تُعد خلايا التحميل مكونات أساسية في أي نظام وزن صناعي، سواءً في الموازين أو الموازين أو قواديس الوزن أو معدات الخلط أو أنظمة الوزن أثناء الحركة. إن قدرتها على تحويل القوى، وخاصةً الوزن أو الحمل المطبق، إلى إشارات كهربائية قابلة للقياس تجعلها حجر الزاوية في قياس الوزن في العديد من الصناعات، من الأغذية إلى الخدمات اللوجستية والكيميائية والصيدلانية وغيرها الكثير. في هذه المقالة، سوف نستكشف بالتفصيل ما هي خلايا التحميل، وكيفية عملها، وأنواعها الأكثر شيوعًا، ومعايير الاختيار، والصيانة، وأهميتها للصناعة بشكل عام.
خلية الحمل هي في جوهرها عبارة عن محول طاقة يقيس القوة أو الوزن ويحولها إلى إشارة كهربائية تتناسب مع حجم تلك القوة. الاستخدام الأكثر شيوعًا لخلايا الحمل هو في أنظمة الوزن من جميع الأنواع، بما في ذلك تلك التي تقيس كميات صغيرة من بضعة جرامات وتلك القادرة على تحمل عشرات أو حتى مئات الأطنان.
وقد رسخت دقتها وثباتها وموثوقيتها خلايا الحمل كتقنية قياسية لقياس الوزن في البيئات الصناعية. علاوةً على ذلك، مع تطور الإلكترونيات ورقمنة العمليات، يمكن لخلايا التحميل أن تعمل جنبًا إلى جنب مع المؤشرات الإلكترونية ووحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) وأنظمة التحكم الإشرافي والحصول على البيانات (SCADA)، مما يتيح مراقبة وتحكمًا دقيقًا للغاية في الوقت الحقيقي.
على الرغم من وجود عدة أنواع من خلايا الحمل، إلا أن معظمها يعتمد على مبدأ مقياس الإجهاد. مقياس الإجهاد هو جهاز استشعار يغير مقاومته الكهربائية عندما يتشوه.
عندما يتم تطبيق قوة على الجسم المرن لخلية التحميل (عادةً ما تكون مصنوعة من الفولاذ أو الألومنيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ)، فإنها تخضع لتشوه مجهري. تسجل مقاييس الإجهاد، التي ترتبط بقوة بسطح الخلية، هذا التشوه وتغير مقاومتها بمقدار يتناسب مع الحمل المطبق.
من الناحية العملية، تحتوي خلية التحميل النموذجية على عدة مقاييس إجهاد مرتبة في تشكيل جسر ويتستون، مما يحسن من دقة وحساسية القياس. يتم تحويل هذا التباين الصغير في المقاومة إلى جهد خرج كهربائي، والذي يتم تفسيره بعد ذلك بواسطة مؤشر الوزن أو نظام الحصول على البيانات.
هناك عدة أنواع من خلايا الحمل، كل منها موجه لتطبيقات ونطاقات تحميل محددة. الأكثر شيوعًا موضحة أدناه:
تُستخدم خلايا تحميل عارضة القص (تسمى أحيانًا عارضة القص) في التطبيقات ذات السعة المتوسطة. وهي مناسبة لمنصات الوزن الصغيرة والمتوسطة الحجم والخزانات والقواديس. يتم تركيبها بشكل عام في تكوينات حيث ينتقل الحمل من خلال نقطة واحدة أو بالتساوي عبر المنصة.
المزايا:
التطبيقات النموذجية:
تُستخدم خلايا تحميل العمود على نطاق واسع في التطبيقات عالية السعة، من بضعة أطنان إلى مئات الأطنان. وتتميز بتصميمها الأسطواني، حيث يمتص العمود المركزي القوة الرأسية.
المزايا:
التطبيقات النموذجية:
يمكن لخلايا التحميل أحادية النقطة، كما يوحي الاسم، استقبال الحمولة عند نقطة واحدة دون فقدان الدقة. وهي شائعة في الموازين التجارية وموازين العدادات. وعادةً ما يتم تركيبها أسفل منصة الوزن.
المزايا:
التطبيقات النموذجية:
تتميز خلايا التحميل من النوع S (أو خلايا التحميل من النوع S) بشكلها على شكل حرف ”S“ ويمكنها قياس قوى الشد والضغط. لديها مجموعة واسعة من القدرات وهي متعددة الاستخدامات في تطبيقات مثل أنظمة التجميع أو قياس القوة في آلات الاختبار.
المزايا:
التطبيقات النموذجية:
هناك تصميمات خلايا تحميل أكثر تحديدًا، مثل خلايا التحميل الحلقية، وخلايا تحميل الأزرار، وخلايا تحميل منخفضة الارتفاع للتطبيقات ذات المساحة المحدودة، أو حتى خلايا التحميل الهيدروليكية أو الهوائية. تم تصميم كل نوع لتلبية احتياجات محددة للغاية، مثل القدرات العالية للغاية أو بيئات درجات الحرارة العالية جدًا أو التطبيقات تحت الماء.
إن تعدد استخدامات خلايا التحميل ودقتها يجعلها لا غنى عنها في مجموعة واسعة من الصناعات. وتشمل الأمثلة ذات الصلة ما يلي:
-صناعة الأغذية: التحكم في الوزن في عملية التعبئة والتغليف، وصياغة الوصفات ومراقبة المواد الخام في الصوامع.
-الخدمات اللوجستية والنقل: موازين الشاحنات والسكك الحديدية والمنصات النقالة وأنظمة فرز العبوات.
-التصنيع وإنتاج السلاسل: مراقبة الجودة للتحقق من وزن الأجزاء أو التجميعات، والجرعات الآلية للمكونات، والتحقق من المنتجات النهائية.
-صناعة المواد الكيميائية والصيدلانية: القياس الدقيق للكواشف، ومراقبة الوزن في خزانات الخلط والقواديس، وتركيب الأدوية.
-صناعة البناء والتعدين: قياس وزن الشاحنات الثقيلة، وأنظمة مراقبة الحمولة على الرافعات والآلات الثقيلة، وسيور النقل للمواد المستخرجة.
-الزراعة: مراقبة الأعلاف في المزارع، ووزن الماشية وقياس المدخلات الزراعية.
في جميع هذه القطاعات، تُعد الدقة والموثوقية التي توفرها خلايا التحميل ضرورية لضمان اتساق الإنتاج والعمليات الآمنة وتحسين التكلفة.
