मुख्य संरचनात्मक विश्लेषण
एक कैंटीलीवर बीम लोड सेल मूलतः एक लोचदार धातु की बीम होती है जिसका एक सिरा स्थिर होता है और दूसरा सिरा मुक्त होता है। इसमें मुख्य रूप से निम्न घटक शामिल होते हैं:
1. लोचदार शरीर (संवेदनशील बीम)
● सामग्री: आमतौर पर 40CrNiMoA मिश्र धातु इस्पात या 17-4PH स्टेनलेस स्टील का उपयोग किया जाता है, जो उत्कृष्ट लोच और थकान प्रतिरोध प्रदान करता है।
● आकार: आयताकार ब्लॉक या चर काट-अनुभाग वाली सीढ़ीदार बीम, जिसकी लंबाई सामान्यतः 50 से 300 मिमी के बीच होती है।
● प्रमुख डिज़ाइन: बीम के मध्य भाग में आमतौर पर एक पतला क्षेत्र (विकृति क्षेत्र) होता है जो विकृति को केंद्रित करता है, जिससे संवेदनशीलता में सुधार होता है।
● स्थिर सिरा: आधार से 2 से 4 बोल्टों के द्वारा कठोरता से स्थापित किया जाता है।
● भार लगाने का सिरा: ऊपर पर एक भार लगाने का सिरा (इस्पात की गेंद या दबाव सिरा) होता है, जिसके माध्यम से भार को बीम के सिरे पर ऊर्ध्वाधर रूप से लगाया जाता है।
2. प्रतिरोध विकृति गेज
आमतौर पर, एक पूर्ण व्हीटस्टोन ब्रिज बनाने के लिए 4 तनाव गेज का उपयोग किया जाता है।
माउंटिंग स्थितियाँ:
● 2 गेज बीम की ऊपरी सतह पर (तन्यता क्षेत्र) माउंट किए गए हैं।
● 2 गेज बीम की निचली सतह पर (संपीड़न क्षेत्र) माउंट किए गए हैं।
● वैकल्पिक रूप से, उन्हें बीम के पार्श्व पर तटस्थ अक्ष के निकट (अपरूपण मोड) माउंट किया जा सकता है, जो अकेंद्रित भारों के प्रति मज़बूत प्रतिरोध प्रदान करता है।
● सामान्य प्रतिरोध आमतौर पर 350Ω होता है, हालाँकि 120Ω और 700Ω विनिर्देशन भी उपलब्ध हैं।
● ग्रिड लंबाई आमतौर पर 1 मिमी से 6 मिमी के बीच होती है, जो बीम के आयामों के आधार पर चुनी जाती है।
3. क्षतिपूर्ति और सीलिंग
इसमें आंतरिक तापमान क्षतिपूर्ति प्रतिरोधक (शून्य क्षतिपूर्ति और संवेदनशीलता क्षतिपूर्ति के लिए) शामिल हैं।
यह वेल्डेड सीलिंग या एडहेसिव सीलिंग का उपयोग करता है, जो IP67 या IP68 सुरक्षा रेटिंग प्राप्त करता है।
केबल विकल्प: प्रत्यक्ष-निकास केबल या कनेक्टर (उदाहरण के लिए, एम12 एविएशन प्लग)।
महत्वपूर्ण तकनीकी पैरामीटर
| पैरामीटर |
टाइपिकल वैल्यू |
विवरण |
| क्षमता |
5 किग्रा से 5 टन तक |
सामान्य: 100 किग्रा, 500 किग्रा, 1 टन, 2 टन |
| रेटेड आउटपुट |
2.0 ± 0.002 मिलीवोल्ट/वोल्ट |
पूर्ण स्केल पर आउटपुट संवेदनशीलता |
| संयुक्त शुद्धता |
वर्ग सी3 (±0.02%) |
सी2, सी4, सी5 वर्गों में भी उपलब्ध |
| इनपुट अवरोध |
380 ± 10 ओम |
350 ओम तनाव गेज + संतुलन प्रतिरोधक |
| आउटपुट अम्पीडेन्स |
350 ± 3 ओम |
|
| उत्तेजना वोल्टेज |
5 से 15 वोल्ट डीसी |
अनुशंसित 10 वोल्ट |
| इंसुलेशन प्रतिरोध |
≥5000MΩ |
50 वोल्ट डीसी पर |
| सुरक्षित अतिभार |
150% एफ.एस. |
क्षति के बिना अधिकतम भार |
| अंतिम अतिभार |
200% एफ.एस. |
स्थायी विरूपण का कारण बन सकता है |
| परिचालन तापमान |
-30 से +70°से |
क्षतिपूर्ति सीमा -10 से +40°से |
| रील |
±0.03% एफ.एस./30 मिनट |
स्थिर भार के तहत आउटपुट विस्थापन |
| शून्य तापमान गुणांक |
±0.002% पूर्ण स्केल/°सी |
|
स्थापना और उपयोग दिशानिर्देश
उचित स्थापना विधियाँ
स्थिर छोर को दृढ़ता से सुरक्षित किया जाना चाहिए, और माउंटिंग सतह की समतलता ≤0.05 मिमी होनी चाहिए।
भार लगाने वाले सिर और तौले जा रहे वस्तु के बीच बिंदु संपर्क या रेखा संपर्क बनाए रखा जाना चाहिए ताकि पार्श्व बलों से बचा जा सके।
केबलों को उचित रूप से सुरक्षित किया जाना चाहिए और उनका मार्गनिर्देशन इस प्रकार किया जाना चाहिए कि झूलने के कारण संकेत हस्तांतरण में व्यवधान न हो।
जब कई सेंसर्स को समानांतर में उपयोग किया जाता है (उदाहरण के लिए, एक 4-कॉर्नर प्लेटफॉर्म स्केल), तो सभी सेंसर्स पर भार के समान वितरण को सुनिश्चित करना आवश्यक है।
त्रुटि के सामान्य स्रोत
● केंद्र से विस्थापित भार की त्रुटि: भार का लोडिंग बिंदु से विचलन अतिरिक्त बंदन आघूर्ण पैदा करता है, जिससे पठन में विचलन आता है।
● पार्श्व बल / मोड़ कैंटीलीवर बीम्स पार्श्व बलों के प्रति संवेदनशील होते हैं; गलत स्थापना शून्य विचलन का कारण बन सकती है।
● तापमान के प्रभाव: वातावरण के तापमान में परिवर्तन से शून्य और संवेदनशीलता में विचलन होता है।
● रिलैक्सेशन (धीमा विरूपण): लंबे समय तक पूर्ण भार की स्थिति में धीमे आउटपुट परिवर्तन।
● यांत्रिक कंपन: गतिशील वातावरण में शॉक अवशोषक या डिजिटल फ़िल्टरिंग की आवश्यकता होती है।
अन्य लोड सेल्स के साथ तुलना
| प्रकार |
क्षमता रेंज |
सटीकता |
असमान भार के प्रति प्रतिरोधी |
लागत |
विशिष्ट अनुप्रयोग |
| कैंटीलीवर बीम |
निम्न-मध्यम |
उच्च |
औसत |
कम |
प्लेटफ़ॉर्म स्केल, हॉपर्स |
| स्पोक का प्रकार |
मध्यम-उच्च |
उच्च |
अच्छा |
मध्यम |
परीक्षण मशीनें, प्रेस |
| कॉलम प्रकार |
उच्च |
मध्यम |
गरीब |
मध्यम |
ट्रक स्केल, साइलो |
| एस-टाइप (टेंशन/कंप्रेशन) |
निम्न-मध्यम |
उच्च |
औसत |
कम |
क्रेन स्केल, फ़ोर्स परीक्षण |
| सिंगल पॉइंट (पैरलल बीम) |
कम |
उच्च |
अच्छा |
कम |
इलेक्ट्रॉनिक स्केल, काउंटिंग स्केल |
व्यावहारिक अनुप्रयोग का उदाहरण: छोटी प्लेटफ़ॉर्म स्केल
एक 1-टन प्लेटफ़ॉर्म स्केल में आमतौर पर चार कोनों पर व्यवस्थित 4 कैंटीलीवर बीम लोड सेल का उपयोग किया जाता है:
प्रत्येक सेंसर की क्षमता: प्रत्येक 500 किग्रा (4 × 500 किग्रा = कुल 2 टन, जिसमें 50% सुरक्षा अंतर शामिल है)।
● 4 सेंसर समानांतर में तारित हैं, और संकेतों को एक जंक्शन बॉक्स में समूहित किया जाता है।
● कोने की त्रुटि सुधार के लिए जंक्शन बॉक्स के अंदर समायोज्य पोटेंशियोमीटर का उपयोग किया जाता है।
● आउटपुट को वजन सूचक में प्रविष्ट किया जाता है, जो ए/डी परिवर्तन और कैलिब्रेशन के बाद भार प्रदर्शित करता है।
कैलिब्रेशन प्रक्रिया: बिना भार के शून्य सेटिंग → मानक परीक्षण भार लगाएँ → भार मान इनपुट करें → सूचक स्वतः कैलिब्रेशन गुणांक की गणना करता है।
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