لودسل چگونه کار می‌کند؟

در ساختار سلول بارگذاری ( لودسل ) از حسگرهای کرنش استفاده شده است. سنسورهای فشارسنج با تغییر متناسب با مقاومت به تنش یا فشار پاسخ می‌دهند. از آنجا که تغییر در مقاومت به صورت خطی است، می‌توان آن را به نیرو و متعاقبا به یک وزن تبدیل کرد.

استفاده از سنسورهای کرنشی به راحتی با پیکربندی پل Wheatstone انجام می‌شود. روش‌های مختلفی برای انجام این کار وجود دارد، اما همه نسبت به اختلاف ولتاژ بین دو نقطه حساس هستند. این تفاوت معمولا بسیار ناچیز است، زیرا تغییر مقاومت نیز بسیار ناچیز است. یک سیگنال خروجی از یک فشار سنج Wheatstone می‌تواند در محدوده میکرو ولت باشد. این سیگنال باید با استفاده از تقویت کننده‌های دقیق تقویت شود.

این نوع آمپلی فایرها می‌توانند سیگنال‌ها را از 10 تا 100000 بار یا گاهی حتی بیشتر تقویت کنند. پس از خواندن سیگنال، می‌توان آن را توسط یک پردازنده سیگنال دیجیتال تجزیه و تحلیل کرد و به یک نیرو یا وزن قابل استفاده تبدیل کرد. لودسلها با خروجی رنج کامل در نظر گرفته میشوند که با تغییرات در مقاومت ناشی از تنش یا فشار توسط یک نیرو یا وزن، مورد استفاده قرار می گیرند.

به طور کلی، تعداد پایه‌های عناصر فعال در پل Wheatstone نوع پیکربندی پل را تعیین می‌کند. به عنوان مثال، یک پل Wheatstone که دارای چهار فشارسنج یا استرین گیج (Strain Gauge) در چهار بازوی خود است، به عنوان یک مدار فشارسنج کامل شناخته می‌شود. در حالی که پل Wheatstone می‌تواند دارای دو فشارسنج کرنشی در بازوهای مجاور مدار خود باشد که تحت عنوان یک مدار فشارسنج نیم پل شناخته می‌شوند.

فشارسنج کرنشی یک سنسور مقاومتی باند شده است که قابلیت کشش و انقباض دارد. وقتی یک سنسور تحت تنش است مقاومت آن تغییر می‌کند. محدودیت‌هایی برای ناحیه خطی وجود دارد که در آن می‌توان یک سنسور فشارسنج کرنشی نصب کرد، اما طراحی لودسل برای این منظور مهم است. دستگاه‌های فشار سنج در مناطقی نصب می‌شوند که میزان فشرده‌سازی یا کشش حائز اهمیت است. بیشتر فشارسنج‌های کرنشی از آلیاژهای مس – نیکل (کنستانتان) ساخته شده‌اند. فلز آلیاژی به شکل ورق‌های زیگزاگ برش داده می‌شود تا فشار کرنشی را ایجاد کند.

لودسل کششی چیست؟

لودسلهای کششی با فشار سنج‌هایی برای اندازه گیری بارهای کششی طراحی شده‌اند. بار کششی به سادگی یک نیروی کششی است. برای اندازه گیری خروجی از تغییر در نیروی کششی اعمال شده بر روی سلول، باید یک ولتاژ روی لودسل اعمال شود.

یکی از کاربردهای لودسلهای کششی در تولید فیلم و ریبون است. اگر نیروی کششی بیش از حد باشد، فیلم ممکن است بشکند و بلا استفاده شود. با توجه به نیاز به تنظیم مجدد دستگاه، این امر باعث کاهش بازدهی تولید می‌شود. همچنین، اگر نیروی کششی در هنگام سیم پیچ فیلم خیلی کم باشد، رول‌ها خیلی سست خواهند بود و در برابر بارگذاری‌هایی که در معرض آن قرار دارند می‌توانند منجر به خرابی دستگاه شوند.

انواع لودسلها شامل لودسل S-beam، ستون‌ها و لودسلهای Low profile و لودسلهای بیم هستند.

آینده لودسلها

با پیشرفت فناوری، فناوری لودسلها نیز در حال پیشرفت است. به عنوان مثال، لودسلهای امروزی به طور معمول دارای محدودیت‌هایی در محدوده وزن هستند که با استفاده از لودسلهای خاص اندازه‌گیری می‌شوند. فناوری جدید دامنه این دقت را افزایش می‌دهد. در آینده، یک لودسل منفرد می‌تواند وزن را از یک گرم تا چند تن به طور دقیق اندازه‌گیری کند.

لودسلها کاربردهای بیشتری نیز در میکروسیستم‌ها پیدا می‌کنند و در نتیجه محصولی به نام لودسلهای مینیاتوره تولید می‌شوند. این لودسلها به صورت دستگاه‌های MEMS (Micro Electro Mechanic Systems) یا ساختارهای سیلیکونی با اندازه کوچک تشکیل شده به شکل تیرها، دیافراگم‌ها یا صفحات تولید می‌شوند که می‌توانند به عنوان حسگر درون یک سلول بارگذاری عمل کنند. MEMS با استفاده از میکروماشین‌های انبوه و سطحی ساخته می‌شوند و به دلیل پیشرفت در تکنولوژی محبوبیت بیشتری پیدا کرده‌اند. MEMS سپس می‌تواند به صورت انبوه تولید شود، زیرا هزاران عنصر را می‌توان در ویفر منفرد با مدارهای پشتیبانی یکپارچه ساخت.

اگرچه میلیون‌ها سنسور را می‌توان با قیمت بسیار کمی (به اندازه چند دلار) تولید انبوه کرد، اما کاربردهای آنها در مقایسه با فشارسنج‌های فویلی محدودتر است. در این برنامه‌ها، مزایای لودسلهای MEMS شامل دقت بالاتر، قابلیت حمل زیاد، نیاز کمتر به انرژی و حتی هزینه‌های ساخت پایین‌تر خواهد بود. آینده فناوری لودسل ها روشن است. فن آوری‌های جدید در حال ایجاد راه حل‌های خلاقانه برای چالش‌های فعلی و آتی هستند.