Müasir sənayedə, dəqiq və etibarlı tartım (çəki ölçmə) sistemlərinə olan tələb günbəgün artır. Bu ehtiyac, məhsulların keyfiyyətinə, təhlükəsizliyinə və məcmu xərclərin optimallaşdırılmasına birbaşa təsir göstərir. Məhz bu səbəbdən, yük hüceyrəsi (load cell) texnologiyası istehsalatın və digər sənaye sahələrinin ayrılmaz tərkib hissəsinə çevrilib.
Yük Hüceyrəsi Nədir?
Yük hüceyrəsi, tətbiq olunan qüvvəni (yükü) ölçmək və bu qüvvəni elektrik siqnalına çevirmək üçün nəzərdə tutulmuş bir cihazdır. Adətən tartım sistemlərində, mexaniki qüvvənin dəyərini dəqiq şəkildə elektron siqnala çevirmək üçün istifadə olunur. Bu siqnal daha sonra tartım indikatörlərinə, PLC (Programmable Logic Controller), kompüter və ya digər idarəetmə sistemlərinə ötürülür.
Müasir sənayedə yük hüceyrələrinin dəqiqliyi, dayanıqlığı və uzunömürlülüyü istehsalın keyfiyyətinə birbaşa təsir edir. Məsələn, qida sənayesində xammalın düzgün dozajlanması, avtomobil istehsalında müxtəlif komponentlərin yük testləri, kimya sənayesində reaktorun daxilindəki materialın dəqiq miqdarının ölçülməsi və s. kimi proseslərin hamısında yük hüceyrəsindən geniş istifadə olunur.
Yük Hüceyrəsinin İşləmə Prinsipi
Yük hüceyrəsinin əsas iş prinsipi, tətbiq olunan mexaniki qüvvənin (kəmiyyəti və istiqaməti) xüsusi qabarma-gərilmə (strain gauge) elementləri vasitəsilə ölçülməsindən ibarətdir.
Qabarma-gərilmə elementləri (Strain Gauges) Bu kiçik elektronik komponentlər elastik metal gövdənin üzərinə yapışdırılır. Yük tətbiq olunduqda, metal gövdə minimal deformasiya keçirir. Bu deformasiya strain gauge zolaqlarının elektrik müqavimətində çox kiçik dəyişikliklərə səbəb olur. Gərginlik (voltaj) gövdədə dəyişdikcə, strain gauge vasitəsilə keçən cərəyanın dəyəri dəyişir və nəticədə çıxış siqnalı yaranır.
Ən geniş istifadə olunan yük hüceyrələri dörd strain gauge elementinin “Wheatstone körpüsü” (Wheatstone Bridge) sxeminə qoşulması ilə hazırlanır. Bu sxem sayəsində gələn siqnal daha stabil və kənar təsirlərə (temperatur dəyişiklikləri, gərginlik dalğalanmaları və s.) daha az həssas olur. Beləliklə, dəqiq ölçmə təmin edilir.
Yük Hüceyrəsi Növləri
Yük hüceyrələri bir neçə əsas xüsusiyyətə görə təsnif edilir: konstruksiya quruluşu, yüklənmə tipi, ağırlıq ölçmə diapazonu və s. Aşağıda ən çox yayılan növlərini qeyd edirik:
Single Point (Tək Nöqtəli) Yük Hüceyrələri Bu tip yük hüceyrələri əsasən kiçik platformalı tərəzilərdə istifadə olunur. Tək nöqtəli hüceyrələr platformanın mərkəzindən kənarda da yük tətbiq olunsa belə, dəqiq nəticə verir. Məsələn, market tərəziləri, poçt tərəziləri, laboratoriya ölçü sistemləri bu cür hüceyrələrdən geniş istifadə edir.
S-Type (S Formalı) Yük Hüceyrələri S hərfinə bənzəyən quruluşu ilə tanınır. Həm dartılma, həm də basma (tələb olunan istiqamətə görə) qüvvəsi ölçülə bilər. Kran tərəziləri, asqılı sistemlər və qaldırıcı qurğular bu növ yük hüceyrələrinə misaldır.
Shear Beam (Kəsilmə Şüalı) Yük Hüceyrələri Adətən orta və yüksək tutumlu çəki platformalarında istifadə olunur. Həssaslıq və möhkəmlik baxımından çox geniş miqyasda tətbiq edilir. Konstruksiyası “şüa” (beam) formasındadır və kənar təsirlərə qarşı dayanıqlı olur. Tək kəsilmə (single ended shear beam) və ikiqat kəsilmə (double ended shear beam) növləri mövcuddur.
Compression (Basma Tipli) Yük Hüceyrələri Yalnız basma qüvvəsini ölçmək üçün nəzərdə tutulub. Ağır yüklərin ölçülməsi üçün idealdır. Məsələn, tır kantarları (yük maşını tərəziləri), siloslar və böyük çənlərdə (tanklar) istifadə olunur.
Tension (Dartılma Tipli) Yük Hüceyrələri Tətbiq olunan dartılma qüvvəsini ölçmək üçün hazırlanmışdır. Xüsusilə asqılı qaldırıcı sistemlərdə, vinç və kranlarda yükgötürmə qabiliyyətini yoxlamaq məqsədi ilə geniş istifadə edilir.
Ring / Pancake Yük Hüceyrələri Çox yastı və dairəvi forma malik olurlar. Həcm baxımından daha kiçik yerlərdə quraşdırma üçün uyğundur. Yükləmə çox yüksək olduqda belə stabil ölçmə təmin edir.
Əlbəttə ki, bunlardan savayı daha spesifik tələblər üçün xüsusi dizayn edilmiş müxtəlif formalar da mövcuddur (məsələn, yüksək temperatur mühitlər üçün xüsusi material və ya ekstremal şərtlər üçün xüsusi sızdırmazlıq səviyyəsi).
Sənaye Sahələrində Tətbiqi
Yük hüceyrələri sənayedə geniş bir sahədə tətbiq olunur. İstər kiçik müəssisələr, istərsə də böyük zavod və fabriklər, dəqiq çəki ölçməsinə ehtiyac duyduğu yerdə yük hüceyrələrinə etibar edir. Ən çox rast gəlinən tətbiq sahələrinə nəzər salaq:
Kantarlar və Tərəzilər Ticarət və sənaye tərəziləri: marketlər, anbarlar, limanlar, dəmir yolu, yük maşınları, qatar vaqonları və s. Bütün bu qurğular yükləri düzgün ölçmək üçün bir neçə yük hüceyrəsinin birləşdirildiyi kompleks sistemi istifadə edir.
Qida Sənayesi Reseptlərin və xammalın dəqiq dozajlanması mütləq vacibdir. Un, şəkər, ət, süd məhsulları, içkilər və digər qida məhsullarının tərkibi dəqiq ölçülməli və proses avtomatlaşdırılmalıdır. Burada da yük hüceyrələri xüsusi dozaj bunkerinə quraşdırılır və mikserlərə daimi izləmə imkanı yaradır.
Kimya və Əczaçılıq Sənayesi Kimyəvi maddələrin reaktorlarda və qarışdırıcı qablarda dozası dəqiq olmalıdır. Eyni zamanda əczaçılıq məhsullarının istehsalında hər bir komponentin miqdarı standartlara uyğun olmalıdır. Yük hüceyrələri bu dəqiqliyə nail olmaq üçün ideal həll yoludur.
Avtomobil və Aerokosmik Sənaye Avtomobil hissələrinin yük testlərindən tutmuş təyyarə və kosmik aparatların konstruksiya dayanıqlığına qədər hər mərhələdə müxtəlif ölçmələr aparılır. Müxtəlif hissələrin yükə davamlılığı və deformasiya həddi müəyyənləşdirilərkən yük hüceyrələrindən istifadə edilir.
Logistika və Nəqliyyat Yük maşınlarının, konteynerlərin və vaqonların doluluq dərəcəsini dəqiq bilmək, həm qanunvericiliyin tələblərinə cavab vermək, həm də təhlükəsizliyi təmin etmək baxımından böyük əhəmiyyət daşıyır. Yol çəkinin artıq yüklənməsini aşkarlayan sistemlər, xammal daşınması zamanı çəkiyə nəzarət və s. bu sahənin əsas tətbiq nümunələrindəndir.
Enerji Sənayesi Bərpa olunan enerji qurğularında, məsələn, külək turbini pərlərinin üzərinə düşən yükləri ölçmək və izləmək üçün xüsusi yük hüceyrələri quraşdırılır. Eyni zamanda böyük su anbarları və çənlərdə suyun səviyyəsi və ümumi yük miqdarı ölçülür.
Tikinti Sənayesi Beton istehsalı, inşaat materiallarının dozası, kran vasitəsilə qaldırılan materialların çəkisinin təyin olunması və s. məqsədlərlə istifadə olunur.
Seçim Meyarları
Sənayenin ehtiyacına uyğun ideal yük hüceyrəsini seçmək üçün müxtəlif amilləri nəzərə almaq lazımdır:
Yükün Həcmi və Ağırlıq Diapazonu Hər yük hüceyrəsinin maksimal və minimal yük ölçmə diapazonu var. Ehtiyaclarınıza uyğun diapazonu seçmək çox vacibdir. Məsələn, kiçik çəki ölçmə üçün 5 kq-dan 100 kq-a qədər diapazona malik tək nöqtəli hüceyrələr uyğun ola bilər. Ağır yüklərin ölçülməsi üçün 30 ton, 50 ton və ya daha yüksək tutumlu basma tipli hüceyrələr məsləhətdir.
Mühit Şəraiti Temperatur, rütubət, toz, kimyəvi maddələr və digər ağır şərtlər yük hüceyrəsinin ömrünə və ölçmə dəqiqliyinə təsir göstərə bilər. Bu səbəbdən IP (Ingress Protection) dərəcəsinə və istifadə olunan materiallara diqqət edilməlidir. Paslanmayan poladdan hazırlanmış, yüksək IP65, IP67 və ya IP68 səviyyəsinə malik hüceyrələr ağır mühitlərdə daha davamlı olur.
Dəqiqlik (Accuracy) Sənaye proseslərində dəqiqlik dərəcəsi (Class) çox əhəmiyyətlidir. Ticarət məqsədi ilə istifadə olunan tərəzilərdə OIML (Beynəlxalq Qanuni Metroloji Təşkilat) standartlarına uyğun sertifikatlı hüceyrələr tələb olunur. Dəqiqliyin artması, qiymətin də artmasına səbəb ola bilər. Ona görə də prosesin tələb etdiyi minimum dəqiqlik dərəcəsini müəyyənləşdirmək vacibdir.
Siqnalın Növü və Elektron Uyğunluq Bir çox yük hüceyrəsi çıxış siqnalı kimi mV/V (millivolt/volt) istifadə edir. Lakin bəzi hallarda 4-20 mA, 0-10 V və ya digər rəqəmsal siqnallar (RS485, CANbus və s.) tələb oluna bilər. Əgər artıq mövcud PLC və ya məlumat toplama sisteminiz varsa, yük hüceyrəsini o sistemə inteqrasiya edə bilmək üçün uyğun siqnal interfeysini seçməyiniz lazımdır.
Histerezis, Geri Qayıtma Səhvi və Digər Texniki Parametrlər Yük hüceyrələrinin texniki vərəqlərində (datasheet) histerezis, xətti olmama (non-linearity), creep (uzun müddət yükləmə zamanı siqnalın sürüşməsi) kimi parametrlər göstərilir. İstifadə sahəsindən asılı olaraq bu parametrlər çox vacib ola bilər. Xüsusilə yüksək dəqiqlik tələb olunan proseslərdə bu cür parametrlər geniş təhlil olunmalıdır.
Qiymət və Texniki Dəstək Bəzən ən bahalı və ən yüksək dəqiqlik səviyyəsinə malik yük hüceyrəsini almaq optimal həll olmaya bilər. İstehsal xərcini aşağı saxlamaq üçün ehtiyac duyduğunuz xüsusiyyətlərə malik, lakin büdcəyə uyğun bir variant seçmək daha məqsədəuyğundur. Həmçinin istehsalçı və ya təchizatçının təqdim etdiyi zəmanət, texniki dəstək, kalibrləmə və servis xidmətləri də nəzərə alınmalıdır.
Yük Hüceyrəsinin Quraşdırılması və Texniki Qulluğu
Yük hüceyrələri həssas ölçmə cihazları olduğundan, onların doğru quraşdırılması və müntəzəm texniki qulluğu ölçmənin dəqiqliyinə birbaşa təsir göstərir.
Mexaniki Quraşdırma
Yük hüceyrəsinin üzərinə düşən qüvvənin mərkəzdən qaçmasını minimuma endirmək lazımdır.
Vibrasiya, zərbə və ya əyilmə qüvvələri ölçmədə sapmalara səbəb ola bilər.
Quraşdırma səthi hamar və möhkəm olmalıdır.
Mümkün qədər eksenel (ox boyunca) yükləmə təmin etmək vacibdir.
Elektrik Bağlantısı
Kabellərin kəsiyi, uzunluğu və ekranlanması (shielding) düzgün seçilməlidir.
Xarici səs-küy mənbələrindən (EMI/RFI) qorunmaq üçün yüksək keyfiyyətli kabellər və doğru topraklama (earth/ground) sistemi istifadə olunmalıdır.
Bir neçə yük hüceyrəsi paralel qoşulduqda, onların hamısının eyni nominal dəyərlərə və əyriliyə (matched outputs) sahib olması tövsiyə edilir.
Kalibrləmə
Müntəzəm intervalda kalibrləmə aparmaq lazımdır. Bu, ölçmənin standartlara uyğunluğunu təmin edir.
Kalibrləmə, rəsmi metroloji orqan və ya akreditə olunmuş laboratoriya tərəfindən aparılmalıdır.
Əgər yük hüceyrəsi kəskin mexaniki zərbə alıbsa və ya aşırı yükləməyə məruz qalıbsa, mütləq təkrar kalibrlənməlidir.
Müntəzəm Baxış və Test
Yük hüceyrəsinin fiziki zədələnməsini (çat, paslanma, kabel qırılması və s.) müntəzəm yoxlamaq vacibdir.
Ölçmədə ani dəyişmələr və ya stabil olmayan siqnal görünürsə, səbəbi tez müəyyənləşdirilməlidir.
Temperatur və rütubət sensorun işləmə sərhədlərini aşmamalıdır.
Təmizləmə və Mühafizə
Toz, kimyəvi maddələr və nəmin yük hüceyrəsinə təsirini azaltmaq üçün müvafiq təmizləmə prosedurlarına əməl olunmalıdır.
Aşındırıcı mühitdə (güclü turşu və ya qələvi buxarlar) paslanmayan polad korpuslu hüceyrələr və xüsusi qoruyucu örtüklər istifadə edilə bilər.
Yük Hüceyrələrində İnnovasiyalar və Gələcək Trendlər
Son illərdə sənaye 4.0 və IoT (Əşyaların İnterneti) konsepsiyaları ilə bağlı texnoloji yeniliklər, yük hüceyrələrinin inkişafında da öz əksini tapır:
Rəqəmsal Yük Hüceyrələri Rəqəmsal yük hüceyrələri analoq siqnaldan birbaşa rəqəmsal siqnala keçid imkanı yaradır. Əsas üstünlükləri siqnalın kənar səs-küyə daha az həssas olması, uzaq məsafəyə dəqiq ötürülməsi və kalibrləmə, diaqnostika məlumatlarının saxlanmasıdır.
Daxili Diaqnostika və Avtonom İzləmə Bəzi müasir yük hüceyrələri daxilində temperatur, vibrasiya və digər parametrləri ölçən əlavə sensorlarla təchiz edilir. Nəticədə, sistem istismar prosesində real vaxt rejimində özünü yoxlaya bilər, mümkün nasazlıqları erkən xəbər verə bilər.
Simsiz Əlaqə (Wireless Connectivity) Kabel infrastrukturunun əlçatmaz və ya çətin olduğu sahələrdə simsiz (Wi-Fi, Bluetooth, LoRaWAN) əlaqə ilə işləyən yük hüceyrələri olduqca faydalıdır. Belə texnologiyalar enerjidən səmərəli istifadə üçün ağıllı rejimlərdən də yararlanır.
Miniatür Dizaynlar Xüsusilə robototexnika, tibb cihazları, mikro-elektromexanika kimi sahələr üçün çox kiçik ölçülü və yüksək dəqiqlikli yük hüceyrələri ön plana çıxır.
Data Analitika və Bulud Əsaslı İdarəetmə Ölçmə məlumatları real vaxtda bulud serverlərinə ötürülə bilər, burada geniş analitika, avtomatik hesabat və uzaqdan idarəetmə mümkündür. Məsələn, böyük bir istehsal müəssisəsi bütün çəki sensorlarından gələn məlumatları eyni platformada toplayaraq məhsuldarlığı və keyfiyyəti optimallaşdıra bilər.
Yük hüceyrəsi sənaye və ticarət sahələrində dəqiq və etibarlı çəki ölçməsi üçün əvəzolunmaz komponentdir. Onun düzgün seçilməsi, quraşdırılması və texniki qulluq prosesi həm istehsalatın keyfiyyətinə, həm də təhlükəsizliyinə və səmərəliliyinə birbaşa təsir edir. Sənaye 4.0 çağında rəqəmsal inteqrasiya, simsiz əlaqə və ağıllı diaqnostika imkanları yük hüceyrəsi texnologiyasını daha da mükəmməlləşdirir.
İstehsalat prosesində ideal performans əldə etmək üçün aşağıdakı əsas məqamları unutmamaq lazımdır:
Doğru Tip Seçimi: Yük hüceyrəsinin tipini (single point, s-type, shear beam, compression, tension və s.) prosesinizin tələblərinə uyğun seçin.
Ətraf Mühit Şəraiti: Temperatur, rütubət, toz, kimyəvi təsirlər kimi amillərə uyğun IP dərəcəsinə və materiala malik modeli seçmək vacibdir.
Dəqiqlik və Quraşdırma: Maksimum dəqiqlik üçün montaj tələblərinə və kalibrləmə prosedurlarına riayət edin.
Müntəzəm Qulluq: Sərt sənaye şəraitində müntəzəm olaraq fiziki zədələnmələri və siqnalın sabitliyini yoxlayın, kalibrləmə cədvəlinə əməl edin.
Gələcək Trendlər: Rəqəmsal və simsiz texnologiyaları, bulud əsaslı analitikanı inteqrasiya edərək prosesi avtomatlaşdırmaq və keyfiyyətə daha müasir yanaşma gətirmək mümkündür.
Şirkətinizin istehsal sahəsindən, hədəflərindən və infrastrukturundan asılı olaraq, uyğun yük hüceyrəsini seçib inteqrasiya etmək, həm məhsul keyfiyyətini yüksəldəcək, həm də ümumi istehsal xərclərini optimallaşdıracaq. Doğru qərar vermək üçün texniki məsləhətçilərin və mütəxəssislərin köməyindən istifadə etmək tövsiyə olunur. Həmçinin, uzunmüddətli perspektivdə müntəzəm texniki dəstək və servis xidmətləri ilə əməkdaşlıq edərək sistemin davamlı və sabit işləməsini təmin edə bilərsiniz.
Ümid edirik ki, bu geniş izahlar yük hüceyrəsi haqqında daha aydın təsəvvür yaratmağa kömək edəcək. Əgər yük hüceyrələrinin alınması, quraşdırılması və texniki servisi ilə bağlı əlavə suallarınız varsa, mütəxəssislərimiz hər zaman kömək etməyə hazırdır. Sizin üçün etibarlı, dəqiq və davamlı bir tartım sisteminə sahib olmaq biznesinizin uğurunda böyük rol oynayacaq.
