2024-07-26
خلية الحمل هي جهاز استشعار كهروميكانيكي يستخدم لقياس القوة أو الوزن. لديها تصميم بسيط ولكنه فعال يعتمد على النقل المعروف بين القوة المطبقة،تشوه المواد وتدفق الكهرباءإنها أجهزة متعددة الاستخدامات بشكل لا يصدق تقدم أداء دقيق وقوي عبر مجموعة متنوعة من التطبيقات.ليس من المستغرب أنها أصبحت ضرورية للعديد من العمليات الصناعية والتجارية، من أتمتة تصنيع السيارات إلى وزن مشترياتك في الصندوق.العديد من التطبيقات الجديدة والمثيرة تظهر التي تقف أيضا للاستفادة من استخدام خلايا الحملالتقدم الجديد في مجال الروبوتات والحاسة والأطقم الاصطناعية الطبية، على سبيل المثال لا الحصر، كل ذلك يحتاج إلى طرق فعالة لقياس القوى والأوزان.يتم تصميم أنواع جديدة من خلايا الحمل باستمرار لتلبية احتياجات هذا السوق المتغيرة باستمرار.
عندما نستخدم خلايا الحمولة، عادة ما يتم تثبيت نهاية واحدة على إطار أو قاعدة، في حين أن الطرف الآخر حر في ربط الوزن أو العنصر الحامل للوزن.
عندما تطبق قوة على جسم خلية الحمولة، فإنه ينحني قليلا تحت الضغط. وهذا يشبه ما يحدث للقضيب عندما يعلق الصياد سمكة.
الصياد سوف يحافظ على قضيب في يديه بينما تطبق السمكة قوة سحب على الطرف الآخر من خط الصيد. نتيجة لهذا القوة أن قضيب الصيد ينحني، مع أكبر،أسماك أقوى، مما يجعل المنحنى أكثر تطرفاً.
عندما يحدث هذا الإجراء لمستشعر الحمل، التشوهات خفيفة جداً وغير مرئية للعين المجردة.يتم ربط مقاييس التوتر بشكل وثيق بجسم خلية الحمل في نقاط محددة مسبقًا، مما يتسبب في تشويهها بالتوافق مع الجسم. تتغير الحركة الناتجة المقاومة الكهربائية لمقاييس التوتر بنسبة إلى كمية التشوه الناجمة عن الحمل المطبق.
باستخدام إلكترونيات تكييف الإشارة ، يمكن قياس المقاومة الكهربائية لمقاييس التوتر مع إصدار الإشارة الناتجة كقراءة للوزن أو القوة.
تتكون خلية الحمل النموذجية من جزأين: الجسم الرئيسي والدوائر الكهربائية المرفقة. الجسم الرئيسي هو الذي يحمل الوزن أو القوة ويمثل معظم حجم خلية الحمل. عادةً ما يكونمصنوع من الصلب أو الألومنيوم عالي الجودة، مما يضمن الموثوقية الميكانيكية، وتوزيع الضغط المتوقع والمتساوي.
الدائرة الكهربائية محجوزة داخل خلية الحمل، مرتبطة بإحكام بالجسم الرئيسي.تتضمن الدوائر مقاييس الإجهاد وهي أجزاء متخصصة من الدوائر مصممة للكشف عن تشوهات الجسم الرئيسي.
تتكون مقاييس التوتر هذه من سلك أو ورق رقيق موصل كهربائيًا تم ترتيبه في نمط زيك زاك ضيق. هذا النمط يجعله حساسًا للتمدد والضغط على طول طوله.ولكن غير حساسة عبر عرضهاوبالتالي، يمكن وضعه بدقة ليشعر بالقوى التي تمر على طول محاور معينة. على سبيل المثال،خلايا الحمل الشعاع القص تكون مقاييس الضغط في زاوية 45 درجة على محور الحمللتحقيق أقصى قدر من الكشف عن ضغط القطع الذي يمر عبر خلية الحمل.
تتوفر خلايا الحمل في أشكال وتكوينات مختلفة يمكن تحديدها للاستخدام في مجالات تطبيق مختلفة. ومع ذلك ، فإن خلايا الحمل تقع عادة في أربع فئات مختلفةتقنياتهم الأساسية تبقى كما هي.
الفئة الرئيسية لخلية الحمل هي:
خلايا حمولة الشعاع هي أجهزة استشعار متعددة الاستخدامات للغاية تعمل عادةً على شكل مرفقات مع إثبات نهاية واحدة وتحرير الطرف الآخر للانحراف عند تعرضه لقوة.
يمكن اعتبار بعض خلايا حمولة الشعاع مزدوجة النهاية ، مما يعني أن المستشعر مثبت في كلا الطرفين ومحمل في الوسط.
عادةً ما تعتمد خلايا الحمل على وضع القوة المطبقة في نقطة مركزية من جسم جهاز الاستشعار. سيؤدي انحراف القوة المطبقة مركزياً إلى فقدان الدقة.
تعمل خلايا الحمل النقطية الواحدة بشكل مختلف، مما يسمح بالتحميل خارج المركز مع الحفاظ على الدقة.هذه القدرة تجعلها خيار مثالي للتطبيقات التي يتم فيها تطبيق الحمل مع درجة من التغير في الموقع.
كما يوحي الاسم ، تقوم خلية الحمل الضغطية بقياس قوة الضغط أو الدفع. بشكل عام ، يقلد تصميمها عمودًا ، مما يعطي المستشعر قوة إضافية للاستخدام في سعة عالية ،التطبيقات الثابتة.
يتم استخدام خلية حمل التوتر في المقام الأول لقياس قوة سحب ، حيث يتم تعليق الحمل من قدم المستشعر ، مما يسبب تمددها.
أحياناً تسمى خلايا حمولة التوتر بالخلايا من النوع S أو S بسبب شكلها الذي يشبه الحرف S. يمكن أيضًا استخدام العديد من خلايا حمولة التوتر لقياس القوة الضغطية ،مما يجعلها متعددة الاستخدامات للغاية.
