โมดูลเครื่องชั่ง, โหลดเซลล์, เซนเซอร์วัดน้ำหนัก

หากเราพิจารณาคําถามนี้ สามารถอธิบายได้ง่ายๆ คือโมดูลการชั่งน้ำหนักจะใช้โครงสร้างที่แบบดั้งเดิมและเปลี่ยนให้เป็นเครื่องชั่ง ส่วรโหลดเซลล์ หรือ เซนเซอร์วัดน้ำหนัก คือสิ่งที่พบได้ใน 'เครื่องชั่งแบบดั้งเดิม' เรามาแจกแจงไปทีละเรื่่อง
 
โมดูลการชั่งน้ำหนักใช้โครงสร้างแบบดั้งเดิม ส่วนใหญ่จะเป็นถังและเปลี่ยนเป็นอุปกรณ์การชั่งน้ำหนัก ซึ่งหมายความว่าเมื่อเราเพิ่มโมดูลการชั่งน้ำหนัก เซนเซอร์ใต้ขาถัง ถังจะเปลี่ยนจากเพียงโครงสร้างที่เก็บสารเป็นโครงสร้างที่สามารถชั่งน้ำหนักสารภายในถัง 
 
โหลดเซลล์ที่เรียบง่ายคือหัวใจสําคัญของเครื่องชั่งมาตรฐานทั้งหมด โหลดเซลล์มีอยู่ในเครื่องชั่งทุกประเภท ตั้งแต่ห้องปฏิบัติการที่มีความไวสูงเครื่องชั่งไปจนถึงเครื่องชั่งแบบตั้งพื้นสําหรับงานหนักและทุกสิ่งที่เกี่ยวข้องกับสิ่งต่างๆ โหลดเซลล์คือสิ่งที่เปลี่ยนเครื่องชั่งจากเพียงแค่แท่นชั่งและเปลี่ยนเป็นอุปกรณ์การชั่งน้ำหนักที่ละเอียดอ่อนได้

METTLER TOLEDO ใช้แนวทางการให้คำปรึกษากับทุกโครงการ ทีมผู้เชี่ยวชาญฝ่ายขายและช่างเทคนิคการบริการของเราทํางานอย่างหนักเพื่อรับรองว่าคุณจะได้รับโซลูชันที่เหมาะสมกับวัตถุประสงค์ของคุณ พร้อมด้วยความแม่นยำและความทนทานที่จําเป็นสําหรับการใช้งานของคุณ

พื้นฐานของเทคโนโลยีโหลดเซลล์คือการแปลงโหลดซึ่งเป็นแรงที่ใช้กับมวลใด ๆ ก็ตามในสนามแรงโน้มถ่วงโลกเป็นสัญญาณไฟฟ้า โหลดเซลล์ส่วนใหญ่ที่เรียกว่าเซนเซอร์แปลงความเครียดเชิงกลเป็นค่าความต้านทาน ศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับเซนเซอร์โหลดเซลล์ได้ด้านล่าง มวลจะรับน้ำหนักโดยสนามแรงโน้มถ่วง โหลดนั้นจะกดตัวโหลดเซลล์ ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปหรือความเครียด เซนเซอร์โหลดเซลล์จะถูกแปลงเป็นค่าความต้านทานและกลายเป็นแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตในที่สุด เอาต์พุตดังกล่าวมีสัดส่วนตามมวลที่ใช้
 
โหลดเซลล์หรือเซนเซอร์โหลดเซลล์ถูกนำไปใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรมที่จําเป็นต้องมีการวัดที่แม่นยำ โหลดเซลล์สามารถตรวจวัดน้ำหนักของถัง ภาชนะ ฮอปเปอร์ หรือสายพานลําเลียงได้อย่างแม่นยํา โหลดเซลล์สร้างขึ้นเพื่อรองรับความต้องการในการใช้งานทางอุตสาหกรรมที่ทนทานหลากหลายรูปแบบ พิกัดการชั่งของโหลดเซลล์อาจแตกต่างกันอย่างมาก โหลดเซลล์บางประเภทเหมาะสําหรับการใช้งานในห้องปฏิบัติการ ในขณะที่โหลดเซลล์บางประเภทเหมาะสําหรับการใช้งานกับแบตช์หรือโลจิสติกส์ที่มีพิกัดการชั่งสูง
 
โหลดเซลล์จะต้องได้รับการรับรองและผ่านมาตรฐานระดับโลกทั้งหมดที่จําเป็น ซึ่งรวมถึงโหลดเซลล์แบบอิเล็กทรอนิกส์ โหลดเซลล์แบบแอนะล็อก และโหลดเซลล์แบบไฮดรอลิกที่ช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนโครงสร้างของคุณให้เป็นเครื่องชั่งได้ โหลดเซลล์มักนํามาใช้ในเครื่องชั่งแบบตั้งพื้น เครื่องชั่งน้ำหนักแบบสายพาน ระบบการชั่งน้ำหนัก เครื่องชั่งพาเลท เครื่องชั่งเครื่องตรวจสอบน้ำหนักบนสายพาน เครื่องชั่งโหลดเซลล์ และเครื่องชั่งสายพานลำเลียง เทคโนโลยีโหลดเซลล์จาก METTLER TOLEDO มีความทนทานสําหรับสภาพแวดล้อมรุนแรงเช่นกัน โดยทั่วไปจะใช้ในเครื่องชั่งถัง การชั่งน้ำหนักถังภาชนะ เครื่องชั่งไซโลและการชั่งน้ำหนักรถบรรทุก

ก่อนอื่นรูปทรงของโหลดเซลล์ทำให้มีความแตกต่างกันออกไป โดยโหลดเซลล์จุดเดียวใช้สําหรับการใช้งานขนาดเล็กและขนาดกลาง โหลดเซลล์แบบสเตรนเกจจะใช้สําหรับการใช้งานกับเครื่องชั่งแบบตั้งพื้นและเครื่องชั่งถังขนาดกลาง โหลดเซลล์กระป๋องอัดใช้สําหรับการใช้งานที่มีพิกัดการชั่งหนักสูง เกณฑ์การแยกสําหรับประเภทและการใช้งานโหลดเซลล์อีกประการหนึ่งคือเอาต์พุตที่ได้รับ โหลดเซลล์แอนะล็อกจำเป็นต้องมีหน้าจอเครื่องชั่งภายนอกสําหรับการขยายสัญญาณและการแปลงสัญญาณ A/D ในขณะที่โหลดเซลล์ดิจิทัลหรือโหลดเซลล์อิเล็กทรอนิกส์มี "ความอัจฉริยะ" ในตัวพร้อมข้อดีด้านความแม่นยำที่ดีกว่า การถ่ายโอนข้อมูลที่เสถียรมากขึ้น และศักยภาพในการตรวจสอบสภาพของโหลดเซลล์เพื่อช่วยในการบํารุงรักษา โหลดเซลล์ทั้งหมดมีราคาโหลดเซลล์แตกต่างกันขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพที่ต้องการ คุณสามารถซื้อโหลดเซลล์ทุกประเภทได้ที่ METTLER TOLEDO 

บ่อยครั้งที่ความแม่นยำและค่าความละเอียดถูกใช้สลับกันเมื่อพูดถึงโหลดเซลล์ ค่าความละเอียดคือจํานวนตัวเลขที่แสดง แต่จำนวนทศนิยมที่มากขึ้นไม่ได้หมายความว่าแม่นยำดีขึ้น ความแม่นยำจะอธิบายว่าผลลัพธ์การชั่งน้ำหนักเป็นจริงเพียงใด (การคํานวณโหลดเซลล์ ถูกต้องและการคํานวณโหลดเซลล์ พิกัดการชั่ง) ด้วยเหตุผลที่ดี โหลดเซลล์เครื่องชั่งที่ถูกต้องตามกฎหมายเพื่อการค้า
จํากัดความละเอียดเพื่อไม่ให้ต้องตีความผลลัพธ์ ดังนั้นเกณฑ์มาตรฐานที่ดีที่สุดสําหรับความแม่นยำคือการรับรองตามกฎหมายเพื่อการค้า โดยทั่วไปแล้ว โหลดเซลล์เซนเซอร์จะให้ความแม่นยำตั้งแต่ 1/3,000d ถึง 1/10,000d (อ้างอิงตามข้อกําหนดเฉพาะโหลดเซลล์ด้วย) โหลดเซลล์ที่ใช้การคืนตัวของแรงจะสูงถึง 1/200,000 หรือดีกว่านั้น ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมซึ่งรวมถึงอุณหภูมิและความชื้นคงที่ ความแม่นยำจะดีขึ้น 5-10 เท่า

แต่การคํานวณความแม่นยำของระบบขั้นสุดท้ายของเครื่องชั่งโหลดเซลล์นั้นค่อนข้างซับซ้อน ต้องพิจารณาผลกระทบหลายอย่าง เช่นอุณหภูมิ เวลา ความละเอียด เป็นต้น สามารถขอคําปรึกษาจากผู้ผลิตโหลดเซลล์ส่วนประกอบในการชั่งน้ำหนัก Selector เพื่อให้การคํานวณเหล่านี้อย่างมืออาชีพ

ความล้มเหลวของโหลดเซลล์เกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ สาเหตุข้อบกพร่องที่พบบ่อยที่สุดคือกล่องรวมสัญญาณในระบบโหลดเซลล์แบบอะนาล็อก หากระบบโหลดเซลล์แบบอะนาล็อกดังกล่าวล้มเหลว การแก้ปัญหาอาจยุ่งยากเนื่องจากสายเคเบิลโหลดเซลล์ทุกเส้นโหลดเซลล์และกล่องรวมสัญญาณโหลดเซลล์จําเป็นต้องได้รับการตรวจสอบ โหลดเซลล์ดิจิทัลช่วยขจัดปัญหานี้ รวมถึงต้นเหตุความขัดข้องอื่นๆ อีกมากมายด้วยการให้ข้อมูลการวินิจฉัย เมื่อประมวลผลข้อมูล คุณจะมั่นใจได้ว่าระบบของคุณทํางานเป็นปกติ และในกรณีที่โหลดเซลล์ล้มเหลว ระบบจะแจ้งให้คุณทราบว่าโหลดเซลล์ตัวใดไม่ตอบสนอง

โหลดเซลล์ใช้เพื่อวัดน้ำหนักของวัสดุที่เป็นไปได้ (เช่น โหลดเซลล์ 50 กิโลกรัม โหลดเซลล์ 10 ตัน โหลดเซลล์ 50 ตัน โหลดเซลล์ 100 ตันหรือพิกัดการชั่งอื่น ๆ) โดยเข้าถึงได้จากเซนเซอร์โหลดเซลล์ระดับไมโครกรัมในเครื่องชั่งขนาดเล็กจนถึงโหลดเซลล์ 100 ตันในเครื่องชั่งโหลดเซลล์พิกัดสูง น้ำหนักต่ำเป็นน้ำหนักที่จำเป็นสําหรับการใช้งานด้านเภสัชกรรม ซึ่งเศษส่วนกรัมสามารถสร้างความแตกต่างที่สําคัญได้ โหลดเซลล์ขนาดกลางมักใช้สําหรับการประมวลผลและการซื้อขายวัสดุ (เช่น โหลดเซลล์ 5 ตัน) พิกัดการชั่งที่สูงจะใช้สําหรับการใช้งานในการเก็บรักษา

ปัญหาทั่วไปที่พบเมื่อใช้โหลดเซลล์คือการเลือกการปกป้องที่ไม่ถูกต้อง โหลดเซลล์นั้นไวต่อความชื้นและการชะล้างเป็นประจํา แม้จะมีระดับการปกป้อง IP สูง แต่การป้องกันก็ไม่เป็นผลดีสําหรับความร้อนชื้น เมื่อพูดถึงความชื้นสูงและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน (สภาพแวดล้อมที่เย็นแล้ว การชะล้างด้วยความร้อน) ขอแนะนําให้เลือก สเตนเลสสตีลโหลดเซลล์ที่ปิดผนึกแน่นสนิทเสมอ ดังนั้น คุณจะต้องพิจารณาถึงพารามิเตอร์ต่างๆนี้ เมื่อซื้อโหลดเซลล์

ค่าใช้จ่ายการสอบเทียบค่าใช้จ่ายสําหรับระบบโหลดเซลล์มักถูกประเมินต่ำเกินไป หากระบบคุณภาพของคุณต้องการการสอบเทียบระบบการชั่งน้ำหนักดังกล่าวเป็นประจํา ให้ขอรับคําแนะนําเพื่อให้ได้วิธีการที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดจาก METTLER TOLEDO วิธีการทปฏิบัติตาม ISO9001 ต้องใช้อุปกรณ์สอบเทียบอิสระที่ตรวจสอบย้อนกลับไปยังมาตรฐานสากลได้ ภายใต้สถานการณ์ใดก็ตาม อาจสันนิษฐานได้ว่าการสอบเทียบไม่มีวันเปลี่ยนแปลงและโหลดเซลล์เครื่องชั่งไม่จําเป็นต้องสอบเทียบซ้ำเลย วิธีการสอบเทียบเครื่องชั่งถังขนาดใหญ่ที่มีประสิทธิภาพนั่นคือ RapidCal™

การติดตั้งโหลดเซลล์เครื่องชั่งมักถูกประเมินน้อยไปเช่นกันเนื่องจากส่งผลกระทบต่อความแม่นยำ ไม่ว่าในกรณีใดก็ตาม แนะนําให้ใช้สายเคเบิลที่มีฉนวนในทุกกรณี เนื่องจากสัญญาณโหลดเซลล์มีแรงดันไฟฟ้าต่ำมากและถูกรบกวนได้ง่าย เลือกสายเคเบิลที่สั้นที่สุดเท่าที่จะทําได้เพราะทองแดงเปลี่ยนความต้านทานไปตามอุณหภูมิและความต้านทานของสายเคเบิลที่ต่ำกว่าจะดีกว่า

บ่อยครั้งที่การรวมโหลดเซลล์เครื่องชั่งเป็นเรื่องที่ยุ่งยากและต้องอาศัยความรู้ทางวิศวกรรม ดูรายละเอียดเกี่ยวกับวิธีเลือกโมดูลการชั่งน้ำหนักที่เหมาะสมและค้นหาโหลดเซลล์ที่เหมาะสมที่มีจําหน่าย  

สเตรนเกจเป็นส่วนประกอบของโหลดเซลล์ โหลดเซลล์เป็นแรงต่อต้านที่แปลงโหลดเป็นความเครียด เซนเซอร์โหลดเซลล์จะรับความเครียดดังกล่าวซึ่งจะเปลี่ยนความต้านทานเป็นปริมาณไฟฟ้าที่สามารถวัดและรายงานเป็นผลการชั่งน้ำหนัก หลักการนี้เป็นหลักการเดียวกันกับโหลดเซลล์ 10 ตันและโหลดเซลล์ 100 ตัน

โหลดเซลล์ใช้วัดแรง ไม่ใช่วัดมวล ซึ่งจะถือว่าเหมาะอย่างยิ่ง นําไปสู่ข้อเท็จจริงที่ว่าแรงแนวดิ่งอื่นใดก็ตามที่เกิดขึ้นในเครื่องชั่งโหลดเซลล์โดยไม่ได้ตั้งใจ ส่งผลกระทบโดยตรงต่อความแม่นยำ โดยปกติแล้วจะกล่าวถึงแรงของท่อในภาชนะ การสัมผัสพื้นเช่น การสะสมเศษวัสดุ การสัมผัสสายเคเบิลสําหรับโหลดเซลล์และระบบพิกัดการชั่งขนาดเล็ก การสั่นสะเทือนแนวตั้ง ฯลฯ ติดต่อกับ
ผู้เชี่ยวชาญเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาดังกล่าวในระบบของคุณและค้นหาโหลดเซลล์ที่เหมาะสมที่มีจําหน่าย

โหลดเซลล์ส่วนใหญ่ให้เอาต์พุตแบบแอนะล็อกที่ 2-3 mV/V เนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้เป็นอุปกรณ์เชิงรับ จึงจำเป็นต้องการแหล่งพลังงานภายนอกเพื่อกระตุ้นแรง สัญญาณเอาต์พุตจะแตกต่างกันไปตามแรงดันไฟฟ้ากระตุ้นแบบสัมพัทธ์และโหลดของกระแสไฟฟ้า ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสําคัญที่จะมีแหล่งกระตุ้นแรงที่เสถียรมากที่ขจัดผลกระทบที่เกิดจากแหล่งพลังงาน โหลดเซลล์ 2 mV/V ให้สัญญาณออกเพียง 20 mV ที่พิกัดการชั่งเต็ม เมื่อจ่ายไฟด้วยเอาต์พุต 10 V หน้าจอเครื่องชั่งสมัยใหม่ (เครื่องอ่านโหลดเซลล์) มีทั้งแหล่งพลังงานที่เสถียรและการขยายสัญญาณเอาต์พุตที่แม่นยำ เพื่อแปลงผลลัพธ์เป็นข้อมูลดิจิทัล สิ่งสําคัญคือสัญญาณจะต้องดําเนินการเดินสายโหลดเซลล์อย่างถูกต้อง

โหลดเซลล์เป็นอุปกรณ์เชิงรับที่ต้องกระตุ้นด้วยแหล่งพลังงานจากภายนอกที่เกี่ยวข้องกับการกระตุ้นนั้น แรงดันไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามโหลดปัจจุบันทําให้เกิดข้อผิดพลาด ดังนั้นการมีแหล่งกระตุ้นแรงที่เสถียรเพื่อขจัดข้อผิดพลาดที่เกิดจากแหล่งพลังงานจึงเป็นสิ่งสําคัญ หน้าจอเครื่องชั่งสมัยใหม่ให้แหล่งพลังงานที่เสถียร ถูกต้อง การขยายสัญญาณเอาต์พุตขนาดเล็กและการแปลงผลลัพธ์เป็นข้อมูลดิจิทัล

โหลดเซลล์แบบไฮดรอลิกใช้หลักการเปลี่ยนแปลงของแรงดันขณะโหลดของเหลวแบบปิด การเปลี่ยนแปลงของแรงดันจะวัดโดยตัวแปลงสัญญาณแรงดัน โหลดเซลล์แบบไฮดรอลิกไม่ค่อยแม่นยำนักและไม่นิยมใช้ในปัจจุบัน เนื่องจากเสียข้อได้เปรียบด้านความทนทานที่เคยมีในช่วงที่ระบบอิเล็กทรอนิกส์ยังไม่แม่นยำนั้นหายไปนานแล้ว

โดยทั่วไปแล้ว โหลดเซลล์มีสภาวะเชิงเส้นถึง 0.03% หรือดียิ่งกว่า เครื่องชั่งในปัจจุบันส่วนใหญ่จะทําการสอบเทียบที่ศูนย์และจุดขยายสูงสุดเท่านั้น ซึ่งบ่งชี้ว่าช่วงที่อยู่ระหว่างนั้นเป็นเชิงเส้น

การใช้โหลดเซลล์ในจํานวนที่น้อยกว่าขาถังสามารถทําได้สําหรับระบบควบคุมระดับของเหลว สิ่งสําคัญคือต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าจุดศูนย์กลางของแรงโน้มถ่วงในระบบจะไม่เคลื่อนในแนวราบไปกับโหลด ความแม่นยำสําหรับระบบดังกล่าวอาจไม่เหมาะสม และห้ามใช้ระบบดังกล่าวกับวัสดุจํานวนมาก

โหลดเซลล์แอนะล็อกมีอินเทอร์เฟซ mV/V ซึ่งแตกต่างจากเซนเซอร์อุณหภูมิเชิงรับเช่น PT100, PT100 ดังนั้นจึงจําเป็นต้องใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พิเศษ

โหลดเซลล์เซนเซอร์ต้องได้รับการสอบเทียบในตําแหน่งที่จะใช้งาน เหตุผลหลักสําหรับการสอบเทียบในพื้นที่ปฏิบัติงานคือ แรงโน้มถ่วงเปลี่ยนแปลงตามสถานที่ตั้ง โหลดเซลล์ผลิตในสถานที่ A และใช้ในสถานที่ B จะก่อให้เกิดข้อผิดพลาดโดยไม่ต้องสอบเทียบในสถานที่ เหตุผลสําคัญอีกประการที่ทําให้การสอบเทียบในสถานที่มีความสําคัญคือ การสึกหรออย่างต่อเนื่องของอุปกรณ์ที่เครื่องมือทางเทคนิคทุกชิ้นต้องใช้งาน ขึ้นอยู่กับความสําคัญของถูกต้องในกระบวนการที่ใช้เครื่องชั่งการสอบเทียบเครื่องชั่งทุก 1-2 ปี

โหลดเซลล์เครื่องชั่งสำหรับเครื่องชั่งน้ำหนักใช้ในอุตสาหกรรมหลากหลายประเภทที่จําเป็นต้องมีการตรวจวัดอย่างแม่นยำ โหลดเซลล์สําหรับเครื่องชั่งน้ำหนักสามารถตรวจวัดน้ำหนักของถัง ภาชนะ ฮอปเปอร์ หรือสายพานลําเลียงได้อย่างแม่นยํา เทคโนโลยีโหลดเซลล์สร้างขึ้นเพื่อรองรับความต้องการในการใช้งานทางอุตสาหกรรมที่สมบุกสมบันหลากหลายรูปแบบ พิกัดการชั่งของโหลดเซลล์สําหรับเครื่องการชั่งน้ำหนักมีความแตกต่างกันอย่างมาก โหลดเซลล์บางประเภทเหมาะสําหรับการใช้งานในห้องปฏิบัติการ ในขณะที่โหลดเซลล์บางประเภทเหมาะสําหรับการใช้งานกับแบตช์หรือโลจิสติกส์ที่มีพิกัดการชั่งสูง
 
โหลดเซลล์สําหรับเครื่องชั่งน้ำหนักจะต้องได้รับการรับรองและผ่านมาตรฐานระดับโลกทั้งหมดที่จําเป็น ซึ่งรวมถึงโหลดเซลล์ที่เป็นประเภทชั่งที่จุดเดียวที่ช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนโครงสร้างของคุณให้เป็นเครื่องชั่งได้ โหลดเซลล์ประเภทนี้มีการใช้งานแบบหลายรูปแบบในครื่องชั่งแบบตั้งพื้น เครื่องชั่งน้ำหนักแบบสายพาน ระบบการชั่งน้ำหนัก เครื่องชั่งพาเลท เครื่องชั่งเครื่องตรวจสอบน้ำหนักบนสายพานและเครื่องชั่งสายพานลำเลียง เทคโนโลยีโหลดเซลล์กระป๋องและแบบวงแหวนมีความทนทานต่อสภาพแวดล้อมรุนแรงเช่นกัน โดยทั่วไปจะใช้ในเครื่องชั่งถัง การชั่งน้ำหนักภาชนะเครื่องชั่งไซโลและการชั่งน้ำหนักรถบรรทุก