Yük Hücresi (Load Cell)

Yük Hücresi Nedir?

Loadcell olarak da bilinen yük hücresi ne işe yarar denildiğinde; Bir ağırlık veya kuvvetin elektriksel bir sinyale dönüştürüldüğü bir sensördür. Genellikle bir gerilim ölçerinden oluşur ve ağırlık veya kuvvetin uygulandığı noktada mekanik bir deformasyonu ölçer. Yüksek hassasiyetli ve doğru ölçümler sağlamak için kullanılan bu cihaz farklı kapasitelerde ve yapısal özelliklerde üretilmektedir. Birçok endüstriyel alan ve bilimsel uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Load Cell Çeşitleri

1. Baskı Tipi
2. Platform Tipi
3. Lama Tip
4. Çift Lama Tip
5. Körüklü Tip
6. S Tipi
7. Pin Tipi
8. Aşırı Yük Kontrol
9. Gerinim Sensörleri
10. Gergi Kontrol
11. Çok Eksenli Yük Hücreleri
12. Yem Makineleri İçin
13. Toplama Kutuları

Yük Hücresi Çalışma Prensibi

Yük Hücresi – Load Cell

Yük hücresi ( load cell ), gerilim ölçerleri ve Wheatstone köprüsü devresi kullanılarak çalışır. Gerilim ölçerleri, genellikle metal tabanlı ince tellerden yapılmış olup, uygulanan yük veya kuvvet altında mekanik bir deformasyon geçirirler. Bu deformasyon, gerilim ölçerindeki direnci değiştirir ve böylece elektriksel bir sinyal üretilir.

Wheatstone bridge devresi, gerilim ölçerlerinin üzerine yerleştirilmiş olan dört direncin oluşturduğu bir denge devresidir. Uygulanan yük veya kuvvet, köprü dengesini bozar ve köprü devresinden ölçülebilir bir sinyal elde edilir. Bu sinyal, genellikle bir sinyal işleme devresi veya ölçüm cihazı tarafından amplifiye edilir ve analiz edilir.

Özellikleri

Load cell bazı önemli özelliklere sahiptir:

1. Hassasiyet: Yük hücresi, yük veya kuvvetin hassas bir şekilde ölçülmesini sağlayan yüksek hassasiyete sahiptir. Bu, özellikle laboratuvar ortamlarında ve hassas endüstriyel uygulamalarda önemli bir özelliktir. Yük hücrelerinin hassasiyeti genellikle ±%0.1 ila ±%0.5 arasında değişir.
2. Kapasite: Farklı kapasitelere sahip olarak üretilir. Kapasite, yük hücresinin maksimum yük taşıma yeteneğini belirtir. Küçük kapasiteli olanlar genellikle laboratuvar uygulamalarında kullanılırken, büyük kapasiteli olanlar ise endüstriyel ortamlarda kullanılır. Loadcell kapasiteleri genellikle birkaç kilogramdan yüzlerce tona kadar değişebilir.
3. Çalışma aralığı: Geniş bir çalışma aralığına sahiptir. Bu, farklı yük veya kuvvet değerlerini ölçme kabiliyeti anlamına gelir. Örneğin, küçük load cell hassas ölçümler için daha uygunken, büyük bir yük hücresi daha yüksek ağırlıkların ölçülmesinde kullanılır. Yük sensörleri, çoğunlukla gerilim tipi (çıkış gerilimi) veya akım tipi (çıkış akımı) olarak mevcuttur.
4. Dayanıklılık: Genellikle dayanıklı malzemelerden üretilir ve çevresel etkilere karşı dirençlidir. Bu, zorlu endüstriyel ortamlarda bile güvenilir bir şekilde kullanılabilecekleri anlamına gelir. Yük hücreleri, darbelere, titreşimlere, nem ve toza karşı koruma sağlamak için uygun kaplamalarla da donatılabilir.

Yük Hücresi Kullanım Alanları

Yük hücreleri, birçok farklı sektörde ve uygulamada kullanılır. Bazı önemli uygulama alanları şunlardır:

1. Endüstriyel otomasyon: Yük hücresi, endüstriyel otomasyon sistemlerinde ağırlık ve kuvvet ölçümü için yaygın olarak kullanılır. Bu uygulama alanı, üretim hatlarında ürün kalitesinin kontrol edilmesi, yüksek hassasiyetli robotik sistemlerin kontrolü ve malzeme test cihazlarının çalışması gibi birçok alanda kullanılmaktadır.
2. Taşımacılık ve lojistik: Yük hücresi, taşımacılık ve lojistik sektöründe tır kantarı ile araçların yük kapasitesini ölçmek için kullanılır. Kamyonlar, tren vagonları ve forkliftler gibi araçlarda kullanılan load cell, aşırı yüklenme durumlarını tespit ederek güvenlik önlemlerinin alınmasına yardımcı olur.
3. İnşaat ve köprüler: Büyük ölçekli inşaat projelerinde ve köprülerde yük hücreleri, yapıların dayanıklılığını ve yük taşıma kapasitesini ölçmek için kullanılır. Bu sayede, yapısal güvenlik sağlanır ve yapısal deformasyonlar izlenebilir. Ayrıca, köprülerde oluşan ağırlık değişikliklerini izlemek ve hasarları tespit etmek için de kullanılırlar.
4. Laboratuvar test cihazları: Loadcell laboratuvar ortamlarında malzeme test cihazlarında, ağırlık ölçüm sistemlerinde ve deney cihazlarında yaygın olarak kullanılır. Malzeme mekaniği testleri, kuvvet-uzama deneyleri, basınç testleri ve gerilme analizleri gibi uygulamalarda yük hücreleri önemli bir role sahiptir.

Tarihçesi

• Yük hücresi teknolojisi, gerilim ölçerlerinin gelişimiyle yakından ilişkilidir. Samuel Hunter Christie’nin 1830’larda gerilim ölçerleri üzerine yaptığı çalışmalar, gerilim ölçerlerinin temellerini oluşturmuştur.
• 1930’lar ve 1940’larda, gerilim ölçerleri pratik kullanıma uygun hale getirilmiştir. Bu dönemde Richard Forsyth, gerilim ölçerlerini kullanarak yük ölçümü yapabilen bir cihaz geliştirmiştir.
• 1960’lar ve 1970’lerde mikroelektroniklerin ilerlemesi ve sensör teknolojilerinin gelişimiyle birlikte, load celltasarımları daha küçük, hassas ve güvenilir hale gelmiştir.
• Bugün yük hücreleri, endüstriyel ve bilimsel uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır ve sürekli olarak geliştirilmektedir.

Loadcell Kalibrasyonu Nasıl Yapılır

Loadcell kalibrasyonu, yük hücresinin doğru ve hassas ölçüm yapmasını sağlamak için önemli bir adımdır. Kalibrasyon işlemi, yük sensörünün belirli yük değerlerine karşılık gelen gerçek ölçüm değerlerini verdiğinden emin olmak amacıyla yapılır. Aşağıda, yük hücresi kalibrasyonunun genel adımlarını açıklayan bir süreç önerisi bulunmaktadır:

1. Kalibrasyon Cihazlarının Hazırlanması:
   • Kalibrasyon işlemi için doğru ve hassas bir referans ağırlık setine ihtiyaç vardır. Bu ağırlıklar, doğruluk gereksinimlerine ve yük hücresinin kapasitesine uygun olmalıdır.
   • Kalibrasyon cihazı olarak bir test ağırlığı kullanılabilir veya daha gelişmiş bir kalibrasyon cihazı (loadcell kalibrasyon cihazı) kullanılabilir.
   • Kalibrasyon cihazı ve referans ağırlıkların doğru bir şekilde çalıştığından emin olun.
2. Yük Hücresinin Montajı:
   • Yük hücresini, kalibrasyon cihazına veya test ağırlıklarına uygun bir şekilde monte edin.
   • Load cell fiziksel bağlantılarının doğru ve güvenli olduğundan emin olun.
3. Kalibrasyon Verilerinin Toplanması:
   • Kalibrasyon cihazı veya test ağırlıkları kullanarak belirli yük değerlerini uygulayın.
   • Her yük değeri için yük hücresinden elde edilen çıkış sinyalini kaydedin. Bu genellikle voltaj veya akım olarak ölçülen bir sinyaldir.
4. Veri Analizi ve Kalibrasyon Eğrisinin Oluşturulması:
   • Elde edilen verileri analiz edin ve kalibrasyon eğrisini oluşturun. Bu, loadcell çıkışı ve gerçek yük değerleri arasındaki ilişkiyi gösteren bir grafik veya denklem olabilir.
   • Kalibrasyon eğrisini, ölçüm cihazında kullanılan sinyal işleme algoritmasına veya yazılımına uygulayın.
5. Kalibrasyon Parametrelerinin Ayarlanması:
   • Kalibrasyon eğrisine dayanarak, ölçüm cihazının ayarlarını (örneğin, sıfır noktası veya kazanç faktörü gibi) düzeltin.
   • Yük hücresinin kalibrasyon parametrelerini, belirli yük değerleri altında ve üstünde doğru ölçüm yapacak şekilde ayarlayın.
6. Kalibrasyon Raporunun Hazırlanması:
   • Kalibrasyon işleminin sonuçlarını içeren bir kalibrasyon raporu hazırlayın. Bu rapor, yapılan ölçümleri, kalibrasyon eğrisini, ayarlanan parametreleri ve kalibrasyonun geçerlilik süresini içermelidir.
   • Raporu imzalayarak ve tarihleyerek kaydedin.

Not: Yukarıdaki adımlar genel bir rehber niteliğindedir ve spesifik kalibrasyon gereksinimlerine, load cell tipine ve kullanılan ekipmana bağlı olarak değişiklik gösterebilir. Kalibrasyon işlemini yaparken, yeterli bilgiye ve deneyime sahip olmanız veya firmamız tarafından yapılması önerilmektedir. Ayrıca, yük hücresi üreticisinin talimatlarını ve önerilerini dikkate almak da önemlidir.

Loadcell Bağlantı Şeması

Loadcell (yük hücresi) bağlantı şeması, kullanılan bağlantı tipine ve ölçüm sistemine göre değişiklik gösterebilir. Ancak genel olarak yaygın olarak kullanılan Wheatstone köprü devresi bağlantı şemasını aşağıda bulabilirsiniz:

Loadcell Bağlantı Şeması

_____
| |
V+ —| EXC |— Vout+
|_____|

_______
| |
V- –| A+ |— Vout-
|_______|
_______
| |
V- –| A- |— Vout+
|_______|

Bağlantı şemasında kullanılan sembollerin açıklamaları aşağıda verilmiştir:

• V+: Besleme gerilimi (örneğin +5V)
• V-: Besleme gerilimi (örneğin GND)
• EXC: Uyarım (excitation) gerilimi (genellikle +5V)
• Vout+: Pozitif çıkış sinyali
• Vout-: Negatif çıkış sinyali
• A+: Pozitif gerilim ölçer bağlantısı
• A-: Negatif gerilim ölçer bağlantısı

Bağlantı şemasında Wheatstone köprü devresi kullanıldığından, genellikle dört gerilim ölçerinin bağlantısı yer alır. Gerilim ölçerleri, load cell’in üzerine yerleştirilen metal tellerdir ve uygulanan yük veya kuvvet altında mekanik bir deformasyon geçirirler. Bu deformasyon, gerilim ölçerlerindeki direnci değiştirir ve böylece çıkış sinyalleri oluşur.

Besleme gerilimi (V+ ve V-) yük hücresine uygulanırken, uyarım gerilimi (EXC) gerilim ölçerlerine uygulanır. Çıkış sinyalleri (Vout+ ve Vout-) loadcellin ölçüm sinyallerini temsil eder ve bu sinyaller ölçüm cihazı veya sinyal işleme devresine bağlanır.

Bağlantı şeması, spesifik bir ölçüm sistemi veya kullanım senaryosuna bağlı olarak değişebilir. Load cell üreticisinin talimatlarını ve önerilerini dikkate almak ve doğru bağlantıyı sağlamak önemlidir. Yük hücresi fiyatları için bizimle iletişime geçebilirsiniz.