اليوم، واحدة من أكثر الأجهزة شيوعًا المستخدمة في تطبيقات القياس الصناعي هي خلية الحمل. خلية التحميل عبارة عن مستشعر يقيس القوة المتولدة عند وضعها على مادة ما أو ربطها بها. يمكن أن تحتوي خلية الحمل على لوحتين متوازيتين أو هيكل أسطواني. عند وضع مادة أو جسم بين هذه اللوحات أو الأسطوانات، تتشوه خلية الحمل وتستخدم لقياس القوة الناتجة.
خلية وزن هو جهاز سهل الاستخدام وحساس. لإجراء قياسات دقيقة، يجب تثبيت خلية التحميل ومعايرتها بشكل صحيح. تُستخدم خلايا التحميل لقياس الوزن والشد والضغط وعزم الدوران.
تنتج خلية التحميل المستخدمة لقياس الوزن إشارة كهربائية مرتبطة بالوزن. يمكن قراءة هذه الإشارة باستخدام جهاز قراءة تناظري أو رقمي. تقوم خلية التحميل بنقل الوزن إلى بطاقة واجهة أو PLC وتعرض النتائج على شاشة الكمبيوتر. تُستخدم هذه القياسات في تطبيقات الوزن الصناعية، عادةً لقياس الأحمال الثقيلة.
تأتي خلايا التحميل في ثلاثة أنواع رئيسية: نوع الجهد الكهربي، ونوع السعة، ونوع الضغط. تقوم خلايا التحميل من نوع التوتر بقياس القوة باستخدام شد الشد أو الانحناء. تكتشف خلايا التحميل من النوع السعوي القوة عن طريق قياس السعة بين اللوحة. تقوم خلايا التحميل من نوع الضغط بقياس الضغط بين الألواح لقياس القوة.
هناك بعض العوامل التي يجب مراعاتها عند استخدام خلايا التحميل. على سبيل المثال، من المهم إجراء المعايرة الصحيحة، والتأكد من التركيب الصحيح، وعدم التحميل الزائد على خلية التحميل. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يكون للعوامل البيئية مثل الرطوبة ودرجة الحرارة تأثير على نتائج القياس. ولذلك، ينبغي أيضا أن تؤخذ في الاعتبار حساسية خلايا الحمل للعوامل البيئية.
تشمل مزايا خلايا التحميل الدقة والحساسية العالية والموثوقية والمتانة والعمر الطويل. بالإضافة إلى ذلك، توفر خلايا التحميلنتائج سريعة ودقيقة، مما يقلل من وقت المعالجة ويزيد الإنتاجية.
إحدى الطرق المستخدمة في قياس خلية التحميل هي طريقة جسر ويتستون. في هذه الطريقة، يتم قياس الحمل المؤثر على خلية الحمل من خلال مستشعر الإجهاد المتصل بجسر ويتستون.
جسر ويتستون عبارة عن دائرة تتكون من أربعة مقاومات. يتم تضمين خلية الحمل في هذه الدائرة كعنصر جسر ويتم الحفاظ على توازن الجسر. عندما يزيد الحمل على خلية الحمل، تتغير قيم الإجهاد في مقاييس الضغط. يؤدي هذا التغيير إلى تعطيل توازن الجسر ويتغير التدفق الحالي عبر الجسر. يمكن استخدام هذا التغيير الحالي لقياس الحمل على خلية الحمل.
تعطي طريقة القياس هذه قيمة خرج الحمل المقاس كجهد. يتم جعل هذا الجهد قابلاً للقراءة بواسطة مكبرات الصوت أو أجهزة القياس. تختلف مكبرات الصوت المطلوبة لقياس خلية الحمل من حيث حساسيتها ونطاق الإخراج. لذلك، عند اختيار خلية الحمل، يجب أيضًا أن تؤخذ في الاعتبار خصائص مكبر الصوت المراد استخدامه.
هناك عامل آخر يجب أخذه في الاعتبار عند قياس خلية الحمل وهو التوصيلات الصحيحة. نظرًا لأن خلايا الحمل وأجهزة قياس الضغط عبارة عن أجهزة دقيقة، فقد تتأثر نتائج القياس إذا لم يتم توصيلها بشكل صحيح. لهذا السبب، يوصى بإجراء التوصيلات بشكل صحيح، وإذا لزم الأمر، تركيبها بواسطة فني خبير.
قياس خلية التحميل هو أسلوب يستخدم على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية التي تتطلب دقة عالية. يعد اختيار خلية الحمل وطرق القياس والوصلات الصحيحة أمرًا مهمًا للحصول على نتائج دقيقة.