Çox insan günə tərəziyə çıxıb kütlələrini ölçməklə başlayırlar. Bu anda əslində çox sadə bir sensor olan loadcell istifadə edirlər. Keçmişdə tərəzilər fiziki çəki daşları ilə balanslaşdırılırdı. İndiki tərəzilər isə ağırlığı avtomatik olaraq ölçür və nəticəni rəqəmsal ekranda göstərir.

Loadcellər (yük hücrələri) kütləni ölçmək üçün istifadə olunan sensorlardır. Gündəlik həyatımızda, avtomobillərdən tutmuş market tərəziləri və sənaye çəki sistemlərinə qədər bir çox sahələrdə rast gəlinir.

Loadcellər ağırlığı elektrik siqnalına çevirən sensorlardır. Əsas prinsip belədir: bir obyekt loadcellin üzərinə qoyulanda sensor həmin ağırlığı hiss edir və onu ölçülə bilən siqnala çevirir. Sonra bu siqnal göstəriciyə ötürülərək çəki kimi göstərilir.

Yük hüceyrələri dəqiq çəki ölçmə texnologiyalarında mühüm rol oynayır. Strain gauge (tenzometr) əsaslı loadcellər sənayedə ən çox istifadə olunan növdür və yüksək dəqiqlik təmin edir. Ətraf mühitin təsirlərinə qarşı dayanıqlı olması və müxtəlif tətbiqlərdə istifadəsi onu müasir çəki ölçmə sistemlərinin ayrılmaz hissəsinə çevirir.

İşləmə prinsipinə görə növləri

Loadcell bir transduserdir, yəni mexaniki qüvvəni ölçülə bilən elektrik siqnalına çevirən cihazdır. Bu cihazlar əsasən kütlə ölçmə tətbiqlərində istifadə olunur və sənayedə geniş yayılıb. Bəzi növləri aşağıdakılardır:

Pnevmatik loadcell

Bu sensor havanın təzyiqindən istifadə edərək işləyir. İçərisində elastik membran (diafraqma) yerləşir. Loadcellin üzərinə yük qoyulanda hava sıxılır və bu təzyiq dəyişir. Havanın təzyiqinə əsasən obyektin ağırlığı müəyyən olunur. Hava təzyiqindən istifadə edərək çəkini ölçür. Yüksək təhlükəsizlik tələb olunan yerlərdə tətbiq edilir.

Hidravlik loadcell

Pnevmatik loadcellərə bənzəyir, amma hava yerinə maye (su və ya yağ) istifadə olunur. Obyektin çəkisi mayeni sıxır və təzyiq artır. Bu təzyiq də kütlə kimi hesablanır. Su keçirməz olduğu üçün rütubətli mühitlərdə daha yaxşı işləyir.

Strain Gauge (tenzometr, gərginlik ölçən) loadcelli

Ən geniş istifadə edilən növdür. İngilis dilində bu həssas elementin adı “strain gauge” gedir. Azərbaycan dilində tenzometr olaraq adlandırılır. Tərcümə etdikdə mexaniki gərginliyi ölçən mənası verir.

Loadcellin içərisində metal lövhə və elektrik müqaviməti ölçən sensorlar var. Loadcellin üzərinə çəki qoyulduqda metal bir az əyilir və tenzometrlər bu deformasiyanı elektrik müqavimətinin dəyişikliyi kimi qeyd edir. Tenzometrlər Vinston körpüsü adlanan xüsusi elektrik dövrəsinə qoşulur ki, bu da müqavimət dəyişikliyini dəqiq ölçməyə imkan yaradır.

Vinston körpüsü dörd rezistordan ibarət bir sxemdir. Loadcellin tenzometrləri bu dörd müqavimət kimi qoşulur.

Yük tətbiq edilmədikdə dörd rezistorun müqaviməti bərabərdir və çıxış gərginliyi sıfıra yaxın olur.
Yük tətbiq edildikdə tenzometrlərin müqaviməti dəyişir və körpü tarazlığını itirir, nəticədə kiçik gərginlik dəyişməsi yaranır.
Bu dəyişiklik milli-volt səviyyəsində olur və gücləndirilərək 0-5V və ya 0-10V siqnala çevrilir.Bu müqavimət dəyişikliyi sonra rəqəmsal siqnala çevrilərək kütləni göstərir.

Tutum loadcelli

Bu loadcellər tutumun dəyişməsi prinsipinə əsaslanır. Bu loadcellərin həssas hissəsi iki paralel metal lövhədən ibarətdir və lövhələr arasında elektrik yükü saxlanır. Loadcellin üzərinə yük qoyulanda lövhələr bir-birinə yaxınlaşır, bu da elektrik yükünü dəyişir. Bu dəyişiklik kütlə kimi hesablanır və göstəricidə əks olunur.

Loadcellərin tətbiqləri

Aşağıda loadcellərin tətbiq olunduğu bir neçə sahədən nümunələr göstərilib.

• Qida istehsalında maddələrin dəqiq ölçülməsi və düzgün əlavə edilməsi prosesində geniş istifadə olunur.

• Anbarlarda yüklənmiş paletlərin dəqiq çəkisini təyin etmək üçün istifadə olunur. Bu, sifarişlərin düzgün doldurulması və qəbul edilməsi üçün vacibdir.
• Kimyəvi maddələr, təmizləyicilər və digər maddələrin istehsalında tətbiq edilir.
• Həmçinin inşaat, tibb, neft-qaz sənayesində müxtəlif proseslərin icrasında loadcellər tətbiq edilir.

Loadcellərin bəzi parametrləri

• Full Scale Output (FSO, Tam miqyaslı çıxış): Load cellin maksimum çıxışı. Yəni tam yük tətbiq edildikdə ölçülən elektrik siqnalının dəyəri. Ölçü vahidi: mV/V.
• Input Voltage (Giriş gərginliyi): Load cellə verilən gərginlikdir. Bu gərginlik load cellin işləməsi üçün lazım olan enerjini təmin edir.
• Measuring Range (Ölçmə aralığı): Load celliin ölçə biləcəyi kütlə aralığı. Yəni, minimum və maksimum hansı kütlələri ölçə bildiyini göstərir.
• Zero Balance (Sıfır balans): Zero Balance loadcellin heç bir yük tətbiq edilmədikdə verdiyi çıxış siqnalıdır. Adətən bu dəyər sıfır olmalıdır, amma istehsal dözümlülükləri və ətraf mühit faktorlarına görə sıfıra yaxın digər dəyər ola bilər.
• Operating Temperature Range (İşləmə temperatur aralığı): Loadcellin işləyə biləcəyi temperatur aralığıdır. Bu temperaturda işlədikdə kalibrasiya və funksionallıq pozulmur. Ölçü vahidi °C və ya °F olaraq göstərilir.
• Cable Length (Kabel uzunluğu): Loadcellin üzərində gələn kabelin standart uzunluğunu göstərir. Quraşdırma vaxtı kabelin ölçüsünün dəyişdirilməsi kalibrasiyaya təsir edir.

Ətraf mühitin təsirləri

Loadcellər istifadə olunduğu mühitdən asılı olaraq fərqli təsirlərə məruz qala bilər:

• Temperaturun artması və ya azalması materialların genişlənməsinə səbəb olur ki, bu da ölçmələrdə səhvlərə yol aça bilər. Buna görə də, bəzi loadcellərdə temperatur kompensasiya sistemləri mövcuddur.
• Əgər loadcellə yalnız şaquli istiqamətli qüvvə yox, yan və ya digər istiqamətlərdə təsirlər olarsa, ölçmələrdə xətalar yarana bilər.

Mənbə:

• realpars.com
• 800loadcel.com
• omega.com
• sparkfun.com