ما المبدأ الذي يستخدمه مستشعر الوزن؟

ما المبدأ الذي يستخدمه مستشعر الوزن؟

قياس دقيق لوزن الكائن أمر حاسم في الصناعات الحديثة والخدمات اللوجستية والرعاية الصحية والبحوث العلميةيعتمد على مبادئ معقدة ومتطورة وراءهاستقوم هذه المقالة بالبحث في المبادئ الأساسية لأجهزة استشعار الوزن وتكشف كيفية تحويل وزن الأجسام إلى إشارات كهربائية قابلة للقياس.

مبدأ عمل جهاز استشعار الوزن يعتمد أساسا على تأثير الإجهادوهي ظاهرة فيزيائية تصف التشوه الداخلي للمادة عندما تتعرض لقوى خارجية، مما يؤدي إلى تغيير في قيمة المقاومة. على وجه التحديد بالنسبة لأجهزة استشعار الوزن ، فإن مكوناتها الأساسية هي أجسام مرنة مصنوعة من مواد مرنة للغاية مثل الأوراق المعدنية أو مقاييس التوتر.عندما قوة خارجية (iالوزن من كائن) يعمل على جهاز الاستشعار، والجسم المرن سوف تخضع للتشوه، والتي سوف تتحول إلى تغيير في قيمة المقاومة وفقا لعلاقة نسبية محددة.

في أجهزة استشعار الوزن، يتم استخدام تأثيرات الإجهاد بذكاء للكشف عن وزن الأشياء. عندما يتعرض جسم مرن للقوى الخارجية،يزداد طوله ويقل مساحة قطعه العرضي، مما يؤدي إلى زيادة في المقاومة. هذا التغيير يسمى تأثير الإجهاد الإيجابي. على العكس من ذلك، إذا تعرض جسم مرن للضغط، فإن طوله سيقصر،مساحة قطرها العرضي سوف تزداد، وقيمة المقاومة سوف تنخفض، والتي تسمى تأثير الإجهاد السلبي. سواء كان الإجهاد الإيجابي أو السلبي،تغير المقاومة لجسم مرن يتناسب مع القوة الخارجية التي يتعرض لها.

من أجل تحويل هذه التغيرات الصغيرة في المقاومة إلى إشارات كهربائية قابلة للقياس بسهولة، عادة ما تستخدم أجهزة استشعار الوزن دوائر جسر Wheatstone.جسر Wheatstone هو دائرة قياس كهربائية كلاسيكية تتكون من أربعة مقاومات، اثنان منها ثابتة، في حين أن المقاومة اثنين آخرين (أي مقاييس الإجهاد) تتغير مع تشوه الجسم المرن. عندما يخضع الجسم المرن للتشوه،ستتغير قيمة المقاومة لمقياس الإجهاد، مما يؤدي إلى فقدان الجسر التوازن وتوليد الجهد الخارجي. هذا الجهد الخارجي متناسب مباشرة مع درجة تشوه الجسم المرن (أي وزن الكائن) ،وبالتالي يمكن استخدامها لتحديد وزن الكائن.

عادة ما تكون إشارة الجهد الخارجة من جسر Wheatstone ضعيفة للغاية وقد تتأثر بأصوات مختلفة. لذلك في تصميم الدائرة لمستشعر الوزن،من الضروري أيضا أن تشمل دائرة تكييف الإشارة لتضخيم، تصفية، وتحديد خطية إشارة الخروج. يتم استخدام دائرة التضخيم لزيادة قوة الإشارة، وتستخدم دائرة التصفية لإزالة تداخلات الضوضاء،وتستخدم دائرة التخطيط لتصحيح العلاقة غير الخطية بين إشارة الإخراج ووزن الكائن لضمان دقة القياس.

تستخدم أجهزة استشعار الوزن على نطاق واسع في مواقف مختلفة حيث يحتاج قياس وزن الكائن بسبب مزاياه من الدقة العالية والحساسية العالية والاستجابة السريعة والمتانة.في الأتمتة الصناعية، تستخدم أجهزة الاستشعار في معالجة المواد ومراقبة خطوط الإنتاج ومراقبة الجودة. في النقل اللوجستي ، تستخدم لمراقبة حمولة الشاحنات والحاويات.في المجال الطبي، يتم استخدامها لقياس الوزن ومراقبة الوزن في الأجهزة الطبية. بالإضافة إلى ذلك ، تلعب أجهزة الاستشعار في الوزن أيضًا دورًا مهمًا في البحث العلمي والطيران والفضاء ومجالات أخرى.

المبدأ الأساسي لمستشعر الوزن يعتمد على تأثير الإجهاد و دائرة جسر ويتستونثم نقوم بمعالجته من خلال دائرة تكييف إشارة، يتم إخراج إشارة كهربائية متناسبة مع وزن الكائن في نهاية المطاف. هذا المبدأ لا يوفر فقط القدرات القياسية عالية الدقة ومستقرة لأجهزة الاستشعار الوزن،ولكن أيضا تم تطبيقها على نطاق واسع ومعترف بها في مختلف المجالاتمع تقدم التكنولوجيا والتحسين المستمر لعمليات التصنيع ، سيتم تحسين أداء أجهزة الاستشعار الوزنية.مما يزيد من الراحة والإمكانيات للإنتاج البشري والحياة