ما هي خلية تحميل مقياس الانفعال؟

في المجالات الصناعية والتكنولوجية، يُعدّ القياس الدقيق للقوة والوزن أمرًا بالغ الأهمية. وقد أصبحت خلية الحمل بمقياس الانفعال، وهي مستشعر رئيسي يُحوّل الكميات الميكانيكية، مثل القوة أو الوزن، إلى إشارات كهربائية، من أكثر أدوات القياس شيوعًا وأهمية في التطبيقات الصناعية. بفضل دقتها العالية وتطبيقاتها الواسعة، يلعب هذا المستشعر دورًا محوريًا في توفير بيانات قياس موثوقة لمختلف الصناعات. يتميز مبدأ تشغيله وبنيته بالتطور الشديد، حيث يستخدم تأثير الانفعال لتحويل التشوهات الميكانيكية الصغيرة إلى إشارات كهربائية قابلة للكشف.

خلايا تحميل مقياس الانفعال مبدأ العمل

ال المبدأ الأساسي لخلية تحميل مقياس الانفعال يعتمد على تأثير الإجهادتنص هذه النظرية على أن المقاومة الكهربائية للمادة الموصلة تتغير عند تعرضها للتشوه. ببساطة، عند تعرض المستشعر لقوة خارجية، يتعرض العنصر المرن داخله لتشوهات طفيفة. يؤدي هذا التشوه إلى تشوه مقاييس الانفعال الملحقة به أيضًا، مما يؤدي إلى تغيرات في المقاومة. بقياس هذه التغيرات الطفيفة في المقاومة، يمكن حساب القوة المطبقة.

خلايا تحميل مقياس الانفعال عملية العمل

1. تطبيق القوة الخارجية:عندما يطبق الجسم المراد قياسه قوة، يتشوه العنصر المرن داخل خلية الحمل قليلاً.
2. تشوه مقياس الانفعال:نظرًا لأن مقاييس الانفعال متصلة بإحكام بالعنصر المرن، فإنها تتشوه مع تشوه العنصر المرن (إما بالتمدد أو الضغط).
3. مقاومة التغييريؤدي تشوه مقاييس الانفعال إلى تغيرات في طولها ومساحة مقطعها العرضي، مما يُؤدي بدوره إلى تغيرات في مقاومتها. تزداد المقاومة عند التمدد وتنخفض عند الضغط.
4. جسر ويتستونلقياس هذه التغيرات الطفيفة في المقاومة، تُوصَل عدة مقاييس انفعال (أربعة عادةً) في دائرة جسر ويتستون. يُضخِّم هذا الجسر تغير المقاومة، مما يُسهِّل اكتشافه.
5. جهد الخرجعند عدم تطبيق أي قوة خارجية، يكون الجسر في حالة توازن، ويكون جهد الخرج صفرًا. عندما تُشوّه القوة الخارجية العنصر المرن، يُحدث ذلك تغييرًا في مقاومة مقياس الانفعال، مما يُخلّ بتوازن الجسر ويُولّد إشارة جهد ضعيفة تتناسب طرديًا مع القوة المطبقة.
6. معالجة الإشارات:يتم بعد ذلك تضخيم إشارة الجهد الضعيفة هذه ورقمنتها من خلال مكبرات الصوت ومحول من تناظري إلى رقمي (محول A / D)، وتحويلها في النهاية إلى قراءة للقوة أو الوزن يمكن عرضها أو استخدامها بواسطة نظام التحكم.

خلايا تحميل مقياس الانفعال بناء

ال خلية تحميل مقياس الانفعال يتكون بشكل أساسي من عنصرين أساسيين:

1. العنصر المرن (عنصر الانحناء)هذا هو الهيكل المعدني للمستشعر، المصنوع عادةً من سبائك الفولاذ أو الألومنيوم عالي القوة. يتميز تصميم العنصر المرن بدقة عالية، مما يسمح له بالخضوع لتشوهات مرنة طفيفة ومتوقعة عند تطبيق قوة خارجية، مع قدرته على العودة إلى شكله الأصلي بعد زوال هذه القوة.
2. مقاييس الانفعالهذه هي عناصر الاستشعار التي تحوّل التشوه الميكانيكي للعنصر المرن إلى إشارة كهربائية. تُصنع مقاييس الانفعال عادةً من أسلاك معدنية دقيقة أو رقائق معدنية مرتبة في نمط شبكي، ومثبتة بإحكام بالعنصر المرن.

خلايا تحميل مقياس الانفعال التطبيقات

بفضل دقتها العالية وثباتها ونطاق قياسها الواسع، تُستخدم خلايا الحمل بمقياس الانفعال على نطاق واسع في العديد من الصناعات. ومن بين مجالات استخدامها الشائعة:

1. أنظمة الوزن الصناعية:مثل موازين الشاحنات، وموازين المركبات، والموازين المعلقة، وموازين التعبئة والتغليف، وموازين الدفعات، والتي تستخدم للقياس الدقيق والتحكم في أوزان المواد في الصناعات اللوجستية والتخزين.
2. آلات اختبار المواد:تستخدم لقياس دقيق للخصائص الميكانيكية للمواد في اختبارات الشد والضغط والانحناء والتعب، مما يوفر بيانات دقيقة للبحث واختبار المواد.
3. التحكم في العملية:يتم تطبيقه في مراقبة مستويات أو أوزان الخزانات والصناديق والمفاعلات لتمكين التحكم الآلي في عمليات التصنيع المختلفة.
4. الفضاء الجوي:تستخدم في اختبار الإجهاد والانفعال والتعب لأجنحة الطائرات والمحركات والمكونات الهيكلية، مما يضمن سلامة ومتانة الهياكل الجوية.
5. المعدات الطبية:تستخدم في المقاييس الطبية وأجهزة إعادة التأهيل، حيث توفر بيانات فسيولوجية دقيقة لمساعدة الأطباء في التشخيص والعلاج.
6. الهندسة المدنية:يتم تطبيقه في مراقبة الضغوط وتقييم صحة الهياكل الكبيرة مثل الجسور والسدود والمباني، مما يضمن سلامة واستقرار مشاريع البناء.
7. صناعة السيارات:تستخدم في اختبارات الاصطدام، واختبار نظام التعليق، وقياس عزم دوران المحرك لتحسين سلامة وأداء السيارة.

الاختلافات بين أنواع خلايا الحمل المختلفة

خاتمة

خلايا تحميل مقياس الانفعالبفضل دقتها العالية وثباتها وتعدد تطبيقاتها، أصبحت خلايا الحمل بمقياس الانفعال مكونات أساسية في مختلف الصناعات. سواءً استُخدمت في الإنتاج الصناعي للوزن الدقيق، أو في مجالات البحث والطب والفضاء لقياسات دقيقة، فقد أثبتت موثوقيتها وأهميتها في توفير البيانات المهمة. ومع التقدم التكنولوجي المستمر، ستستمر تطبيقات خلايا الحمل بمقياس الانفعال في التوسع، مما يوفر حلول قياس أكثر دقة وموثوقية للصناعات حول العالم.