Load Cell

Loadcell

Endüstriyel Hassasiyetin Temel Taşı

Giriş

Loadcell'ler, endüstriyel ve ticari ağırlık ölçümünde devrim yaratmış cihazlardır. Modern dünyanın en kritik ölçüm araçlarından biri olan bu cihazlar, yüksek hassasiyet ve güvenilirlikleri ile öne çıkarlar. Bu makalede, Loadcell'ler çalışma prensiplerinden, çeşitlerine, seçim kriterlerinden Türkiye'deki üretici firmaların sunduğu avantajlara kadar geniş bir perspektif sunulacaktır. Aşağıdaki yazımızda önce özet sonra da detaylı bir anlatım yapacağız.

Kısa Bir Özet

Loadcell Nedir?

Loadcell, statik veya dinamik yüklerin ağırlığını ölçmek için kullanılan, elektronik bir kuvvet ölçüm cihazıdır. Uygulanan kuvveti elektrik sinyaline çeviren bu cihazlar, endüstriyel tartım sistemlerinin vazgeçilmez bir parçasıdır. Loadcell'ler, hassas ölçüm gerektiren her alanda tercih edilir ve bu cihazların doğruluğu, birçok sektör için hayati önem taşır.

Loadcell Çalışma Prensibi

Loadcell'ler, üzerlerine uygulanan mekanik yükü algılayarak, bu yükü elektrik sinyallerine dönüştüren transdüserlerdir. Temelde, bir Wheatstone Köprüsü devresi kullanılarak, uygulanan kuvvetin yarattığı mekanik deformasyon, direnç değişikliği olarak algılanır ve bu değişiklik, ölçüm cihazı tarafından okunabilir bir elektrik sinyaline çevrilir. Bu sinyal, daha sonra dijital verilere dönüştürülerek ağırlık olarak ifade edilir.

Loadcell Çeşitleri ve Kullanım Alanları

Loadcell'ler, yapılarına ve kullanım amaçlarına göre farklı tiplere ayrılır. İşte en yaygın Loadcell tipleri ve kullanım alanları:

• Platform Tipi Loadcell'ler: Ticari ve endüstriyel tartım işlemlerinde kullanılır.

• Baskı Tipi Loadcell'ler: Yüksek kapasiteli ağırlıkların ölçümünde tercih edilir.

• Çift Lama Tipi Loadcell'ler: Özellikle büyük ölçekli endüstriyel uygulamalarda kullanılır.

• Lama Tipi Loadcell'ler: Geniş kapasite aralıklarında, hassas ölçümler için idealdir.

• Pin Tipi Loadcell'ler: Kuvvet ve basınç ölçümünde etkilidir.

• S Tipi Loadcell'ler: Çok yönlü kullanım için uygundur ve genellikle asma tartı sistemlerinde görülür.

• Körüklü Tip Loadcell'ler: Özellikle titreşim ve darbe ölçümünde kullanılır.

• Aşırı Yük Kontrol Tipi Loadcell'ler: Güvenlik önlemleri için tasarlanmıştır ve aşırı yük durumlarında koruma sağlar.

• Yem Makineleri Loadcell'leri: Tarım sektöründe, özellikle yem tartımında kullanılır.

• Gergi Kontrol Loadcell'leri: Kablo ve benzeri gerilim ölçümlerinde kullanılır.

Loadcell Seçimi: Dikkat Edilmesi Gerekenler

Loadcell seçimi yaparken dikkat edilmesi gereken en önemli faktörler şunlardır:

• Kapasite: Loadcell'in ölçüm yapacağı maksimum yük kapasitesi.

• Hassasiyet: Ölçümün doğruluğu ve tekrarlanabilirliği.

• Malzeme Kalitesi: Paslanmaz çelik gibi dayanıklı malzemeler, uzun ömürlü kullanım sağlar.

• Çalışma Koşulları: Loadcell'in kullanılacağı ortamın sıcaklık, nem, kimyasal etkiler gibi koşulları.

• Sertifikalar: OIML, Exproof gibi uluslararası standartlara uygunluk.

Şimdi biraz daha detay verelim:

Loadcell Nedir?

Loadcell, mekanik yükü veya kuvveti elektriksel bir sinyale dönüştüren bir tür kuvvet sensörüdür. Temel olarak, bir yükün ağırlığını veya bir kuvvetin büyüklüğünü ölçmek için kullanılır. Loadcell'ler, gerinim ölçerler adı verilen özel sensörler kullanarak bu dönüşümü gerçekleştirir. Gerinim ölçerler, üzerlerine uygulanan kuvvet veya yük nedeniyle meydana gelen şekil değişikliğini, direnç değişikliği olarak algılayarak bu bilgiyi elektriksel sinyale çevirir.

Loadcell'in Çalışma Prensibi

Loadcell'lerin çalışma prensibi, gerinim ölçerlerin direncinin, üzerlerine uygulanan mekanik deformasyona bağlı olarak değişmesine dayanır. Bu direnç değişikliği, Wheatstone köprüsü adı verilen bir devre düzeni ile ölçülür. Wheatstone köprüsü, dört dirençten oluşan bir devredir ve bu dirençlerden biri veya daha fazlası gerinim ölçer olarak kullanılır. Yük uygulandığında, gerinim ölçerlerin direnci değişir ve bu da köprünün elektriksel çıkışında bir değişikliğe neden olur. Bu çıkış, genellikle milivolt (mV) cinsinden ölçülür ve yükün büyüklüğü ile doğru orantılıdır.

Gerinim Ölçerlerin Rolü

• Gerinim Ölçerlerin Yapısı: Gerinim ölçerler, genellikle metal folyo veya yarı iletken malzemeden yapılmış ince bir şerittir. Bu şerit, Loadcell'in yükü algılayan bölümüne (genellikle bir metal kiriş veya blok) yapıştırılır.

• Mekanik Deformasyon: Loadcell üzerine bir yük uygulandığında, metal kiriş elastik bir şekilde deformasyona uğrar. Bu deformasyon, gerinim ölçerlerin uzamasına veya kısalmasına neden olur.

• Direnç Değişikliği: Gerinim ölçerlerin fiziksel boyutlarındaki bu değişiklik, onların elektriksel direncinde bir değişikliğe yol açar. Gerinim ölçer uzadıkça direnci artar, kısaldıkça direnci azalır.

Wheatstone Köprüsü

• Köprü Düzeni: Gerinim ölçerler genellikle bir Wheatstone köprüsü düzeninde bağlanır. Bu köprü, dört dirençten oluşur ve bu dirençlerin en az biri aktif gerinim ölçerdir. Diğer dirençler ise genellikle sıcaklık değişimlerinden kaynaklanan hataları dengelemek için kullanılır.

• Elektriksel Çıkış: Yük uygulandığında, köprünün direnç dengesi bozulur ve köprüden bir çıkış voltajı (mV cinsinden) elde edilir. Bu voltaj, uygulanan yük ile doğru orantılıdır.

• Sinyal İşleme: Elde edilen ham voltaj sinyali genellikle çok küçüktür ve doğrudan kullanılmadan önce bir sinyal işleyici (amplifikatör) tarafından güçlendirilmesi gerekir. Bu işlem, sinyalin daha sonra bir gösterge, kontrol sistemi veya bilgisayar tarafından okunabilecek seviyeye getirilmesini sağlar.

Kalibrasyon ve Doğrusallık

• Kalibrasyon: Loadcell'lerin doğru çalışabilmesi için kalibrasyon yapılması gerekir. Kalibrasyon sırasında, bilinen yükler Loadcell'e uygulanır ve elde edilen çıkış voltajları kaydedilir. Bu bilgiler, Loadcell'in daha sonra gerçek yükleri doğru bir şekilde ölçebilmesi için kullanılır.

• Doğrusallık: İdeal olarak, Loadcell'in çıkışı uygulanan yük ile doğrusal bir ilişki gösterir. Yani yük iki katına çıktığında, çıkış voltajı da iki katına çıkar. Ancak gerçek dünyada, çeşitli faktörler (malzeme yorgunluğu, sıcaklık değişiklikleri vb.) bu doğrusallığı etkileyebilir. Bu nedenle, yüksek doğruluk gerektiren uygulamalar için Loadcell'ler düzenli olarak yeniden kalibre edilmelidir.

Çevresel Etkiler ve Kompansasyon

Loadcell'lerin doğruluğu çevresel faktörlerden etkilenebilir. Örneğin, sıcaklık değişiklikleri direnci etkileyebilir ve bu da ölçümlerde hatalara yol açabilir. Bu nedenle, birçok Loadcell sıcaklık kompansasyonu için tasarlanmıştır ve bazı modellerde sıcaklık değişimlerini dengelemek için ek dirençler veya devreler bulunur.

Loadcell'in Yapısı ve Malzemeleri

Loadcell'ler genellikle yüksek mukavemetli malzemelerden yapılır; bu malzemeler arasında alaşımlı çelik, alüminyum ve paslanmaz çelik bulunur. Malzeme seçimi, uygulamanın gerektirdiği yük kapasitesi ve çevresel koşullara bağlıdır. Örneğin, paslanmaz çelik Loadcell'ler, korozyon direnci gerektiren uygulamalarda tercih edilirken, alüminyum Loadcell'ler daha hafif uygulamalar için uygun olabilir.

Loadcell'in Kullanım Alanları

Loadcell'lerin kullanım alanları son derece geniştir ve endüstriyel tartım sistemlerinden laboratuvar hassasiyet ölçümlerine, otomotiv test ekipmanlarından medikal cihazlara kadar uzanır. Örneğin, bir fabrika zeminindeki büyük bir tartım kantarı, gıda işleme tesisindeki hassas malzeme tartımı veya bir hastanede hasta kaldırma mekanizmasında kullanılan Loadcell'ler, günlük hayatımızın birçok yönünde karşımıza çıkar.

Loadcell'in Avantajları

Loadcell'lerin popülerliğinin arkasında birçok avantaj yatar:

• Yüksek Doğruluk: Loadcell'ler, özellikle düşük yüklerde bile yüksek doğruluk oranları sunar.

• Dayanıklılık: Sağlam yapıları sayesinde ağır endüstriyel uygulamalarda bile uzun ömürlüdürler.

• Çok Yönlülük: Farklı kapasite ve boyutlarda mevcut olup, geniş bir uygulama yelpazesine hizmet edebilirler.

• Düşük Bakım: Mekanik parçaların aksine, Loadcell'ler neredeyse bakım gerektirmez ve kalibre edilmeleri kolaydır.

• Dijital Entegrasyon: Modern Loadcell'ler, dijital çıkışlar ve iletişim protokolleri ile kolayca entegre edilebilir, bu da onları otomasyon ve akıllı sistemlerle uyumlu hale getirir.

Loadcell'in Seçimi

Doğru Loadcell'i seçmek, uygulamanın başarısı için kritik öneme sahiptir. Seçim yaparken dikkate alınması gereken faktörler arasında yük kapasitesi, doğruluk sınıfı, çalışma sıcaklığı aralığı, koruma derecesi (IP sınıflandırması) ve malzeme türü bulunur. Ayrıca, Loadcell'in montajı ve kullanılacağı ortamın fiziksel koşulları da önemli rol oynar.

Loadcell'ler, modern endüstrinin vazgeçilmez bileşenlerinden biri haline gelmiştir ve teknolojinin ilerlemesiyle birlikte kullanım alanları ve kapasiteleri sürekli genişlemektedir. Bu hassas cihazlar, endüstriyel otomasyondan kalite kontrol sistemlerine kadar birçok alanda kritik ölçümler yapmamızı sağlar.

Loadcell Çeşitleri ve Özellikleri

Loadcell'ler, ölçüm yapacakları kuvvet türlerine ve uygulama alanlarına göre farklılık gösterir. İşte bazı yaygın Loadcell tipleri ve özellikleri:

Baskı Tipi Loadcell'ler

• Kullanım Alanları: Yüksek kapasiteli tartım sistemleri, endüstriyel basküller, tank ve silo tartımı.

• Özellikleri: Düşük profilli tasarımlar, yüksek yük kapasiteleri ve genellikle yüksek doğruluk oranları.

Çift Lama Tipi Loadcell'ler

• Kullanım Alanları: Araç tartım istasyonları, karıştırıcılar, bunker tartım sistemleri.

• Özellikleri: İki adet bükülme kirişine sahip olup, yüksek yan yük direnci ve kolay montaj imkanı sunarlar.

S Tipi Loadcell'ler

• Kullanım Alanları: Asma teraziler, mekanik dönüşüm sistemleri, kuvvet ve gerilim ölçüm uygulamaları.

• Özellikleri: Hem basma hem de çekme kuvvetlerini ölçebilirler ve genellikle orta ila yüksek kapasite aralıklarında bulunurlar.

Pin Tipi Loadcell'ler (Load Pin)

• Kullanım Alanları: Vinçler, asansörler, kaldırma ekipmanları ve güvenlik sistemleri.

• Özellikleri: Mekanik pimlerin yerine geçerek, yüksek mukavemetli ve doğrudan kuvvet ölçümü sağlarlar.

Platform Tipi Loadcell'ler (Single Point Loadcell)

• Kullanım Alanları: Posta terazileri, paketleme makineleri, bant tartım sistemleri.

• Özellikleri: Geniş bir platform üzerine yerleştirilen yükün ağırlığını tek bir noktadan ölçebilirler ve genellikle düşük ila orta kapasite aralıklarında kullanılırlar.

Körüklü Tip Loadcell'ler

• Kullanım Alanları: Yüksek hassasiyet gerektiren laboratuvar terazileri, hassas endüstriyel tartım.

• Özellikleri: Körükler, yük altında esneyebilen ve bu esneme ile kuvveti ölçen özel tasarımlardır.

Lama Tipi Loadcell'ler

• Kullanım Alanları: Endüstriyel tartım, zemin terazileri, konveyör bantları.

• Özellikleri: Yüksek yan yük direnci ve geniş yük kapasitesi aralığına sahip olup, bükülme kirişleri üzerine kuruludur.

Çok Eksenli Loadcell'ler

• Kullanım Alanları: Robotik sistemler, otomotiv test ekipmanları, aerodinamik testler.

• Özellikleri: Birden fazla yönde kuvvet ve tork ölçümü yapabilme yeteneğine sahiptirler.

Gerinim Sensörleri (Gergi Tipi Loadcell)

• Kullanım Alanları: Kablo gerilim ölçümü, malzeme test makineleri, asma kantarlar.

• Özellikleri: Genellikle uzun ve ince bir yapıya sahip olup, gerilim altında deformasyonu ölçerler.

Mobil Tip Yem Karma Loadcell'ler

• Kullanım Alanları: Tarım sektöründe mobil tartım sistemleri, hayvan baskülleri.

• Özellikleri: Taşınabilirlik ve dayanıklılık gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır.

Her bir Loadcell tipi, belirli uygulama gereksinimlerine göre özelleştirilmiş özellikler ve kapasitelerle gelir. Örneğin, bazı Loadcell'ler yüksek hassasiyet ve düşük sıcaklık sapması özellikleriyle öne çıkarken, diğerleri yüksek yük kapasitesi veya özel çevresel koşullara dayanıklılık gibi özelliklere sahip olabilir. Bu nedenle, doğru Loadcell seçimi, uygulamanın gereksinimlerini ve çalışma koşullarını dikkate alarak yapılmalıdır.

Loadcell seçimi, uygulamanın başarısı için kritik bir adımdır ve dikkatli bir değerlendirme gerektirir. İşte Loadcell seçimi yaparken dikkate alınması gereken bazı detaylı faktörler:

• Uygulamanın Gereksinimleri

• Kapasite: Loadcell'in ölçebileceği maksimum yük miktarı nedir? Uygulamanızın gerektirdiği maksimum yükü karşılayacak kapasitede bir Loadcell seçilmelidir.

• Çözünürlük: Ne kadar hassas bir ölçüm yapılması gerekiyor? Ölçüm hassasiyeti, Loadcell'in çözünürlüğü ile doğrudan ilişkilidir.

• Doğruluk: Ölçümün ne kadar doğru olması gerektiği. Loadcell'ler farklı doğruluk sınıflarına sahiptir (örneğin, OIML C3, C4, C5, C6).

• Dinamik veya Statik Yük: Uygulama dinamik (değişken) yükler mi yoksa statik (sabit) yükler mi ölçecek?

Fiziksel Özellikler

• Boyut ve Şekil: Montaj alanının boyutlarına ve şekline uygun bir Loadcell seçilmelidir.

• Montaj Tipi: Loadcell'in montaj şekli, uygulamanın doğruluğunu ve kolaylığını etkileyebilir. Örneğin, S-tipi, kiriş tipi veya platform tipi.

• Malzeme: Çalışma ortamına uygun malzeme seçimi önemlidir. Paslanmaz çelik, alüminyum veya alaşımlı çelik gibi malzemeler farklı ortamlara uygunluk gösterir.

Çevresel Koşullar

• Sıcaklık: Çalışma sıcaklığı aralığı Loadcell'in performansını etkileyebilir. Sıcaklık kompansasyonu özelliği olan modeller tercih edilmelidir.

• Nem ve Su: IP koruma sınıfı, Loadcell'in suya ve neme karşı korunmasını belirtir. Örneğin, IP67 veya IP68, suya ve toza karşı tam koruma sağlar.

• Korozyon: Kimyasal maddelere veya tuzlu suya maruz kalacaksa, korozyona dayanıklı malzemelerden yapılmış Loadcell'ler tercih edilmelidir.

Elektriksel Özellikler

• Çıkış Sinyali: Loadcell'in ürettiği çıkış sinyali tipi (analog mV/V, 4-20 mA, 0-10 V, dijital sinyal vb.).

• Besleme Gerilimi: Loadcell'in çalışması için gerekli olan besleme gerilimi.

• Elektriksel Gürültüye Karşı Direnç: Elektriksel gürültünün yüksek olduğu ortamlarda, gürültüyü azaltan özelliklere sahip Loadcell'ler tercih edilmelidir.

Ek Özellikler ve Aksesuarlar

• Kablo Uzunluğu ve Bağlantı Tipi: Uygulama alanına uygun kablo uzunluğu ve bağlantı tipi.

• Aksesuarlar: Montaj kitleri, yükseklik ayar blokları, anti-vibrasyon pedleri gibi ek aksesuarlar gerekebilir.

• Sertifikalar ve Standartlar: Loadcell'in belirli standartlara ve sertifikalara (OIML, NTEP, ATEX vb.) uygun olması gerekebilir.

Uzun Vadeli Performans ve Güvenilirlik

• Kalibrasyon ve Bakım Kolaylığı: Düzenli kalibrasyon ve bakım gerektiren uygulamalar için kolay servis edilebilir Loadcell'ler tercih edilmelidir.

• Ömür ve Dayanıklılık: Beklenen ömür süresi ve yorulma direnci, özellikle yüksek döngü sayısı olan uygulamalarda önemlidir.

Maliyet

• Toplam Sahip Olma Maliyeti: Başlangıç maliyetinin yanı sıra, bakım, kalibrasyon ve potansiyel değiştirme maliyetleri de hesaba katılmalıdır.

Loadcell seçimi yaparken bu faktörlerin her biri, uygulamanın özel ihtiyaçlarına göre değerlendirilmeli ve en uygun Loadcell tipi seçilmelidir. Uzman bir danışmanlık veya Loadcell üreticilerinin teknik destek ekipleri, doğru seçimi yapmanızda size yardımcı olabilir.

Sonuç

Loadcell'ler, yüksek hassasiyetli ölçüm gerektiren birçok uygulamada kritik öneme sahip cihazlardır. Çalışma prensipleri, gerinim ölçer teknolojisi ve Wheatstone köprüsü düzeni üzerine kuruludur. Bu teknoloji, endüstriyel tartım sistemlerinden laboratuvar araştırmalarına, otomotiv testlerinden sağlık sektörüne kadar geniş bir kullanım alanına sahiptir.