و بست، استفاده از مانتینگ های نصب لودسل، لوازم جانبی الکترونیکی و روش‌های کالیبراسیون است. با همکاری نزدیک با تامین کننده لودسل خود، مطمئن می شوید که بهترین استراتژی و محصول را متناسب با نیازهای خاص خود انتخاب می کنید و از طریق پشتیبانی مستمر، اطمینان پیدا می کنید که راه حل شما موثر و طولانی مدت خواهد بود.

دسته بندی لودسل ها

لودسل ها را می توان از جنبه های مختلف دسته بندی کرد، آنها را می توان از نظر نحوه اعمال نیرو به آنها و یا نوع کرنش اندازه گیری شده توسط آنها و ... دسته بندی کرد. اما اگر سیگنال خروجی آنها را در نظر بگیریم و بخواهیم از طریق نوع سیگنالی که آنها تحویل می دهند، عمل دسته بندی را انجام دهیم، در این صورت می توان آنها را به دو نوع لودسل های آنالوگ و دیجیتال دسته بندی کرد. لودسل های آنالوگ دسته ای از لودسل ها هستند که خروجی آنها معمولا بر حسب ولتاژ می باشد. این لودسل ها کمیت اندازه گیری شده فیزیکی را به ولتاژ تبدیل می کنند و ولتاژ خروجی آنها متناسب با وزن یا نیرویی که به آن اعمال می شود، تغییر می کند. خروجی این لودسل ها معمولا بر حسب mV/V بیان می شود و این کمیت حساسیت لودسل را نشان می دهد. حساسیت اکثر لودسل ها معمولا 2mV/V می باشد، یعنی اگر ولتاژ ورودی لودسل 1 ولت باشد، ولتاژ خروجی آن در حداکثر ظرفیت نامی 2mV خواهد بود. بنابراین با اندازه گیری ولتاژ خروجی لودسل، می توانیم نیرو یا وزن اعمال شده به آن را محاسبه کنیم. در مقابل، خروجی لودسل های دیجیتال، رشته ای از پالس ها می باشد، و ارتباط بین کاربر و لودسل معمولا از طریق یک سری رابط های ارتباطی استاندارد مانند RS485 ، CAN BUS و سایر پروتکل های شبکه ای می باشد. در این حالت کاربر با استفاده از پروتکل پشتیبانی شده توسط لودسل، Commandهایی را جهت ارتباط با آن ارسال و دریافت می کند. در ادامه مزایای لودسل های دیجیتال نسبت به لودسل های آنالوگ را مورد بررسی قرار می دهیم.

مزایای لودسل های دیجیتال

1 – ایمنی بسیار بالای آنها در برابر نویز : لودسل های دیجیتال برای ارتباط با کاربر، معمولا از طریق پروتکل هایی که از مدهای دیفرانسیلی جهت ارسال و دریافت داده بهره می برند، استفاده می کنند. پروتکل های RS485 و CAN از این نوع پروتکل ها می باشند. این پروتکل ها به خاطر استفاده از مد دیفرانسیلی جهت ارتباط، از امنیت بالایی در برابر نویزها برخوردار هستند. علاوه بر این، الگوریتم های تشخیص خطا نیز در بخش نرم افزار این پروتکل ها وجود دارد، که سبب می شود ارتباط آنها با کاربر با نهایت اطمینان و با کمترین خطا صورت گیرد.

2– افزایش طول کابل لودسل : خروجی لودسل های آنالوگ معمولا در حد چند میلی ولت می باشد، بنابراین در مسافت های طولانی، نویز به راحتی می تواند روی سیگنال خروجی اثر بگذارد. در این حالت امکان ارسال سیگنال و افزایش طول کابل برای مسافت های طولانی وجود ندارد. اما سطح دامنه سیگنال های پالسی لودسل های دیجیتال، معمولا 5 ولت می باشد که در مقایسه با سیگنال های چند میلی ولتی لودسل های آنالوگ، بسیار دامنه بزرگی به حساب می آید ( حدودا 500 برابر بزرگتر از دامنه سیگنال لودسل های آنالوگ). علاوه بر این همانطور که در بالا هم اشاره شد به دلیل ارسال داده ها به صورت دیفرانسیلی ایمنی لودسل های دیجیتال نسبت به نویز بیشتر می باشد. به خاطر همین طول کابل لودسل های دیجیتال را می توان 500 تا 1000 متر نیز افزایش داد.

3 – پردازش و تصحیح خطا : لودسل های دیجیتال در داخل خود دارای یک پردازنده مرکزی می باشند. وظیفه این پردازنده مدیریت ارتباط لودسل با کاربر و همچنین انجام پردازش های دیجیتالی روی داده های اندازه گیری شده از استرین گیج ها می باشد. این پردازنده با دریافت سیگنال خروجی استرین گیج ها، عملیات پردازش را روی آنها انجام می دهد و خطاهای مربوطه را به طور کلی حذف می کند، سپس سیگنال پردازش شده را برای کاربر ارسال می کند.

4 – انطباق با ادوات دیجیتال : لودسل های دیجیتال به راحتی می توانند با ادوات دیجیتال مانند کامپیوترها، لپ تاپ، تبلت ، موبایل و سیستم های صنعتی مانند PLCها و HMIها بدون واسطه ارتباط برقرار کنند. این امر به نوبه خود باعث کاهش هزینه ها به میزان قابل توجهی می باشد. زیرا که لودسل ها مستقیما و بدون هیچ واسطه ای می توانند به این سیستم ها متصل شوند و خروجی های مورد نظر را در اختیار این سیستم ها قرار دهند.

5 – گوشه گیری آسان : اگر از لودسل های دیجیتال در باسکول های اندازه گیری وزن استفاده شود، به خاطر اینکه نمایشگر یا کاربر به تک تک لودسل ها دسترسی دارد، عمل گوشه گیری به راحتی قابل انجام است. در واقع در این حالت علاوه براینکه کاربر توزیع وزن را می تواند روی باسکول مشاهده کند (کاربر وزن روی تک تک لودسل ها را می توانند ببیند)، عمل گوشه گیری را نیز می تواند با نمایشگر ( نه با استفاده از جانکشن باکس) تنها با فشردن چند کلید انجام دهد.

معایب لودسل های دیجیتال:

1 – رابط ارتباطی پیچیده آنها: شما می توانید با یک میلی ولت متر ساده خروجی لودسل آنالوگ را اندازه گیری کنید و کمیت مورد نظر خود را از روی این سیگنال اندازه گیری شده بدست آورید. ولی ارتباط با لودسل های دیجیتال به این سادگی نیست و شما باید پروتکل ها و فرمت های مخصوص آنها را که برای هر لودسل از طرف شرکت سازنده آن تعیین می شود، رعایت کنید.

2 – عدم پشتیبانی خیلی از نمایشگرهای موجود از لودسل های دیجیتال: چون پروتکل ارتباطی لودسل های دیجیتال معمولا ناشناخته است، فقط باید از نمایشگرهای مخصوص شرکت های سازنده لودسل های دیجیتال باید برای برقراری ارتباط با آنها استفاده کرد. و همه نمایشگرها، به صورت استاندارد همه لودسل های دیجیتال را پشتیبانی نمی کنند.

خطاهای لودسل ها:

1 – خطای غیرخطی: اگر وزن اعمالی واقعی روی لودسل را در محور x و مقدار اندازه گیری شده از لودسل را روی محور y نشان دهیم، به نمودار مشابه شکل زیر می رسیم. (شکل نمودار بسته به لودسل ممکن است متفاوت از شکل زیر باشد).

همانطور که در بالا هم مشاهده می شود نمودار لودسل واقعی انحرافات متفاوتی در نقاط مختلف از نمودار با منحنی لودسل ایده آل دارد. به حداکثر میران انحراف این دو نمودار از هم خطای غیر خطی می گوییم. در واقع این خطا نشان دهنده این است که خروجی لودسل ما چه قدر از مقدار وزن اعمالی روی آن، متفاوت است.

2 – خطای پسماند یا هیسترسیس: اگر وزن اعمالی روی لودسل را به آرامی از صفر تا حداکثر ظرفیت آن افزایش دهیم و سپس به آرامی از مقدار حداکثر به صفر کاهش دهیم، به بیشترین اختلاف بین این دو نمودار رفت و برگشت در یک نقطه مشخص، خطای پسماند یا هیسترسیس می گوییم.

شکل زیر این موضوع را نشان می دهد.

3 – خطای خزش: اگر وزن ثابتی را روی لودسل اعمال کنیم، با گذشت زمان خواهیم دید که خروجی لودسل اندکی تغییر کرده است. به عنوان مثال اگر یک وزنه 100 کیلوگرمی را روی یک لودسل با حداکثر ظرفیت 100 کیلوگرم، قرار دهیم و مقدار وزن را همان لحظه از نمایشگر قرائت کنیم و سپس بعد از نیم ساعت دوباره وزن را از نمایشگر قرائت کنیم بدون اینکه وزن روی لودسل را تغییر دهیم، خواهیم دید که مثلا در لحظه اول نمایشگر 100 کیلوگرم و بعد از گشت نیم ساعت 99 کیلوگرم را نشان می دهد. اختلاف بین این دو مقدار را (100Kg-99Kg=1Kg) خطای خزش می نامیم. در این مثال خطای خزش در مدت زمان نیم ساعت، 1 کیلوگرم می باشد.

4 – خطای اثر دما بر صفر لودسل: اگر دمای محیطی که لودسل در داخل آن قرار دارد تغییر کند، این تغییرات دما باعث تغییر در خروجی صفر لودسل خواهد شد. به عنوان مثال فرض می کنیم لودسلی را در دمای محیطی 20 درجه سانتی گراد، به یک نمایشگر ایده آل متصل کردیم در این حالت خروجی نمایشگر را یادداشت می کنیم. دمای محیط را از 20 به 40 درجه تغییر می دهیم و صبر می کنیم لودسل با محیط هم دما شود. دوباره خروجی نمایشگر را قرائت می کنیم و با مقدار اولیه آن مقایسه می کنیم. اختلاف بین این دو مقدار را خطای اثر دما بر خروجی صفر لودسل یا اثر دما بر کمینه بار مرده تعریف می کنیم.

5 - خطای اثر دما بر حساسیت لودسل: دما می تواند بر حساسیت لودسل نیز اثر بگذارد. فرض کنید یک وزنه 100 کیلوگرمی را روی یک لودسل قرار می دهید و در نمایشگر مقدار 100 کیلوگرم را قرائت می کنید. سپس دمای محیطی که لودسل در آن قرار دارد را تغییر می دهید، مثلا از 20 درجه به منفی 10 درجه تغییر می دهید. و سپس منتظر می مانید تا لودسل با محیط هم دما شود. و در آخر نمایشگر را دوباره صفر می کنید و مجددا وزنه 100 کیلو گرمی را روی لودسل قرار می دهید و مشاهده می کنید که لودسل وزنه 100 کیلوگرمی را مثلا 95 کیلو نشان می دهد. اختلاف بین این دو مقدار (اندازه گیری وزنه در دمای 20 درجه و منفی 10 درجه سانتی گراد)، میزان خطای حساسیت لودسل در اثر تغییرات دما را نشان می دهد.

6 – خطای تکرار پذیری: فرض کنید یک وزنه ثابت 100 کیلوگرمی را 3 بار به صورت متوالی روی لودسل قرار می دهیم و برمی داریم و در هر حالت خروجی نمایشگر را قرائت می کنیم. بار اول که وزنه 100 کیلویی را روی لودسل قرار می دهیم، با فرض مثال نمایشگر آن را 99 کیلو نشان می دهد. بار دوم آن را 101 کیلو و بار سوم 100 کیلو نشان می دهد. اختلاف بین حداکثر و حداقل این مقادیر را (101Kg-99Kg=2Kg) خطای تکرار پذیری تعریف می کنیم.

7 – خطای برگشت پذیری: اگر کمینه بار لودسل را صفر کیلوگرم در نظر بگیریم و حداقل 90 الی 100 درصد ظرفیت نامی لودسل را به آن اعمال کنیم، و بعد از گذشت مدت معینی مثلا نیم ساعت، بار را از روی لودسل برداریم، در این حالت مقدار وزنی که نمایشگر در حالت بی باری لودسل نشان می دهد، خطای برگشت پذیری به صفر نامیده می شود.

8 – خطای فشار بارومتری: در یک وزن معین، مثلا در حداکثر ظرفیت نامی لودسل، مقدار نمایشگر را در دو فشار بارومتری مختلف قرائت می کنیم و اختلاف بین این دو مقدار را خطای بارومتری می نامیم. به عنوان مثال وزنه 100 کیلویی را روی یک لودسل با طرفیت نامی 100 کیلو گرم قرار می دهیم و مقدار نشانگر را دراین حالت قرائت می کنیم. نمایشگر مثلا عدد 100 کیلو را به ما نشان می دهد. سپس فشار بارومتری را مثلا به اندازه یک کیلوپاسکال کم یا زیاد می کنیم و در این حالت دوباره وزنه 100 کیلویی را روی لودسل قرار می دهیم و مقدار نمایشگر را قرائت می کنیم. فرض کنید در این حالت نمایشگر عدد 99 کیلو را نشان می دهد. اختلاف این دو مقدار در فشارهای بارومتری مختلف را (100Kg-99Kg=1Kg) را خطای فشار بارومتری می نامیم که برای مثال ما این عدد 1 کیلوگرم می باشد.

9 – خطای رطوبت: برای لودسل ها معمولا دو نوع تست رطوبت وجود دارد که عبارت اند از رطوبت ایستا که با نماد SH نشان داده می شود و رطوبت چرخه‌ای که با نماد CH نشان داده می شود. در تست رطوبت ایستا، لودسل معمولا در دمای حد بالای خود مثلا 40 درجه سانتی گراد به مدت 48 ساعت در رطوبت نسبی 85 درصد می ماند و سپس تست های مربوطه از لودسل گرفته می شود در این حالت خطاها باید در حد مجاز خود باشند. برای رطوبت چرخه ای، رطوبت مثل حالت قبل در مقدار 85 درصد باقی می ماند و سپس دمای محیط لودسل به صورت چرخه ای بین دمای اتاق (20 درجه سانتی گراد) و دمای حد بالای لودسل (معمولا 40 درجه سانتی گراد) هر 12 ساعت یک بار تغییر داده می شود و این عمل به مدت 12 روز تکرار می شود. پس از 12 روز تست های مربوطه از لودسل گرفته می شود و خطای ناشی از رطوبت برای کمیت های مختلف لودسل محاسبه می شود.