لودسل چیست؟

ترازوی دیجیتال و راه انداز ی لودسل ؛

در این پروژه میخواهم نحوه ی ساخت یك ترازوی دیجیتال با قیمت ارزان برای پرو‍ژ های دانشجویی و كار هایی كه نیاز به دقت بالا نیست آموزش دهم  اگر بخواهیم ترازویی با دقت بالا درست كنیم نیاز به آیسی هایی با قیمت هایی بالا داریم كه برای دانشجو ها صرف نمیكند .

برای ساخت یك ترازوی دیجیتال احتیاج به یك لودسل  داریم  كه لودسل ها انواع مختلفی به نام های خمشی فشاری كششی تك نقطه ای هستند كه با توجه به مكان مورد استفاده، هندسه و فیزیك خاص خود  میشود از آنها استفاده كرد .

در اینجا از یك لودسل خمشی استفاده شده كه در شكل های زیر در بازار یافت میشود  كه فعلا  به قیمت های 60-80  هزار تومان  بسته به وزن قابل تحمل آنها هست  همچنین میتوانید از لودسل ترازوی دیجیتال خانگی استفاده كنید.

این لودسل ها دارای چهار سیم به رنگ های قرمز مشكی آبی یا سبز و سفید هستند مدار داخلی لودسل یك پل وتستون هست كه وقتی وزنه ای روی لودسل قرار میگیرد مقاومت های آن تغییر میكند و با دادن یك ولتا‍ژ  به  دو سر ورودی این مدار یك اختلاف پتانسیل  در خروجی  ظاهر میشود . ولی تغییرات ولتا‍‍ژ خیلی كم هست در حد میكرو ولت كه باید توسط یك مدار آن را تقویت كرد همانطور كه گفتم آیسی هایی مخصوص این لودسل ها هستند كه قیمت بالایی دارند ولی من در اینجا از یك مدار با قیمت پایین تر استفاده كردم .

مدار پل وتستون  را در شماتیك زیر میبینید

چهار سیم لودسل به یك پل وتستون وصل هست كه دو تا از این سیم ها به رنگ های قرمز و مشكی به یك ولتا‍ژ وصل میشود چون در این مدار كل ولتا‍ژ تغذیه ما 5 ولت هست سیم مشكی را به زمین و قرمز را به 5 ولت وصل میكنیم .

همچنین نحوه ی قرار گرفتن لودسل خیلی مهم است كه باید یك طرف آن در یك سكو یا پایه  ثابت شود و در طرف دیگر وزنه قرار دهید مانند شكل زیر .

بعد از ثابت كردن لودسل در یك پایه مداری كه برای تقویت تغییرات ولتا‍ژ خروجی لودسل نیاز دارید به شكل زیر است. ; كه از یك آیسی تقویت كننده استفاده شده اگر بخواهید مدار زیر را ببندید  به سیم های مشكی و قرمز لودسل همانطور كه در بالا گفته شد یك ولتا‍ژ 5 ولت وصل میكنید و سیم های سفید و سبز (یا آبی) را به ورودی ad620  وصل میكنید. یك مقاومت 100 اهم هم به پایه 1 و 8 آیسی وصل میشود تغذیه این آیسی پایه شماره 4 و 7 است. خروجی این آیسی پایه شماره 6 هست كه یك ولتا‍ژ به ما میدهد با قرار دادن وزنه در طرف دیگر لودسل این ولتا‍ژ تغییر میكند كه توسط یك ولتمتر كه به پایه شماره 6 و زمین وصل شده باشد قابل ملاحضه است. ما این ولتا‍ژ را به ورودی آنالوگ به دیجیتال میكرو میدهیم  و آن را اندازه میگیریم . نحوه ی تنظیم آن به این صورت هست كه ابتدا  شما عددی را كه توسط پورت آنالوگ به دیجیتال میكرو خواندید را  صفر كنید  مثلا وقتی وزنه ای روی لودسل نیست عدد 59 را میبینید و با گذاشتن وزنه این عدد زیاد میشود  برای صفر كردن آن را منهای 59 كنید به همین سادگی اگر با گذاشتن وزنه این عدد كم شد جای سیم های سفید و سبز كه به ورودی ad620 وصل شده عوض كنید.

مثلا با قرار دادن یك وزنه یك كیلویی روی لودسل عدد خوانده شده توسط پورت آنالوگ به دیجیتال 745 است این عدد را بر 1000 تقسیم میكنیم میشود 0.745   این عدد معادل  یك گرم است از این به بعد عدد خوانده شده توسط پورت آنالوگ به دیجیتال را تقسیم بر این عدد  میكنیم  مثلا وقتی یك وزنه 500 گرمی در روی لودسل قرار دهید عدد 372 را نشان میدهد كه ما این عدد را بر  0.745 تقسیم میكنیم حاصل 500 گرم میشود .

در این پرو‍ژه كلیات مدار توضیح داده شد كه شما با توجه به نوع میكرو و نمایشگر برنامه را طبق توضیحات بالا مینویسید.

<>>>>>>>>>>>>>>>>موفق باشید<<<<<<<<<<<<<<<<<<<>

لودسل چیست؟

مقدمه

لودسل‌ها، حسگرهایی برای اندازه‌گیری نیروهای مکانیکی می‌باشند که ولتاژی خطی متناسب با نیروی اعمالی تولید می‌کنند.

لودسل‌ها به عنوان قلب یک سیستم توزین، از حسگرهای مقاومتی به نام استرین گیج (تنش سنج) تشکیل شده اند. این استرین گیج‌ها در مدار پل وتستون قرار می‌گیرد و بواسطه آن، تغییرات مقاومتی حاصل از تنش‌های روی استرین گیج به ولتاژ تبدیل می‌گردد.

ظرفیت لودسل‌ها با واحدهای وزنی ( کیلوگرم، گرم و تن ) تعریف می‌شود. هر لودسل می‌تواند نیرو را از صفر تا حداکثر وزن نامی تعریف شده‌اش اندازه‌گیری نماید. دقت هر لودسل به صورت درصدی از ظرفیت آن لودسل بیان می‌شود. برای مثال لودسلی با ظرفیت 100 کیلو‌گرم  و دقت تعریف شده 03/0 درصد در بدترین حالت دارای دقت 30 گرم خواهد بود.

پارامترهای شناسایی لودسل

1) ظرفیت نامی (RATED CAPACITY) :

حداکثر ظرفیتی که لودسل برای اندازه گیری آن وزن طراحی شده است.

2) حساسیت(RETED OUTPUT):

تفاوت جبری بین خروجی در حالت بی‌باری و بار کامل که معمولا با واحد میلی ولت بر ولت)   ( تعریف می‌شود.

3) میزان غیر خطی(NON-LINEARITY):

حداکثر اختلاف منحنی کالیبراسیون با خط راست واسط بین خروجی در بی‌باری و بار کامل. این اختلاف در زمان بارگذاری از بی‌باری تا بار کامل محاسبه می‌شود.

4) هیسترزیس(HYSTERESIS):

حداکثر اختلاف بین خروجی یک وزن مشابه در هنگام افزایش وزن (از صفر تا بار کامل) وکاهش وزن (از بار کامل تا صفر). این انحراف بعنوان درصدی از R.O بیان می‌شود.

5) تکرار پذیری(REPEATABILITY):

توانایی لودسل برای باز تولید خروجی، زمانی که یک بار مشابه در شرایط یکسان و در یک جهت  بصورت پی در پی اعمال می‌شود. تکرار پذیری با حداکثر اختلاف بین این خروجی‌ها بیان می‌شود و درصدی از R.O می‌باشد.

6) خروجی در حالت بی‌باری(ZERO BALANCE):

سیگنال خروجی لودسل در زمان اعمال ولتاژ تحریک در حالت بی‌باری کامل، این میزان بعنوان درصدی از R.O بیان می‌شود.

7) دمای کاری جبران‌سازی شده(TEMPERATURE RANGE, COMPENSATED):

بازه دمایی مجاز جهت نصب لودسل بدون در نظر گرفتن خطای دمایی.

8) دمای کاری ایمن( TEMPERATURE RANGE, SAFE:

بازه دمایی مجاز جهت نصب لودسل با در نظر گرفتن خطای دمایی.

9) مقاومت ورودی(TERMINAL RESISTANCE, INPUT):

مقاومت دو سر ورودی لودسل در دمای کاری استاندارد در حالتی که هیچ باری روی لودسل نباشد و خروجی لودسل مدار باز باشد.

10) مقاومت خروجی(TERMINAL RESISTANCE, OUTPUT):

مقاومت دو سر خروجی لودسل در دمای کاری استاندارد در حالتی که هیچ باری روی لودسل نباشد و ورودی لودسل مدار باز باشد.

11) مقاومت بدنه(INSULATION RESISTANCE):

مقاومت بین تمام پایه‌های لودسل با بدنه در حالتی که ولتاژ50 ولت اعمال شده است.

12) تحریک لودسل(EXCITATION):

ولتاژ یا جریان مورد نیاز برای ورودی لودسل.

13) میزان اضافه بار ایمن (SAFE OVER LOAD):

حداکثر باری (بعنوان درصدی از ظرفیت نامی) که می‌توان به لودسل اعمال کرد بدون اینکه تغییر پایداری در خصوصیات اجرایی ایجاد شود.

14) میزان اضافه بار نهایی (ULTIMAE OVERLOAD):

حداکثر باری (بعنوان درصدی از ظرفیت نامی) که موجب شکستن لودسل می‌شود.

15) خزش (CREEP):

تغییرات ایجاد شده درخروجی لودسل بواسطه زمان، هنگامی که بار روی آن باشد. در شرایط محیطی ثابت، معمولا با اعمال حداکثر ظرفیت اندازه‌گیری می‌شود و بعنوان درصدی از خروجی بر روی دوره زمانی مشخص بیان می‌شود.

انواع لودسل

1- AB120/130/140 : single point

لودسل‌های Single Point جزء پرمصرف‌ترین لودسل‌ها به شمار آمده و دارای کاربرد وسیعی می‌باشند. اعمال نیرو به این مدل لودسل‌ها برخلاف مدل‌های دیگر محدود به یک نقطه نمی‌باشد.  بر روی این نوع لودسل‌ها می‌توان صفحه‌ای با ابعاد مشخص قرار داد و نیرو می‌تواند به هر نقطه از این صفحه وارد شود. این بدین معنی است که بار می‌تواند در هر قسمت صفحه قرار گیرد.

لودسل‌های Single Point شرکت SEWHA با مدل‌های AB140 ، AB130  و AB120 از جنس آلومینیوم بوده و می‌توانند در محیط‌های مرطوب مورد استفاده قرار گیرند. این لودسل‌ها دارای IP65 می‌باشند. (می‌توانند تحت پاشش آب بصورت کم فشار قرارگیرند.)

حداکثر ابعاد صفحه‌ای که می‌توان روی هر کدام از این لودسل‌ها قرار داد به شرح جدول زیر می‌باشد :

از جمله کاربردهای این نوع لودسل‌ ترازوها و باسکولت‌‌ها با کفه محدود، توزین مخازن با ظرفیت پایین و استفاده در ماشین‌های بسته بندی و پرکن می‌باشد.

2- SB210 : shear beam

لودسل‌های Shear Beam دارای ظرفیت‌های متوسط به بالا می‌باشد. این لودسل‌ها از یک طرف به سازه متصل شده و نیرو بر روی یک نقطه از طرف مقابل اعمال می‌گردد. این مدل از لودسل‌ها در مقابل نیروهای جانبی مقاوم بوده و حساسیت کمتری نسبت به تغییر موقعیت بار دارند.

لودسل‌های ShearBeam شرکت SEWHA با مدل‌های SB210 و LB210 از جنس استیل و یا استینلس استیل(استیل ضد زنگ) می‌باشد. این لودسل‌ها دارای IP66 می‌باشند(می‌تواند تحت پاشش پرفشار آب قرار گیرد).

این لودسل‌ها دارای ظرفیت 150kg-10T می‌باشد.

از جمله کاربردهای لودسل‌های SB210  باسکول‌های صفحه‌ای، توزین مخازن و توزین نوار نقاله می‌باشد.

به منظور افزایش دقت و حفظ ایمنی سیستم توزین پایه‌ها و نگهدارنده‌هایی برای لودسل‌ها طراحی می‌شود. به این نگدارنده‌ها در اصطلاح مانتینگ گفته می‌شود.

مانتینگ‌های قابل استفاده برای لودسل‌های SB210به شرح زیر می‌باشد:

1- پایه‌های گردان :

این مدل نگهدارنده‌ها مناسب برای استفاده در باسکول‌های صفحه‌ای و مخازن 4 پایه می‌باشد. انعطاف و قابلیت چرخش این پایه‌ها از آسیب رسیدن به لودسل تحت نیروهای جانبی جلوگیری می‌نماید.

2- مانتینگ‌های لاستیکی :

این نوع نگهدارنده دارای لاستیک بوده و قابلیت جبران‌سازی نامیزانی‌ها، ضربه‌گیری و حذف لرزش‌ها را داشته و برای توزین مخازن و سیلو استفاده می‌شود.

3- مانتینگ‌های ساچمه‌ای :

این مانتینگ‌ها دارای محافظ‌های جانبی برای جلوگیری از واژگون شدن مخزن و محافظ اضافه بارمی‌باشند. در این مدل مانتینگ‌ها نیرو با استفاده از گوی به لودسل وارد می‌گردد.

3- SS300 : S-Type

لودسل‌های S-Type می‌تواند در هر دو حالت فشاری و کششی مورد استفاده قرار گیرند. شیوه قرار گرفتن این لودسل به‌گونه‌ای است که نیروی اعمالی به صورت عمودی از مرکز لودسل عبور نماید. برای اطمینان از این قضیه از بلبرینگ‌های میله‌دار استفاده می‌‌شود.

لودسل‌های S-Type شرکت SEWHA با مدل‌های SS300 وLS330 دارای ظرفیت‌های 50کیلوگرم الی 10 تن و با جنس استیل و یا استینلس استیل می‌باشند. این لودسل‌ها دارای IP66 می‌باشند (می‌تواند تحت پاشش پرفشار آب قرار گیرد).

از لودسل‌های S جهت توزین مخازن و هاپرها بصورت آویز و دستگاه‌های تست کشش استفاده می‌شود.

روزنه‌های رزوه‌دار بالا و پایین این لودسل برای اعمال نیرو استفاده می‌شود.

نکات کلیدی جهت نصب مخازن با لودسل‌های S-TYPE

O لودسل‌ها باید در موقعیتی قرار گیرند که روی هر کدام نیروی مساوی اعمال شود.

O در صورت تاب خوردن مخزن پایه‌هایی برای محدود کردن حرکت در کنار سازه باید اضافه گردد.

O بالا و پایین لودسل می‌باید توسط میله‌ای مستقل که در توزین دخالت نداشته باشد آماده اتصال باشد تا در صورت شکسته شدن لودسل، از سقوط مخزن به پایین جلوگیری شود.

O بلبرینگ‌های میله‌دار بالا و پایین با زاویه 90 درجه نسبت به هم طبق شکل  بالا متصل می‌شود، این کار باعث کاهش تاب خوردن می‌شود.

4- SL400 : Low Profile

لودسل‌های Low Profile  دارای مقطع دایره شکل بصورت استوانه با ارتفاع کم می‌باشد و می‌تواند در هر دو حالت فشاری و کششی مورد استفاده قرار گیرند. نیرو می‌باید بصورت عمودی به مرکز این لودسل اعمال گردد.

لودسل‌های   Low Profileشرکت SEWHA با مدل‌های SL400 و SL410 دارای ظرفیت‌های 1تن الی 100 تن و با جنس استیل و یا استینلس استیل می‌باشند. این لودسل‌ها دارای IP66 می‌باشند (می‌تواند تحت پاشش پر فشار آب قرار گیرد).

در این مدل لودسل‌ها صفحه‌ای بر روی گودال استرین‌گیج‌ها جوش داده شده که این امر باعث افزایش استحکام آن می‌شود.

از این مدل لودسل‌ها برای باسکول‌ها، توزین مخازن، دستگاه‌های پرس و دستگاه‌های تست کشش استفاده می‌شود.

5- SM600/601/602/603 : Miniature

لودسل‌های Miniature دارای مقطع دایره شکل بصورت استوانه با ارتفاع کم و ابعاد بسیار کوچک می‌باشد. این لودسل‌ها بصورت فشاری یا کششی می‌باشند.در این نوع لودسل نیرو می‌باید بصورت عمودی به مرکز اعمال گردد.

لودسل‌های  Miniatureشرکت SEWHA با مدل‌های SM600 دارای ظرفیت‌های 50 کیلوگرم الی20 تن بصورت   فشاری ، SM601/602 دارای ظرفیت‌های 1 کیلو گرم الی 2  تن به صورت فشاری و SM603 دارای ظرفیت‌ های 50 کیلوگرم الی20 تن بصورت کششی با جنس استیل می‌باشند. این لودسل‌ها دارای IP66 می‌باشند (می‌تواند تحت پاشش پرفشار آب قرار گیرد).

از این مدل لودسل‌ها برای توزین مخازن و دستگاه‌های پرس استفاده می‌شود.

محاسبه تعداد و ظرفیت لودسل

تعداد لودسل در سیستم‌های توزین مختلف متفاوت می‌باشد. معمولا در ترازوهای با ابعاد کفه کم از یک لودسل در مرکز صفحه و در باسکول‌ها و باسکولت‌های با ابعاد زیاد از تعداد 4 لودسل(6 تا 8 لودسل) در گوشه‌های صفحه و بصورت متقارن استفاده می‌گردد.

برای توزین مخازن، سیلو‌ها و هاپرها ، معمولا از 3 لودسل با زاویه 120 درجه و یا 4 لودسل با زاویه 90 استفاده می‌گردد.

در صورت استفاده از چند لودسل برای یک سیستم توزین از جعبه جمع کننده (SUMING BOX) استفاده می‌شود. این جعبه سیگنال خروجی لودسل‌ها را با هم جمع کرده و به یک سیگنال واحد جهت اتصال به نمایشگر تبدیل می‌نمایید. مدار الکترونیکی داخلی این جعبه امکان بالانس کردن لودسل‌ها را فراهم می‌نماید.

ظرفیت لودسل‌های مورد نیاز طبق فرمول زیر محاسبه می‌گردد:

تعداد لودسل / (وزن مرده + حداکثر وزن بارگیری)*ظرفیت  =  ظرفیت لودسل

ضریب امنیت معمولا به دلایل ضربات و شوک‌های وارد شونده روی لودسل، قرار گرفت بارهای نامتقارن، وزش باد و عوامل محیطی در نظر گرفته می‌شود.

ضریب امنیت برای برخی سیستم‌های توزین در جدول زیر آورده شده است.